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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。 gE~ ]^B{
39+6ZTqx
[attachment=99403] vuCl(/P`
"o
^cv
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 +~~&FO2
CS<,qvLpL
1.1光的波粒二象性 D ^~G(m;-
861!p%y5
1.1.1光波 ;[~:Y[N
#& 5}
1.1.2光子 R^*h|7)E
ueM[&:g&MU
1.2原子的能级和辐射跃迁 />,Tq!i\4}
Mx<? c
1.2.1原子能级和简并度 m)aNuQvy:Z
FNyr0!t,
1.2.2原子状态的标记 ;F:~HrxT}
v>&sb3I
1.2.3玻尔兹曼分布 !PIpvx{aX
=Q!)xEK
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 dmkd.aP4
#r ;;d(
1.3光的受激辐射 ,py:e>+^t
?t J yQT
1.3.1黑体热辐射 -!kfwJg8N(
.<Lbv5m
1.3.2光和物质的作用 1 JIo,7
> (.V(]{3y
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 !k= ~5)x
3bGJ?hpp
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 qf7oG0
dD Zds
k+!
1.4光谱线增宽 ba-J-G@YW
dcGs 0b
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 GT)63|
l-Q.@hG
1.4.2自然增宽 1gTW*vLM\
.|pyloL.
1.4.3碰撞增宽
>Mzk;TM
aq|R?
1.4.4多普勒增宽 EPZ^I )
qXH\e|
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 nlfu y[oX
x'.OLXx>
1.4.6综合增宽 *r &q;ER
ygvX}q
1.5激光形成的条件 Wx i|(}
n S53mLU)
1.5.1介质中光的受激辐射放大 `Z}7G@ol
=ca<..yh[d
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 y$]gm g
@LzqQ [
思考练习题1
UA{tmIC\
@Y~R*^ n"}
第2章激光器的工作原理 H.D1|sU
Jf/X3\0N7
2.1光学谐振腔结构与稳定性 ~is$Onf99#
h|MTE~
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 /%# LA
F%8W*Y699
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 eu]t.Co[X
^+ hJ& 9W
2.1.3稳定图的应用 Ls<.&3X2
7^fpbrj
2.2速率方程组与粒子数反转 gm-I)z!tz
abHW[VP9
2.2.1三能级系统和四能级系统 ^st.bzg+[
}SdI _sLe
2.2.2速率方程组 |HjoaN )
-7^A_!.
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 H9x,C/r,
Ag> E% N
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 h "7: &=e
uG|d7LS,%
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 62R9 4
"funF vY
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 CDy *8<-&
,~R`@5+
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 >t[beRcR6
.%.kEJh`
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 t8 "*j t
G2bZl%
,D
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 hnQDm$k
Nh I&wl
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ,&DK*LT8U
d 6$,iw@>^
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 UBmD
3|Zo
q(i^sE[y
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 2(-J9y|
z/JoU je
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 19Cs
3B \4
sHqs)@D
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 E&\dr; {7
&=1A g}l57
2.5激光器的损耗与阈值条件 "[P xLq5
m15MA.R>
2.5.1激光器的损耗 vhw"Nl
0XrB+nt
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 *V\z]Dy-[
m=^`u: =
2.5.3阈值条件 61Z#;2]
F{# m~4O
2.5.4对介质能级选取的讨论 6.o8vC/PZ
thoAEG 80
思考练习题2 [-Zp[
>&@hm4
第3章激光器的输出特性 +GgJFBl
)'<B\P/
3.1光学谐振腔的衍射理论 } {! #` 's
y Iab3/#`
3.1.1数学预备知识 6GxQ<
C~do*rnM^
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 [D W}z
/`M> 3q[
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Uoskfm
y8Q96zi
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 63s<U/N
R&w2y$
3.2对称共焦腔内外的光场分布 FmfPi
.;1
uCA! L)$
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 2v!ucd}
<@ B zF0
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 'C
l}IDF
u
N%RB$G
3.3高斯光束的传播特性 Z_ G b9
{K{&__Nk
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 lpW|GFG
T Y|5O!
<
3.3.2高斯光束的相位分布 kmJ {(y)w
x^UE4$oo
3.3.3高斯光束的远场发散角 _3 q%
G1; .\ i
3.3.4高斯光束的高亮度 r ]XXN2[jO
T5m dC
3.4稳定球面腔的光束传播特性 ; Nw .
mhp&;
Q9
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 aZ$$a+
_$<Q$P6y
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 n-h2SQl !
"W_C%elg
3.5其他几种常用的激光光束 5lp
L$
e=11EmN9
3.5.1厄米-高斯光束 u3!aKXnv<
7 g-#v'.N
3.5.2拉盖尔-高斯光束 _9Pxtf
xy@1E;
3.5.3贝塞尔光束 yOn +Y
b \/:-][
3.6激光器的输出功率 9/lCW
RU>Hr5ebo
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 ap;tggi(H
E$z)$`"1
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 $9 G RA M.
U @Il:\I
3.7激光器的线宽极限 ^ <Z^3c>/
?Rc+H;x=f
3.8激光光束质量的品质因子M2 =-M)2&~L~
njk.$]M|nf
3.9模式激光的某些一阶统计性质 Kt WG2
} z4=3 '
3.9.1单模激光的一阶统计性质 !Jo3>!,j
y (pHt
3.9.2多模激光的一阶统计性质 c65_E<5Z
lVywc:X
思考练习题3 lFWN [`H
2#4_ /5(j*
第4章激光的基本技术 o0- 7# 2
\V is
4.1激光器输出的选模 !B==cNq
E p % 5wR
4.1.1激光单纵模的选取 gf]biE"k
Z, Kbt
4.1.2激光单横模的选取 I*e8 5wef
@l9 qH1
4.2激光器的稳频 8uyUvSB
0G/VbS
4.2.1影响频率稳定的因素 *|n::9
^ 7`"wj14
4.2.2稳频方法概述 (7RxCo=X
w=I'
CMRt
4.2.3兰姆凹陷法稳频 Q]_3 #_'
$tyF(RybG
4.2.4饱和吸收法稳频 ^/ K\a
,
.BsZ.!MPL(
4.3激光束的变换 I xT[1$e
Bcx-t)[
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 ! g /&ws&
EG5'kYw2
4.3.2高斯光束的聚焦 iw6qNV:\Z
u,0N[.&N
4.3.3高斯光束的准直 <dx
xXzLT
!dfc1 UjB
4.3.4激光的扩束 =
GirUW D
tE0DST/
4.4激光调制技术 O YGh!sW
"|CzQ&e
4.4.1激光调制的基本概念 LTu
c s }
C+-GE9=
4.4.2电光强度调制 J GP LVw
-UaUFJa8K&
4.4.3电光相位调制 3kFOs$3
0$3\D S<E
4.5激光偏转技术 16MRLDhnD
NLFSw
4.5.1机械偏转 >9c$2d|>
8P r H"pI
4.5.2电光偏转 ZCi~4&Z#
8~?3: IZ
4.5.3声光偏转 d% ?+q0j
=>Y b~r71
4.6激光调Q技术 C=ni5R
.lfKS!m2
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q s z
I0 a,mO;m
4.6.2调Q原理 ; >3q@9\D
I*R[8|
4.6.3电光调Q ~<Z;)e
@-bX[}.
4.6.4声光调Q D<$~bUkxR
`_sc_Y|C!
4.6.5染料调Q vCT5do"C&
<}-[9fW
4.7激光锁模技术 !=@Lyt)_b
*,hS-
4.7.1锁模原理 hK9Trr wau
e{8z1t20:
4.7.2主动锁模 !YL|R[nDH|
Vu '/o[nF>
4.7.3被动锁模 U'zW; Lt
{g}!M^|
思考练习题4 %3scz)4$
vJDK]p<}
第5章典型激光器介绍 GHeJpS
~U`o ew
5.1固体激光器 2yR*<yj
8;;!2>N
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 Zh`lC1l'
Et ty{r}
5.1.2固体激光器的泵浦系统 Qj~m;F!
Ar4E $\W
5.1.3固体激光器的输出特性 5<bc>A-
^Bn)a"Gd
5.1.4新型固体激光器 r
H;@N
`E>HpRcxD
5.2气体激光器 '/U[ ui0{
E ZaWEW
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 \y^ O d7F
Zpg/T K
5.2.2二氧化碳激光器 SV16]Vc
'Ca6cm 3Tg
5.2.3Ar＋离子激光器 ,ii*[{ X?
Sj;B1 &
5.3染料激光器 w*<XPBi
#pP4\n-~hU
5.3.1染料激光器的激发机理 *JE%bQ2Q
<uUQ-]QOIh
5.3.2染料激光器的泵浦 S-{ [3$
3TqC.S5+
5.3.3染料激光器的调谐 QU^*(HGip
D].!u {##
5.4半导体激光器 v.:aICB5
;]zV ?9
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 XJy~uks,
fyP p zA0
5.4.2PN结和粒子数反转 =gS?atbX
w2!G"oD
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 $& /JY
GZ0?
C2\
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 m7wD#?lm
t Ft56/4
5.5其他激光器 =r"8 J5 [f
)o)<5Iqh
5.5.1准分子激光器 ;q]Jm
[
qt
hn[3
5.5.2自由电子激光器 q p_lMz
j78WPG
5.5.3化学激光器 8uq^Q4SU
\7PPFKS
思考练习题5 f e
PH=C
H"czF
第6章激光在精密测量中的应用 2g~qVT,
yG\ ^PD
6.1激光干涉测长 %jz]s4u$5j
52?zBl`|
6.1.1干涉测长的基本原理 Ix@rn
[xzgk [>5
6.1.2激光干涉测长系统的组成 OE' ?3S
jGpSECs
6.1.3激光外差干涉测长技术 Oxs O
zaW y7@?
6.1.4激光干涉测长应用举例 F: %-x=q
yO*~)ALb+
6.2激光衍射测量 W Ll_;BgN
T I4#A E
6.2.1激光衍射测量原理 .j?`U[V%a
u3 k%
6.2.2激光衍射测量的方法 Cbu /7z
t80s(e
6.2.3激光衍射测量的应用 JPQWRK^
>qj.!npQD
6.3激光测距 wK OljE6d
VP0q?lh
6.3.1激光脉冲测距 `roos<F1D
] v^/c~"${
6.3.2激光相位测距 m >yb}+
iUSP+iC ,
6.4激光准直及多自由度测量 {gh41G;n
MMlryn||1
6.4.1激光准直仪 GL;@he P
o6`4y^Q{/
6.4.2激光衍射准直仪 ,=sbK ?&
O/g|E47
6.4.3激光多自由度测量 PWeCk2 xH
^u'hl$`^
6.5激光多普勒测速 9/A$ 3#wF
tUX4#{)q(j
6.5.1运动微粒散射光的频率 cs[_TJo
p7 s#j
6.5.2差频法测速 S&/</%
+m ?;,JGt
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 }/tT=G]91
#I>
c$dd
6.6环形激光测量角度和角加速度 #yNSQd
4I7B
#{
6.6.1环形激光精密测角 590.mCm
*R9s0;&:
6.6.2光纤陀螺 aq~>$CHa
Zop3[-
6.7激光环境计量 A8,9^cQ]
L1 J \ C
6.8激光散射板干涉仪 U@t" o3E
8yW 8F26
思考练习题6 /<[S> ;!kr
'?| (QU:)F
第7章激光加工技术 %v}SJEXF p
8CXZ7 p
7.1激光热加工原理 lT.Q) (
1XfH,6\8i
7.2激光表面改性技术 Q 6>7{\8l
W& M=%
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 E`E$ }iLs
!C qm=q{K
7.2.2激光表面熔凝技术 $qz(9M(m#
6d4e~F
7.2.3激光熔覆技术 c}Xuz gSY
ceiUpWMu,
7.3激光去除材料技术 9gu$vF]9!
hbZ]DRg
7.3.1激光打孔 U2Uf69R
Oup5LH!sW
7.3.2激光切割 D8 S?xK 7[
~Te9Lq |
7.4激光焊接 O
&/9wi>!q
s,5SWdb\v
7.4.1激光热导焊 =1!,A
l ~bjNhk
7.4.2激光深熔焊 uj8G6'm%
J A=9EnTU
7.4.3激光复合焊 72i ]`
R,Gr{"H
7.5激光快速成型技术 *HT ) Au"5
#=}d v8
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 iCz0T,
Ark+Df/
7.5.2激光快速成型技术 O~p@87aq
{c
82bFiv
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ^A&i$RRO
[ H ~Yg 2O
7.6其他激光加工技术 XwZ~pY ~
$q"/q*ys
7.6.1激光清洗技术 6[b?ckvi
t^8 ii
7.6.2激光弯曲 M x-? &
96V@+I
思考练习题7 |iGfX,C|
s!lLdR[g
第8章激光在医学中的应用 98c##NV(7|
|*G$ilu
8.1激光与生物体的相互作用 I "8:IF
fX:)mLnO /
8.1.1生物体的光学特性 \+?>KpE,b
Lc&LF *
8.1.2激光对生物体的作用 zRO-oOJ
dkHye>
8.1.3激光对生物体应用的优点 2#srecIz-!
(31ia"i%
8.2激光在临床治疗中的应用 S":55YQev!
0Q>yv;M
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 9s# Q[\B!
iRbTH}4i
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 JYAtQTOR
4qd =]i
8.2.3激光在眼科中的应用 >A]U.C
bF 85T(G
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 8+7n"6GY2/
xSf&*wLE
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 G }2DZ=&>'
}3b3 ^f
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 nV[0O8p2Md
^R g=*L
8.2.7光动力学治疗 wqB 5KxO
nnzfKn:J
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 z:
;ZPSn
yLC5S3^1\"
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 \Zn% r&(
dy }O6
8.3.2激光断层摄影 B4&K2;fg_
tRUGgf`
8.3.3激光显微镜 GlVb |O"
{?!0<0
8.4医用激光设备 W[$GB_A)
p)x*uqSd
8.4.1医用激光光源 {vp|f~}zTw
lc:dKGF6
8.4.2医用激光传播用光纤 3 L:s5
I^u$H&
8.5激光应用于医学的未来 We8n20w f<
N!W# N$
8.5.1医用激光新技术 L~Hl?bK
C;m,{MD
8.5.2光动力学治疗的前景 b`9J1p.;
Dc1tND$X3g
思考练习题8 &8!~H<S
Ar;uq7c,G
第9章激光在信息技术中的应用 >~ %EB?8
9Kp zj43
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 Mnv2tnU]
'j#J1 xwJ
9.1.1半导体激光器 8et*q3D7`
7A@iu*t
9.1.2光纤激光器 ~Z{IdE
"mk4O4dF
9.1.3光放大器 rUz-\H(-
(V06cb*42[
9.2激光全息三维显示 mDCz=pk)
8V08>M
9.2.1全息术的历史回顾 eZck$]P(6H
e@`"V,i
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 3IlflXb
&*e(
9.2.3白光再现的全息三维显示 t_+Xt$Q7C
NCXr$ES{
9.2.4计算全息图 l>kREfHq!{
%XQ!>BeE
9.2.5数字全息术 H[x$65ND
)-u0n] ,
9.2.6全息三维显示的优点 2!Gb4V
O:I"<w 9_1
9.2.7全息三维显示的应用 J%
b`*?A
@:ojt $
9.2.8全息三维显示技术的展望 ,$,c<M
6^Q/D7U;s
9.3激光存储技术 ^p}S5,
K<g<xW* X
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 ^z^zsNx
-".q=$f
9.3.2激光光盘存储 MT3TWWtZ:
&yabxl_
9.3.3激光体全息光存储
%77X/%.Y
{!/h a$(
9.3.4激光存储技术的新进展
W> H GB
zZhA]J
9.4激光扫描和激光打印机 f)b+ >!
2BGS$$pP
9.4.1激光扫描 r YP72<
*Bm 7>g6
9.4.2激光打印机 w Jr5[p*M
N}/|B}
9.5量子光通信中的激光源 `Vf k.OP
lR8Lfa*/7
9.5.1量子光通信 L T2UY*
' ~F
9.5.2量子态发生器及应用 e*Gt%'
b<]Ae!I'
思考练习题9
A|90Ps
fK?/o]vq
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 YPU*T&~
o ]jPG
10.1激光核聚变 cN& ]JS,
n5G|OK0,
10.1.1受控核聚变 H[M(t^GM
yd> b2 M
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 |ler\"Eu
~Tv KMW6/#
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 NU <K+k
ToXgl4:kd
10.2激光冷却 A7c* qBt
! !we4tWq
10.3激光操纵微粒 >69- [#P!
`J v~.EF%
10.3.1光捕获 R?E< }\!
iKVJ
c=C
10.3.2微粒操纵 ,'%wadOo
)%6h9xyXt
10.4超越经典衍射极限的分辨率 Zai:?%^
GX\6J]x=^2
10.4.1解析延拓 mFa%d8Y
{S6:LsFfm
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 +~{Honj[
U{[ g"_+~
10.4.3傅里叶叠层算法 QrSF1y'd
qZwqnH
10.4.4相干谱复用 Gtm |aR{OS
B_3:.1>"BM
10.4.5非相干结构光照明成像 R<e D)+
N\nxo0sl
10.4.6超分辨荧光显微镜 CUI\:a-
W3M1> (
10.5激光光谱学 62D UF
, VYUQE>\
10.5.1拉曼光谱 w40 -K5wt>
hziPHuK9,
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 (l_/ HQ32
N, SbJ Z
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 7mT
iO?/y<
BufXnMh .
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 Iss)7I
>2 BWie?T
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 l6 ~wm1vO
=&,<Co1 hF
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 7mBH #Q)
E},^,65
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 RqU^Q*/sF
bZ-_Q
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 'L5ih|$>
M uay6b?
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 : pkOZ+t
4 >`2vb
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 V NT*@^O_=
'Z}3XVZEN
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 J-U5_>S
$)v`roDD.
思考练习题10 {Q~HMe`,
jM5w<T-2/
附录A随机变量 IZSJ+KO
&$NYZ3?9
A.1概率的定义和随机变量 |)[I$]L
VOkSR6
A.2分布函数和密度函数 $_Kcm"oj
n1
A.3推广到两个或多个联合随机变量 T)lkT?
yLgv<%8f
A.4统计平均 nAT ,y9&
|6o!]~&e$1
附录B随机过程 Z!foD^&R
qx f8f
B.1随机过程的定义和描述 G<W;HM j2
T8W;Lb9hQ
B.2平稳性和遍历性 { g7~e {2
<X "_S'O
参考文献 ?8!\V N C.
w<SFs#Z
 t b>At*tO
5#U=x ,7e
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