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2020-03-30 17:35 |
激光原理及应用（第4版）
本书为普通高等教育"十一五”国家级规划教材。 本书从内容上分为两部分。第1～5章介绍激光的基本理论，从激光的物理学基础出发，着重阐明物理概念，以及激光输出特性与激光器的参数之间的关系，尽量避免过多的理论计算，以掌握激光器的选择和使用为主要目的；第6～10章介绍激光在计量、加工、医学、信息技术，以及现代科技前沿问题中的应用，重点介绍各种应用的思路和方法。 h J#U;GL
|ap{+ xh
[attachment=99403] wA)
NB
EaFd1
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 @^}
%
o-:
-vwkvNn8
1.1光的波粒二象性 b_cnVlN[
,XCC#F(d1
1.1.1光波 4fw>(d(2
)mxY]W+
1.1.2光子 / L'm@8
i68'|4o
1.2原子的能级和辐射跃迁 6G7B&"&
qfvd( w
1.2.1原子能级和简并度 h1G]w/.w s
hE-`N,i }
1.2.2原子状态的标记 #*,Jqr2f
*fW&- ic
1.2.3玻尔兹曼分布 e"hm|'
jJ?MT#v
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 l F5;K c
:ZL;wtT
1.3光的受激辐射 (\.[pj%-O
-'3vQXj&
1.3.1黑体热辐射 n99:2 r_
lYv :
1.3.2光和物质的作用 Wt()DG|[
SG
|!wH^
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 : aLShxKA
9fMg?
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 y.JAtsxD
VXZd RsV8T
1.4光谱线增宽 t #MU2b
)FT~gl%
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 >#*]/ t
?RiW:TQ*
1.4.2自然增宽 je9[S_ Z:Y
I/jMe'Kp
1.4.3碰撞增宽 8|{:N>7
1%^U=[#2`
1.4.4多普勒增宽 ,AGK O ,w
FoWE<
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 \K`AO{ D@
LPb4 3
1.4.6综合增宽 /8Bh
JxiLjvI q
1.5激光形成的条件 8\!0yM#yK
bPC {4l
1.5.1介质中光的受激辐射放大 muT+H(Z p}
4o9#B:N]J
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 35) ]R`f
*y5d&4G2
思考练习题1 ml.l( 6A
e%`gD* 8
第2章激光器的工作原理 &at>pV3_
g?A4C`l6iy
2.1光学谐振腔结构与稳定性 o B_c6]K
"'94E, W
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 mV@.JFXKP
60[f- 0X
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 +Nv&Qu%
Au#(guvm
2.1.3稳定图的应用 D@^ r
.=3Sm%
2.2速率方程组与粒子数反转 Ag }hyIl
Tcz67&c |W
2.2.1三能级系统和四能级系统 j^llO1i/
cInzwdh7
2.2.2速率方程组 bd_U%0)pi1
!O@qqg(>
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 m=z-}T5y!T
jeN_
sm81b
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 %((F} 9_6
(:,N?bg
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 L q'*B9
qeQTW@6
F
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 ]]d9\fw
R)WvU4+U
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 @bmu4!"d
j8M}* 1
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 $7jJV (B
zc'!a"
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 MM|&B`v@;
%.pX!jL
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 9j49#wG0"B
F&lWO!4
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 7Nh 6 `
v s{i2!^
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 ZWG$MF Ejl
8y OzD
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
%3KWc-
<uU AAHi
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 #PVgx9T=_
- 86 9$
2.5激光器的损耗与阈值条件 I/| )?
9^4^EY#
2.5.1激光器的损耗 2Q|Vg*x\U
g`y
>) N/
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 d5T0#ue/e
_;y p^^S
2.5.3阈值条件 j{7_p$JM
bo <.7
2.5.4对介质能级选取的讨论 i'L7t!f}o
?WG9}R[qE/
思考练习题2 }z,4IHNn
|m"2B]"@
第3章激光器的输出特性 5G_ *T
-[~{c]/ c
3.1光学谐振腔的衍射理论 ZJP.-` U
X@JDfn?A
3.1.1数学预备知识 RA+Y ./*h
j Z3N+_J1
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 \kzxt/Ow
5[al ^'y
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 _q) `Y:2
_ Eq:Qbw#
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 )cUc}Avg}
Z2PLm0%:
3.2对称共焦腔内外的光场分布 ORv[Gkq_N)
7_E+y$i=
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 s+yBxgQ/
=5oFutg`
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 !!o 69
*VIM!/YW
3.3高斯光束的传播特性 "%A/bv\u
~Msee+ZZ :
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 = k2+ VI
w<J$12
"p+
3.3.2高斯光束的相位分布 $* b>c:
M7eO5
3.3.3高斯光束的远场发散角 kzLj1Ix 2
_Y|k \|'
3.3.4高斯光束的高亮度 X~ P0Q
G+m|A*[>
3.4稳定球面腔的光束传播特性 dB<BEe\$g.
n 4>
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 6b-d#H/1Y
\&2GLBKpe
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 Q'*-gg&)
"o <:[c9/
3.5其他几种常用的激光光束 F!|Z_6\tv:
>f'n l
3.5.1厄米-高斯光束 s]5wzbF O
VXn]*Mo
3.5.2拉盖尔-高斯光束 gO* cX&
89`AF1
3.5.3贝塞尔光束 1^}() H62}
6\\B{%3R2
3.6激光器的输出功率 x@v,qF$K
7Q 0 M3m
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 mrqCW]#u
6xk"bIp
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
/A_</GYs
/'TzHO9_`
3.7激光器的线宽极限 fS1N(RZ 1
&5(|a"5+G
3.8激光光束质量的品质因子M2 s:*gjoL
#8;^ys1f
3.9模式激光的某些一阶统计性质 z|+L>O-8
'bY^=9&|
3.9.1单模激光的一阶统计性质 _#f/VE
|]+m<Dpyr2
3.9.2多模激光的一阶统计性质 ?F
AsV& y
9^v|~f
思考练习题3 73Mh65
%dw-}1X
第4章激光的基本技术 |rW}s+Kcr
P%' b Sx 1
4.1激光器输出的选模 cp0>Euco=
u$t*jw\fHg
4.1.1激光单纵模的选取 e>nRJH8pK
mC>7l7%
4.1.2激光单横模的选取 L.U [eH
@ew Qx|
4.2激光器的稳频 FLEf(
Bwb3@v NA
4.2.1影响频率稳定的因素 (G# )[0<fX
e<~uU9
lg1
4.2.2稳频方法概述 4)JrOe&k
4{CVBowi
4.2.3兰姆凹陷法稳频 .}SW`R Pk
wXu HD<<
4.2.4饱和吸收法稳频 w gATfygr
K+ ufcct
4.3激光束的变换 DI!NP ; E
G{+sC2
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 EZ1H0fm
cFGP3Q4{
4.3.2高斯光束的聚焦 hP3I_I[qF}
k-e_lSYk&c
4.3.3高斯光束的准直 A[htG\A` 0
)P:TVe9`
4.3.4激光的扩束 e W\7X%I
wF?THkdFo
4.4激光调制技术 B
wtD!de$
w^G<]S {l
4.4.1激光调制的基本概念 9y.C])(2
1@C I7j
4.4.2电光强度调制 b=K
c Q*:U@
4.4.3电光相位调制 FK @rZP
bi#o1jR
4.5激光偏转技术 l:j9l BS
Q&`$:h.~
4.5.1机械偏转 A3$
rPb8
&IXr *I
4.5.2电光偏转 z[ z'.{;D
:V}8a!3h
4.5.3声光偏转 sw{EV0&>m
qO &:J\d
4.6激光调Q技术 =ZzhH};aX
~}8 3\LI}
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 78dmXOZ'_h
cg1 <
4.6.2调Q原理 Pa0t f:
Xw9,O8}C7
4.6.3电光调Q lNqXx{!k
S U2`H7C*
4.6.4声光调Q @i C!Q>D
^a<=@0|
4.6.5染料调Q D rHMlk5
u"X8(\pOn
4.7激光锁模技术 uDH)0#
P)>WIQSr
4.7.1锁模原理 Be8Gx
;X|;/@@
4.7.2主动锁模 pOIFO =k
2ZIf@C{P .
4.7.3被动锁模 &rcr])jg[
cl:*Q{(Cjk
思考练习题4 w
V2 7
}-:
d*YtK
第5章典型激光器介绍 t~sW]<qjp
;S,g&%N
5.1固体激光器 lS XhHy
3w!oJB
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 tQo"$ JN}
r-4I{GPb
5.1.2固体激光器的泵浦系统 (t<i? >p
n9cWvy&f
5.1.3固体激光器的输出特性 ;PG'em
N;r,B
5.1.4新型固体激光器 rLh490@
OSfwA &
5.2气体激光器 E<-}Jc1
/~g M,*
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 6Oo'&3@
(873:"(
5.2.2二氧化碳激光器 iLv"ZqGrw
,2 &'8:B
5.2.3Ar＋离子激光器 % fA0XRM
-lb} }z+/
5.3染料激光器 z-krL: A
xv4nYm9
5.3.1染料激光器的激发机理 >a_K :O|AJ
` Bkba:
5.3.2染料激光器的泵浦 g6
7* Bs
g.F{yX]
5.3.3染料激光器的调谐 ~aA+L-s|
Haq 23 K
5.4半导体激光器 f 4!^0%l
,!sAr;Rk`
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 b*P \a
6"&&s
5.4.2PN结和粒子数反转 {) Y
&Vr5
{nj\dU
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 Jv7 @[<$
6JK;]Ah
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 = 2My-%i
r10)1`[
5.5其他激光器 Z!LzyCVl
Pw$'TE}
5.5.1准分子激光器 !B-&I E?
Ix 1ec^?f
5.5.2自由电子激光器 Y`lC4 * g
b!7"drge:
5.5.3化学激光器 $JX_e
0A pvuf1
思考练习题5 (_<ruwV]`
QbOm JQ
第6章激光在精密测量中的应用 '|WMt g
{/R4Q 1
6.1激光干涉测长 *dUnP{6 g
(Ca\$p7/
6.1.1干涉测长的基本原理 G
V 0q?
L6l~!bEc
6.1.2激光干涉测长系统的组成 Yng9_w9Y
@["Vzg!I6"
6.1.3激光外差干涉测长技术 DPy"FQYZ b
:hxfd b-
6.1.4激光干涉测长应用举例
kQX,MP(
{ wA@5+[
6.2激光衍射测量 [Hn+r &
ce+\D'q [
6.2.1激光衍射测量原理 /\#qz.c2K
Kj-:' jzW
6.2.2激光衍射测量的方法 @iW I gL
0 B3*\ H}5
6.2.3激光衍射测量的应用 T* A_F
[
+=O8t0y
n
6.3激光测距 EkXns%][L
,$}v_-:[l
6.3.1激光脉冲测距 7cvbYP\<lv
HC!$Z`}Y
6.3.2激光相位测距 \Sm.]=b r
3+n&Ya1
6.4激光准直及多自由度测量 yKfRwO[ j
[!bTko>rSB
6.4.1激光准直仪 z
KJ6j ]m
2psI\7UjA]
6.4.2激光衍射准直仪 LuQ=i`eXx
/i^b; ?/1
6.4.3激光多自由度测量 Y\ 9uR!0
7 NJ1cQ-}t
6.5激光多普勒测速 }Qg 9 l|
,F:l?dfB\I
6.5.1运动微粒散射光的频率 #a} fI
0>E ` 9|
6.5.2差频法测速 M-|4cd]6
7%)4cHZ^$?
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 6aMqU?-
M^g" U `
6.6环形激光测量角度和角加速度 `n5|4yaG~
&x;v&
6.6.1环形激光精密测角 Fz>J7(Y.j
Z;??j+`Eo
6.6.2光纤陀螺 wU+ofj;
+I
trgj]|?M
6.7激光环境计量 OZk(VMuI
\[Rh\v&
6.8激光散射板干涉仪 > @y5R^B`
N,Y<mX
思考练习题6 Y. Gr(]tk
!:e}d+F
第7章激光加工技术 ]S%qfna e1
J. {[>
7.1激光热加工原理 r6MQ|@
dwJ 'hg
7.2激光表面改性技术 =@{H7z(p&
n*bbmG1
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 >Q t#6X|
Ybd){Je"z
7.2.2激光表面熔凝技术 :5h&f
G%rK{h
7.2.3激光熔覆技术 fqvA0"tv
rD<@$KpP
7.3激光去除材料技术 VA2%2g2n{
F(@|p]3*
7.3.1激光打孔 >JC.qjA
2eb
:(D7Cq
7.3.2激光切割 h}+,]^
^qV*W1|0
7.4激光焊接 d [K56wbpx
8(uxz84ce
7.4.1激光热导焊 IVEvu3
JLc\KVmF
7.4.2激光深熔焊 @c7 On)sy
"k f7??Z
7.4.3激光复合焊 rmWG9&coW
.;*0odxv
7.5激光快速成型技术 o+6Y/6Xp@
V^?+|8_(
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 (Dc dR:/=
.hT^7|Jz[
7.5.2激光快速成型技术 VW bgusxJ
h2uO+qEsu
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 /mqEc9sq,
nQ /(*d
7.6其他激光加工技术 .}a@OLJd
J+Y& a&j.
7.6.1激光清洗技术 C5;"mo-
}Y< (1 w
7.6.2激光弯曲 bjD0y
cB[
EeL~`$f
思考练习题7 a=C?fh
w3,QT}W vY
第8章激光在医学中的应用 kiqq_`66
:vV?Yv%P)n
8.1激光与生物体的相互作用 tJ'U<s
_3kAN .g
8.1.1生物体的光学特性 I /> .P
t%N #Yh!
8.1.2激光对生物体的作用 g($ y4~#
*: GoS?Ma
8.1.3激光对生物体应用的优点 H(
cY=d,
UW)k ]@L
8.2激光在临床治疗中的应用 Udd|. J Rd
:5C9uW #
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 5 _] i==M
}bj Tb!
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 t'R &$;z@b
R},mq&f5
8.2.3激光在眼科中的应用 #!Kg?BR2
*3 .
]
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 ;QW)tv.y
Fvi<5v
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 9> [ $;>
< qv:7@
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 5b| _?Em7
"4Anh1,js
8.2.7光动力学治疗 L3i\06M
JnPA; 1@/
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 cl1 4FrpYu
e$Md ?Pq
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 tXPS@4F
2Ni2Gkf@
8.3.2激光断层摄影 -u)06C*39
S(/@.gI:f
8.3.3激光显微镜 [(UQQa=+
KHdj#3<AR
8.4医用激光设备 &ec_jxF
hb^e2@i;Oq
8.4.1医用激光光源 DF9Br
D0{
9u"im+=:
8.4.2医用激光传播用光纤 X @r5^A[9
sveFxI
8.5激光应用于医学的未来 S@Jl_`<
*>Om3[D
8.5.1医用激光新技术 IKAF%0[R|j
ka" jv"z
8.5.2光动力学治疗的前景 yh lZdF
O `rrg~6#
思考练习题8 N t g#-_]
pOw4H67
第9章激光在信息技术中的应用 + ZGOv,l
OJ ] {FI
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 4!iS"QH?;^
:n>:*e@w%
9.1.1半导体激光器 *)u_m h
^3AJYu
9.1.2光纤激光器 )M^;6S
\h _hd%'G
9.1.3光放大器 (?q]E$
@
vWzNsWPK"{
9.2激光全息三维显示 [yjC@docH
b @5&<V;r2
9.2.1全息术的历史回顾 uodO^ 5"-
p7 2+:I
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 213 D{#2
AB + Zc
]
9.2.3白光再现的全息三维显示 Cg )#B+
QIo|t!7F
9.2.4计算全息图 28Q`O$=v
{TUCa
9.2.5数字全息术 v
mw7H
c S{ l2}E
9.2.6全息三维显示的优点 ( |O;Ci
,gD30Pylz
9.2.7全息三维显示的应用 :GGsQ
n
&t p5y}=n
9.2.8全息三维显示技术的展望 5p"*n kF
2NE/ZqREg
9.3激光存储技术 #v~zf@<KLB
8> O'_6Joj
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 :UFf6T?
\^':(Gu4o
9.3.2激光光盘存储 '!IX;OSjH
bFJmXx &
9.3.3激光体全息光存储 Rra(/j<rQ
Ig$5Ui
9.3.4激光存储技术的新进展 V O++(G)
REFisH-
9.4激光扫描和激光打印机 X(E f=:
u '?t'I
9.4.1激光扫描 `b9oH^}n j
9 x{T"'
9.4.2激光打印机 $Q]`+:g*}
t*Lo;]P
9.5量子光通信中的激光源 ?e&CbVc4
Xb|hP
9.5.1量子光通信 yu}4L'e
jY ^ndr0;
9.5.2量子态发生器及应用 X3 a:*1N
oqE h_[.
思考练习题9 $OjsaE %
$o]suF;3
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 MZL~ IX
!j7b7<wR
10.1激光核聚变 j: {<
S5bk<8aPP
10.1.1受控核聚变 R <J I
aY3kww`
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 HJ_xg6.x
S :(1=@
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 `{tykYwCLc
U0)(k }Q)
10.2激光冷却 h"ZF,g;a
:q6hT<f;
10.3激光操纵微粒 }8x [
EHo"y.ODg
10.3.1光捕获 o"'VI4
D8Ni=.ALL
10.3.2微粒操纵 O7rm(
*?\2Ohp
10.4超越经典衍射极限的分辨率 u45e>F=
r>osa3N'
10.4.1解析延拓 iW |]-Ba\
fI}-?@
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 ;{HxY98Q
hoU&'P8
10.4.3傅里叶叠层算法 @6t3Us~/
NK,)"WE
10.4.4相干谱复用 U/jJ@8
Y z%=
10.4.5非相干结构光照明成像 4I,@aj46
gvwR16N
10.4.6超分辨荧光显微镜 E}" &? oY
w(mn@Qc
10.5激光光谱学 p&ow\A O
&;%+Hduc
10.5.1拉曼光谱 6EPC$*Xp!
,ew<T{PL
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 J!yc9 Q
'*)!&4f
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 b<:s{f"t,
;>Z#1 ~8
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 QjZ}*p
tP3H7Yl! g
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 b*p ,s9k7
;g W~+hW ^
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 %t<Y6*g
.X:{s,@
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 v,>q]!
|a
I M
+Dm
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 CTPn'P=\C
q*'hSt@+D
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 u 2Rmp4]
A ;Zg:
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 ef, 6>xv
-u8 @ .
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ngdVRJL
?BWWb
思考练习题10 9Ft)VX
*riGi
附录A随机变量 7:1Hg j(
^[ id8
A.1概率的定义和随机变量 "BzRL g!J
+x+H(of.
A.2分布函数和密度函数 /&kTVuN"(
A\SbuRty
A.3推广到两个或多个联合随机变量 j l7e6#zu
kdoE)C
A.4统计平均 O#k ?c }
F.@yNr"
附录B随机过程 pwu5Fxn)
~xHr/:
B.1随机过程的定义和描述 :X ;8$.z
E bq5P$
B.2平稳性和遍历性 nQ/ha9v=n
jMw ;`yh
参考文献 w5&UG/z%l
b LxV
 ?=PQQx2_*u
MJ7!f+!5
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