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。 v~aLTI 9M]^l, 
(JU_8 j! shNE~TA 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 IhwN],-V B5
&YL 1.1光的波粒二象性 3t*# !^$ Vq U|kv
1.1.1光波 w#<p^CS '{CWanTPi 1.1.2光子 Uh%6LPg^ D!/0c]" 1.2原子的能级和辐射跃迁 gZ*hkKN6 N|$5/bV 1.2.1原子能级和简并度 NFV_+{X\ %}ixgs7*c0 1.2.2原子状态的标记 ^6#-yDZC@ ]$ |st^Q 1.2.3玻尔兹曼分布 A9iQ {l T$ IUKR 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 8
#Fh > q^%5 HeV 2 1.3光的受激辐射 j)BQMtt&U Gn[ *?=Vy 1.3.1黑体热辐射 @ 'Q%Jc( E^82==R 1.3.2光和物质的作用 CZ2iJ y d9|T=R 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 7~D`b1 || :cb[M5c 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ^H-QYuz:T0 jP7w6sk
E 1.4光谱线增宽 rXuAixu!t jQkUNPHu 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 '(XW$D *.xZfi_| 1.4.2自然增宽 "&}mAWT%If 9GaL0OWo 1.4.3碰撞增宽 ,.h$&QFj; v/x*]c!"` 1.4.4多普勒增宽 Xa)7`bp< &62` Wr 0C 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 v2 3TL UFos
E|r: 1.4.6综合增宽 M{G$Pk8 [ `k!UjO72 1.5激光形成的条件 rrYp' L O4n8MM| ` 1.5.1介质中光的受激辐射放大 }~ V,_Fv pL%4= ]m 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 ~ yd% ~| coSTZ&0 思考练习题1 FRc |D roL}lM$ 第2章激光器的工作原理 A
xRl*B `9:v*KuM#R 2.1光学谐振腔结构与稳定性 g:;Ya?5 N =[ APMig,n 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 1O|RIv7F[/ 5 =*@l 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 [GOX0 }$? F>TYVxQ 2.1.3稳定图的应用 e
W9)@nVJ Q.*'H_Y 2.2速率方程组与粒子数反转 2Qw )-EB Z"4VH rA 2.2.1三能级系统和四能级系统 W6)dUi
:" IruyE(;HS 2.2.2速率方程组 neK*jdaP EUJ1RhajF 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 4RlnnXY 3x,Aczb 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 |dW2 dQ u!m,ilAnd 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 5?D1][ t%0r"bTi 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 H f!9`R [ 2Zv,K- G 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 zojuH8 yp( ?1 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 /Q V [ N K]*g , s+ 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 V<
2IIH5^ H9.oVF^~ 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 C]aOgt/U !pG+Ak? 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 fQ2!sV }G"r3*
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 N02zPC
8 wjN`EF5$}& 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 o'9OPoof:. FSI]k: 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 1\M"` L/ V p5V
m 2.5激光器的损耗与阈值条件 ?{y:s!! > u'/$ k 2.5.1激光器的损耗 Ah(\%35& % 4QoF 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 !7kA JG g *[XN.sb8E 2.5.3阈值条件 g~bf! 03i?"M vNo 2.5.4对介质能级选取的讨论 yVu^
> bxPY'& 思考练习题2 ~ v{C 6) |S Sf G~r 第3章激光器的输出特性 I;bg?RsF ~;!i)[ - 3.1光学谐振腔的衍射理论 ;] l{ D} )]0[`iLe 3.1.1数学预备知识 < -@, LaEX kb*s 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 XL"v21X A?6{ 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 ,6cbD F3H:I"4 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 rFt ,36 # 9.MGH2^ L? 3.2对称共焦腔内外的光场分布 Vsm%h^]d 5 b#"
G" 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 sqMNo n`5 79< 9}<T 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 |}]JWsuB g4 .'T51 3.3高斯光束的传播特性 g:uaI qxg7cj2 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 47(1V/ r ZmR[5 mv@ 3.3.2高斯光束的相位分布 3^iQe"P%a@ n+RUPZ 3.3.3高斯光束的远场发散角 T9XW%/n #1,>Q nl 3.3.4高斯光束的高亮度 =ihoVA:| Y9I #Q 3.4稳定球面腔的光束传播特性 Ztpm _P6 uP% ;QBb 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 21)-: rS 8g2-8pa{ 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 j
44bF/ L(!!7B_, 3.5其他几种常用的激光光束 7zJh; f/ #%=vy\r 3.5.1厄米-高斯光束 Wj f>:\ w -Uhl9
= 3.5.2拉盖尔-高斯光束 \ 3js } tl,x@['p` 3.5.3贝塞尔光束 C.9eXa1wkT `)(
<g 3.6激光器的输出功率 /Mi-lh^j- !=q:> }g 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 R1b
) ,N@I cl 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 #G4~]Qml < 4EB|@E 3.7激光器的线宽极限 r{6B+3 J 3Mh,NQ B 3.8激光光束质量的品质因子M2 1l `s1C ;]#4p8lh+ 3.9模式激光的某些一阶统计性质 mSfkyw. a*n%SUP 3.9.1单模激光的一阶统计性质 L_zmU_zD 3{#pd6e5 3.9.2多模激光的一阶统计性质 I?B,rT3 h &T{B~i3w8 思考练习题3 L8-[:1 b ] qfcV 第4章激光的基本技术 V]S06>P >"$-V Y6 i 4.1激光器输出的选模 /CQQ ^/ x8rFMR#S= 4.1.1激光单纵模的选取 4Z
T (+Nmio 4.1.2激光单横模的选取 ;x0 K aFk e#eO`bT 4.2激光器的稳频 5SWX v+ 3=L1H ZH 4.2.1影响频率稳定的因素 g]#zWTw( *~oDP@[S 4.2.2稳频方法概述 }${ZI Z We$(? 4.2.3兰姆凹陷法稳频 $O</akn; Ckl]fy@D} 4.2.4饱和吸收法稳频 =smY/q^3 N+@@EOmH 4.3激光束的变换 <x;[ H% *[5#g3 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 n,'AFb4AF :tDGNz*zG 4.3.2高斯光束的聚焦 :IKp7BS 3z. >b 4.3.3高斯光束的准直 Dlsa( ]~<T` )Hi 4.3.4激光的扩束 Nn4Kt,KY :7;Iy u 4.4激光调制技术 McI4oD~" ;8xn"G0}a 4.4.1激光调制的基本概念 ~hw4gdtS XV 9'[V 4.4.2电光强度调制 >v4~:n2D S5 oHe4#89 4.4.3电光相位调制 x=r6vOj >0okb3+ 4.5激光偏转技术 3Eux-C!t DppvUiQB!a 4.5.1机械偏转 ,&l *AB! G u I sM 4.5.2电光偏转 w`Aw+[24 <6@NgSFz' 4.5.3声光偏转 [5#/& k{ b,V=B{(~ 4.6激光调Q技术 V1V 4 <Zj rpI7W?hh 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q rca"q[, g/Nj|: 3 4.6.2调Q原理 mZ&Mj.0+~ ]6 7wk 4.6.3电光调Q 83(P_Y: s-DL=MD 4.6.4声光调Q @wZ_VE7B ?S7:KnU>K 4.6.5染料调Q
]b$,.t5 HpC4$JMm 4.7激光锁模技术 !|QeYGnq6 4T^WRS 4.7.1锁模原理 P@? '@.e kpUU'7Q 4.7.2主动锁模 cO+`8`kv z,P7b]KVe 4.7.3被动锁模 wZb@VG}% PKG
,4v = 思考练习题4 q &o=4 xf SvvCy 第5章典型激光器介绍 gJv^v`X (3 *Hl 5.1固体激光器 :!\./z8v !XC7F UO 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 e 5]0<s$ uV:;y}T^Z 5.1.2固体激光器的泵浦系统 #8|NZ6x, bGa":|}F 5.1.3固体激光器的输出特性 jO.E#Ei}~ r!uAofIi_ 5.1.4新型固体激光器 03;(v % xK ux5u _ 5.2气体激光器 M 4?3 l )Me&xQTn 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 o(qmI/h ? xs0J 5.2.2二氧化碳激光器 ,:,|A/U 2>s;xZ@/'R 5.2.3Ar＋离子激光器 ,#haai( \59hW%Di 5.3染料激光器 vX%gcs/@ 3!x)LUWfWY 5.3.1染料激光器的激发机理 \/Y<.#? _ (*]Y<ve 5.3.2染料激光器的泵浦 Z;:-8 HPDY p,fin?nW c 5.3.3染料激光器的调谐 ha 5\T' >? KyPp 5.4半导体激光器 R 4;6Oi) D bJ(N h 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 }OFk.6{{&v `^[ra% a 5.4.2PN结和粒子数反转 &aOOG8l +\Q@7Lj 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 ZAwl,N){ ]CYe=m1<2Q 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 M}u2aW2]X 8%Lg)hvl 5.5其他激光器 m|[ Hhw=f |Gi/=[Tp 5.5.1准分子激光器 qE[}Cf]X NK ws;/u 5.5.2自由电子激光器 ?1sY S =
'[@UVH(Z 5.5.3化学激光器 #s%$kYp 1 COafVlJ,l 思考练习题5 9q?gmAn. cW\ 7yZh 第6章激光在精密测量中的应用 s~CA
@ hSmM OS{ 6.1激光干涉测长 @z.!Dby JY q} YG=% 6.1.1干涉测长的基本原理 YeVhWPn@ ORNE>6J
H 6.1.2激光干涉测长系统的组成 r|+Zni] 2bmppDk 6.1.3激光外差干涉测长技术 b,wO^07-3^ 7VraWW`H' 6.1.4激光干涉测长应用举例 5VfP@ { }V{,
kK 6.2激光衍射测量 Lfor 0-j FB""^IC?W 6.2.1激光衍射测量原理 `{%*DHa x U YSD 6.2.2激光衍射测量的方法 +;T%7j"wz ^H'#*b0u 6.2.3激光衍射测量的应用 ?d 4_'y
_B2t|uQ 6.3激光测距 UOyP6ej [0 $Y@ek[ 6.3.1激光脉冲测距 w[XW>4x K -Ac^#/[ 0 6.3.2激光相位测距 Y+E@afsKs |kn}iA@72p 6.4激光准直及多自由度测量 ` &o|= Ur@3_F 6.4.1激光准直仪 R9HRbVBJf _+U`afV 6.4.2激光衍射准直仪 Tb[GZ,/%; V}( "8L 6.4.3激光多自由度测量 /Wa +mp #Xc~3rg9 6.5激光多普勒测速 " H({kmR $ 8s&=OW 6.5.1运动微粒散射光的频率 6 -o Qs? ,i}"e(f 6.5.2差频法测速 X@s s d D^pAf/ek@i 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 g$+ 3IVq& :s f ;Fq 6.6环形激光测量角度和角加速度 !j(R _wOq GRNH! :e 6.6.1环形激光精密测角 /a,q4tD@ TZ/u"' ZS 6.6.2光纤陀螺 &CS= *)>$ !U91 6.7激光环境计量 \(u P{,ML h0GXN\xI 6.8激光散射板干涉仪 uaS?y1:c =Ij;I~ 思考练习题6 ,HkJ.6KF F$caKWzny5 第7章激光加工技术 9O|m# &wa] ]$7|1-&Y 7.1激光热加工原理 -v]7}[
.[ -1@kt<Es 7.2激光表面改性技术 ,Rf<6 /A (h
E^<jNR 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 rtPQ:CaA)? uG/Zpi 7.2.2激光表面熔凝技术 7 ,:QFV >OQ<wO6 7.2.3激光熔覆技术 5-MI 7I@l G-Y8<mEh 7.3激光去除材料技术 FvRog<3X 1vX97n<} 7.3.1激光打孔 lK{h%2A\b NL1Ajms` 7.3.2激光切割 3t8VH`!mL{ 1>n @`M8} 7.4激光焊接 1"i/*}M WzF /wz R 7.4.1激光热导焊 huO_ARwK' R@;kY S 7.4.2激光深熔焊 |TkO'QN ;0 ,-ywK 7.4.3激光复合焊 9Y0w
SOSW qg|SBQ?6 7.5激光快速成型技术 B eBa4s ?xIw Q d0 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 KZ&{Ya F6yMk% 7.5.2激光快速成型技术 >]FRHJo_ xse8 fGs 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ,|D<De\v& L\o-z NY 7.6其他激光加工技术 g%Eb{~v WSUU_^ . 7.6.1激光清洗技术 7V?TLGgd$ ih~ R?W 7.6.2激光弯曲 ttgb"Wb%S JT!-Q!O}O 思考练习题7 [$$i1%c%Z< \Gg6&:Ua 第8章激光在医学中的应用 Ubv<3syR' R e-4y5f 8.1激光与生物体的相互作用 kyMWO*>| z`XX[9 $qm 8.1.1生物体的 光学特性 Rjt]^gb!* Y$ ZZ0m 8.1.2激光对生物体的作用 :hC+r=!I > <^
, 8.1.3激光对生物体应用的优点 " 5,'K~hz x:4 :G( 8.2激光在临床治疗中的应用 t
7 dcaNBZ D&#wn.0|E 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 ^O}` i 'a[| ' 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 O!#r2Y"?K1 C8ek{o)%W 8.2.3激光在眼科中的应用 JYc;6p$<i @p"m{ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 ^\KZE|^3@ WS6'R 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 DxoW,G W 9 Zw{MM ] 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 vnc- W3N opqY@>Vh& 8.2.7光动力学治疗 )B)e cJJ_ a]\l :r 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 OXp(rJ*bK KDxqz$14 - 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 #p$iWY >e~ PUcxlD/a} 8.3.2激光断层摄影 K,j'!VQA4g
8}C_/qeM 8.3.3激光显微镜 zl $mt '\y "l Lwgh; 8.4医用激光设备 @S9^~W3G3 XtCG.3(LY 8.4.1医用激光 光源 Ui|z#{8 & QNWGUg4*& 8.4.2医用激光传播用 光纤 :<gC7UW ? `hA :X< 8.5激光应用于医学的未来 h(C@IIO^;G V$0mcwH 8.5.1医用激光新技术 P_}wjz}9ZX *{DpNV8" 8.5.2光动力学治疗的前景 x/N jdK z>]P _E~`} 思考练习题8 3Zdwt\OQ f*o+g:]3 第9章激光在信息技术中的应用 L0.F }~S FRhHp(0}5 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 {^":^N) V9Pw\K!w#\ 9.1.1半导体激光器 WA((>Daf] g286
P_a`* 9.1.2光纤激光器 Dr K@y8 CFXr=.yz 9.1.3光放大器 []:&WA 9N ]$~\GE^ 9.2激光全息三维显示 0@ yw#.j w~4T.l#1 9.2.1全息术的历史回顾 #(7^V y& ULH<FDot 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
Zz?)k])F g o9tvK 9.2.3白光再现的全息三维显示 Qp CTHpZ gz#2} 9.2.4计算全息图 [nA1WF fM \AeM=K6q+D 9.2.5数字全息术 Z H2 +wp !hk&C5 9.2.6全息三维显示的优点 w?V;ItcL ,n{R,]y\ 9.2.7全息三维显示的应用 2q4-9vu jP#I](\eG 9.2.8全息三维显示技术的展望 \NTVg6>qN j-#h^3l1? 9.3激光存储技术 @>*r2=#14 }Q a 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 /Z~5bb( \1sWmN6 9.3.2激光光盘存储 $px1D$F ! j1 H eX 9.3.3激光体全息光存储 )>tT ""yEl h t3 P@; 9.3.4激光存储技术的新进展 &o]fBdn SohNk9u[8 9.4激光扫描和激光打印机 [>LO '}% }Te+Rv7{E 9.4.1激光扫描 .P#t"oW} i 0u `J 9.4.2激光打印机 5?A<('2 & Qe2
}e$ 9.5量子光通信中的激光源 >9y!M'V ;6$W-W _ 9.5.1量子光通信 7+E r}y> l{QlJ>%~{; 9.5.2量子态发生器及应用 #y'p4Xf $F1Am% 思考练习题9 s<;{q+1# U 8{^-#(Uz 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 1:RK~_E b/_u\R
]-' 10.1激光核聚变 \*M;W|8aB 5S[:;o 10.1.1受控核聚变 ;{Yr| -Un"z6* 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 Wj 8WT)cB }zIWagC6 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 p0D@O_
:5 vuZ'Wo:S{ 10.2激光冷却 L#WGOl IH`7o u { 10.3激光操纵微粒 \O]kf>nC &UVqF o 10.3.1光捕获 N/[!$B0H@ zDBm^ s 10.3.2微粒操纵 gH.$B' e:K'e2 10.4超越经典衍射极限的分辨率 V+zn`
\a WpOH1[ 8v 10.4.1解析延拓 \TLfLqA a]J>2A@-I 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 5~$WSL?O) ~i.rk#{?D 10.4.3傅里叶叠层算法 ,4k3C#!. i <nK@+4EH"o 10.4.4相干谱复用 !^EA}N.u $
nMx#~ >a 10.4.5非相干结构光 照明成像 Z{gDEo) QVah4wFL*. 10.4.6超分辨荧光显微镜 %q.5; L *,)1Dcv( 10.5激光光谱学 P
F); K Q t*f H&8( 10.5.1拉曼光谱 )(rr1^Xer : rud o[L 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 A"0Yn(awWu 3T>6Q#W5eO 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 s@g _F a '?LC)^ 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 RjR+'<7E^ EWq
< B) 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 brK7|&R< GnC s_[*&r 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 7<(kv E*x _n4_;0 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 =4L %A=]`
C+_UI x]A 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 )TBm?VMe 4q?R 3 \e; 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 D( y
c 9yu#G7 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 sxdDI?W4 A<(Fn_ &W 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 `uqe[u;`6 I|2dV9y 思考练习题10 `Gx
5=Bm; s7\Ee-x)s 附录A随机变量 jw/@]f;N :*R+ee,& - A.1概率的定义和随机变量 ?;Da%VS3 7#*`7 K'P! A.2分布函数和密度函数 #iRd2Qj% <-gGm=R_ $ A.3推广到两个或多个联合随机变量 #MviO!@ QHsJo|. A.4统计平均 Gz--C( Mp^G7JY, 附录B随机过程 |Qpd<L .3>q 3sS B.1随机过程的定义和描述 TxKNDu
Yf1%7+V35 B.2平稳性和遍历性 9)n3f^,Oj* 9niffq )h 参考文献 ?5E MDawt M"Z/E>ne  _UbyhBl q6o}2<T@ （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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