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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。 c1*^
\
%){/O}I]>
[attachment=99403] Sv>CVp*
m<cv3dbZo
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 9 v
,y
w`#9Re
1.1光的波粒二象性 V!+ <
0BjP|API
1.1.1光波 YVz,P_\(m
m,w^,)
1.1.2光子 q="ymx~
>%t5j?p
1.2原子的能级和辐射跃迁 y=SpIbn{
7vGAuTfi/@
1.2.1原子能级和简并度 NcSi %]
6O l)SQE,
1.2.2原子状态的标记 n4+ ^f~Y
i 5*/ZA_
1.2.3玻尔兹曼分布 LR"7e
D42!#
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 f=4q]y#& X
kO/;lrwC
1.3光的受激辐射 l]IQjjJ`
YQO9$g0%
~
1.3.1黑体热辐射 *;T H D>
=`V9{$i
1.3.2光和物质的作用 s cd}{Y
=}SC .E\
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 k>\s6
Nlm3RxSn
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ( M3-S5
/9-kG
1.4光谱线增宽 6WLq>Jo
VK}H;
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 jH 9.N4L
_C$SaQty[Q
1.4.2自然增宽 hN;$'%^
6:G : :"ew
1.4.3碰撞增宽 H|;BT
$1D>}5Ex
1.4.4多普勒增宽 7 /DDQ
xw1n;IO4
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 ;@[a x{ J
N#X(gEV
1.4.6综合增宽 %#lJn.o
\e?w8R.6w^
1.5激光形成的条件 QUc& f+~
KKw J=za
1.5.1介质中光的受激辐射放大 F4&`0y:
gBXbB9
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 "Za 'K+4
/JP%gD"8
思考练习题1 ?)/&tk9.n
<\\,L@
第2章激光器的工作原理 j"P}Wn
E
uk[ @1
2.1光学谐振腔结构与稳定性 >xm:?W R
3Et t9fBd
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 /2]=.bLwz
X&| y|
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 V#d8fRm
77zDHq=
2.1.3稳定图的应用 o~p% ODH
@-jI<g
2.2速率方程组与粒子数反转 :*E#w"$,j
Cn8w}) B
2.2.1三能级系统和四能级系统 rp,PhS
UE%~SVi.#
2.2.2速率方程组 ]1i1 _AR'`
/Os;, g
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 *Zk$P.]
$N17GqoC
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 9uA2M! ~i2
X!/
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 t3FfPV!P"
. ^JsnP
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 ^CQVqa${]
CB%O8d #
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 /-&a]PJ
^-pHhh|g
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 PLDp=T%
$_&gT.>
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 R"k}wRnxY
]tDuCZA
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 *lws7R
N'e3<
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 @G>Q(a*,
-PH!U H g
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 i slg5
4?cIn4}
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 !S}4b
*[O)VkL\%i
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 |c5r&oM&m
9)]asY
2.5激光器的损耗与阈值条件 6.
6g9
-H(\[{3{V
2.5.1激光器的损耗 ojQjx|Q}
dw
e$, 9
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 u'Ua ++a\
j @+QwZL|
2.5.3阈值条件 BD (
C@Fk
2.5.4对介质能级选取的讨论 gls %<A{C
I w-3Z'hOX
思考练习题2 (*\*7dIo
WT9 k85hqj
第3章激光器的输出特性 MZInS:Vj
57 eA (uI
3.1光学谐振腔的衍射理论 ('7qJk V
!XJS"o wr
3.1.1数学预备知识 Fj~,>
V]$J&aD
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 j)neVPf%v
:#=XT9
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 \ZPmPu9^(
*D$[@-7
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 n d)bRB
Q(J6;s#b
3.2对称共焦腔内外的光场分布 g1TMyIUt[
b/eJEL
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 M@b:~mI[sw
[b<AQFh<c
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 20XN5dTFT
I "<ACM
3.3高斯光束的传播特性 Lupug"p0
[Q5>4WY
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 p%+uv\Ix
2,,t+8"`
3.3.2高斯光束的相位分布 #nOS7Q#uW
R8U ?s/*
3.3.3高斯光束的远场发散角 fxKhe[;
bdUe,2Yi n
3.3.4高斯光束的高亮度 ?i8a)!U
vdLBf+Zi
3.4稳定球面腔的光束传播特性 CtO `t5
hH|moj]
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 LyB &u( )
1D/9lR,
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 r(#]Z
^t'mfG|DV
3.5其他几种常用的激光光束 O4mS r{HCp
x8]5> G8(r
3.5.1厄米-高斯光束 8I X,q
a$r<%a6
3.5.2拉盖尔-高斯光束 S? k G|y
r#xq 8H=_m
3.5.3贝塞尔光束 j(|9>J*,~G
n\ yDMY
3.6激光器的输出功率 ^-yEb\\i
vCB0 x:/
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 >*A"tk#oR
XsVp7z k\
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 -t:~d:
LR5X=&k
3.7激光器的线宽极限 O"D0+BK79e
hrRkam !y
3.8激光光束质量的品质因子M2 CQ`$' oy?W
X{j` H\'L
3.9模式激光的某些一阶统计性质 ,'E+ f%
5w#
Ceg9
3.9.1单模激光的一阶统计性质 ,W!v0*uxp&
2Bf]#l{z
3.9.2多模激光的一阶统计性质 r LU+-_
*C (/ 2
思考练习题3 $i^#KZ}-WK
"5+x6/9b
第4章激光的基本技术 9F&s9(=\
1I{^ ]]qw
4.1激光器输出的选模 e95x,|.-_
,' KQF C
4.1.1激光单纵模的选取 |V 3AA
V@QWJZ"
4.1.2激光单横模的选取 am$-1+iX
HFr#Ql>g
4.2激光器的稳频 \,b@^W6e>
COF_a%
4.2.1影响频率稳定的因素 t dl Y
]Ywj@-*q
4.2.2稳频方法概述 U',9 t
/:YJ2AARY
4.2.3兰姆凹陷法稳频 nMn iHB'
.fQ/a`AsU
4.2.4饱和吸收法稳频 u9.x31^
mr`Lxy9e
4.3激光束的变换 b?p_mQKtZ
w }OJ2^
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 ymIjm0jVh
0nh; 0Z
4.3.2高斯光束的聚焦 ^sWsP` DV
?\
qfuA9.
4.3.3高斯光束的准直 ugZ-*e7
W'
DpI7
4.3.4激光的扩束 _* xjG \!
$qoh0$
4.4激光调制技术
*$t<H-U-
[ _ jd
4.4.1激光调制的基本概念 cWd\Ki
E!~ O k
4.4.2电光强度调制 XzX-Q'i=n0
)CYm/dk
4.4.3电光相位调制 ^*
xhbM;
@Gh?|d7b D
4.5激光偏转技术 O3?3XB> <
Zd~l_V f
4.5.1机械偏转 w
$\ p\}~,
^x! N]
4.5.2电光偏转
[a\U8
w
)9^0Qk' ]
4.5.3声光偏转 ( 5^bU<
!N`$ `qAK
4.6激光调Q技术 OZ/P@`kN.f
FD}hw9VyF@
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 4`x.d
SMMV$;O{9
4.6.2调Q原理 Px!M^
T!Pi
O#}'QZd'
4.6.3电光调Q %s+H& vfQs
k/"^W.B aj
4.6.4声光调Q sXD.*D
yFIB/ln:
4.6.5染料调Q B,@<60u
q8 j
W&_
4.7激光锁模技术 ICJ p-
X3z$f(lF%)
4.7.1锁模原理 /[[_}\xI%
d"E@e21
4.7.2主动锁模 h
0EpW5
` ^ rN"\
4.7.3被动锁模 m&GxL T 6
]kJ inXHW
思考练习题4 Km5#$IiP;
j{.P'5e@pZ
第5章典型激光器介绍 0 i76 (2
[d( @lbV0
5.1固体激光器 :YL`GSl
r%M.rYLG{
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 &"D *
?w{ lC,
5.1.2固体激光器的泵浦系统 w]4=uL6
(*.t~6c?5
5.1.3固体激光器的输出特性 Lo'P;Sb4<}
[ n[!RddY
5.1.4新型固体激光器 On[:]#
^E)Kse.>
5.2气体激光器 s Zan.Kc#
24ojjxz+
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 8Ol#-2>k$
uF xrv
5.2.2二氧化碳激光器 *z2G(Uac
~16QdwK
5.2.3Ar＋离子激光器 #6XN_<
h$#QRH
5.3染料激光器 <A"T_Rk
~$#"'Tl4J
5.3.1染料激光器的激发机理 =B}a +0u!
8PQ n=k9
5.3.2染料激光器的泵浦 ]9xuLJ)
BPp`r_m8w}
5.3.3染料激光器的调谐 0 ?)U?=>]p
8.-0_C*U;
5.4半导体激光器 YCJ6an
X!} t` `
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 ( x} >tm
m5O;aj* i
5.4.2PN结和粒子数反转 ]0`*gKA
_j$"fg
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 g7($lt>
AlW0GK=N-p
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 P8tpbdZE-
_:hrm%^
5.5其他激光器 . ZuRH_pI
9(;5!q,Gsg
5.5.1准分子激光器 +T*=JHOD
Xb0$BAP
5.5.2自由电子激光器 _[zZm*
z 6~cm6 j
5.5.3化学激光器 Gp0H[-oF
6S#Y$2
P
思考练习题5 %2 A-u
i$~2pr
第6章激光在精密测量中的应用 hlY]s
&0
v- zi ,]W
6.1激光干涉测长 >s
4 "2X
mR3)$!
6.1.1干涉测长的基本原理 Dj
Z;L E>
>FO4]
6.1.2激光干涉测长系统的组成 _lWC)bv`
grvm2`u
6.1.3激光外差干涉测长技术 sVk+E'q
^/n j2"
6.1.4激光干涉测长应用举例 81m3j`b
UDjmXQ2,
6.2激光衍射测量 }6;K+INT
@J`o
pR
6.2.1激光衍射测量原理 RC Xm< /
)e#KL$B)v
6.2.2激光衍射测量的方法 # BB,6E
HGuU6@~hu
6.2.3激光衍射测量的应用 j _`
[Z
[]i/\0C^
6.3激光测距 nz{
;]U1
;yfK YN[
6.3.1激光脉冲测距 bW"bkA80
@DiXe[kI
6.3.2激光相位测距 Z XCq>
^!Y ]l
6.4激光准直及多自由度测量 xC3h m
,2t|( V*"&
6.4.1激光准直仪 4LG[i}u.N
xJG&vOf;?
6.4.2激光衍射准直仪 cyM9[X4rC
9+:SS1_
6.4.3激光多自由度测量 _?]0b7X
0P{^aSxTP
6.5激光多普勒测速 1NHiW
v
a
~s:f5S>
6.5.1运动微粒散射光的频率 e"Y ( 7<
YmrrZ&]q
6.5.2差频法测速 o,-p[1b
xq6
eu
9
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 \,UpFuU\
<z'Pj7c[
6.6环形激光测量角度和角加速度 ;(&$Iw9X
BiFU3FlTf
6.6.1环形激光精密测角 KT5amct
0+-"9pED>E
6.6.2光纤陀螺 y4\(ynk
gxKL
yZO!
6.7激光环境计量 *5|;e N
a+HGlj 2>
6.8激光散射板干涉仪 ]%%I=r
{yo{@pdX>
思考练习题6 yH=Hrz:<eM
P O*;V<^
第7章激光加工技术 C F,-l
B
r \PO?1
7.1激光热加工原理 'hoEdJ]t5
H{)DI(,Y^P
7.2激光表面改性技术 ;[q A?<GJ
W
u C2 LM
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 VyMFALSe]h
WyA `V C
7.2.2激光表面熔凝技术 e/7rr~"|
1Yk!R9.
7.2.3激光熔覆技术 Y>J$ OA:
dguN<yS- E
7.3激光去除材料技术 T'ko =k
>Ut4INV
7.3.1激光打孔 '?Jz8iu-
|e QwI&
7.3.2激光切割 HZawB25{
|F}6Zv
7.4激光焊接 g mqL,H#
|j2$ G~B6
7.4.1激光热导焊 $etw' c0
nk*T
x
7.4.2激光深熔焊 N,3 )`Vm
MaS-*;BY,
7.4.3激光复合焊 gLss2i.r
;hV-*;>
7.5激光快速成型技术 0Yk$f1g
Nx;Oz
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 CcJ%; .V,T
,
3&D A
7.5.2激光快速成型技术 cU|tG!Ij?
j5:/G l8
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 1F' x$~ZI
\Dx;AK s
7.6其他激光加工技术 Z[G[. \0
Im!fZ g
7.6.1激光清洗技术 Yq-Vwh/
,$+ P
7.6.2激光弯曲 LOEiV
[BTOs4f
思考练习题7 Ln$= 8x^T
rY CIU
第8章激光在医学中的应用 M:* )l (
;S?ei>Q
8.1激光与生物体的相互作用 e9;5. m
w }=LC#le
8.1.1生物体的光学特性 P,s>xM
<{cf'"O7 )
8.1.2激光对生物体的作用 M^&^ g
o_sb+Vn|
8.1.3激光对生物体应用的优点 B%I<6E[D
'j9x(T1M1
8.2激光在临床治疗中的应用 r'< !wp@
[{q])P;
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 IMSLHwZ
0i>>CvAl}
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 a_ \t(U
EX/{W$
&K
8.2.3激光在眼科中的应用 >aAsUL5W
{%D4%X<
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 blKF78
`PtfPt<{
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 ATF>"Ux
(&1 56 5
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 J(5#fo{Q.g
qK)T# sh
8.2.7光动力学治疗 QT4&Ix,4T1
{#,?K
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 Hy b_> n
Y? V.O
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 48)D%867.;
' 7H"ezt
8.3.2激光断层摄影 ;TL>{"z`x
&& 7&/
8.3.3激光显微镜 Q"QZ^!zRl
mq +x=
8.4医用激光设备 TR9dpt +T
G4^6o[ x
8.4.1医用激光光源 g*;z V i
`Krk<G
8.4.2医用激光传播用光纤 zym6b@+jN
m[nrr6 G"
8.5激光应用于医学的未来 ojx2[a\
t8ORf O+
8.5.1医用激光新技术 D%= j@
GsoD^mjY
8.5.2光动力学治疗的前景 riQ0'-p
G%>{Z?!B
思考练习题8 m U= 3w
))6Y Oc
第9章激光在信息技术中的应用 $U"pdf
8M,$|\U
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 L0qL\>#ejr
Q[9W{l+
9.1.1半导体激光器 24k;.o
mZ g'
9.1.2光纤激光器 pp +z5
47)\\n_\z
9.1.3光放大器 Z fd `Fu
q}C;~nMD
9.2激光全息三维显示 QTU$mC]
I7+yu>
9.2.1全息术的历史回顾 z8j7K'vV1
Pk&$ #J_
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ri49r*_1
AG|:mQO
9.2.3白光再现的全息三维显示 CUx-k |\
~&D5RfK5f
9.2.4计算全息图 1]&{6y
=3=8oF x8
9.2.5数字全息术 >VJ"e`
{a,U{YJ\H
9.2.6全息三维显示的优点 nnTiu,2R
;Q<2Y#
9.2.7全息三维显示的应用 P&Wf.qr{:
@%8$k[
9.2.8全息三维显示技术的展望 y24/lc
oGL2uQX X
9.3激光存储技术 {6mFI1;q
B;t{IYhq{
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 p-h(C'PqF
\"P$*y4Le
9.3.2激光光盘存储 {Hz;*1?$k
A27!I+M
9.3.3激光体全息光存储 cHJ4[x=
{5 (M
9.3.4激光存储技术的新进展 mcWN.
!T.yv5ge'
9.4激光扫描和激光打印机 |21*p#>
G 1:"Gxja
9.4.1激光扫描 q& esI
[x0*x~1B
9.4.2激光打印机 G4%dah 5
%1 rN6A!%
9.5量子光通信中的激光源 4+Y9":<
PQ" v
9.5.1量子光通信 (R!`Z%
{*X|)nr
9.5.2量子态发生器及应用 GK { ~n
`~1#X
思考练习题9 58]t iP"
Mlo:\ST |
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 vAtR\ Vh
Is!+ `[ma
10.1激光核聚变 8<
"lEL|
K*5Ij]j&
10.1.1受控核聚变 *s?C\)x
ew,g'$drD
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 3A3WD+[L
h_B
nQZ\
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 +u3vKzD
V5+|H1=
10.2激光冷却 x";4)u=
7lAn GP.;
10.3激光操纵微粒 a lyA#zao|
h4c4!S
10.3.1光捕获 5G=fJAG
Hqb-)8 ~
10.3.2微粒操纵 W\O.[7JP
21hTun"W
10.4超越经典衍射极限的分辨率 `)M&^Z=D
J74kK#uF=
10.4.1解析延拓 p e$WSS J
%Z yt ;p2
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 p+Fh9N<F9
1t7T\~ +F
10.4.3傅里叶叠层算法 sbV_h; <
DK<}q1xi
10.4.4相干谱复用 +[ #^c3x2
$~r=I[5'(
10.4.5非相干结构光照明成像 6t4{aa!L|9
V QbKrnX
10.4.6超分辨荧光显微镜 @XH@i+ {B
on f7V
10.5激光光谱学 !uhh_3RH
:(i=> ~O
10.5.1拉曼光谱 dDqT#N?Y
$
3 R5p
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 8[IR ;gZf
xf A@GYCfT
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 Su k;##I
K?=g
IC:
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 ^Fwdi#g
|qb-iXW=
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 3#h@,>Z;
r,ep{
p
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 _j]vR
E>kgEfzxP
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 %D[6; PT
!-8y;,P
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 jC'Diu4 |Q
n;r
W
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 *4g :V ;L
IKnXtydeI}
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 l6 T 5]$
?DC;Hk<
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 cB7'>L
Sp@{5
思考练习题10 0V'XE1h
yj
mNe Z
附录A随机变量 3NrWt2?
:qvaI,
A.1概率的定义和随机变量 hFDo{yI
} BnPNc[I
A.2分布函数和密度函数 rv %^2h<&
?I 7hbqQd
A.3推广到两个或多个联合随机变量 D=~3N
%F] :nk`
A.4统计平均 z5t"o !
3 Oe\l[?$;
附录B随机过程 \PK}4<x}
g;!,2,De}
B.1随机过程的定义和描述 M;E$ ]Z9
+qmV|$rm M
B.2平稳性和遍历性 Ai5D[ykX
Q}]RB$ZS
参考文献 ]]|vQA^
01o,9_|FL
 "ax"k0
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