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。
N%3
G\|~Q {~cG'S Y% p~X=<JM (WoKrd.! 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
;;6e
t/8 ]{2Eo 1.1光的波粒二象性
>$^v@jf JI&ik_k3 1.1.1光波
{u 7%Z}<0 X9:4oMux7 1.1.2光子
-wA^ao ^LaOl+;S 1.2原子的能级和辐射跃迁
I @sXmC2$\ QtF'x< cB 1.2.1原子能级和简并度
P.8CFl X <OYy ;s 1.2.2原子状态的标记
_6Ex}`fyJ
]g }Tqf/N% 1.2.3玻尔兹曼分布
/3] b!lFZZ g 0=Q>TzY 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
G/cE2nD ^ ;KL` 1.3光的受激辐射
C}})dL;( CBj&8#8 Z 1.3.1黑体热辐射
`#v(MK{9+V $s[DT!8N 1.3.2光和物质的作用
Muhq,>!U gy%/zbZx 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
PA=.)8 WKHEU )'! 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
xt{f+c@P d{~5tv- H 1.4光谱线增宽
@(;zU~l/ 'yrU_k ,h 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
Dg:2*m_!j{ ;p$KM-?2D 1.4.2自然增宽
#gHs!b-g@ xr }jw 1.4.3碰撞增宽
z3 zN^ZT R^nkcLFb/q 1.4.4多普勒增宽
hM": ?Rx #fF~6wopV 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
^5"2s:vP Y<A593 1.4.6综合增宽
^CZ)!3qd1 l7g<
$3 1.5激光形成的条件
:tc]@0+ !A5UT- 1.5.1介质中光的受激辐射放大
L `7~~ D $
>gAv 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
3`W=rIMli %Q)3*L 思考练习题1
- %ul9} . dWg09 sx 第2章激光器的工作原理
3,7SGt
r dc ]+1
A 2.1光学谐振腔结构与稳定性
^t|CD|,K_O 7DG{|%\HF 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
|.]:#)^X? ,gvv297 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
b IS 3 *1Q~/<W 2.1.3稳定图的应用
ywPF L/@ o0f{ePZ= 2.2速率方程组与粒子数反转
k8]uy2R6} Rh:@@4< 2.2.1三能级系统和四能级系统
LLa72HW ~y#jq,i/ 2.2.2速率方程组
B{:JD^V! =h`yc$
A(2 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
j 'z}m+_? D"5u N0Z 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
0st)/ \ D~KEjz!bQ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
H J&|&tT 9M$=X- 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
NAy3Zd} :d&^// 9 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
B&tU~ 0a #2 Lo 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
t-xw= &!w hkS K; 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
WVP^C71 ^,Paih
2 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
?A[q/n :K S 1%/ee3 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
|@}Yady@C zi^T ?<t 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
t)y WQV L_>j
SP 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
sknta 0^=2 kc0YWW Q-: 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
;P` z
?>J: $)L=MEdx 2.5激光器的损耗与阈值条件
ZfzUvN&! e}Y|' bG
2.5.1激光器的损耗
?m)3n0Uh < f
l-P 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
|.A#wjF9 @KM !g,f 2.5.3阈值条件
Us4ijR d 2#sJ`pdQ 2.5.4对介质能级选取的讨论
63ig!-9F {X=gjQ9 思考练习题2
"V|1w>s [LwmzmV+F 第3章激光器的输出特性
IF<?TYy=3B xt! DS0|*Y 3.1光学谐振腔的衍射理论
*vx!twu1o 8vhg{L.. 3.1.1数学预备知识
TFX*kk &R ])dq4\Bw 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
99'e)[\ gm**9]k ^{ 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
N :#"4e 80X #V 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
e8H GS T` V~V_+ 3.2对称共焦腔内外的光场分布
9{gY|2R_ pw^$WK 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
wnaT~r@U' jU1 ([(?" 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
?GdoB 7(% sN6R0Y W 3.3高斯光束的传播特性
j@jaFsX | gr \UI!]F 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
x|#R$^4CY 3` ov?T(H 3.3.2高斯光束的相位分布
%P!6cyQS 58x=CN\ QU 3.3.3高斯光束的远场发散角
5iE-$,7#L W^}fAcQKH 3.3.4高斯光束的高亮度
}O_kbPNw \,YF['Qq 3.4稳定球面腔的光束传播特性
o6 JCy\Bx ]>E)0<t 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
&5 ]&6TD6 Te%2(w,B 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
J{W <6AK\S +RXKI{0Km 3.5其他几种常用的激光光束
![=C`O6K h n: 3.5.1厄米-高斯光束
RAw /Q$I p^QEk~qw 3.5.2拉盖尔-高斯光束
rJ2yi6TB\ [If%+mHdU 3.5.3贝塞尔光束
QnsD,F; / huj 6Ysr 3.6激光器的输出功率
I9xQ1WJc` ,+0#.N s$ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
7(RtPL pZ \-X Qo 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
vbH?[ Zr ? ?`wO
\>y 3.7激光器的线宽极限
W(^R-& av ya[][!.G 3.8激光光束质量的品质因子M2
c&!EsM sU 8Z Y F% 3.9模式激光的某些一阶统计性质
2=P.$Kx V`F]L^m=L 3.9.1单模激光的一阶统计性质
PL;PId<9w Ce: 2Tw 3.9.2多模激光的一阶统计性质
6Fp} U QWqEe|}6 思考练习题3
i98>=y ~ T(Q(7 第4章激光的基本技术
mmE!!J`B Q-scL>IkCb 4.1激光器输出的选模
Ly e^G% { [sx J< 4.1.1激光单纵模的选取
A .]o&S} 1}O&q6\"J 4.1.2激光单横模的选取
xa7~{ E, k!9LJ%Xh 4.2激光器的稳频
rA<>k/a
'@~\( SH 4.2.1影响频率稳定的因素
;,d^=:S6@ +4 8a..4sN 4.2.2稳频方法概述
1N8:,bpsT "])yV
4.2.3兰姆凹陷法稳频
$~$NQe!/ ]+C;C 4.2.4饱和吸收法稳频
T7F )'Mx<
=6PTT$, 4.3激光束的变换
,hMd xZJd 0keq tr 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
yeI((2L@E2 fdU`+[ _ 4.3.2高斯光束的聚焦
: `Nh}Ka0 !CJh6X ! 4.3.3高斯光束的准直
S6Er# )k @m#1[n; 4.3.4激光的扩束
FLW Q Y, U|[+ M@F_L 4.4激光调制技术
mpsi{%gA
W~EDLL Z 4.4.1激光调制的基本概念
`$kKTc:f itH`
s<E 4.4.2电光强度调制
\=3fO( u~JCMM$ 4.4.3电光相位调制
`~~.0QC |sG@Ku7~4 4.5激光偏转技术
y{Fq'w!ap ,WvCslZ 4.5.1机械偏转
*hm;C+<~ f( %r)% 4.5.2电光偏转
7v{X?86& `W& : * 4.5.3声光偏转
[/P}1
c[)U AK$h
S M 4.6激光调Q技术
)MV`(/BC* !)!<. x 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
PO$
OX w '4T]=s~N 4.6.2调Q原理
;*~ y4'{z =1:dK o8 4.6.3电光调Q
">-mZ'$#L -Hx._I$l 4.6.4声光调Q
vt(A? $j|A $qvk9 B0E 4.6.5染料调Q
@i" ^b :!fP~(R'm 4.7激光锁模技术
r .JY88" o%~PWA*Qp 4.7.1锁模原理
S yf0dp3 xJ0Q8A 4.7.2主动锁模
-5&|"YYjr{ u U |fCwQt 4.7.3被动锁模
Zy s ZS% W7sx/O9 思考练习题4
] j^V5y" r+#! ]wNPe 第5章典型激光器介绍
4R;6u[ a]u )`4g , W 5.1固体激光器
\[!k`6#t7 qGH
s2Og 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
yj q~O~ N:_U2[V^d 5.1.2固体激光器的泵浦系统
bOY<C%;C
u lqh}Uv' 5.1.3固体激光器的输出特性
9rd7l6$R" D09/(%4j 5.1.4新型固体激光器
v ? 9 _&] B 5.2气体激光器
KX|7mr90K qjtrU#n 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
2V-zmyJs5 t 7(#Cuv- 5.2.2二氧化碳激光器
uyp|Xh, E m (&cra 5.2.3Ar＋离子激光器
I_h8)W Lwy9QZL 5.3染料激光器
*8a 8 Ng z. 6-D 5.3.1染料激光器的激发机理
C2Pw;iK_t _Di";fe? 5.3.2染料激光器的泵浦
2$Fy?08q )` *=P}D 5.3.3染料激光器的调谐
Z^fk v +H'{!:e5 5.4半导体激光器
O6P{+xj$ `Dn "<-9: 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
&idPO{G ;I#f:UQ 5.4.2PN结和粒子数反转
,[Bv\4A h I Ceb2R 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
V>Zw" #Q Hxw 7Q?F 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
5y1:oiE/ "< c,I=A 5.5其他激光器
|KC!6<}T~9 G(;C~kHX 5.5.1准分子激光器
>=WlrmI ! ^,<nP 5.5.2自由电子激光器
65~X!90k p ow.@ 5.5.3化学激光器
[Ju5O[o ly8IrgtKy 思考练习题5
a%fMf[Fu 2<
"- 第6章激光在精密测量中的应用
Q`ALyp,9b )6k([u%;B 6.1激光干涉测长
+im >| ?FRuuAS 6.1.1干涉测长的基本原理
{cW%i: Kb/w+J
S 6.1.2激光干涉测长系统的组成
.[qm>j, H/v|H}d; 6.1.3激光外差干涉测长技术
1
po.Cmx fBi6%
#
6.1.4激光干涉测长应用举例
XEB1%. p 74c[m}'S 6.2激光衍射测量
S
6|# 9C& IGtpL[. ;/ 6.2.1激光衍射测量原理
_@gd9Fi7J B F,8[|%# 6.2.2激光衍射测量的方法
-%g$~MZ?' *Bse3%-v 6.2.3激光衍射测量的应用
A\1X- Mm ):c)$$dn 6.3激光测距
uE] k v - fB;pS, 6.3.1激光脉冲测距
WcG}9)9 @ rV|7% u 6.3.2激光相位测距
#ox &=MY n;F/}:c_a 6.4激光准直及多自由度测量
EV$$wrohQ` A0@E^bG 6.4.1激光准直仪
2# 1G)XI \a .^5g 6.4.2激光衍射准直仪
3om_Z /k k\NwH?ppu 6.4.3激光多自由度测量
u@{z
xYn ]m(C}} 6.5激光多普勒测速
y;r{0lTB mk' $ |2O 6.5.1运动微粒散射光的频率
A.%MrgOOX :|V`QM 6.5.2差频法测速
t
5{Y' u5 1%~ 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
d`g)(* ?c;T4@mB 6.6环形激光测量角度和角加速度
TJhzyJ"t n$03 ##pf 6.6.1环形激光精密测角
vK10p)ZV naHQeX; 6.6.2光纤陀螺
,2R7 AHk @N% /v* 6.7激光环境计量
FB\lUO)U\c K4[X P]\jr 6.8激光散射板干涉仪
I/HcIBJ s;9>YV2at 思考练习题6
8=Z]?D= KIeTZVu$% 第7章激光加工技术
Ne=o+ $.( q"uP%TN 7.1激光热加工原理
P> wDr`* 9! kH:Az[p 7.2激光表面改性技术
5x} XiMM
H ({Y 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
O 7x'q<PFU ET1>&l:. 7.2.2激光表面熔凝技术
nB+UxU@ -< jd/ 5 7.2.3激光熔覆技术
~dm/U7B: uHNh|ew21 7.3激光去除材料技术
l"ZfgJ}W ,o{|W9 7.3.1激光打孔
.R<Ke\y/ (0c L!
N;; 7.3.2激光切割
/ad]pdF 1;Q>B>6 7.4激光焊接
4P( ysTu M wBb J
\ 7.4.1激光热导焊
CL%+`c0 3ZhB
8 P 7.4.2激光深熔焊
DClV&\i=o pVGH)6P>| 7.4.3激光复合焊
K~MTbdg j 0]| $p 7.5激光快速成型技术
&M5_G$5n u]Eyb),Gy 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
i]L4kh5 H)Kt!v8 7.5.2激光快速成型技术
UyWKE< >@T(^=Q 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
pEn3 :.l< JBCJVWUt 7.6其他激光加工技术
"\: ZH[j NETji:d 7.6.1激光清洗技术
+~H mP Q #SR"Q`P 7.6.2激光弯曲
\i +=tGY FV1!IE-}- 思考练习题7
R[/]iK+!& u>cU*E4/ 第8章激光在医学中的应用
LM~,`#3 Ru EA/+~ux 8.1激光与生物体的相互作用
potb6jc? C K{.Ic^ 8.1.1生物体的
光学特性
2Q/#.lNL #3L=\j[
y 8.1.2激光对生物体的作用
oV 7A"8L^a
+T R# 8.1.3激光对生物体应用的优点
rf %NfU +E nJyli 8.2激光在临床治疗中的应用
K ioD/
5X'com?T 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
7T)J{:+0!| A)X 'We 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
o3mxtE] luEP5l2& 8.2.3激光在眼科中的应用
KT5"/fv ];|;") #= 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
wW1E
' Vy{ p(5'|eqBV 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
<XfCQq/ X[XSf= 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
*Y2d!9F}Sa xP1`FSO8= 8.2.7光动力学治疗
}+_Z| >qv KLc<c1BZ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
f17pwJ~= tvC7LL NP< 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
<AzM~]"3 $jDp ^ - 8.3.2激光断层摄影
+bj[. &f\ng{ 8.3.3激光显微镜
Xu 1tN9:oE f y| Ae 8.4医用激光设备
Tn# > "Ag -9 AI@^q 8.4.1医用激光
光源 KL4Z ||n _a"\g9{%* 8.4.2医用激光传播用
光纤 415 95x: CPI7&jqu 8.5激光应用于医学的未来
Y^? J3[@ \mt0mv;c 8.5.1医用激光新技术
7@. UkBOx .&53WL[D| 8.5.2光动力学治疗的前景
h4x R RyK JvHGu&N r! 思考练习题8
xl(];&A3 =9oN#4mWK 第9章激光在信息技术中的应用
$=j}JX}z 6m$,t-f0b 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
]i=\5FH e S*o%#ZJN 9.1.1半导体激光器
N[~"X**x &}1PH% 6 9.1.2光纤激光器
PZQb.QAn 3
*o
l 9.1.3光放大器
O; qerE?i` B_k[N}|zD 9.2激光全息三维显示
_fH.#C J`ia6fy.I 9.2.1全息术的历史回顾
A2 2h+8yG 5o~;0K] 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
rZDmZm?= Ld[zOx 9.2.3白光再现的全息三维显示
-vXX u;frt N U*6MT4 9.2.4计算全息图
mis
cmD +oY[uF 9.2.5数字全息术
3|Q:tt'|# )g9&fGYf 9.2.6全息三维显示的优点
p ; dH[NW fP s' A 9.2.7全息三维显示的应用
ZJ} V>Bu- Q a nE] 9.2.8全息三维显示技术的展望
@<ba+z>"~4 4VjP:>*p 9.3激光存储技术
t)n!]; ] 7C=.'Y 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
\:
H&.VQ" +'$=\d^ 9.3.2激光光盘存储
'AX/?Srd Uhc2`r#q 9.3.3激光体全息光存储
3,8>\yf` R 2uo ZA, 9.3.4激光存储技术的新进展
'aQ"&GX@ 3_W1)vd{ 9.4激光扫描和激光打印机
2*6b{}yJH nV-A0"z_& 9.4.1激光扫描
TOo0rcl /wB< 1b" 9.4.2激光打印机
0/ d+26lR LL+R OX^M 9.5量子光通信中的激光源
EKsL0;FV H gMLh* 9.5.1量子光通信
(&4aebkZO +A 6xY 9.5.2量子态发生器及应用
?Gc9^b B I >&mlwxqv 思考练习题9
Gn+D%5)$I XSkN9LqZ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
MP\$_;&xB `s (A&=g\ 10.1激光核聚变
Ycypd\q/ ngoo4}
10.1.1受控核聚变
ID" '`DKxe C`c;I7 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
zhbp"yju7 UH1AT#?!W 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
TTaSg \K
H 10.2激光冷却
.7TQae% EOu\7;kE 9 10.3激光操纵微粒
h
V@C|*A wkK61a h6 10.3.1光捕获
[H5TtsQ[ "$KU +? 10.3.2微粒操纵
ps1ndGp~# Be+CV">2 10.4超越经典衍射极限的分辨率
0S <;T+WA U 7d%*g 10.4.1解析延拓
uM,bO*/f 5K13 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
uBI?nv, iva&W 10.4.3傅里叶叠层算法
k ;PQVF&E 6k"'3AKaR 10.4.4相干谱复用
/gZrnd? S 8mqz. 10.4.5非相干结构光
照明成像
|[n-H;0 l\7 N R 10.4.6超分辨荧光显微镜
^~Nz8PCY {7 &(2Z]z 10.5激光光谱学
=D.M}x qo ,@ A1eX} 10.5.1拉曼光谱
`An`"$z B`)o?GcVN 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
2bBTd@m4 R,CFU l7Q 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
WmTSxneo (KR$PLxDK 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
es@_6ol .@ XYIZ^_My 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
hko0
?z >=-w2& 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
4` 5 jq) [=079UN-X 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
1a4HT hDXP vt}+d
StUm 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
Reca5r1O j(mbUB* 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
#?.Yc%5B $wUFHEl 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
~Twjc I */ 7Uvf XzDNC 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
[_6_A O(Z mxsmW 思考练习题10
s@sRdoTdF xlG/$`Ab 附录A随机变量
l<qK'
P4
{#N]( y Um A.1概率的定义和随机变量
6}" P m =!m5'$Uz> A.2分布函数和密度函数
9X&Xc <RY5ZP A.3推广到两个或多个联合随机变量
VE5w!of tr 0P ;}= A.4统计平均
,R/HT@ n[ip'*2L 附录B随机过程
2= 'gC|&s6 3Z#k9c_b B.1随机过程的定义和描述
d;O16xcM/ DJ;il)^ B.2平稳性和遍历性
($E A/|z a5jc8S> 参考文献
g*69TqO^ i-[ic!RnKj 
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