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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。 Pj*"2
LBW# ob(~4H- [attachment=99403] ]=]`Mnuxb #~qY%X 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 byj7c( :HN\A4=kc( 1.1光的波粒二象性 gAy"W$F X.ZY1vO 1.1.1光波 ~NO'8Mr "I[uD)$ 1.1.2光子 B]cV|S| e= _7Q.cn 1.2原子的能级和辐射跃迁 JB!KOzw "eKM<S 1.2.1原子能级和简并度 4p`z%U~=u &-`a` 1.2.2原子状态的标记 th|TwD&mO Oj.xJ(uX+v 1.2.3玻尔兹曼分布 jX91=78d =xHzhh 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 4:XVu ;8<lgZ9H< 1.3光的受激辐射 |f"1I4Kg T:EUI] 1.3.1黑体热辐射 %@[ ~s,6< dIvvJk8 1.3.2光和物质的作用 1VO>Bh.Wm -gLU>I7wV 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 zB)wYKwZ }kb6;4>c 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 'xc=N >`.$Tyw 1.4光谱线增宽 (W$>!1~ QU^?a~r 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 Zk
9 i}H hk+"c^g:j< 1.4.2自然增宽 V%!my[b BYsQu.N 1.4.3碰撞增宽 83YQ c [5jXYqD=vj 1.4.4多普勒增宽 }q[IhjD% V']1j 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 cP (is! l(
0:CM 1.4.6综合增宽 PsoW:t Z "g6z#L& 1.5激光形成的条件 *v9 {f? GF awmNZ 1.5.1介质中光的受激辐射放大 ]5i]2r1 B"fKv0 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 M/a5o|>8 }{m.\O 思考练习题1 t_ZWd#x+; p3z%Y$!Tm 第2章激光器的工作原理 5 iP{) 8&KqrA86 2.1光学谐振腔结构与稳定性 0w
]
pDj cvl1X" 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 2 *@.hBi 9Kd:7@U 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 ,Taq~ l>:\%
ol 2.1.3稳定图的应用 B< BS>(Nr> rpO>l 2.2速率方程组与粒子数反转 E'4dI: y@Q?
guB 2.2.1三能级系统和四能级系统 {oc7Chv=/H @je vY81) 2.2.2速率方程组 AIa#t#8${ n"c3C) 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 ~`Xu6+1o 0I@Cx{$ 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 JPfE`NZ ck4g=QpD{ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 0vm}[a4+i; X-=J7G`\h# 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 QHuh=7u) f$^+;j 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 9,zM.g9Qv
9
]W4o" 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 *<nfA} Fq9>t/Zj 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 /*yPy? fKZgAISF 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 [e+$jsPl ngHPOI16 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 Nt#a_ nzK"eNDN. 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 gELb(Y\ak 'uOzC"_yF 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 86,$ I+ FI$#x%A 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 3V`.< Z w&_Wt 2.5激光器的损耗与阈值条件 pe1 _E
KU oPA
[vY 2.5.1激光器的损耗 19t' qW6}^aa 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 d(-$ {
c ?nAKB5= 2.5.3阈值条件 9&`ejeD H\Jpw 2.5.4对介质能级选取的讨论 eZWR)+aq K2GcU_*t 思考练习题2 /o_h'l|PS Z/ypWoV( 第3章激光器的输出特性 ].eY]o}= Xqac$%[3 3.1光学谐振腔的衍射理论 8>|@O<2\ ?) ~j>1"S 3.1.1数学预备知识 GCgpe(cQ dn1Tu6f;| 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 %aszZP /:}z*a 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 >xt*( j&} p3NTI /- 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
Dy[
YL Xkv+"F=- 3.2对称共焦腔内外的光场分布 6/#5TdJA z4nVsgQ$ 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 S}hg*mWn{$ 9$xEktfV 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 oEWx9c{~$ ?Ze3t5Ll 3.3高斯光束的传播特性 !I? J^0T ;')T}wuq 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 \JLiA>@@ LEJ7. 82 3.3.2高斯光束的相位分布 ,Wp0,>! IrRn@15, 3.3.3高斯光束的远场发散角 }fo?K|Xx cg,_nG]i 3.3.4高斯光束的高亮度 W&>+~A !!c.cv' 3.4稳定球面腔的光束传播特性 JAA P5ur `f:5w^A 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 Z6cG<,DQ rr[9sk`^H 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 !HXdUAKu Q#bFW?>y, 3.5其他几种常用的激光光束 Zv=p0xH tc{23Rf% 3.5.1厄米-高斯光束 g"3h#SMb /Ki :6 3.5.2拉盖尔-高斯光束 ~X;(m<f2 Kg@9kJB 3.5.3贝塞尔光束 TBQ`:`g^m u%O^hcfb 3.6激光器的输出功率 'Ph4(Yg Jz#ZDZkm 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 ZUyM:$ IEzZ$9,A5 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 Q9[dUdQm WII_s|YSt% 3.7激光器的线宽极限 ,>(M5\Z/c 2|~&x~ 3.8激光光束质量的品质因子M2 pAmTwe .)Se-' 3.9模式激光的某些一阶统计性质 +V|]:{3W Y@.> eS 3.9.1单模激光的一阶统计性质 E"Xi qc\o>$-:` 3.9.2多模激光的一阶统计性质 &V( LeSI AmSJ!mTd8o 思考练习题3 )K2n!Fbd {uj9fE,) 第4章激光的基本技术 /KKX;L[D( yB.6U56 4.1激光器输出的选模 rMlbj2T kX1hcAa 4.1.1激光单纵模的选取 `T9<}&=! ^:-%tpB#! 4.1.2激光单横模的选取 ,75,~ kd\yHI9A 4.2激光器的稳频 .^kTb2$X uR"]w7= 4.2.1影响频率稳定的因素 &8&WY1cU #8/Z)-G 4.2.2稳频方法概述 !#iP)"O n6o}$]H 4.2.3兰姆凹陷法稳频 )QZ?Bf # |UrHK; 4.2.4饱和吸收法稳频 E/GI:}YUy_ V,M8RYOnC! 4.3激光束的变换 0\Oeo8<7)~ cRg$~rYd 4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 jEO; K->p&6s 4.3.2高斯光束的聚焦 ]c5GG!E-g 9) YG)A~< 4.3.3高斯光束的准直 ^$#Q_Y| rfPJBD{Ve 4.3.4激光的扩束 wOk:Q4OjL 5!cplx=< 4.4激光调制技术 d#z67Nl6 cL
WM]\Y 4.4.1激光调制的基本概念 \R#XSW, =C:0='a 4.4.2电光强度调制 OQsH,' ,vhR99g{ 4.4.3电光相位调制 H+0 * JqZ%*^O 4.5激光偏转技术 Lq&xlW
j Kc{wv/6}T 4.5.1机械偏转 [}AcCXg`L k<f*ns 4.5.2电光偏转 ,,iQG' * W4| ;JmT.r 4.5.3声光偏转 qzyQ2a_p eeX)JC0A 4.6激光调Q技术 PHOW,8)dZh <St`"H 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q rj5:YQEH; k4l72 'P 4.6.2调Q原理 _6[NYv$" ><DE1tG 4.6.3电光调Q N!va12 @F1pu3E 4.6.4声光调Q ~\_E%NR
yA {oZ]1Qf_ 4.6.5染料调Q l-npz)EM f[ywC$en 4.7激光锁模技术 I'j?T. w])Sz*J 4.7.1锁模原理 2-6-kS)c X3>(K1 4.7.2主动锁模 U9q*zP_jV 3A9|{Vaz+6 4.7.3被动锁模 v;A [+1
i$d 思考练习题4 s0h)~z 8;5/_BwMu 第5章典型激光器介绍 Owr`ip\ WV% KoM,% 5.1固体激光器 Xgm7>=l 8,=$>@u 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 )2A4vU-IR. prWid3} 5.1.2固体激光器的泵浦系统 -/</7I 83n: h08 5.1.3固体激光器的输出特性 F,bl>;{[{ B+<k,ad 5.1.4新型固体激光器 rx"zqm9 }u K$Ph$P@ 5.2气体激光器 Zry>s0 qRFN@ID$ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 QJ/SP c' 6H@m#= 5.2.2二氧化碳激光器 We ->d |= Dn[1BWM/7 5.2.3Ar+离子激光器 $1v5*E 4|(?Wt)5 5.3染料激光器 x\%egw =bDG|:+ 5.3.1染料激光器的激发机理 \x!>5Z
Y 1gE`_%?K 5.3.2染料激光器的泵浦 6~}H3rvO} dd$N4& 5.3.3染料激光器的调谐 0D'Wr(U( W)#`4a^xj7 5.4半导体激光器 >4\xcL H@zk8]_P 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 JvDsr0]\# [a3
0iE 5.4.2PN结和粒子数反转 gY9"!IVe+
coWB KWF 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 dc05,Bz c&++[ 5.4.4同质结和异质结半导体激光器 #jX>FXo fo.m&mKgo 5.5其他激光器 zgqw*)C~ Q-F9oZ*0 5.5.1准分子激光器 ,:`6x[ + @>Keu\) 5.5.2自由电子激光器 :m d3@r'] Xo`1#6xsE 5.5.3化学激光器 ca=e_sg |6>_L6t 思考练习题5 z'lNO| nU e@OA> 第6章激光在精密测量中的应用 zqh{=&Tjx qj&)w9RLJE 6.1激光干涉测长 G)&'8W F5o W(aRO 6.1.1干涉测长的基本原理 X2cR+Ha0 g1~I*!p 6.1.2激光干涉测长系统的组成 u3vmC:bV _
^{Ep/ME= 6.1.3激光外差干涉测长技术 [Ni4[\ Q7|13^|C 6.1.4激光干涉测长应用举例 C~qhwwh 4*x!B![]y 6.2激光衍射测量 X}(0y
Gq*)]X{Ua 6.2.1激光衍射测量原理 >K
:"[? ~-5@- V 6.2.2激光衍射测量的方法 u7?juI#Cl !9,
pX 6.2.3激光衍射测量的应用 (GG"'bYk Ug21d42Z4 6.3激光测距 h
'[vB^ }&DB5M 6.3.1激光脉冲测距 QIK73^ "ILWIzf.] 6.3.2激光相位测距 cA?
x( n#Roz5/U 6.4激光准直及多自由度测量 R`2A-c AxlFU~E4 6.4.1激光准直仪 -kbm$~P Y/H^*1 6.4.2激光衍射准直仪 y.p6%E_` D a[C'm= 6.4.3激光多自由度测量 P]"deB| `{F~'t[' 6.5激光多普勒测速 0j(jJAE. nud=uJ"( 6.5.1运动微粒散射光的频率 >&QH{!( hw$c@:pW; 6.5.2差频法测速 Cc)P5\jh vQ"s 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 -Zg @D(pF ]^9*
t,{9 6.6环形激光测量角度和角加速度 !y-2# lt6;*z[ 6.6.1环形激光精密测角 kQVDC,d `uh@iD'KI 6.6.2光纤陀螺 Wi[m`# >}b6J7_ 6.7激光环境计量 W[E3P,XS =kh>s$We 6.8激光散射板干涉仪 p*`SGX N4mJU'_{ 思考练习题6 d-;9L56{P x$GsDV 第7章激光加工技术 12sD|j NOr
<, 7.1激光热加工原理 ny(GTKoUz g'ZMV6b?K 7.2激光表面改性技术 @f{_=~+ ;Q=GJ5`B 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 s)YP%vn# knOnUU 7.2.2激光表面熔凝技术 ZBmXaP[9 /J.\p/%\ 7.2.3激光熔覆技术 EeJqszmH `{U%[$<[W 7.3激光去除材料技术 { ^2W>^ K-
I\P6R` 7.3.1激光打孔 Ah>gC!F^ t{SMSp 7.3.2激光切割 6f?BltFaN QW~5+c9JJ 7.4激光焊接 $iqi:vY BKQIo)g.G 7.4.1激光热导焊 *SkiFEoD ZSPgci 7.4.2激光深熔焊 (+UmUx= oY%"2PW1B 7.4.3激光复合焊 /*AJr Nxb\[ 7.5激光快速成型技术 px_s@>l` W&e'3gk _ 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 z0 2}&^Zzk 4e@&QOo`Cu 7.5.2激光快速成型技术 =0h|yjnL/ t0e{|du 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 [Iw>|q<e |,;twj[?4 7.6其他激光加工技术 \ I^nx+l [O7w = 7.6.1激光清洗技术 >X[|c"l. NTm<6Is` 7.6.2激光弯曲 sK@Y!oF}\ goDV2alC^ 思考练习题7 .QXG"R JFRpsv 第8章激光在医学中的应用 LAv:+o(m/ &_9YLXtMi; 8.1激光与生物体的相互作用 t/KcXM -c+[6A>j 8.1.1生物体的光学特性 cgs3qI eC6>yD6D 8.1.2激光对生物体的作用 ]6{(Hjt nAo8uWG 8.1.3激光对生物体应用的优点 nTys4R euV $2Fg 8.2激光在临床治疗中的应用 s,
n^ uW}Hvj;0a* 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 J?UA:u ]}z'X!v_@ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 5LQk8NPh `FA)om 8.2.3激光在眼科中的应用 7_9+=.
+X5 {I0w`xe 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 _urG_~q 59{;VY81 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 PXw|
L u64@"P 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 8P,l>HA ^Xs%.`Gv/ 8.2.7光动力学治疗 f).*NX Hf VHI1f 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 \U/v;Ijf izMYVI?0 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 q*\NRq In
f9wq\ 8.3.2激光断层摄影 ,*/Pg52? 7MY)\aH 8.3.3激光显微镜 t]s94 R q w#*/ y?"D 8.4医用激光设备 f:]u`ziM Z6
;Wd_ 8.4.1医用激光光源 >n]oB~P% b-PSm=` 8.4.2医用激光传播用光纤 1p8:.1)q (tepmcf 8.5激光应用于医学的未来 N83!C=X' :<L5sp 8.5.1医用激光新技术 5XDgs|8 pvlDjj} 8.5.2光动力学治疗的前景 yahAD.Xuo@ 6`acg'sk> 思考练习题8 %/5 1o6a _B)s=Snx 第9章激光在信息技术中的应用 G'u|Q
mb1 ~i%-WX 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 8qn 9| Ua %UbAt 9.1.1半导体激光器 %NNj9Bl<VV ".gNeY6)x 9.1.2光纤激光器 KYp[Gs 6
jmrD 9.1.3光放大器 >?z:2@Q)B ]D O&x+Rb 9.2激光全息三维显示 69>/@< IroPx#s:i 9.2.1全息术的历史回顾 <Z},A-\S* eH
%Ja[ 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 1I ""X]I_ "?35C
! 9.2.3白光再现的全息三维显示 FQ`(b3.
;`DD}j` 9.2.4计算全息图 9TC)
w| 'r\ 4}Ik 9.2.5数字全息术 OVZP x%a H9U.lb 9.2.6全息三维显示的优点 k)cP! %z =-w;zx 9.2.7全息三维显示的应用 O5zE {# UbO4%YHt 9.2.8全息三维显示技术的展望 S`0NPGn;@[ 5Q W}nRCZ 9.3激光存储技术 #AShbl jm+ PQ$sOK|/ 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 L_~8"I_ YlTaN,?j 9.3.2激光光盘存储 5X#E@3g5 >{wuEPA 9.3.3激光体全息光存储 "N 3)Qr O#)jr-vXdV 9.3.4激光存储技术的新进展 A
(okv 8#w)X/ 9.4激光扫描和激光打印机 ?F_)- 3@_Elu 9.4.1激光扫描 2s\BY%XY 7CGyC[[T~ 9.4.2激光打印机 <.bRf RO.U(T 9.5量子光通信中的激光源 E8ta|D XRxj W 9.5.1量子光通信 B2Z_]q$n* d$G}iJ8$mp 9.5.2量子态发生器及应用 H; Ku
w 0J9D"3T) 思考练习题9 ~E)fpGJ pvF-Y9Xb 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 Z.1>
kZ * ?]~
# 10.1激光核聚变 [c~kF+8 Ls}7VKl' 10.1.1受控核聚变 u -3:k !Ms[eB 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 r|eZv<6 v-Qmx-N 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 e2cP
*J ,[e\cnq[ 10.2激光冷却 E=$p^s iOCqE 5d3 10.3激光操纵微粒 esX)"_xf ?6"{!s{v 10.3.1光捕获 H43MoC Mxl]"?z 10.3.2微粒操纵 =5x&8i a`!@+6yC 10.4超越经典衍射极限的分辨率 xfFg,9w8 />44]A< 10.4.1解析延拓 Uz
dc "@/62b 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Ba'LRz F_H82BE+3 10.4.3傅里叶叠层算法 yN6>VD{F ._PzYE|m2 10.4.4相干谱复用 <hx+wrv gckI.[!b 10.4.5非相干结构光照明成像 \ck+GW4& g(|{')8?d 10.4.6超分辨荧光显微镜 6"f}O<M5H yuhnYR\`m 10.5激光光谱学 .(CP. d =
ieag7! 10.5.1拉曼光谱 2RM+W2!! 7U|mu~$.! 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 UVQ7L9%?f iyta;dw9 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 U#&7p)4( tmUFT 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 !\Xm!I8 2*iIjw3g 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 Pr ]Ka OTDg5:> 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 }Gyqq6Aeb y|wlq3o 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 67SV~L#%O `n5"0QRd 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 rl2&^N wV\gj~U;P 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 d;mx<i=/ \*f;X aa 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 !V2/A1? mtz#}qD66 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 L2Pujk ^z6_ Uw[ 思考练习题10 { FZ=olZ jw<pK4?y 附录A随机变量 Z[__"^} ,L bBpi=TJ A.1概率的定义和随机变量 UhA"nt0 VA*y|Q6 A.2分布函数和密度函数 +5VLw xj5;: g#! A.3推广到两个或多个联合随机变量 ?;/^Ya1;Z LI2&&Mw A.4统计平均 '52~$z#m
]$b[`g& 附录B随机过程 g<{xC_J $un?0S B.1随机过程的定义和描述 < -W*$?^ 5%sE]Y# B.2平稳性和遍历性 bwiPS1+); FFdBtB 参考文献 ~.;<
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