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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。 n\ZDI+X
J$v0
[attachment=99403] ^t?P32GJ
tA Pqbi$a
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 a$l/N{<.
"#qyX[\
1.1光的波粒二象性 r,EIOc z:
XW%!#S&;X
1.1.1光波 P<km?\Xp(
OtrO"K
1.1.2光子 v](7c2;
Ck/4 h Z
1.2原子的能级和辐射跃迁 =;i@,{
~
"fL:scq@0
1.2.1原子能级和简并度 AJI,>I,}}
oost}%WxN
1.2.2原子状态的标记 h7wm xa;
C3 :4V2<_
1.2.3玻尔兹曼分布 a)`b;]+9
&w- QMj M>
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 Yvcd (2
@c9VCG D
1.3光的受激辐射 1ZOHyO
! dv
1.3.1黑体热辐射 '@3hU|jO!
?*tb|AL(R
1.3.2光和物质的作用 Z1wN+Y.CA
w<lHY=z E
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 [2a *TI
\8'fy\
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 )ZEUD] X
|nk&ir6
1.4光谱线增宽 Bq#?g@V
.Qn54tS0q
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 SYOND>E
&s>H iL>f
1.4.2自然增宽 s"*zyLUUo
mA|! IhM
1.4.3碰撞增宽 Q?B5@J
IX7<
1.4.4多普勒增宽 4/e-E^
OQ;DqV
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 ]2T =%(*
wyzj[PDS
1.4.6综合增宽 G,FYj'<!7,
hw:zak#j ,
1.5激光形成的条件 ;\ DXRKR
BSY2\AL p
1.5.1介质中光的受激辐射放大 RX P 0
4
0C#1/o)o
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 ,[7 1,zs
AkrUb$ }
思考练习题1 {0+gPTp
c^S^"M|
第2章激光器的工作原理 HF"
v
\
"gADHt=MIR
2.1光学谐振腔结构与稳定性 ,3Y~ #{,i
.iNPLz1
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 n_Px=s!1p@
^a4 y+!
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 j(HC^\Hi
g Q %'2m+
2.1.3稳定图的应用 ]&`_5pS
kz\
D-b
2.2速率方程组与粒子数反转 lJP6s k
x]&V7Y
2.2.1三能级系统和四能级系统 .?UK`O2Q
D BYD>UA
2.2.2速率方程组 oM/(&"
X3vTyIsn
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 OM*N) *
/Y_F"GQ
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 g^OU+ 7o
3/+9#
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 2T3v^%%j
\ Q7 Nz2X
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 RbKAB8
3U9]&7^
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 Gnop
*Nloa/a&9
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 NWd% Za5K;
Y [k%<f
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 NTS
tk{s,
u1s^AW8 y
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 SV}q8z\
s7e)M t
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 o65:)z
u
u POmi F
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 mE^mQ [Dk
%p6"Sg *
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 H
RJz
fz#e4+o H
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 ,7,x9qE"
t-* oVX3D
2.5激光器的损耗与阈值条件 Is&z~Xy/
zc>/1>? M
2.5.1激光器的损耗 e@"1 W
s1. YH?A;
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 0i/l2&x*k]
]CsF} wr'z
2.5.3阈值条件 WW82=2rJ9
Rs,\{#
2.5.4对介质能级选取的讨论 (dn(:<_$
5 fY\0
思考练习题2 _ Bm/v^(
S e7NF@>9_
第3章激光器的输出特性 ${Cb1|g>j
RO?5WJpPj
3.1光学谐振腔的衍射理论 ImO\X`{
NKf][!bi
3.1.1数学预备知识 H~UxVQLPp
{)n m
{IV,
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 HTiqErD2_
Q/&H 3N
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Y^$^ B,
ZLw7-H6Fh
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 n*~=O '
#
le<R
3.2对称共焦腔内外的光场分布 Hf!o6 o
+>mbBu!7
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 aZEi|\VU
Ht| No
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 l6Wa~ E
fWie fv[&
3.3高斯光束的传播特性 +M-x*;.
|;3Ru vX?+
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 8?#4<4Ql8
Q`k=VSUk
3.3.2高斯光束的相位分布 ov&4&v
VL= . JwK
3.3.3高斯光束的远场发散角 _ 1jd{? kt
B@g 0QgA
3.3.4高斯光束的高亮度 6Y hd [I3
6U[`CGL66
3.4稳定球面腔的光束传播特性 ;B zbWvBo
h.CbOI%Q
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 R&}"En`$s
??eSGQ|
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 pJ35 M
<y#-I%ed
3.5其他几种常用的激光光束 JW [y
wz^Q,Od
3.5.1厄米-高斯光束 >PdYQDyVS
C-!!1-Eq?:
3.5.2拉盖尔-高斯光束 L&V;Xvbu%
%
C~2k?
3.5.3贝塞尔光束 s%F}4W2s
NH&/=
3.6激光器的输出功率 vf6_oX<Os
eX7dyM
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 V|GH4DT=
R~OameRR
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 g-`HKoKe
faQ}J%a
3.7激光器的线宽极限 j\ l9|vpp
^<X+t&!z
3.8激光光束质量的品质因子M2 PI_MSiYQ
(T;4'c
3.9模式激光的某些一阶统计性质 'z$ BgXh\
(IdXJvKU!
3.9.1单模激光的一阶统计性质 k "_i7
Qvc "?yx8}
3.9.2多模激光的一阶统计性质 &)jBr^x#>
Cm@e^l!
思考练习题3 7<{g+Q~7*
X"_,#3Ko!
第4章激光的基本技术 l &3f<e
U9k;)fK
4.1激光器输出的选模 (gN[<QL
~2
L{m[s|
4.1.1激光单纵模的选取 E"d \N-I
8m% +O#
4.1.2激光单横模的选取 )~/;Xl#b-
Hy4c{Ij
4.2激光器的稳频 _dOR- <
ffMh2
4.2.1影响频率稳定的因素 !RX\">z
TZ#( G
4.2.2稳频方法概述 hM}rf6B
j{k]8sI,H]
4.2.3兰姆凹陷法稳频 wz1fx>Q
mZGAl1`8
4.2.4饱和吸收法稳频 -L%J,f[&,
9 0PF) U
4.3激光束的变换 'a ]4]d
%eJolztKZ
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 #rZF4>c
QwF\s13
4.3.2高斯光束的聚焦 I *,!zym
_X
?W)]:
4.3.3高斯光束的准直 .Up\ 0|b
[[uKakp
4.3.4激光的扩束 "},0Cs
9A|deETa-
4.4激光调制技术 <ezv
*Uq1 q
4.4.1激光调制的基本概念 {NmpTb
o1j DQ+
4.4.2电光强度调制 >`\f,yq l6
BS-nn y
4.4.3电光相位调制 %N((p[ \H
zJ-_{GiM*L
4.5激光偏转技术 Fk&W*<}/;
bbG Sh|u+P
4.5.1机械偏转 ,&+"|,m
Kob i!
4.5.2电光偏转 +7yirp~`K
>lyX";X#
4.5.3声光偏转 $raxf80A
c?@WNv
4.6激光调Q技术 LW+a-i
U 5rcI6
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q UNx|+
-)cau-(X
4.6.2调Q原理 %}< e;t-O
K7G|cZ/^
4.6.3电光调Q ~3] ZN'b\
q.
i2BoOd
4.6.4声光调Q R^_7B (
].E 89 _|O
4.6.5染料调Q 5U%J,W
e_eNtVq
4.7激光锁模技术 ;3\oU$'
j=r aS
4.7.1锁模原理 | r5e#3w
rE:"8d}z
4.7.2主动锁模 c~_ nO d
F0 yvV6;
4.7.3被动锁模 0?DD!H)&w
Dt1v`T~=?
思考练习题4 N^G
$:GC
"6[a%f#Q
第5章典型激光器介绍 tyEa5sy4
$0uh8 RB
5.1固体激光器 s& INcjC
s ^atBqw,
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 C*+gQeK
)@vhq Vv?
5.1.2固体激光器的泵浦系统 hW^*b:v{
Se0!-NUK0
5.1.3固体激光器的输出特性 [C8lMEV~
}OQaQf9V{
5.1.4新型固体激光器
1z .
|E%i
t?3M
5.2气体激光器 d|P,e;m-
I :~KF/q
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 tHhau.!
S JseP_-
5.2.2二氧化碳激光器 xj6@85^
W6e,S[J^FY
5.2.3Ar＋离子激光器 + ESEAi91
fGeDygV^`
5.3染料激光器 C:*=tD1
Q9i&]V[`
5.3.1染料激光器的激发机理 r JvtE}x1
3Mmp B9l#H
5.3.2染料激光器的泵浦 I_/E0qSJI
d8)ps,
5.3.3染料激光器的调谐 Ao f)WKo
3/aK#TjK
5.4半导体激光器 @3^D[
bv&#ay 7
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 [~aRA'qJ{V
$dxk;V
5.4.2PN结和粒子数反转 p#\JKx
BR*'SF\T
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 m{ wk0
KT 4h3D`,
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 Bf21u 9
9}[UZN6
5.5其他激光器 7J[DD5
Jw 4#u5$$Z
5.5.1准分子激光器 wV6 04eO(
X7 bS{GT
5.5.2自由电子激光器 & t.G4
rN3qTp
5.5.3化学激光器 ,+d\@ :
)Ja&Y
思考练习题5 9a6ij*#
j`D%Wx_
第6章激光在精密测量中的应用 bQvhBa?
A2 r\=for
6.1激光干涉测长 nxjP4d>
-MK9IO]i
6.1.1干涉测长的基本原理 <hV%OrBz-
@^2?97i
c
6.1.2激光干涉测长系统的组成 FwjmC%iY
n9 %&HDl4
6.1.3激光外差干涉测长技术 anzt;V.;Y
^pysoaZCT_
6.1.4激光干涉测长应用举例 R PB%6z$
XkEJ_;:
6.2激光衍射测量 F"ua`ercI
^. p d'
6.2.1激光衍射测量原理 ^[ 6S]Ft(
S ;8gX1Uf
6.2.2激光衍射测量的方法 }e K.\_t=
q ` 0wG3
6.2.3激光衍射测量的应用 Z1y=L$t8
/Xm4%~b_gj
6.3激光测距 d7]~t|
m<e_Z~ ^G
6.3.1激光脉冲测距 @2;/-,4O
\3WQ<t)W
6.3.2激光相位测距 BY5ODc$
L)z`
6.4激光准直及多自由度测量 _)U.5f<
h]jy):9L
6.4.1激光准直仪 b6?&h:{k
^2a 63_
6.4.2激光衍射准直仪
UOa
n
rizWaw5E!8
6.4.3激光多自由度测量 IZs NMY
*~\R0ddz
6.5激光多普勒测速 \0fk^
: V!F ~
6.5.1运动微粒散射光的频率 M~ku4ZP
"qdEu KI
6.5.2差频法测速 o JX4+u J
i F*L-
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 hd1aNaF-
KL\hV .6
6.6环形激光测量角度和角加速度 :[J 'B4>9
?p'D gL{
6.6.1环形激光精密测角 xO{$6M3-~
928uG o5
6.6.2光纤陀螺 +GvP JI
x~u"KU2B
6.7激光环境计量 WyU \,"
=mYwO=:D
6.8激光散射板干涉仪 U B WU q
z'9U.v'M)
思考练习题6 8'* /|)Hn
Q#5~"C
第7章激光加工技术 c->.eL%
eL_Il.:
7.1激光热加工原理 ?Q~o<%U7
0fog/c#q(
7.2激光表面改性技术
hE q-)-^G
J3XrlSc
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 )Ah 7
WR p0.
7.2.2激光表面熔凝技术 w_P2\B^
d]K$0HY
7.2.3激光熔覆技术 kfgkZ"9
9/JB n
7.3激光去除材料技术 QTosp Hf`
u K=)65]
7.3.1激光打孔 $'n?V=4
dK41NLGQ
7.3.2激光切割 Ez
/
W$U
dC>(UDC
7.4激光焊接 d*_rJE}B
Ip |=NQL>
7.4.1激光热导焊 % .WW -S3
OCELG~
7.4.2激光深熔焊 [nf 5<
5><T#0W?
7.4.3激光复合焊 E?FUr?-[
8R T<?I^5
7.5激光快速成型技术 bT^(D^
,W B KN)%u
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 gh `]Ox A
7/K L<T9@
7.5.2激光快速成型技术 89 j*uT
&Qmb?{S0
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 k8b5~A,
av bup
7.6其他激光加工技术 c8Nl$|B
Q<Qd*v &-
7.6.1激光清洗技术 +ryB*nT
0),fY(D2T
7.6.2激光弯曲 4 8Jt1^
mD%IHzbn
H
思考练习题7 eV"s5X[$
z.^_;Vql_
第8章激光在医学中的应用 iB5q "hoZC
9)>+r6t
8.1激光与生物体的相互作用 .,f]'!5
*M.,Yoj
8.1.1生物体的光学特性 Za] ~[F
<cO
`jK
8.1.2激光对生物体的作用 1p8pH$j'
^VEaOKMr
8.1.3激光对生物体应用的优点 b&6lu4D
r>g f&/Pl
8.2激光在临床治疗中的应用 ;I*N%a TK
s>)?MB*vb
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 -2j[;kgt}
o]WcODJdl
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 Z3U%Afl2{
sL,|+>7T^M
8.2.3激光在眼科中的应用 51-'*Y
xo4lM
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 > Edsanx
RXw1HRR$V
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 ,w
f6gmh8
{|'NpV
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 z<%d Wz
?* .:*A
8.2.7光动力学治疗 NkoyEa/^[
raZkH8
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 -hq^' ;,
nzZs2
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 l[u17,]S
tN.$4+
8.3.2激光断层摄影 ~NB|BwAh
^CgN>-xZ?#
8.3.3激光显微镜 _SkiO }c8
;N Q}c"9
8.4医用激光设备 d|8-# .gV
,f@j4*)
8.4.1医用激光光源 Gqj(2.AY
o'Fyo4Qd
8.4.2医用激光传播用光纤 RI+Y+z
{Us^ 4Xe
8.5激光应用于医学的未来 * U}-Y*
X(BX+)YR
8.5.1医用激光新技术 #^yOW^
+Jm vB6s
8.5.2光动力学治疗的前景 ox_DEg7l
@t0T+T3
思考练习题8 Mp=T;Nz
@n=&muC}
第9章激光在信息技术中的应用 :iGK9I
C/QrkTi=
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 SurreD<x
g7^|(!Y%
9.1.1半导体激光器 irvd>^&jDC
$:# :"
9.1.2光纤激光器 %YbL%i|U
IG7,- 3
9.1.3光放大器 p1hF.
U#bmM H
9.2激光全息三维显示 [qxU
\OSC
n).*= YLN
9.2.1全息术的历史回顾 ~]].i~EV(
jE=m4_Ntn
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 D>;_R
H K
.5AFAGv_c
9.2.3白光再现的全息三维显示 hS*&p0YV~M
KFRf5^ %
9.2.4计算全息图 gK( G1
cr|]\
9.2.5数字全息术 f$9|qfW'$
Ujlbcv6+
9.2.6全息三维显示的优点 !
2knS S
}K`KoM
9.2.7全息三维显示的应用 8)1=5 n
5 UOqS#"0
9.2.8全息三维显示技术的展望 >I<}:=
IOF!Ra:w
9.3激光存储技术 23Dld+E&
K :kb&W
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 /I1n${{5
p~C z6n
9.3.2激光光盘存储 j Ko9y
iq?T&44&
9.3.3激光体全息光存储 )MLbE-@
/d">}% Jn
9.3.4激光存储技术的新进展 nP<u. {q
L
IW>~Yl?
9.4激光扫描和激光打印机 I{ki))F
^^*L;b>I
9.4.1激光扫描 $} 0!dR2
s;E(51V<>
9.4.2激光打印机 mdQe)>
a7uL {*ZR
9.5量子光通信中的激光源 !`4i e
w{lj'3z I
9.5.1量子光通信 k.2GIc:5
Q[aF"5h%
9.5.2量子态发生器及应用 %'=2Jy6h
ssS"X@VZ
\
思考练习题9 m+:JNgX6
evD=]iVD
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 vM]5IHqeE
8 a]g>g
10.1激光核聚变 |(TEG.<g
wq,&0P-v
10.1.1受控核聚变 LAM{
,?~
o8H\l\(
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 j cvq:i{
zDEgC
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 \ykA7Y%
qT
#=C'?
10.2激光冷却 ?Q+*[YEJ5
[` }w 7
10.3激光操纵微粒 2xiE#l-V2
GA`
bWl
10.3.1光捕获 ?u;m
],w!
9o6[4Q}
10.3.2微粒操纵 -sdzA6dp
S.`hl/
10.4超越经典衍射极限的分辨率 /ueOc<[8"
z_ '!?K{
10.4.1解析延拓 [`s.fkb8
_TmKn!Jw
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 {QmK4(k?|c
` ~^ My~f
10.4.3傅里叶叠层算法 N !ay#V
(CH6Q]Wi_!
10.4.4相干谱复用 r#_0_I1[
BFP@Yn~k
10.4.5非相干结构光照明成像 6[RTL2&W
g:xg ~H2
10.4.6超分辨荧光显微镜 [{ #T N
k ka{u[ruA
10.5激光光谱学 {q+gm1iC
yS:w>xU @<
10.5.1拉曼光谱 fF>h ca>
@jjxgd'%&
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 `#85r{c$:
E BoC,{R#
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 CS* lk !C
l Le& q
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 .HGK 3
_D@Q sQ_Z
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 $s]&9 2
sa/9r9hc+
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 vN@04a\h
Pg`+Q^^6S
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 1:M'|uc
K4E2W9h
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 (E 8jkc
7h!nt=8Y
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证
lX/7
B-L@ 0gH
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 uh#E^~5S
{| j- e{*
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 V4CA*FEA
I7 SFG O
思考练习题10 OVgak>$
EV* |\ te
附录A随机变量 X}h}3+V
v;g,qO!LJ
A.1概率的定义和随机变量
mI:D
yg m6(+
A.2分布函数和密度函数 QkTU@T6>o
y,KZp2 j
A.3推广到两个或多个联合随机变量 f* h nzj
l
ObY
A.4统计平均 3BLH d<
rTJU)4I^h
附录B随机过程 G MLx$?=j
2\O!vp>|-
B.1随机过程的定义和描述 s2 aFme
x 2l}$(7
B.2平稳性和遍历性 |pU>^
[Q6$$z92Q
参考文献 2JeEmG9
V 1G5Kph
 6"rS?>W/mO
ov\%*z2=
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