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。
o.k eM4OQ LylB3BM } O<=!^Y;A 2j Oh ~-LU 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
37 T<LU 3/@7$ nV 1.1光的波粒二象性
Vqb4
MWW TmoODG>@ 1.1.1光波
u qXvN'Jr ]xCJ3.9 1.1.2光子
M`9qo8zCi JC_Y#kN@z 1.2原子的能级和辐射跃迁
o(u&n3Q' 5 nkx8JJ 1.2.1原子能级和简并度
!\z :S?V .MXz nz 1.2.2原子状态的标记
ltO:./6v UMma|9l(i 1.2.3玻尔兹曼分布
-*_D! SirjWYap 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
*[wy-
fu \=kH7 ! 1.3光的受激辐射
B-@6m gah3d*d7 1.3.1黑体热辐射
qb]n{b2 `kpX}cKK} 1.3.2光和物质的作用
"
2Dz5L1v q?nXhUD 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
`|X E B _*>bf G 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
{Uz @`QO3 ^&03D5@LoY 1.4光谱线增宽
N /p9Ws Vl %AN;o 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
m$ ) yd~ d(3F:dbk 1.4.2自然增宽
`T YQ^ Zm wc* 5s7_ 1.4.3碰撞增宽
rjo/-910 Hzcy ' 1.4.4多普勒增宽
5bYU(] $3[IlQ? 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
y< W? hE[ CC0@RU 1.4.6综合增宽
`MA ee8u' w},' 1 1.5激光形成的条件
g{.>nE^Sc5 !
@{rk p 1.5.1介质中光的受激辐射放大
lM86 *g 'l ng0IRJ:3 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
w17\ \[ {>H#/I8si 思考练习题1
/ *RDy!m &tB|l_p_-p 第2章激光器的工作原理
Jkzt=6WZ0 ?&I gD. 2.1光学谐振腔结构与稳定性
K{.s{;# x|d Xa0=N_ 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
b E#=\kf| nd3=\. (P 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
{hG r`Rh C)~YWx@v 2.1.3稳定图的应用
PVP,2Yq! *:J#[ET, 2.2速率方程组与粒子数反转
>ygyPl
;1s dB +x,+%u+ 2.2.1三能级系统和四能级系统
%_0,z`f 8
!Pk1P 2.2.2速率方程组
q >/#
P5V 2.u d P 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
(Z"Q HfO' (f#QETiV 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
^h{A AS> 7F;"=DarOE 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
r=Z#"68$ gP"p7\
( 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
jCDZ$W89 )^7Y^u e 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
X |K"p(N Rq gH,AN 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
+Mc kR 8>S"aHt 7 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
nr*~R-,\ 9r-]@6; 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
lTJ1]7) -CfGWO#Gbx 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
s\i=-` eZ5UR01 4 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
!<H [h4g Mez ;DKJ` 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
lc>)7UF q$z#+2u 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
mA} -hR% #mlTN3 2.5激光器的损耗与阈值条件
AN7WMX :#0uy1h 2.5.1激光器的损耗
( mz5vzyw 8:;_MBt 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
hYMIe]kJ RmxgCe(2a 2.5.3阈值条件
0-p LCf Z m9 e|J 2.5.4对介质能级选取的讨论
9PjL
4A ez=$ ]cln 思考练习题2
})!d4EcZf +]uW|owxo 第3章激光器的输出特性
1RM;"b/ Mnyg:y*= 3.1光学谐振腔的衍射理论
H1_XEcaM+* \bYuAE1q 3.1.1数学预备知识
3dfG_a61y Y,RED5]t 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
.NcoST9a t1?e$s 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
0l 3v>ty \s?OvqI: 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
: Q X~bq Nv "R'Pps 3.2对称共焦腔内外的光场分布
ATCFdtNc @%&;V( 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
";}Lf1M9 dl;~-'0 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
F +PIZ% 8v@6 &ras@ 3.3高斯光束的传播特性
EW* !_| pg~vteq5 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
I Gv_s+O-* . +> w0FG. 3.3.2高斯光束的相位分布
tagkklJ~ +qq,;npi 3.3.3高斯光束的远场发散角
fpf1^ TZ )#k*K9[@ 3.3.4高斯光束的高亮度
J"QXu M O%5cMz?eU 3.4稳定球面腔的光束传播特性
B 3|zR 'ah|cMRn 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
0fA42*s; SY|r'8Z% Q 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
pxjN\q +Q_(wR"FS 3.5其他几种常用的激光光束
6l&m+!i :kh l}| 3.5.1厄米-高斯光束
@Tb
T 9 \i;zpN\ 3.5.2拉盖尔-高斯光束
6cz%>@ ;KJJK#j 3.5.3贝塞尔光束
c nvx TI< *I%r
3.6激光器的输出功率
&;L4Cj$ q m)3?hF) 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
W7.O(s,32 mE)65@3% 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
2uFaAAT v'i"Q 3.7激光器的线宽极限
Oh6_Bci =<fH RX` 3.8激光光束质量的品质因子M2
c\Fy X\ i u /!U/| 3.9模式激光的某些一阶统计性质
h h}%Z= /]%,C 3.9.1单模激光的一阶统计性质
GlP
[: 3U<\y 6/ 3.9.2多模激光的一阶统计性质
8+Al+6d|! ;5^ grr@,4 思考练习题3
`%;n HQ"
F 7a &- 第4章激光的基本技术
W=M&U vLR)B@O,2 4.1激光器输出的选模
f/Km$#xOr @v_E'
9QG^ 4.1.1激光单纵模的选取
^ L'8: ^% BD 4.1.2激光单横模的选取
&:= (bt^L3}a 4.2激光器的稳频
1 Uz'= a }hyK/QUCoN 4.2.1影响频率稳定的因素
l|O^yNS "BjQs<]%sF 4.2.2稳频方法概述
^|xj. l2GMVAca 4.2.3兰姆凹陷法稳频
+JZ<9,4 ]_I<-}?; 4.2.4饱和吸收法稳频
/b6Y~YbgU L` FsK64@ 4.3激光束的变换
Hf+A5 2lrf
/Z! ,1 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
gXI_S 9 z Djx9TBZ5 4.3.2高斯光束的聚焦
s=#IoNh @dX0gHU[c 4.3.3高斯光束的准直
asP> (Li RyD2LAf)J 4.3.4激光的扩束
WhE5u&` j)Kk:BFFY 4.4激光调制技术
Dn$zwksSs %8`zaa 4.4.1激光调制的基本概念
^q"p 8 .Y'kDuUu 4.4.2电光强度调制
;nLQ? eS\ o;Fj pZ 4.4.3电光相位调制
%s$ _KG !& Xn.zN>mB 4.5激光偏转技术
e;x`C L6BHh_*E 4.5.1机械偏转
"V~U{ (Z +;#hED; 8 4.5.2电光偏转
o]n5pZ\\W< }^G'oR1LF 4.5.3声光偏转
t(l TXG Bx
E1Ky8@A 4.6激光调Q技术
lO%Z4V_ Mj [=e61Z 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
uI%h$ <| |Lj 4.6.2调Q原理
[rTV)JsTb r d]HoF E 4.6.3电光调Q
$f>WR_F JC{} iG6r+ 4.6.4声光调Q
$>/J8iB )[9L|o5D 4.6.5染料调Q
w|Zq5| [ {e IE| 4.7激光锁模技术
jR@-h"2*A a&L8W4 4.7.1锁模原理
_< ;#= l ++,mM7a 4.7.2主动锁模
K!|=)G3.` \'E _ 4.7.3被动锁模
G2a fHL< "4g1I< 思考练习题4
=eac,]31 XIBw&mWf 第5章典型激光器介绍
]*i>KR@G Tj0eW(<!s 5.1固体激光器
}C" #b\A2 \_x)E]D 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
b% $S6. 6J%SkuxR 5.1.2固体激光器的泵浦系统
68I4 MZK>4 @GnsW;$*~. 5.1.3固体激光器的输出特性
"j$}'uK < wk9tJ#} 5.1.4新型固体激光器
\vQ_ :-A lS?f?n^ 5.2气体激光器
`9K'I-hv<8 ::TUSz2/2 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
7Fy^K;V" Tj:+:B(HB 5.2.2二氧化碳激光器
J\;~(:
~ v{ % /aw 5.2.3Ar＋离子激光器
Y%=A>~s*c: `
|]6<<'iW 5.3染料激光器
VKik8)/. =P Zs'K 5.3.1染料激光器的激发机理
r4D66tF \re.KB #R 5.3.2染料激光器的泵浦
t9K.Jc0 <5$= Ta 5.3.3染料激光器的调谐
<mm}IdH Ab_aB+g ] 5.4半导体激光器
FswFY7
8 "9 WP^[ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
x<ENN>mW1 Zfb:>J@h6 5.4.2PN结和粒子数反转
YRYrR|I [dzb{M6_ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
|(P>'fat-p ]iz5VI@ 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
(|6q N j zPC9 5.5其他激光器
DV%t by Tu6he8Q- 5.5.1准分子激光器
10[~ki-1; h M8 G"b 5.5.2自由电子激光器
^k)f oD [ B (lJz 5.5.3化学激光器
6=')*_~/ (g4g-"rc 思考练习题5
pt0H*quwI ;3?M?E/$s 第6章激光在精密测量中的应用
d>AVUf<o~ vu AA aKz 6.1激光干涉测长
s-C.+9 huq6rA/i 6.1.1干涉测长的基本原理
Yd<~]aXM eq@ v2o7 6.1.2激光干涉测长系统的组成
@+{S-iD" &
9?vQq|% 6.1.3激光外差干涉测长技术
d&ZwVF! H@
w6.[ # 6.1.4激光干涉测长应用举例
w}(xs)`num @DUdgPA 6.2激光衍射测量
- B4v1{An 3>jz3>v@ 6.2.1激光衍射测量原理
+f7?L]wzic ow$#kQ&R O 6.2.2激光衍射测量的方法
8:A<PV!+ J}YI-t 6.2.3激光衍射测量的应用
c: $: j,i} r2<+ =INn 6.3激光测距
!
\gRXP} J%A`M\ 6.3.1激光脉冲测距
z)]EB6uRg _Ng*K]0/E 6.3.2激光相位测距
VA thQ< 43)9iDmJ8< 6.4激光准直及多自由度测量
,
m\0IgZdz L;f=\q"g 6.4.1激光准直仪
g9
yCd(2<5 lZua" Ju 6.4.2激光衍射准直仪
cj8r-Vu/N CVUJ(D&Q 6.4.3激光多自由度测量
tEEhSG)s% YVaQ3o|! 6.5激光多普勒测速
^t wv0>vEo $yc,D=*Isi 6.5.1运动微粒散射光的频率
:^*V [77 @t2 Q5c 6.5.2差频法测速
~d%Q1F*,= ef. lM]cO 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
-'0AV,{Z 0F3>kp4u 6.6环形激光测量角度和角加速度
\=_8G:1 ft*0?2N~ 6.6.1环形激光精密测角
EiN.VU ` $%E9^F 6.6.2光纤陀螺
$Us@fJr E*I]v 6.7激光环境计量
FEZ6X M$?6
' 6.8激光散射板干涉仪
m@Nx`aS? I[`2MKh 思考练习题6
C&st7.
(k \| pAn 第7章激光加工技术
6f>l~$ hHg
g H4T 7.1激光热加工原理
2at?9{b `%XgGHiE 7.2激光表面改性技术
'?>eW 2d Y- Ku2m 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
?.A|Fy^ {UmCn>c 7.2.2激光表面熔凝技术
=c .q]/M 8 (KfX% 7.2.3激光熔覆技术
aK&+p#4t n>0dz# 7.3激光去除材料技术
y;Zfz~z +{%4&T<nHw 7.3.1激光打孔
iy#OmI>j \O8f~zA{G 7.3.2激光切割
&0eB@8{N /2cI{]B 7.4激光焊接
qQcC[5 0 Wi5| 9 7.4.1激光热导焊
L@4zuzmlb Q Bw
ZfX 7.4.2激光深熔焊
{e%abr_B 3uw7 J5x 7.4.3激光复合焊
@NNLzqqY 7
h1"8#X 7.5激光快速成型技术
i@CMPz-h& <ut DZ#k 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
mo,l`UL M96( Rg 7.5.2激光快速成型技术
$048y
X 7M oyt //SE 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
a-E-hX2 jDX<iX%e 7.6其他激光加工技术
$vLV<
y07 |3s&Y`x-D 7.6.1激光清洗技术
AMd)d^; `zp2;]W 7.6.2激光弯曲
NN 6KLbC( E.`d k. 思考练习题7
$uw+^(ut kxW>D a<6 第8章激光在医学中的应用
l>UUaf|O e^NEj1 8.1激光与生物体的相互作用
eM+;x\jo? D w=Z_+J 8.1.1生物体的
光学特性
H 1D;:n ?GNF=#=M 8.1.2激光对生物体的作用
z>33O 5U "-n%8 74IT 8.1.3激光对生物体应用的优点
+q j*P9 P"x-7>c>Y
8.2激光在临床治疗中的应用
@7s,| \ @pG lWw9* 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
bfJ`}xl(8 K` ,d$ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
U[QD! OJsd[l3xR 8.2.3激光在眼科中的应用
PGPbpl&\t `f+8WPJPZ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
n <:d%&^n Px# QZZ 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
Yc82vSG' 0O#B'Uu 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
WjrMd #^ = *g$#l4 8.2.7光动力学治疗
pTALhj#, 2]} Uov 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
}utNZhJ P$3=i`X!nw 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
hO/5>Zv? gXu^" 8.3.2激光断层摄影
}11`98>B6: :Jeo_ }e 0 8.3.3激光显微镜
f5aF6FBH $}nh[@ 8.4医用激光设备
x$n~f:1Y =~hsKBt* 8.4.1医用激光
光源 A!{.|x[S44 qEJ8o.D-= 8.4.2医用激光传播用
光纤 ZS XRzH~0 v1nQs=' 8.5激光应用于医学的未来
< m enABN4 TH>?Gi) " 8.5.1医用激光新技术
MkDK/K$s /c@*eU 8.5.2光动力学治疗的前景
t0bhXFaiE }r}RRd 思考练习题8
sLG>>d3R1 `~ _H=l9{ 第9章激光在信息技术中的应用
" J
pTE \/ A~SL5h 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
i
Y*o;z,~ ypD< 2z^ 9.1.1半导体激光器
zg#m09[4 GsIwY {d 9.1.2光纤激光器
1l+kO,X] #0bO)m+NZ 9.1.3光放大器
.Iw ur;/\ I7dm \|# 9.2激光全息三维显示
/5Zp-Pq mDQEXMD 9.2.1全息术的历史回顾
QqiJun_m @S}/g/+2 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
1Xy8|OFc[ v /R[?H) 9.2.3白光再现的全息三维显示
R9Sf!LR ]V 36-%^ 9.2.4计算全息图
fvc W'T}r d> %gW* 9.2.5数字全息术
z\fW )/ YDQ:eebg( 9.2.6全息三维显示的优点
`^7:7Wr]= R_1)mPQ^P 9.2.7全息三维显示的应用
C.J`8@a]? L*g.
6+2 9.2.8全息三维显示技术的展望
:}y9$p
#NvQmz?J? 9.3激光存储技术
&?.n2+T+
= 3 p/b 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
{=UFk-$= fdlvn*H 9.3.2激光光盘存储
6'xomRpYN qWsylC23 9.3.3激光体全息光存储
Q
[ r j >~I#JQ% 9.3.4激光存储技术的新进展
Q6"uK *cbeyB{E 9.4激光扫描和激光打印机
y ND"bF9 o#qH2)tb 9.4.1激光扫描
KH7VR^;mk C5P$ &s\ 9.4.2激光打印机
^ SZw`] L0rip5[;d 9.5量子光通信中的激光源
+R-h ,$\=7 I @ 2 uF- 9.5.1量子光通信
ypx: )e"/ qgoJ4Z * 9.5.2量子态发生器及应用
xfjd5J7' NJtQx2Sd'H 思考练习题9
eGm:)
A)tP()+) 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
'Qa5n\HX$ U@G"`RYl 10.1激光核聚变
bS .s?a /~De2mq1 10.1.1受控核聚变
qO-9
x0v# -LtK8 wl^ 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
C5xag#Z1 (n,u|}8Y 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
<aJ $lseG Ck\7F?S 10.2激光冷却
r-} -C! >M]6uf 10.3激光操纵微粒
E<>*( x/\e S,)d(g3> 10.3.1光捕获
62) d22 E@-ta) : 10.3.2微粒操纵
JK]R*!{n MtS3p>4 10.4超越经典衍射极限的分辨率
e ^Ds b_TS <, 10.4.1解析延拓
j jRUL. B
z^|SkEit 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
Q8T`wd$D# <a4 TO8 10.4.3傅里叶叠层算法
#] CFA9 z `ltN,? / 10.4.4相干谱复用
&?0: v`4Y *wuqa) q2 10.4.5非相干结构光
照明成像
%f j+70 Z:*@5 10.4.6超分辨荧光显微镜
Kz jC/1sd . Obn&S 10.5激光光谱学
`0ZZ/]
!L O:'?n8rWL 10.5.1拉曼光谱
Xd<t5{bD! 7Y m(n8 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
.~>?*} +x= )/; : 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
qnM| w~G ~
Vw9 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
?WUF!Jk !z 53OT! 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
Tlq-m 2] 1TS0X:TCn 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
?YQPlv:<o. hB9Ee @ 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
IvHh4DU3Z [kV;[ c} 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
ht =P\E E<E3&;qD 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
YO+{,$ q5x[~]? 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
m/B6[ 0Yl4eB- 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
M;w?[yEZ H OoPrB m 思考练习题10
,CvG 20> :#5xA?=*
S 附录A随机变量
5%zXAQD=< mYxyWB A.1概率的定义和随机变量
@I`C#~ urBc=3Rz A.2分布函数和密度函数
vb
Y3;+M > 2I/xJ+ A.3推广到两个或多个联合随机变量
%" D%: 5U`ZbG A.4统计平均
=,y |00l =( v^5 附录B随机过程
#KxbM -1= d}'U?6 ob B.1随机过程的定义和描述
+Y"r71|A6+ 8:=n* B.2平稳性和遍历性
{-3L IO 'e) ^m}:?D 参考文献
rxn Frx kIHDeo%K} 
M`YWn ; 6W[}$#w （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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