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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。 Exy|^Dr 0
e)#O -y
[attachment=99403] ./iC
Vg>\@ C .s
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ;AjY-w
)yOdRRP
1.1光的波粒二象性 e?V7< 7$
T@S\:P
1.1.1光波 b! h*I>`
; F/yS2p
1.1.2光子 EINjI:/D
08+cN T
1.2原子的能级和辐射跃迁 lVw77bZ
h W<fu
1.2.1原子能级和简并度 x3`b5 ^
'1jG?D
1.2.2原子状态的标记 ;VL v2J*
@lYm2l^
1.2.3玻尔兹曼分布 r}9a3 1i
%ja8DRQ.
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 2$fFl,v!z
lU} y%J@
1.3光的受激辐射 4Z& i\#Q
iK(G t6w
1.3.1黑体热辐射 g}vOp3 ^
m$bX;F}T
1.3.2光和物质的作用 "RkbT O
<#[_S$ 54
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 n0nvp@?7bJ
C0eqC u)Q
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 _>6xU t
\L-K}U>J
1.4光谱线增宽 B5nzk JV<X
%y{f ] m
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 mr4W2Z@L
*b$8O
1.4.2自然增宽
/z0X
=)2sehU/
1.4.3碰撞增宽 _D{V(c<WD
h6yXW! 8
1.4.4多普勒增宽 ^tw\F 7
DaA9fJ7a
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 Mdj?;'Yv
']bpsn
1.4.6综合增宽 p}b:(QN~m
86bRfW'
1.5激光形成的条件 XL`*T bx
c7E|GZ2Hc
1.5.1介质中光的受激辐射放大 pd3=^ Zi
2/T4. [`t
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 C\Y%FTS:
??'>kQ4
思考练习题1 zq:+e5YT?T
U #u =9%'
第2章激光器的工作原理 :c*_W
/
P0Q]Ds|
2.1光学谐振腔结构与稳定性 x)wlp{rLf
Y<x;-8)*
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 e[Tu.$f-
+b9gP\Hke
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 h() Ok9]
b3h3$kIYN
2.1.3稳定图的应用 $$,/F
!LG 5q/}&
2.2速率方程组与粒子数反转 EJ%Kr$51K
y7x& /2
2.2.1三能级系统和四能级系统 w_>SxSS7
ZFJ qI
2.2.2速率方程组 w%3R[Kdzk
Pl>BTo> p'
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 K5h2 ~
]c Or$O*
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 d,hKy 2
U= Gw(
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 \8KAK3i'
l{2Y[&%
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 hxXl0egI
=SY`X kj[
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 Wubvvm 8U
Oi?+Z:la k
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 %u )niY-g
; qQ* p
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 FC +}gJ(q
Fm| h3.`V
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 eB] R<a60
$*KM%M6
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 "1- gMob
~ ~"qT
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 ~"Q24I
7 7]6_
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 UhI T!x
8B*XXFy\
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 ^z _m<&r
0- =PP@W
2.5激光器的损耗与阈值条件 iB1+4wa
}Qqi013E L
2.5.1激光器的损耗 wqZ* $M
e2}5<
7
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 (FY<% .Pa
kdam]L:9
2.5.3阈值条件 w]% |^:
mF6 U{=
2.5.4对介质能级选取的讨论 <Rno ;
q_R^Q>ZIe
思考练习题2 (L2:|1P)
m?@0Pf}xa
第3章激光器的输出特性 G]$.bq[v
]bui"-tlK
3.1光学谐振腔的衍射理论 Om/mpU /U
nRL2Z5iO-
3.1.1数学预备知识 :+nECk
Jjgy;*hM
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 k"V@9q;*
m@W\Pic,j.
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 TiF2c#Q*y
ncy? w
e
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 A`
iZ"?
(H*d">`mz
3.2对称共焦腔内外的光场分布 #FHyP1uyc
VSJ08Ngi
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 ,svj(HP$
O(Tdn;1
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 ' +Gy)@c
nnm9pnx
3.3高斯光束的传播特性 :d5f U:
+l,6}tV9
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 UFED*al#
fjh0Z i45
3.3.2高斯光束的相位分布 4X prVB
1~x =bphS
3.3.3高斯光束的远场发散角 DwL4? !E
,PyA$Z
3.3.4高斯光束的高亮度 ~{O9dEI
| 4XR [eX
3.4稳定球面腔的光束传播特性 <g^!xX<r?
)Z I9 n7
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 xg>AW Q
>cEB ,@~
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 \>>^eZ
LE" t'R
3.5其他几种常用的激光光束 o5 fXe}pl@
%j[DG_
3.5.1厄米-高斯光束 #Ang8O@y
l*yh(3~}
3.5.2拉盖尔-高斯光束 # 1v>3H(
J7C2:zj
3.5.3贝塞尔光束 6.! 3g(w
P 3CzX48^
3.6激光器的输出功率 njk1x
p=U/l#xO
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 A|D]e)/6+B
N9M''H *VS
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 aC&ZV}8of
.kGlUb?^Q
3.7激光器的线宽极限 P0E n&g+~
LQnkpy3A
3.8激光光束质量的品质因子M2 ^rKA=siz
;I#S m;
3.9模式激光的某些一阶统计性质 RRNoX }
`y2 6OYo
3.9.1单模激光的一阶统计性质 W:8*Z8?7
CulU?-[i
3.9.2多模激光的一阶统计性质 Vo\RtM/6{
%>cl0W3x
思考练习题3 =.]>,N`C
?`nF"u >
第4章激光的基本技术 H8ws6}C
b 83__i
4.1激光器输出的选模 D{](5?$`|
M =!RJ%6f
4.1.1激光单纵模的选取 ~)zoIM \
%("Bq"Q8
4.1.2激光单横模的选取 t ._PS3
>t/P^fr_F
4.2激光器的稳频 Kzs]+Cl
fC2
4.2.1影响频率稳定的因素 aN.t) DG}J
vFK&63
4.2.2稳频方法概述 vu%:0p` K
[\ M=w7
4.2.3兰姆凹陷法稳频 Y}bJN%M
;JcOm&d/hk
4.2.4饱和吸收法稳频 z|Hc=AU8y
0 `KB|=>
4.3激光束的变换 \;?=h
CWVCYm@!kz
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 ] y'/7U+
_l&`*
2d
4.3.2高斯光束的聚焦 |EJ&s393&
:%dIX}F
4.3.3高斯光束的准直 ~h~K"GbC?
R;P>_ei(LK
4.3.4激光的扩束 /` 3^?zlu"
'oZ/fUl|7
4.4激光调制技术 jhWNMu
v5|X=B>&>
4.4.1激光调制的基本概念 9E (VU.
rAdYBr=0
4.4.2电光强度调制 1Ftl1uf
g<[_h(xDeG
4.4.3电光相位调制 p%A(5DE
=?`5n|A*
4.5激光偏转技术 GfAt-huL(
p_$03q>oQ
4.5.1机械偏转 PMJe6*(x/
8@) /a
4.5.2电光偏转 kU8V,5
;SzOa7
4.5.3声光偏转 t6;Ln().Hw
/3*7 5
4.6激光调Q技术 Mj&f7IUO
71+J{XOC
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q ,Ty>sZ#/fz
rl^_RI
4.6.2调Q原理 ?-,v0#
xo0",i
f8
4.6.3电光调Q p6( n\eg R
z.g'8#@
4.6.4声光调Q P5ii3a?R
Aa;R_Jz
4.6.5染料调Q A2z%zMlZc
= KwG;25hX
4.7激光锁模技术 oJK]oVX9i
]6{ G;f$
4.7.1锁模原理 Xc2Oa
9YMUvd ,u
4.7.2主动锁模 [R j=k)aBm
cO2
.gQo'
4.7.3被动锁模 } XCHoB
Ys10r-kDS
思考练习题4 8jxgSB",
\xk`o5 /{
第5章典型激光器介绍 CTt3W>'=+
Cw]Q)rX{
5.1固体激光器 g 2 uc+p
!!ZNemXct$
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 -OZRSjmY
rr2'bf<]
5.1.2固体激光器的泵浦系统 '$~9~90?Z
x~ xaE*r
5.1.3固体激光器的输出特性
PA"xb3@I
GLA,,i'i9
5.1.4新型固体激光器 Tn[DF9;?
E7+ y
W
5.2气体激光器 Z>Nr"7k
7t\W{y
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 p"/1Kwqx
;$(a+?
5.2.2二氧化碳激光器 >`8r 52
*J@2A)ZDv0
5.2.3Ar＋离子激光器 1i9}mzy%
Zi/l.=9n
5.3染料激光器 /ocdAW `0
E/:<9xl
5.3.1染料激光器的激发机理 Zb`}/%\7
J'y*;@4l^:
5.3.2染料激光器的泵浦 xfqgK D>
r 4jW =?|
5.3.3染料激光器的调谐 l%lkDh!$"
}:YS$'by
5.4半导体激光器 =35^k-V S
}4Lv-9s,
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 nJ.p PzH2g
YY]JjMkU
5.4.2PN结和粒子数反转 r ,|T@|{
t/HMJ
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 D0 =D8P}H:
:*#A JV)
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 +Tde#T &[
L.lm bx n
5.5其他激光器 _S/bwPj|~y
4p&qH igG
5.5.1准分子激光器 mkTf}[O
W'rft@J$
5.5.2自由电子激光器 |vA3+kG
_;$VH4(BI
5.5.3化学激光器 k&ujr:)5Y5
e2;19bj&
思考练习题5 Nqp%Z7G
e-H:;m5R
第6章激光在精密测量中的应用 !NK8_ p|X
-ZH]i}$
6.1激光干涉测长 Qs8iu`'
R>BI ;IcX
6.1.1干涉测长的基本原理 E buOPa
+w:[By"
6.1.2激光干涉测长系统的组成 wqyx{W`~w
%FLz}QW*
6.1.3激光外差干涉测长技术 Q<P],}?:
OF,< K%A
6.1.4激光干涉测长应用举例 "lx}.
)-#%
6.2激光衍射测量 ,d<wEB?\`
$jo}?Y+
6.2.1激光衍射测量原理 /"tVOv#
0 FsGqFt
6.2.2激光衍射测量的方法 CT3wd?)z`
"T?% 4^:g
6.2.3激光衍射测量的应用 o;M"C[
fy YT #r
6.3激光测距 W@AZ<(RI:
k# ZO4
6.3.1激光脉冲测距 Qr1%"^4
h&L+ Qx
6.3.2激光相位测距 1Jc-hrN-
U:c!9uhp
6.4激光准直及多自由度测量 nBjfR2TuF
0!o&=Qh
6.4.1激光准直仪 Sb> ;k(;`:
thOQcOf0$
6.4.2激光衍射准直仪 +*a:\b" fx
\gki!!HQ
6.4.3激光多自由度测量 F=Z|Ji#
XB UO
6.5激光多普勒测速 5@P2Z]Q
Ex^7`-2,B
6.5.1运动微粒散射光的频率 Q?L-6]pg
Cd#[b)d ?^
6.5.2差频法测速 6Y)'p
.+g
/h Op>|
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 66fvS}x
Dsw(ti`@
6.6环形激光测量角度和角加速度 f}E oc>n
)i0\U
6.6.1环形激光精密测角 0diQfu)Fi
LtJ$ZE^GB
6.6.2光纤陀螺 c>:}~.~T
'D-eFJ5
6.7激光环境计量 NjMbQ M4
`]#D dJ_|
6.8激光散射板干涉仪 y+_G L= J
&`0y<0z
思考练习题6 BOrfKtG\
QB'-`GwL
第7章激光加工技术 Pan^@B=Q
Uxn_ nh
7.1激光热加工原理 5Z ] `n
]$Ky ZHj{
7.2激光表面改性技术 Z+' 7c|a
CA7tI >y_
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 U2$e?1y
':R)i.TS
7.2.2激光表面熔凝技术 UaiDo" i
_]E"hr6a
7.2.3激光熔覆技术 \kF}E3~+#
Yl% R a1
7.3激光去除材料技术 s+2\uMwf*
=Jg5J5
7.3.1激光打孔 zq80}5%2CT
8RVNRV@g%
7.3.2激光切割 fa8vY
H|tbwU )J
7.4激光焊接 67+ K
?!,
*P 5Xy@:
7.4.1激光热导焊 w [I%Id;E
m4<8v
7.4.2激光深熔焊 I?c# T Rm
aAh")B2
7.4.3激光复合焊 F6dm_ Oq&
w1KLQd:yq
7.5激光快速成型技术 :iD( [V
sycN
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 z'O$[6m6
sEt5!&
7.5.2激光快速成型技术 lj/ ?P9
GC?\GV
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 W#$ pt>h)
-Mb nY s)
7.6其他激光加工技术 -_[n2\|we)
,}2M'DSWa
7.6.1激光清洗技术 b7E= u0
J_
?;On5
7.6.2激光弯曲 T) 6p,l
bmr.EB/
思考练习题7 :J`:Q3@
oZH sCQ %
第8章激光在医学中的应用 RWP`#(&/&
(=}U2GD*
8.1激光与生物体的相互作用 'uGn1|Pvy
XE[~!
>'
8.1.1生物体的光学特性 ,'v ]U@WK
TFb9gOTJ
8.1.2激光对生物体的作用 ?w`uv9NUJ8
F8$.K*tT
8.1.3激光对生物体应用的优点 mg[=~&J^
!R-M :|
8.2激光在临床治疗中的应用 lsU|xOB
~b+4rYNxU_
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 }_u1'
kIWQ
_2
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 G4{ zt3{
4`)`%R $
8.2.3激光在眼科中的应用 Pn i
p 2It/O
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 y -m<&{q
F<Js"z+
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 A1Ia9@=Mf
lO3$V JI
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 & Ey5 H?U!
r&@#,g
8.2.7光动力学治疗 C=2
$YSAD\a<
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 6T! *YrS
fNPHc_?Ybj
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 coT|t
T
*kY\,r&!P
8.3.2激光断层摄影 v!27q*;8H
+[:"$?J
8.3.3激光显微镜 - D?T0>
Gu}|CFL\
8.4医用激光设备 0+jR ,5 |
|6'(yn
8.4.1医用激光光源 h}k&#X)7
N3
.!E|
8.4.2医用激光传播用光纤 GGo)k1T|)
U+>!DtOYK
8.5激光应用于医学的未来 WF,<7mx=-
x9k(mn%,
8.5.1医用激光新技术 P +ONQN|
ivYHq#b59
8.5.2光动力学治疗的前景 3`uv/O2~i
:# s 6,
思考练习题8 9\ZlRYnc=
o% XAw
第9章激光在信息技术中的应用 PeGA+0bm
{G&*\5W
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 ?$i`K|
uCO- f<b
9.1.1半导体激光器 +EjH9;gx
M]4qS('[
9.1.2光纤激光器 Z
6KM%R
E/2 kX 3}
9.1.3光放大器 4Xt.}S!
Fka&\9i
9.2激光全息三维显示 (7^5jo[D
mz$)80l y
9.2.1全息术的历史回顾 FDBj<uXfM|
ATl.Qku@
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 piKYO +;W'
d.Wq@(ZoA
9.2.3白光再现的全息三维显示 ^kJ(bBY
-x)Oo`
9.2.4计算全息图 soh)IfZ
kDI(Y=F g
9.2.5数字全息术 T9w ;4XF
%EkV-%o*
9.2.6全息三维显示的优点 Z Bjy Q4h
V'?bZ cRr~
9.2.7全息三维显示的应用 |s [kY
GcN[bH(@
9.2.8全息三维显示技术的展望 J&Ig%&/
0?OTa <c
9.3激光存储技术 "P.H
>xrO W`p ]
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 8CCd6) cG
~,[-pZ <
9.3.2激光光盘存储 r+%:rFeX
SNqw 2f5
9.3.3激光体全息光存储 K;kaWV
cV^ r_E\m
9.3.4激光存储技术的新进展 &/QdG= r +
q "BM*:W
9.4激光扫描和激光打印机 IIrh|>d_7
lh^-L+G:Ok
9.4.1激光扫描 jZwv !-:
u'Ja9m1
9.4.2激光打印机 }]O*
yFR{j
|dNJx<-
9.5量子光通信中的激光源 dxHKXw
Itq24 8+Ci
9.5.1量子光通信 yQ$Q{,S9
u@QP<[f
9.5.2量子态发生器及应用 -Pds7}F 8
T%0vifoQ_$
思考练习题9 R\DdU-k
l
Ozi|
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 iA*^`NMa T
]`@= ;w
10.1激光核聚变 .*N]SbU<8
y[QQopy4:
10.1.1受控核聚变 G bW1Lq&"
\l)Jb* t
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 U~9Y9qzy,
wxC& KrRF
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 *B<Ig^c
H }v.0 R
10.2激光冷却 hF m_`J&"
Gg's gn
10.3激光操纵微粒 hd+(M[C<9
vbFi# |EU
10.3.1光捕获 o8<0#W@S
%Xe#'qNq)
10.3.2微粒操纵 VN3"$@-POK
kH;DAphk
10.4超越经典衍射极限的分辨率 6( #fGH&[
)w.+( v(
10.4.1解析延拓 JSXJlau
RLy2d'D S
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 #>O!N
F+
,eJ/]
10.4.3傅里叶叠层算法 +M )ep\j
Hlh`d N
10.4.4相干谱复用 eX s^YPi
VkF vV><"
10.4.5非相干结构光照明成像 P:lmQHls+
L@m NfLK
10.4.6超分辨荧光显微镜 g+( Cs
{@1;kG
10.5激光光谱学 ?=u/ &3Cw
6YErF|
10.5.1拉曼光谱 s&Bk@a8
c> SFt tbU
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 WFr;z*
qu8!fFQjYL
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 6[.#B !;9
B=ckRW q
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 ajM3Uwnr
CBkI!
In2
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 vJ
+sdG
9+i rf^D`O
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 ~mSW.jy}=-
m8j Q~OS
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 tf Kf*Um
H[WsHq;T+9
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 <w,NMu"
95XQ?%
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 FR BW(vKE
Ee~<PDzB
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 @PQ%
xcOC7
kT@m*Etr {
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 o [
Je
m{v*\e7 P
思考练习题10 h0cdRi
*\-$.w)k
附录A随机变量 p&s~O,Bw$
]2_b_ok
A.1概率的定义和随机变量 _YK66cS3E/
WX-J4ieL
A.2分布函数和密度函数 ]NEr]sc-"F
h]+UK14m
A.3推广到两个或多个联合随机变量 7:M`k #oDP
`i2:@?Kl9
A.4统计平均 Y:?c WO
H1t`fyri2
附录B随机过程 8mm]>u$
ro n-v"!
B.1随机过程的定义和描述 `MLOf
>fq]c
B.2平稳性和遍历性 6*aU^#Hz6
w=QlQ\
参考文献 )K}-z+$)k
X7~^D [ X
 ?~:4O}5Ax
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