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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。 y=jTS
E+&]96*Lby
[attachment=99403] c[Mz#BWG
ZREAEGi{
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ~"*;lT5KX
):_x
1.1光的波粒二象性 4D/mm(2d$
Vo%UiV Hy
1.1.1光波 ,K'}<dm|x
"F+Wo&
1.1.2光子 +(3PY e\
e XU;UO^
1.2原子的能级和辐射跃迁 TLL. Ch|#Y
\?} {wh8
1.2.1原子能级和简并度 Kup-O
u,
^j2:fJOU#
1.2.2原子状态的标记 _l?5GLl_F$
] 05Q4
1.2.3玻尔兹曼分布 ^saJfr x
*4zVK/FJ
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 r[$Qt j Q
#oYX0wv l
1.3光的受激辐射 >NwrJSx
RU ` Tz D
1.3.1黑体热辐射 %;9e h'
O'."ca]:5
1.3.2光和物质的作用 |k'I?:'
uF T\a=
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 <,0& Ox
mId{f
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ji( S ?^
"VWxHRVg4M
1.4光谱线增宽 tazBZ'\c
n X
Qz
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 nWZrB s
_
d1j v>tu
1.4.2自然增宽 6x@-<{ L
aG |)k,
1.4.3碰撞增宽 CSU> nIE0
7k 3":2 :
1.4.4多普勒增宽 VH*j3
rMlbj2T
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 c_^H;~^rL
) KRO=~Y
1.4.6综合增宽 'd?8OV
'~ ]b;nA
1.5激光形成的条件 9Z rn(D
.yWdlq##
1.5.1介质中光的受激辐射放大 JmY i&
+[2lS54"W4
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 N=+Up\h
Q|G[9HBI
思考练习题1 >8NQ8i=]V1
C1G Wi4)
第2章激光器的工作原理 ^ O`
3\@6i'
2.1光学谐振腔结构与稳定性 M(3E
b;`
.Yu,&HR
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 _ve7Is`/
*gT
TI;:
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 ;5=p BP .
<I|ryPU9{X
2.1.3稳定图的应用 +vbNZqwz
b`:Eo+p
2.2速率方程组与粒子数反转 Y2$ % %@
&Fa nD
2.2.1三能级系统和四能级系统 rz.`$b
)O&$-4gL'
2.2.2速率方程组 W4YC5ZH{l
OQsH,'
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 |]]fcJOBP
i'EXylb
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 JqZ%*^O
]CL70+[^9
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 Kc{wv/6}T
o4Ba l^=[
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 V?rI,'F>N
<n`|zQ
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 \m.{^Xd~
qzyQ2a_p
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 >3Y&jsh<
{"y 6l
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 eeX>SL5'i
+ <|w|c
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 D6m>>&E['
P~*fZ)\}F@
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 N,1wfOE
fAm2ls7c
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 [gE2lfaEy
f Gfv{4R
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 L@ay4,e.bz
SVHtv0Nx
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 BxG;vS3>*e
4q~E\l|.5
2.5激光器的损耗与阈值条件 :H87x?e[
5u!cA4e"
2.5.1激光器的损耗 5u8Sxfm",
_1Eyqh`oh
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 =wQ= `
R' s xa*VB
2.5.3阈值条件 S,v` rmI
g$97"d'
2.5.4对介质能级选取的讨论 =os j}(
O//e0?]W
思考练习题2 o] j*
xWMMHIu
第3章激光器的输出特性 c2U>89LlZ
l%IOdco#
3.1光学谐振腔的衍射理论 (/M c$V
;Cy@TzO/|
3.1.1数学预备知识 )>/c/ B
K$Ph$P@
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 7Mf T~v
wfdFGoy (
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 o6r4tpiR5
gM*s/,;O"
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 t & xx-4
$1 v5*E
3.2对称共焦腔内外的光场分布 4|(?Wt)5
w 9FI*30
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 {
nV zN(
GxkG$ B
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 oxzNV&D[{`
q2Kn3{
3.3高斯光束的传播特性 "Wm~\)t(
0D'Wr(U(
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 |}`5< a!6U
>4\xcL
3.3.2高斯光束的相位分布 _x!pM j(A
WdT|xf.Q&
3.3.3高斯光束的远场发散角 1@WGbO Rc*
FMn&2fH
3.3.4高斯光束的高亮度 q
:bKT#\
cGp^;> ]M
3.4稳定球面腔的光束传播特性 <-F"&LI{<
_a&|,ajy >
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 ;i9CQ0e ?
wLtTC 4D
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 9)">()8
MjpJAV/84
3.5其他几种常用的激光光束 }]I ?vyQ#V
K288&D|1WU
3.5.1厄米-高斯光束 +2SX4Kxu
`y`x k<q
3.5.2拉盖尔-高斯光束 'T[zh#v>S
+a/o)C{
3.5.3贝塞尔光束 -e~U u
akQH+j
3.6激光器的输出功率 hptuTBD
q3F5\6aN
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 f[b YjIX
Y9;Mey*oW
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 Q(UGw d1
{0 ~0
3.7激光器的线宽极限 PAHlj,n)
9$&e~^&B
3.8激光光束质量的品质因子M2 j;)g+9`
"NU".q
3.9模式激光的某些一阶统计性质 D,\= zX;
d 4]%Wdvf
3.9.1单模激光的一阶统计性质 $V Wzv4^:
ImY.HB^&
3.9.2多模激光的一阶统计性质 ^d80\PXz
]ufW61W6Ci
思考练习题3 Zjg\ jo
u4@e =vW I
第4章激光的基本技术 vC:b?0s #(
It4z9Gh
4.1激光器输出的选模 z U~..;C
K//T}-Uub
4.1.1激光单纵模的选取 <(4#4=ivP
Eap/7U1Q
4.1.2激光单横模的选取 LUck>l\l
~lqGnNhh 7
4.2激光器的稳频 T-C#xmY(
AwU c{h l<
4.2.1影响频率稳定的因素 ^,lZ 58
2
87KrSZ
4.2.2稳频方法概述 *W12Rb2
]M;6o@hq
4.2.3兰姆凹陷法稳频 Ug lG!1L
h F "g 91P
4.2.4饱和吸收法稳频 b$O_L4CP
UMuuf6
4.3激光束的变换 eJw="
=nx:GT3&[
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 S9R]Zl7{-
F,M"/hnPT
4.3.2高斯光束的聚焦 drKjL o[y
UVc<C
1 q
4.3.3高斯光束的准直 oL'1Gm@ X?
s;2/Nc
4.3.4激光的扩束 HI\f>U
0^_lj9B!
4.4激光调制技术 PC Pf*G>
]A72) 1
4.4.1激光调制的基本概念 eQFb$C]R}y
UIOEkQ\Wl
4.4.2电光强度调制 8a`+h#
{M r~%y4
4.4.3电光相位调制 Y^2Qxo3"3
ZBmXaP[9
4.5激光偏转技术 rS )b1nPA
ge):<k_
4.5.1机械偏转 OR\DTLIl
eKVALUw
4.5.2电光偏转 J+b!6t}mZn
hyb +#R
4.5.3声光偏转 tB7K&ssi
6 W;?8Z_1
4.6激光调Q技术 l>D-Aan
d"I28PIS"
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 3XwU6M$5g
pSQCT
4.6.2调Q原理 )W ]>\=@Y
9G#8 %[W
4.6.3电光调Q #_?TIY:h
[.;%\>Qk<
4.6.4声光调Q cRh\USS
8jggc#.
4.6.5染料调Q H+VO.s.a
0aC 2 Pym^
4.7激光锁模技术 M_h8#7 {G
IAP/G5'Q
4.7.1锁模原理 b+IOh|
W " "*hJ
4.7.2主动锁模 EK?@Z.q+
N )zPx Q
4.7.3被动锁模 v._Egk0
K[uY+!'1
思考练习题4 4YDT%_h0
?aFr8i:)M
第5章典型激光器介绍 wfBuU >
-c+[6A>j
5.1固体激光器 cgs3qI
@sw9A93A
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
ofMu3$Q
6|
*(dE2x(
5.1.2固体激光器的泵浦系统 $A;7Em
j-J(C[[9
5.1.3固体激光器的输出特性 @s%X
%n05 Jitl
5.1.4新型固体激光器 M=5d95*-}
[)#u<lZ<~
5.2气体激光器 tYs8)\{
\G$QN UU
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 qDnCn H
_1>SG2h{fV
5.2.2二氧化碳激光器 :`0'GM" `
v:r D3=M-
5.2.3Ar＋离子激光器 .E+OmJwD
q&zny2])
5.3染料激光器 vv+TKO
AL>c:K)qO
5.3.1染料激光器的激发机理 I@n*[EC
5 >k>L*5J
5.3.2染料激光器的泵浦 <7=&DpjI7F
JY{X,?s
5.3.3染料激光器的调谐 }@Xh xZu
,*/Pg 52?
5.4半导体激光器 DH5bpg&T
[6AHaOhR'
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 I q{o-nq
wJ6_I$ >
5.4.2PN结和粒子数反转 RX:R*{] -
k+FMZ, D|
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 'KH
lrmnr
xEjx]w/&
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 >Q;
g0\I_
qQ^d9EK'?~
5.5其他激光器 HmvsYP66
6`acg'sk>
5.5.1准分子激光器 %/5 1o6a
_B)s =Snx
5.5.2自由电子激光器 G.E[6G3
C
8N% X2R
5.5.3化学激光器 |2O')3p"9
z&O#v9.NE|
思考练习题5 C>^,*7dS
iHPUmTus--
第6章激光在精密测量中的应用 -$. 0Dc)3!
iC\%_5/ _
6.1激光干涉测长 kd yAl,
G~"z_ (
6.1.1干涉测长的基本原理 h\(B#SN
'xIyGDe
6.1.2激光干涉测长系统的组成 vm8$:W2 }
6D|p Qs
6.1.3激光外差干涉测长技术 CphFv!k'Z
)IHG6}<
6.1.4激光干涉测长应用举例 vDsF-u1
,]ga[
6.2激光衍射测量 6 ZcXS
@Gt`Ds9=
6.2.1激光衍射测量原理 3f"C!l]Xu
h Uh+JW
6.2.2激光衍射测量的方法 uAUp5XP|Z
vwmBUix
6.2.3激光衍射测量的应用 {=67XrWN1
zEj#arSE4
6.3激光测距 +1QK}H ~
c;9.KCpwx
6.3.1激光脉冲测距 HJIC<U
z8E1 m"
6.3.2激光相位测距 <`)iA-Df;9
Ke!'go hv
6.4激光准直及多自由度测量 c+g@Z"es
##cnFQCB
6.4.1激光准直仪 1yM r~Fo
Rb EKP(uw
6.4.2激光衍射准直仪 ;'0=T0\
.1# kD M
6.4.3激光多自由度测量 ]n;1x 1'
H>XFz(LWh
6.5激光多普勒测速 H}/05e
2}vNSQvG
6.5.1运动微粒散射光的频率 |
&7S8Q
; b*i3*!g
6.5.2差频法测速 :5b0np!
z=g$Exl
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 $=)gp PT
Su7bm1
6.6环形激光测量角度和角加速度 q9]IIv
XogVpk A
6.6.1环形激光精密测角 U>a\j2I
T.ML$"f
6.6.2光纤陀螺 XKS8K4"
pDl3!m
6.7激光环境计量 F9a^ED0l\
e2cP
*J
6.8激光散射板干涉仪 T^:fn-S}=
|ZiC`Nt
思考练习题6 3I $>uR
<%P 2qgz5
第7章激光加工技术 -1u9t4+`
~Lz%.a;o
7.1激光热加工原理 [ 9o4hw
! 5S d2<N
7.2激光表面改性技术 "N5!mpD"
Pw[g
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 !h`kX[:
_zMg oc7
7.2.2激光表面熔凝技术 [{
~TcT
hgj <>H|
7.2.3激光熔覆技术 Bd~ 1P/
4(8xjL:
7.3激光去除材料技术 e <cM[6H'D
u0Nm.--;_3
7.3.1激光打孔 Ig6T g ?
\ck+GW4&
7.3.2激光切割 V[n QQxWp=
p B;3bc
7.4激光焊接 yuhnYR\`m
.(CP. d
7.4.1激光热导焊 =
ieag7!
D5,P)[
7.4.2激光深熔焊 x@Hd^xH`
)#iq4@)|g
7.4.3激光复合焊 S* *oA 6
N!2Rl
7.5激光快速成型技术 VQ#3#Hj
O1'm@
q)
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 oXXC@[??}N
hC <O`|lF
7.5.2激光快速成型技术 9f+>ix,ek*
uxaYCa?
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 wU\s ;
dK
s?R2B)a
7.6其他激光加工技术 k%]=!5 F
26vp1
7.6.1激光清洗技术 @&|l^ 1
}a
AH
7.6.2激光弯曲 d5 7i)=
*3/T;x.
思考练习题7 e [_ m< e
MY#
第8章激光在医学中的应用 PjA6Ji ;Hu
DwHF[]v'
8.1激光与生物体的相互作用 mE%$HZ}
O3DmNq$dz
8.1.1生物体的光学特性 @ f]{>OS
y\dEk:\)
8.1.2激光对生物体的作用 W6 H,6v
r$Co0!.
8.1.3激光对生物体应用的优点 lKZB?Kk^w\
~vlype3/EF
8.2激光在临床治疗中的应用 h\v'9
%1}K""/
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 .
8N.l^0,
om?-WJI
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 =0uAE7q(9
<S? ddp 2
8.2.3激光在眼科中的应用 ] e. JNo
AL#4_]m'
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 t yaA\F57
4vBL6!z:Z
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 9z)5Mdf1j
E|' h]NY
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 r'QnX;99T
{ZY+L;e g1
8.2.7光动力学治疗 3bnS
W5
"HE^v_p
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 S26MDLk`R3
s(X;Eha
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 g1t0l%_7^
UG=K|OXWJ
8.3.2激光断层摄影 a7 N!B' y
o sKKt?^?
8.3.3激光显微镜 ;2B{ 9{
M1KqY: 9E
8.4医用激光设备 R<OI1,..r
B&D }F=U
8.4.1医用激光光源 u\eEh*<7q
HRB<Y
mP@
8.4.2医用激光传播用光纤 x c{hC4^V
BcI |:qv|
8.5激光应用于医学的未来 / 7gOSwY
O)vp~@ |
8.5.1医用激光新技术 :9k Ty:
B( M6@1m_
8.5.2光动力学治疗的前景 y*X_T,K 8
F_CYYG Z
思考练习题8 _3ZYtmn.
j_Yp>=+[
第9章激光在信息技术中的应用 5LOo8xN
G37U6PuZi
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 812$`5l
/~3r; M
9.1.1半导体激光器 eH{[C*
K5lmVF\ $P
9.1.2光纤激光器 Hw4%uS==V
Qjb:WC7he
9.1.3光放大器 >p"c>V& 8
Dd\jHF>u
9.2激光全息三维显示 )rC6*eR
N0r16# -g
9.2.1全息术的历史回顾 I1X-s
>rf'-X4n
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 T:; 2
M]J ^N#
9.2.3白光再现的全息三维显示 w4gJoxY-`
_fKou2$yz
9.2.4计算全息图 62zYRs\Y)X
RN e^;
B
9.2.5数字全息术 c I4K+
qw^uPs7Uw
9.2.6全息三维显示的优点 [C'JH//q*t
P09;ng67
9.2.7全息三维显示的应用 -[ wGX}}
z*!%g[3I
9.2.8全息三维显示技术的展望 Y/*m US[oa
Rx }$0c0
9.3激光存储技术 B\o Mn
W>j !Q^?
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 } F#okU
6 |PrX
L&
9.3.2激光光盘存储 xjKR R?
o%IA}e7PAa
9.3.3激光体全息光存储 tg<EY!WY
N(F p0
9.3.4激光存储技术的新进展 JPoN&BTCj
SMpH._VFeE
9.4激光扫描和激光打印机 pu2 tY7J a
?j"KV_
9.4.1激光扫描 PoxK{Y
]7 Tkkw $
9.4.2激光打印机 4b98Ks Yg
.K1FKC$C
9.5量子光通信中的激光源 ;wz^gd h;
Z$/xy"
9.5.1量子光通信 ,F,X
,
YoBDvV":@
9.5.2量子态发生器及应用 AP'*Nh@Ik(
Bu#VMk chJ
思考练习题9 YS/Y d[ e
]&lY%"U$i
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 &m-PC(W+
RO 4Z?tz
10.1激光核聚变 b4[bL2J$h1
LG9+y
10.1.1受控核聚变 [YlKR'_
;D FSzbF`
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 j +$rj
r]:(Vk]| F
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 *Q ?tl\E
|)(VsVG&
10.2激光冷却 /_I]H
1g8_Xe4
10.3激光操纵微粒 }fb#G<3
0 i !uUF
10.3.1光捕获 TO]@
Zu1
,!#*GZ.ix
10.3.2微粒操纵 _K l_61k
c;Pe/ d
10.4超越经典衍射极限的分辨率 M2OIB H4!
2$+bJJM
10.4.1解析延拓 2 ^h 27A
{.C!i{|
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 % 5M/s'O?i
J:CXW%\ <q
10.4.3傅里叶叠层算法 ,(qRc (Ho
s4A43i'g!h
10.4.4相干谱复用 YIoQL}pX
mF*2#]%dx
10.4.5非相干结构光照明成像 7puFz4+f
m$}R%
10.4.6超分辨荧光显微镜
P5a4ze
n}F& 1Z
10.5激光光谱学 >,gg5<F-E
nAW:utTB
10.5.1拉曼光谱 ?Y-%'J(
{o_X `rgrL
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 }vxw*8d?
:W!7mna
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 I`-8Air5f
x+ Ttl4
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 Q sZx)
bO
xST8|H
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 6&
e3Nt
OK[T3/v,
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 F
U_jGwD
nw -xSS{
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 $$|rr G
"& ])lz[u
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 nKPYOY8^
0
HGM4[)=
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 hn5h\M?
fd +hA
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 LJd5;so-
xHL( !P F
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 Aydm2!l1
zKw`Md
思考练习题10 -~s!73pDY
.L9j>iP9 *
附录A随机变量 jN{Xfjmfv
PmkR3<=leg
A.1概率的定义和随机变量 e<3K;Q
N4^-`
A.2分布函数和密度函数 X
iS1\*
JlH&??
A.3推广到两个或多个联合随机变量 En~5"yW5>]
10)jsA
A.4统计平均 7&t-pv92*
WKC.$[ T=
附录B随机过程 \w/yF4,3<w
w`4=_J=GO
B.1随机过程的定义和描述 Huy5-[) 15
M2
,YsHt
B.2平稳性和遍历性 o)Iff)m$
QKyo`g7
参考文献 }+)fMZz
gp5_Z-me
 C"6?bg5N
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