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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。 [w+yQ7P
QfKR
pnj(o
[attachment=99403] 00$ @0
>F_qa=t%[
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 5& G Q=m
Vq? 8u/
1.1光的波粒二象性 , k`YDy|#e
a
5~G
1.1.1光波 3Qm
t]q
#3 }5cC8_
1.1.2光子
<Hq6]\<
mgJ]@s}9
1.2原子的能级和辐射跃迁 ui0J}DM
dM>j<JC=
1.2.1原子能级和简并度 D ohl,d
1( QWt
1.2.2原子状态的标记 ,E
n(gm
/*mFP.en
1.2.3玻尔兹曼分布 WOe{mwhhj
>b/k|?xP
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 5yO#N2jY\
T<9 dW?'|
1.3光的受激辐射 u(TgWp5WF
T7WZ(y
3C
1.3.1黑体热辐射 k:(e79
8 \W3Fv Q
1.3.2光和物质的作用 OXa5Jg}=
w|K(>5nz
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 0k . #
2\$WP-)%
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 g z)wUQ|W
h>mBkJ
{
1.4光谱线增宽 a{%52B"
d=.n|rS4
W
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 =F!",a~
/S2p ``E+
1.4.2自然增宽 _dJVnC1 !
inq 4CGY
1.4.3碰撞增宽 nEZ-h7lzl(
/o}0oo5B
1.4.4多普勒增宽 )0 42?emn
fj z2 m
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 X,C/x)
qQ?,|4 )y
1.4.6综合增宽 ]
_]6&PZXk
>uqS
1.5激光形成的条件 k8t Na@H
)Zu Q;p
1.5.1介质中光的受激辐射放大 cr=FMf hB
nw ]e_ sm
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 !m/Dd0
3 gfV0C\
思考练习题1 }GU6Q|s[u[
s].'@_~s
第2章激光器的工作原理 c+G :@%
>R'VY "\
2.1光学谐振腔结构与稳定性 \I o?ul}za
Xj @
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 [gg 7Z|Hu
vY+_tpuEH
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 "8j;k5<
.AmM%I4K
2.1.3稳定图的应用 U}C#:Xi>$
`'W Y'\|C
2.2速率方程组与粒子数反转 cO"Xg<#y
g`f6gxc
2.2.1三能级系统和四能级系统 JNA}EY^2I.
J1 v0
\
2.2.2速率方程组 +h\W~muR
<=GzK:4L
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 aR(Z~z;C
V
n!az}
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 jP7+s.j>
Hh'14n&W
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 eMP Q|
W
.WPR}v,.Z
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 xYkgNXGs5
+/UXy2VRt$
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 >|o9ggL`J5
3M:B?2
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 #+DmH
JI#Enh!Lv
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 c%,6L <[
HZQ3Ht 3Vh
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 zZjLt1
{p_vR/ yN
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 :\=
NH0M
uP'w.nA&2
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 A ** M"T
=K< I)2
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 y2hFUq
^1&
LHrT
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 p(&o'{fb
1NHo IX
2.5激光器的损耗与阈值条件 u:u 7|\q
~ Frk LP
2.5.1激光器的损耗 qYiK bzy
*/dsMa
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 3ij I2Zy
b)`#^uxxJ
2.5.3阈值条件 AL ieUf
"Ohpb!J9
2.5.4对介质能级选取的讨论 O0*L9C/ Q
+mW $D@Pf
思考练习题2 H5MAN,`
2bG4 ,M
第3章激光器的输出特性 oZcw bo8
< |.! Px86
3.1光学谐振腔的衍射理论 xgw)`>p,W
5z mHb
3.1.1数学预备知识 ='||BxB
K1{nxw!`
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 jO
N}&/
k vVz-P Jy
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 ~I ^[rP~
nKJ 7K8)
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 I=Dk'M
W>s9Mp
3.2对称共焦腔内外的光场分布 4O"kOEkKT>
E/-Kd!|"
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 6uE1&-:L
!*.
nR(>d
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 qvT+d
l3#[
tZ24}~da
3.3高斯光束的传播特性 d3J_IW+8R$
)$N{(Cke2T
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ~vZzKRVS
W$&Ets8z o
3.3.2高斯光束的相位分布 jY6=+9 Jz5
?(UXK hs
3.3.3高斯光束的远场发散角 T eTOj|
_q}%!#4
3.3.4高斯光束的高亮度 $ttr_4=
:=7;P)
3.4稳定球面腔的光束传播特性 A;HKR4p;8
$5(%M8qmQ
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 4J| t}
vX24W*7
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 #/=yz<B
Z`KXXlJ^i
3.5其他几种常用的激光光束 PBnn,#
6U3@-+lF
3.5.1厄米-高斯光束 uy\+#:44d
T0)y5
3.5.2拉盖尔-高斯光束 K1nwv"
~?+m=\
3.5.3贝塞尔光束 +-137!x\q
(p Nng"/
3.6激光器的输出功率 =qQQ^`^F'~
F=c_PQO
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 3<E$m *
p{PYUW"?^
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 3!UP>,!
-^" ?a]B
3.7激光器的线宽极限 :m)?+
]}c=U@D,9
3.8激光光束质量的品质因子M2 J0plQDe
dAt[i \S
3.9模式激光的某些一阶统计性质 H<?yG->
0~+:~$VrT
3.9.1单模激光的一阶统计性质 e-t`\5b;
9xp
;$ 14
3.9.2多模激光的一阶统计性质 F+r6/e6a
d7gSkna`5c
思考练习题3 ^yZEpQN_
] 6B!eB
!
第4章激光的基本技术 q0<`XDD`
T r!X2#)A!
4.1激光器输出的选模 !g:UM R
-*r';Mz;
4.1.1激光单纵模的选取 s ``L?9
IGQ8-#=
4.1.2激光单横模的选取 F9hWB17u
w;_=$L'H&G
4.2激光器的稳频
H:Le^WS
o`0H(\en
4.2.1影响频率稳定的因素 +y(h/NcQ
-6>rR{z
4.2.2稳频方法概述 -lEh}r
k]sT'} [n
4.2.3兰姆凹陷法稳频 ~`.% n7
J n/=v\K@
4.2.4饱和吸收法稳频 Xs_y!l
; & +75n
4.3激光束的变换 gQwmY e
oc Uu
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 n4,J#h/
?sE21m?b-
4.3.2高斯光束的聚焦 H0 t1& :
u> Hx#R<*%
4.3.3高斯光束的准直 @su,w,xLS
TXv#/@
4.3.4激光的扩束 Bw[V K7
+=4 b5*+qG
4.4激光调制技术 2ra4t]f6
RPwSo.c4
4.4.1激光调制的基本概念 iL<O|' be
zZ-*/THB@R
4.4.2电光强度调制 ^lj>v}4fkW
cB^lSmu5
4.4.3电光相位调制 {w ySH[V
uyIA]OtyN
4.5激光偏转技术 *fZ'#C~x
2t<CAKBB
4.5.1机械偏转 K ~R{q+
6yqp<D0SP)
4.5.2电光偏转 <LY+"
Y
]vMft?
4.5.3声光偏转 ,H8P mn?
Dlp::U*N'
4.6激光调Q技术 p P&~S<[
u QCS%|8C
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q /2 (F
`'`XB0vb
4.6.2调Q原理 =UN: IzT
'1<QK
4.6.3电光调Q /<~IKVz\&
/DCUwg=0
4.6.4声光调Q }<p%PyM
w'C(? ?mH
4.6.5染料调Q `KN{0<Ne
q_bB/
4.7激光锁模技术 fy5)Tih%.*
nm ..$QL
4.7.1锁模原理 Rd/!CJ@g
S3w? X
4.7.2主动锁模 +}]xuYzo
uP:'e 8
4.7.3被动锁模 gueCP +a_
A]1](VQ)4
思考练习题4 Flsf5 Tr0
&LE/hA
第5章典型激光器介绍 ~9=g" v
0:nyOx(;
5.1固体激光器 NeH^g0Q2,g
v2NzPzzyb
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 NR" Xn7G
SX#ATf6#
5.1.2固体激光器的泵浦系统 i{.!1i:
j1)w1WY0@
5.1.3固体激光器的输出特性 Ktoxl+I?
y7JJ[:~~
5.1.4新型固体激光器 }QK-@T@4<
6B=J*8
Hs
5.2气体激光器 eG.?s ;J0
W>. qGK|l
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 ^V D14V 3
;TYkJH"
5.2.2二氧化碳激光器 `J;_!~:
92EvCtf
5.2.3Ar＋离子激光器 PM{kiz^
]'{<O3:7
5.3染料激光器 Lq :Z='Kc
tlE+G @|^
5.3.1染料激光器的激发机理 Xh5
z8
}0:=)e
5.3.2染料激光器的泵浦 *&7Av7S
r>V go):s
5.3.3染料激光器的调谐 uTQ/_$
2!A/]:[F
5.4半导体激光器 E8/P D
{ B 34^H:
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 1r$q $\
E$gcd#rT
5.4.2PN结和粒子数反转 3vx?x39*Y
_ 95V"h
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 JVRK\A|R
UP H:$Fk&
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 <S<(wFE@4
."dmL=
5.5其他激光器 CQS34&G$a
Pt E>08
5.5.1准分子激光器 VgOj#Z?K
2|+**BxHD
5.5.2自由电子激光器 (V*ggii@
.- {B
5.5.3化学激光器 o@ }Jd0D4
:*1bhk8~
思考练习题5 1N2s[ \q$
0e&Vvl4DK
第6章激光在精密测量中的应用 S~hNSw (-
Y<l{DmrsA
6.1激光干涉测长 b2hB' !m
uk16
6.1.1干涉测长的基本原理 0GEK xV\F
/_v@YB!0
6.1.2激光干涉测长系统的组成
@wb V@
u9 J;OsnHK
6.1.3激光外差干涉测长技术 +c?1\{M
smJ%^'x
6.1.4激光干涉测长应用举例 L9(fa+$+#
?Yxk1Y4ig)
6.2激光衍射测量 -W2 !_
r\Zz=~![<
6.2.1激光衍射测量原理 >J+hu;I5
IZ "d s=w
6.2.2激光衍射测量的方法 3DbS\jja
iXeywO2nP
6.2.3激光衍射测量的应用 4 QD.'+ L
YvR MUT
6.3激光测距 *s} dtJ
p PUKx =d
6.3.1激光脉冲测距 /2 ')u|
|}t[- a
6.3.2激光相位测距 q<dZy? f
X0O@,
6.4激光准直及多自由度测量 8V?O=3<a
3+rud9T
6.4.1激光准直仪 pb t/i+!
va[@XGaC3
6.4.2激光衍射准直仪 1*, f
:A.dlesv6
6.4.3激光多自由度测量 u?r=;:N|y
|p}qK
Fdi
6.5激光多普勒测速 0x*L"HD
D<78Tm
x
6.5.1运动微粒散射光的频率 l.Iov?e1S
e4ym6q<6!
6.5.2差频法测速 %#7Yr(&
XDRw![ H,~
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 v!JQ;OX
hi^@969
6.6环形激光测量角度和角加速度 d ]R&mp|'
p'tB4V qT
6.6.1环形激光精密测角 O0[.*xG
hE@s~ ~JYd
6.6.2光纤陀螺 +zn&DG0\X
9)} Nx>K
6.7激光环境计量 KF(N=?KO
w ,f1F;!q1
6.8激光散射板干涉仪 XR3=Y0YDf
lky{<jZ%
思考练习题6 KsZd.Rf=@
U 51C /A
第7章激光加工技术 .s Ci9d
WR
8&+m5x S
7.1激光热加工原理 x=s=~cu4,
OFH!z{*
7.2激光表面改性技术 pu3ly&T#a_
tn>z%6;&Z
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 f}qR'ognUu
{kVhht]X
7.2.2激光表面熔凝技术 XqX6UEVR4
tj<a , l
7.2.3激光熔覆技术 m$6u K0
T-S6`^_L
7.3激光去除材料技术 Y_S>S( 0
fR]%:'2k
7.3.1激光打孔 8Evon&G59
x"7`,W
7.3.2激光切割 BUhLAO
St 4YNS.|
7.4激光焊接 nZ7FG
NWx.l8G
7.4.1激光热导焊 Ut|G.%1Vd%
$=) i{kGS@
7.4.2激光深熔焊 o$ disJ
"eRf3Q7w:
7.4.3激光复合焊 1T96W :
p{c+ +P5
7.5激光快速成型技术 /8](M5X]f
wX7|a/|@
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 { [Sd[P
x.J%
c[Q8
7.5.2激光快速成型技术 N i\*<:_
DSb/+8KT
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 |^ K"#K
$;@L PE
7.6其他激光加工技术 b 3$aPwv
'(N -jk
7.6.1激光清洗技术 H#zsk*=QD
I" AgRa
7.6.2激光弯曲 ^dc~hD
KNH.4A ,
思考练习题7 D`|.%
SY: gr
第8章激光在医学中的应用 [ vWcQ6m
UM?{ba9
8.1激光与生物体的相互作用 0H<&*U_V
\ *24NB
8.1.1生物体的光学特性 UBN^dbP*
7-*QF>w<a
8.1.2激光对生物体的作用 8`edskWrU
n4* hQi+d
8.1.3激光对生物体应用的优点 P8Nzz(JF
8V]oR3'
8.2激光在临床治疗中的应用 w"p,6Ew
<X5'uve
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 x^ s2bb
67916
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 _!m_s5{
>=< qAkk
8.2.3激光在眼科中的应用 N| G=n9p
IO, kGUS
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 <M//zXa
;a]Lxx;-
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 lz=DP:/&
}PdHR00^
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 BPFd'- O)
ve#*qz Y
8.2.7光动力学治疗 iGCA>5UE
Ib$* w)4 :
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 |(mr&7O
>O7ITy
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 S}0W<H P
*)PCPYB^
8.3.2激光断层摄影 C&d%S|:IR
pH#*: v!)
8.3.3激光显微镜 +@:$7m(V
7.-g=Rcz
8.4医用激光设备 %D::$,;<<
Sk*-B@!S
8.4.1医用激光光源 @ O~
IV"OzQONx
8.4.2医用激光传播用光纤 pv:7kgod
8(.DI/
8.5激光应用于医学的未来 urJ>dw ?FI
dr25;L? B
8.5.1医用激光新技术 @@!Mt~\
95`Q=I|i
8.5.2光动力学治疗的前景 a!`b`r -4
.Pp; %
思考练习题8 |7ga9
,&wTU S\
第9章激光在信息技术中的应用 ?A!Lh,
."N `X\
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 ^qs{Cf$
M"q]jeaM
9.1.1半导体激光器 -uho;
R"j6 w[t n
9.1.2光纤激光器 mp^;8? ?;
F4 !,8)}
9.1.3光放大器 /(`B;?
6$]p;}#
9.2激光全息三维显示 8 *Fr=+KN
5<%]6c x}
9.2.1全息术的历史回顾 i Sm5k:7
XIv{jzgF
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 IW48S g
Je |D] w
9.2.3白光再现的全息三维显示 f
zu#!
IaxzkX_48
9.2.4计算全息图 ?DAW~+,!7o
~:65e 8K
9.2.5数字全息术 Ch`nDIne
b!>w4MPe
9.2.6全息三维显示的优点 LU#DkuIG
gk%8iT
9.2.7全息三维显示的应用 Bld%d:i
;$ot,mH?T
9.2.8全息三维显示技术的展望 $V X<UK$|s
}]-SAM
9.3激光存储技术 "IOu$?
\ u|8MEB
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 FZ!KZ! p
V;b^b5yZ>
9.3.2激光光盘存储 6Y#-5oE u/
RETq S
9.3.3激光体全息光存储 S-FoyID\H
W#p A W
9.3.4激光存储技术的新进展 G4! $ 48
J6*Zy[)%&S
9.4激光扫描和激光打印机 <lk_]+ XJ3
.x$!Rc}
9.4.1激光扫描 |+?ABPk"
s+"[S%
9.4.2激光打印机 3@k;"pFa<
@!92Ok
9.5量子光通信中的激光源 Y( >]7
Vt_NvPB`
9.5.1量子光通信 6B4s6
X@,xwsM%tb
9.5.2量子态发生器及应用 _IAvFJI
yFt'<{z[nL
思考练习题9 jni }o m
Z%*_kk
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 b"Hg4i )
H}}]Gh.T
10.1激光核聚变 AJRfl% 3
J~Gq#C^ e
10.1.1受控核聚变 {u BpM9KT
oa:GGW4Q
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 tS2 P|fl
=2VM(G tK>
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 s'LY)_n
U!@ 3['
10.2激光冷却 }r&^*"
2=
PI7M3\z
10.3激光操纵微粒 8aw'Q?
P |c6V
10.3.1光捕获 axOdGv5
(r cH\
10.3.2微粒操纵 S3-3pJ]~Zk
a;p3Me7
10.4超越经典衍射极限的分辨率 ) j6VROt
w'q}aQS
10.4.1解析延拓 ]Mv.Rul?~
4|f I9.
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 '?+q3lps
=K# D^c~
10.4.3傅里叶叠层算法 CT6Ca,
EEQW$W1@
10.4.4相干谱复用 9N>Dp N
o.5w>l!9K
10.4.5非相干结构光照明成像 [wAI;=.
6 2&E]>A(i
10.4.6超分辨荧光显微镜 oDp !^G2A"
=@ b/ Gl
10.5激光光谱学 DSyfF&u C
Xj.Tg1^K"
10.5.1拉曼光谱 #RoGyrLo
#RK?3?wcr
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 ![os5H.b#q
:)+|q
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 e:IUO1#
vMJv.O>HW
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 1btQ[a6j
'+B cPB?E
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 50Z$3T
Ip]-OVg
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 qp>O#tj[
AW@ I,
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 j+Nu n
RE`Xy S0Q
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 m M"!=' z
hVRpk0IJDK
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 MWGW[V;
ppIMaP
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 9J_lxy}
{20^abUAS
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 @giipF2$
o
Y_(UIa
思考练习题10 XoM+"R"
uArs[e|f
附录A随机变量 y4s]*?Wz
7Zp'}Om<I
A.1概率的定义和随机变量 yhQv $D,^f
3dNOXk, #
A.2分布函数和密度函数 )BudV zg
$O,$KAC
A.3推广到两个或多个联合随机变量 #/t^?$8\\
uiDK&@ R S
A.4统计平均 zghUwW |K
j}Lt "r2F
附录B随机过程 p= jD "lq
& ; 5QB
B.1随机过程的定义和描述 ~p<o":k+Lv
}X94M7+->
B.2平稳性和遍历性 :
'M$:ZJ
D1t@Y.vl
参考文献 E[HX bj"
0XFJ/
 W} V L 3s
J3cbDE%^m
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