| cyqdesign |
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。 Kgi| 7w
Rg*zUfu5%o
[attachment=99403] j\w>}Pc
6km{=
```
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 p{:r4!*L
D 7Y5q*F
1.1光的波粒二象性 +cAN4
>m!l5/
1.1.1光波 FrSeR9b
4 uip!@$K
1.1.2光子 YM9oVF-
&dSw[C#f
1.2原子的能级和辐射跃迁 ail je
Is6<3eQ\x
1.2.1原子能级和简并度 1XZ|}Xz
\FOX#|i)
1.2.2原子状态的标记 s)]Z*#ZZ
m,n V,}@J
1.2.3玻尔兹曼分布 <DS+"#
9E{Bn#
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 \mZ\1wzn'{
hA`>SkO
1.3光的受激辐射 M%7H-^{
\~xOdqF/
1.3.1黑体热辐射 t`{^g t
|Iy55~hK`
1.3.2光和物质的作用 R6 w K'
Y^gK^ ?K
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 \\jB@O
WG
9f>kE
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ak50]KYo
.
FT*K[+ih
1.4光谱线增宽 9E _C
u2B
EmNB}\ IYU
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 )>,b>7
F2y M2 Ldx
1.4.2自然增宽 d "78w-S
h
Ia{s)
1.4.3碰撞增宽 R IX0AE
~ MY7Ic%
1.4.4多普勒增宽 GK}?*Lf s
. iq.H
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 a3 4'[R
fmie,[
1.4.6综合增宽
(H9%a-3
c1/G yq
1.5激光形成的条件 uAyj##H
: o$ R@l
1.5.1介质中光的受激辐射放大 |6B:tw/.
~nb% w?vv
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 c>K/f7
9Q :IgY?T
思考练习题1 tBG :ECUL
fRT:@lV
第2章激光器的工作原理 \ E.t=XBn
( ~pcPGUG
2.1光学谐振腔结构与稳定性 \{da|n -
OR a!84L
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 ;- = y}DK
#s1M>M)
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 ~PvW+UMLk
sVkR7
^KsG
2.1.3稳定图的应用 7V0:^Jov
!gy'_Y
2.2速率方程组与粒子数反转 <Xy8}Z`s
!U>"H8}dv
2.2.1三能级系统和四能级系统 Xkl^!,
J+\F)k>r
2.2.2速率方程组 T-&CAD3 ,O
0 P/ A
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 B\| >i~u(
/_, ~dt
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 =
k3O4gE7
:G^`LyO M
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 Hh;w\)/%j
W~k!qy `
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 A&9l|b-"
D Ht 8 f
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 [tMf KO
LEhku4U.
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 e+y< a~N
)[oU|!@
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 Ef,@}S
@hzQk~Gdi
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 8< n8joO0
!u6~#.7
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 Y1k/ng H
#EHBS~^
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 *~! xeL
IU$bP#<
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 'EZ[aY!);
5.?O PK6
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 CHeG{l)<r
7Wb.(` a<
2.5激光器的损耗与阈值条件 e!4akKw4wD
Qmn5umd=?\
2.5.1激光器的损耗 >.{
..~"K
{Y/| 7Cl0
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 Ka_UVKwMro
_D,8`na>K
2.5.3阈值条件 "[[fQpe4@
S OK2{xCG
2.5.4对介质能级选取的讨论 rG\m]C3 E
!FSraW2
思考练习题2 #
Jdip)
~5!ukGK_
第3章激光器的输出特性 p1?}"bHk
keJec`q=X
3.1光学谐振腔的衍射理论 g~B@=R
l m
3.1.1数学预备知识 _23sIUN c3
*<Ddn&_
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 )D [ypuM&
y5Pw*?kn
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 5ef&Ih.3
0H>Fy l2_
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 m Ksj7
_O!D*=I
3.2对称共焦腔内外的光场分布 !r
LHPg
Nb];LCx
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 c%Gz{':+
&\"fH+S
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 p +T&9
1 )YFEU&]
3.3高斯光束的传播特性 ;! 9_5Ar%
! 4oIx`
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 z=K5~nU
^m+W
3.3.2高斯光束的相位分布 D46| )-
|E~X]_Y
3.3.3高斯光束的远场发散角 Vks,3$
L3GJq{ t
3.3.4高斯光束的高亮度 DY07?x7
)_Oc= /c|f
3.4稳定球面腔的光束传播特性 /y!Vs`PZ!
H9>&"=".
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 ?+|tPjg $
OK)0no=OAK
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 ; Q 6:#
DA
wzXsx
3.5其他几种常用的激光光束 f9 Xw]G9
rL
s6M Y
3.5.1厄米-高斯光束 vJCL
m/}*
uLCU3nI
3.5.2拉盖尔-高斯光束 j |i6/Pk9J
)/ZSb1!
3.5.3贝塞尔光束 V8sY7QK=
<=-\so(
3.6激光器的输出功率 r{TNPa6!
_@p|A
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 0K2[E^.WN
7wqwDE
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 Q&# :M>!|
|{ [i
M
3.7激光器的线宽极限 amSyGQ2
:$tW9*\KY
3.8激光光束质量的品质因子M2 ^0&] .m
Y o(B8}?0!
3.9模式激光的某些一阶统计性质 "pPNlV]UA^
[>:gwl
_\
3.9.1单模激光的一阶统计性质 >YfOR%mS4
|pgkl`
3.9.2多模激光的一阶统计性质 %OtW\T=u
{
&'TA
思考练习题3 :mrGB3x{
$G_<YVXcG
第4章激光的基本技术 sy?>e*-{
)QE_+H}p
4.1激光器输出的选模 I I8nz[s
[G P( r
4.1.1激光单纵模的选取 aOHCr>po,
:=Q|gRTL*
4.1.2激光单横模的选取 16>uD;G
vck$@3*
4.2激光器的稳频 <e ^/hR4O
+i^s\c!3;
4.2.1影响频率稳定的因素 T Ua K:*x*
7&3URglsL"
4.2.2稳频方法概述 ?R(3O1,v^
;Wa{q.)
4.2.3兰姆凹陷法稳频 LasH[:QQQ
e%U*~{ m+
4.2.4饱和吸收法稳频 nsT|, O
;Kf|a}m -
4.3激光束的变换 kOCxIJ!Xp=
sb
@hGS
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 _PM<25Y,@
p4'"Wk8
4.3.2高斯光束的聚焦 PNKT \y d
g# 4gGhI
4.3.3高斯光束的准直 #CPP dU$
aAr i
4.3.4激光的扩束 `0i3"06lr
.=yus[,~
4.4激光调制技术 Oez}C ,0
B`scuLl3
4.4.1激光调制的基本概念 >bN ~p
JP4Moq~r
4.4.2电光强度调制 x+cF1 N2.
GC[{=]}9U
4.4.3电光相位调制 @vYmkF`
!C#RW=h9
4.5激光偏转技术 `yAo3A9vk
rk/
c
4.5.1机械偏转 _vdxxhJ=P3
IxZ.2 67
4.5.2电光偏转 wzPw; xuG
/>Vx*^u8Hz
4.5.3声光偏转 HF: T]n,
0f %:OU5Y
4.6激光调Q技术 DME?kh>7
{z /^X<T
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q U"+ ry.3`
Z d U{`>v
4.6.2调Q原理 51
0XDl~b
r ` &|)Hx
4.6.3电光调Q n2 mw@Ay!
9r nk\`E
4.6.4声光调Q 0 l: pWc
Tud1xq
4.6.5染料调Q h.$__Gs
G}#/`]o!K
4.7激光锁模技术 P! Ed
\TB%N1^
4.7.1锁模原理 1?RCJ]e5
Ig3(|{R
4.7.2主动锁模 @JEmybu
p=+*g.,O
4.7.3被动锁模 =O#AOw`
nRB>[l G
思考练习题4 (}X?v`Y^W
NWHH .1|
第5章典型激光器介绍 "qTC(F9N$.
cNo4UZvr
5.1固体激光器 sV^h#g~Zb
pLQSG}N
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 kbYg4t]FH
7ml0
5.1.2固体激光器的泵浦系统 : a q>
<
mK
5.1.3固体激光器的输出特性 fuD1U}c
LAY)">*49H
5.1.4新型固体激光器 ]Ec[")"kT
StZRc\k
5.2气体激光器 j]B $(pt
>?9 WeXG
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 e#6&uFce
o`K^Wy~+k#
5.2.2二氧化碳激光器 U a j`
!^l4EL5#
5.2.3Ar＋离子激光器 Gr#rM/AfCK
jqGo-C~
5.3染料激光器 c Ch5Jl@Z
ju^"vw
5.3.1染料激光器的激发机理 Hx2j=Q_dw
'^ e/F)0
5.3.2染料激光器的泵浦 J7?)$,ij%
sK 1m9
5.3.3染料激光器的调谐 -hVv
F%.9f Uo
5.4半导体激光器 ~6:LUM
e}R2J `7
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 ^wO_b'@v
3KG) 6)1*
5.4.2PN结和粒子数反转 QFNz9c
moVa'1ul
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 }&(E#*>x
lNaez 3
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 2[LX \
^E U OmVN
5.5其他激光器 kg?T$}O
iVq#aXN
5.5.1准分子激光器 d7 gH3 l
/ h7>Z9T
5.5.2自由电子激光器 T` g?) /
B15O,sL&W
5.5.3化学激光器 Lov.E3S6;
b
5F4+
思考练习题5 =MJ-s;raq
8sR
第6章激光在精密测量中的应用 T3G/v)ufd
Th~3mf
#
6.1激光干涉测长 8g[ (nxI~
F8uRT&m B0
6.1.1干涉测长的基本原理 6`DwEs?Y{
dT hn?
6.1.2激光干涉测长系统的组成 -t%{"y
QDjW!BsX3
6.1.3激光外差干涉测长技术 C`NBHRa>
PG^ j}
6.1.4激光干涉测长应用举例 '<?v:pb9
*or2
6.2激光衍射测量 : $M9XZ~\
9<t9a
f\.>
6.2.1激光衍射测量原理 LsJs Q
h
nc3ltT,R
6.2.2激光衍射测量的方法 IS,zy+w
K2x6R
6.2.3激光衍射测量的应用 Gg=aK~q6
N+\oFbE
6.3激光测距 F@=e2e
4
aPD?Bh>JU
6.3.1激光脉冲测距 ;g:
U[cE
+,&m7L
6.3.2激光相位测距 V17>j0Ev$W
Vqa5RVnI
6.4激光准直及多自由度测量 .)i O Du
jw/'*e
6.4.1激光准直仪 '[>\N4WD
t(J![w B}
6.4.2激光衍射准直仪 ~/j$TT"
!Qv5"_
6.4.3激光多自由度测量 mJ0}DJiX$
5nM kd/
6.5激光多普勒测速 6 WA|'|}=
t MxsR >sH
6.5.1运动微粒散射光的频率 DC?21[60
iE iu%T>
6.5.2差频法测速 x r-;,W
42b. 7 E
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 "bD+/\ z
"% {,T
6.6环形激光测量角度和角加速度 RDUT3H6~
E:08%4O
6.6.1环形激光精密测角 [3t0M5x w
Pv< QjY
6.6.2光纤陀螺 Ef2Y l
+<S9E'gT3V
6.7激光环境计量 I*^5'N'
lq:]`l,6@
6.8激光散射板干涉仪 C:]/8 l
TRF]i/Bs
思考练习题6 Ap11b|v
<e;jW K
第7章激光加工技术 EfFz7j&X
Gx.P ]O 3
7.1激光热加工原理 {I4%
v2Dt3$@H6
7.2激光表面改性技术 "Z;~Y=hC13
+J"' 'cZ
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 [dl+: P:zc
Xl#Dw bx
7.2.2激光表面熔凝技术 ( V$Zc0
K@q&HV"'.
7.2.3激光熔覆技术 MMMqG`Px
bAdiA2VF'
7.3激光去除材料技术 fZ[kh{|
^`tk/#h\9F
7.3.1激光打孔 0z<H(|
Dt
W*n1B t
7.3.2激光切割 LyGUvi
As0 B\
7.4激光焊接 DeH0k[ o
ypH8QfxLTr
7.4.1激光热导焊 (V R" Mi4
5B1G?`]?
7.4.2激光深熔焊 BU!#z(vU
0|ZV A+
7.4.3激光复合焊 a>U6Ag<
88
{1mA,v
7.5激光快速成型技术 VKy5=2&
auRY|j
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 ZT6V/MD7T.
J7:9_/ e0T
7.5.2激光快速成型技术 W]_g4,T>
[q 1Unm
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 Dv@ PAnk3C
s2^B(wP
7.6其他激光加工技术 >:2} V]/ ;
"qawq0P8Z
7.6.1激光清洗技术 fuMN"T 6%+
b4 CF`BG
7.6.2激光弯曲 JT04vm4
b w9
nB{C<
思考练习题7 GzdRG^vN
Z ] '>
第8章激光在医学中的应用 .Rv f/-e
34z+INkX
8.1激光与生物体的相互作用 :N2E}hxk
^2E hlK^)
8.1.1生物体的光学特性 /Pk:4,
Q/py qe G
8.1.2激光对生物体的作用 F}D3,&9N
B!}BM}r
8.1.3激光对生物体应用的优点 ^LVk5l)\>g
0oSQY[ht/
8.2激光在临床治疗中的应用 ePEe?o4;
? Vp%=E
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 T`\]!>eb
s)k y/ce
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 H @D;e
IE;\7 r+h
8.2.3激光在眼科中的应用 #dxvz^2V.3
q jz3<`7-
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 |g v{z"
DtI$9` ~
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 qfYG.~`5
3+>OGwfQ
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 g*y/j]
99u/ fk L
8.2.7光动力学治疗 d2 ~l4IL)~
3+(z_!Qh
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 <7'&1= %r
\}#@9=
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ;7Okyj6EP
c<4F4k7
8.3.2激光断层摄影 z)}!e,7
%
5z
gd>
8.3.3激光显微镜 ]-:6T0JuS
k! 3 cq )
8.4医用激光设备 VRbQdiZ{
_ie.| 4k
8.4.1医用激光光源 ,h&a9:+i
\ u M? S
8.4.2医用激光传播用光纤 n@
[
ar$*a>'?
8.5激光应用于医学的未来 T SjI z5
,mKObMu
8.5.1医用激光新技术 {kL&Rv%'
g^l RG3a
8.5.2光动力学治疗的前景 ]Blf9h7
g_aCHEFBv
思考练习题8 hw=GR_,
exZLj0kvF
第9章激光在信息技术中的应用 {^m Kvc
0<.R A%dj
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 ,T|x)"uA`
|cd-!iJX-
9.1.1半导体激光器 XAu I7e
c y QBqG
9.1.2光纤激光器 #xT!E:W '
ho.(v;
9.1.3光放大器 KX4],B5 +
ss
iok LE
9.2激光全息三维显示 vFQ,5n;fF
VhEka#
9.2.1全息术的历史回顾 y1pu R7
I g \#f
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 )D/ 6%]O
: ]WqfR)#
9.2.3白光再现的全息三维显示 mL yBm
8P2 J2IU
9.2.4计算全息图 _#C()Ro*P
+L%IG
9.2.5数字全息术 X2yTlLdY
2 7A!\pn
9.2.6全息三维显示的优点 %d;ezY '2
-VT+O+9_A
9.2.7全息三维显示的应用 u:dx;*
x#H
3=YD*
9.2.8全息三维显示技术的展望 GP a`e
$`J_:H%
9.3激光存储技术 W?Ww2Lo%Y
=L ]Q2V}
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 dl~|Izm
-e]7n*}H$
9.3.2激光光盘存储 e0HfP v_
3tAU?sV!
9.3.3激光体全息光存储 pA }S5x
/)L
0`:I#
9.3.4激光存储技术的新进展 I)SG wt-
@It>*B yB.
9.4激光扫描和激光打印机 }q[B d
O7G"sT1Dv
9.4.1激光扫描 5:.{oSy7n
L{fFC%|l2L
9.4.2激光打印机 u bW]- U=T
p&b5% 4P
9.5量子光通信中的激光源 ~d
>W ?A
n/4i|-^
9.5.1量子光通信 +&=?BC}L9^
W yhhCR=;
9.5.2量子态发生器及应用 0JjUAxNq
(eWPis[
思考练习题9 $ &UZy|9
PkuTg";
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 60>.ul2
} ^kL|qmjR
10.1激光核聚变 Cb ;WZ3HR
9pKGr@ &
10.1.1受控核聚变 }T_Te?<&
K }$&:nao
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 K%5" u'
4Y \wnwI
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 #I*QX%(H#
d^E [|w ;
10.2激光冷却 IH *s8tPc
Cfu=u *u
10.3激光操纵微粒 zCaT tb|@
qQ]]~F
10.3.1光捕获 )?! [}t
PJ 4(}a
10.3.2微粒操纵 xg@NQI@7
*iA4:EIP
10.4超越经典衍射极限的分辨率 c]k*}W3T
ne}+E
10.4.1解析延拓 f9 $xk|2g
G\d$x4CVGc
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 l `9t}
(5 L-G{4
10.4.3傅里叶叠层算法 OX]V) QHVZ
>o,^b\
10.4.4相干谱复用 &EGqgNl
FDzqL;I
10.4.5非相干结构光照明成像 R\3VB NX.g
WiL2
10.4.6超分辨荧光显微镜 _f0C Y"
ENVk{QE!
10.5激光光谱学 U&Wwyu:4i
CT a#Q,
10.5.1拉曼光谱 YIhm$A"z0"
jhgX{xc
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 T4/fdOR S
[(kB
5 a
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 >r@ .F%
= < @2#E)
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 :(|'S4z
BimjQ;jtI
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 Oc].@Jy
wBj-m
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 h Ov={:
qVqRf.-\
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 V gb *% I
( lm&*tKm
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 /'2O.d0}.
M,5j5< 7
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 S{]7C?4`
@H b'8F
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 1F8 W9b^D
&.13d q
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 `? g`bN`Vn
}TQ{`a @
思考练习题10 =;a!u
wm{3&m
附录A随机变量 moj ]j`P5a
=WdaxjenZ/
A.1概率的定义和随机变量 JG[o"&Sd
YpAg
A.2分布函数和密度函数 s&kQlQ=
XKA &XpF
A.3推广到两个或多个联合随机变量 <:FP4e
"(
)5j;KI%t
A.4统计平均 j:T/ iH!YF
`O?TUQGR
附录B随机过程 WO4=Mt e?
GPhl4#'
B.1随机过程的定义和描述 <:/&&@ 2
Ma *y=d;,1
B.2平稳性和遍历性 '3]p29v{
iB0WEj[?
参考文献 r=/ ;iH?UH
/iNa'W5\
 TC~Q
G$NW
S d/ ?&
（实体书推荐，有需求者，可以购买！）
|
|