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。 3AvVU]@&Z@ RI (=Hz B  4JGE2ArR m9#}X_&x 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 :~t<L%tYF 5{')GTdX> 1.1光的波粒二象性 *Jb_=j*) so} l# 1.1.1光波 LkaG8#m1R M'^(3#ZU 1.1.2光子 mYj f5 'To<T 1.2原子的能级和辐射跃迁 |xq} '.C iH[E=
6* 1.2.1原子能级和简并度 d2ohW | d O+kPC 1.2.2原子状态的标记 PPN q:, f 4R1$(< 1.2.3玻尔兹曼分布 0; vtdM[_ GSQfg 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 c2/FHI0J; 5+`=t07^et 1.3光的受激辐射 BpH|/7 {U(Bfe^a, 1.3.1黑体热辐射 u-lrTa""z wjuGq.qIu
1.3.2光和物质的作用 GL/ K B GXO4x|08F 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 pw!@Q?R 7k>zuzRyF 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 -eUV`&[4 7 7`` 8, 1.4光谱线增宽 _O$t uC% m+H% g"Zj 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 zgK;4
22$m U%L
-NMe 1.4.2自然增宽 r9?o$=T p[u4, 1.4.3碰撞增宽 }bp.OV -+ <p09oZ {6 1.4.4多普勒增宽 3M w}R6g@# B0v|{C 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 B n{) |&; rrAqI$ 6 1.4.6综合增宽 D
0 # aa1<-&H 1.5激光形成的条件 MZ)T0|S_ O5O.><RP 1.5.1介质中光的受激辐射放大 pOKeEW<q .`Sw,XL5 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 V+46R
] A9t8`|1"%H 思考练习题1 .W$
sxVXB )'`CC>Q 第2章激光器的工作原理 oQ{cSTh j !\ZcOk2 2.1光学谐振腔结构与稳定性 #J\s%60p t E.9^&E}PG 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 Z&A0hI4d nz[
m3] 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 Y!M~#oqio AO $Wy@ 2.1.3稳定图的应用 ! j{Cu A/ W=3? x 2.2速率方程组与粒子数反转 4b=Gg 2Q}7fht 2.2.1三能级系统和四能级系统 bfhz?,b '^DU q?E4 2.2.2速率方程组 * .o"ZVl T ~h.=5 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 (V!0'9c p= vV4 C: 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 K>$qun?5
{U^j&E 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 @C=m?7O98 HJ", Sle 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 e :BDQU u3ST; 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 L/%Y #
jC4O` 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 #hy+ L nSHNis 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 %W&1`^Jl AJdp6@O + 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 }1Z6e[K? PV(4$I} 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 k/@ Tr
: kf'=%]9#_T 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 (Igu:= z>p ]/Sa 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 \f<z*!,D$ cl _T F[n? 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 >4M<W4
_Z$?^gn 2.5激光器的损耗与阈值条件 NN mM#eB:4
l|7O)
2.5.1激光器的损耗 Cx,-_ 5e8xKL 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 +!><5 ($'V& x8T 2.5.3阈值条件 ;Gh>44UM[ n$xszuNJ` 2.5.4对介质能级选取的讨论 c ;^A)_/ 7gr^z)${J 思考练习题2 S e Oy7 7DZ TQUb" 第3章激光器的输出特性 JRo;(wqZ q~M2:SN@X 3.1光学谐振腔的衍射理论 MnS+ nH!d qX?[mdCHZ 3.1.1数学预备知识 bS%C?8 {mf.!Xev 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 5NFRPGYX {Zl4C;c 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 #D0 ~{H -;/
Y 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 0qR$J EZ{\D!_Y 3.2对称共焦腔内外的光场分布 #a'r_K=ch) JnHNkCaU 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 x,uBJ N|<bVq% 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 ^)< w*iqBD $+jy/:]D 3.3高斯光束的传播特性 GXYj+ qJ a j
v}JV&: 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 q :8\ e bw5T2wYZ 3.3.2高斯光束的相位分布 S<pk c8 LihdZ ) 3.3.3高斯光束的远场发散角 zR/IqW.`9 bvp)r[8h 3.3.4高斯光束的高亮度 ] 5)"gL%H` `M0 YAiG 3.4稳定球面腔的光束传播特性 v2=/[E@ ,5.
<oDH 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 I&\4C.\ > JhH`u A& 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 z<h|#@\ 7UDq/:}F o 3.5其他几种常用的激光光束 Gnv!]c&S>l UFf,+4q 3.5.1厄米-高斯光束 jzMg'z/@J GMe0;StT 3.5.2拉盖尔-高斯光束 $P;UoqG<& }<&d]N 3.5.3贝塞尔光束 0E RsMnU' 3Y(9\}E@` 3.6激光器的输出功率 70=(. [^+ qK,V$l(4# 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 8JP6M!F# :*cHA 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 Y$ +QNi eo ?Oir) 3.7激光器的线宽极限 g b(#DbI XR+rT 3.8激光光束质量的品质因子M2 r," 7%1I 03F3q4 " 3.9模式激光的某些一阶统计性质 7*MU2gb ZMJ3NN]F 3.9.1单模激光的一阶统计性质 o X@nP?\ <5k&)EoT 3.9.2多模激光的一阶统计性质 ]LVnt-q pALJl[C b 思考练习题3 Bz:&f46{ #//
%&k 第4章激光的基本技术 *F|+2?a:$ BCBU b 4.1激光器输出的选模 qw2)v*Fn | @ *3^' 4.1.1激光单纵模的选取 3A d*,>! >Fp&8p`am 4.1.2激光单横模的选取 mt I M W9 v4C3uNW 4.2激光器的稳频 E[ 0Sst x oSmjs 4.2.1影响频率稳定的因素 RQ|?Ce", gW}} 5Xq 4.2.2稳频方法概述 +[_gyLN<5b " vsjen.K> 4.2.3兰姆凹陷法稳频 H>Ks6V)RL4 AoIc9E lEX 4.2.4饱和吸收法稳频 0 JyqCb l pagC(F 4.3激光束的变换 $YPQC , 8~dz 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 XHZLW h"gS w a2~C [ 4.3.2高斯光束的聚焦 ExQ--!AC= 3<3t;&e 4.3.3高斯光束的准直 $82zy q %xHu,* 4.3.4激光的扩束 .01TTK * t"tNtLI 4.4激光调制技术 0S_Ra+e )Yrr%f`\ 4.4.1激光调制的基本概念 E} t-N ah>D qb* 4.4.2电光强度调制 z30= ay1 0O_E\- = 4.4.3电光相位调制 sY_fq.Z *50ZinfoG 4.5激光偏转技术 X!m;uJZp ]Px:d+wX: 4.5.1机械偏转 h%u? lW 0 oQ/J: 4.5.2电光偏转 -^0KE/ bnIf}ut-G 4.5.3声光偏转 95VqaR, 2AmR(vVa" 4.6激光调Q技术 8XgVY9]Qm 7@3M]5:3g 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q #i6[4X? ]2g5Ka[>w 4.6.2调Q原理 V` U/'N-ay .ZM] %[4 4.6.3电光调Q S`fu+^c v 2 e ) 4.6.4声光调Q Y/#:) (&@ cS+?s=d 4.6.5染料调Q PVS\,
I)qKS@ 4.7激光锁模技术 8}]l9"q( UX03"gX
4.7.1锁模原理 'w : tq x[zKtX 4.7.2主动锁模 P"U>tsHK: qEPf-O:lm 4.7.3被动锁模 E\W;:p,{A Gt?!E6^ ! 思考练习题4 _$~ex ~v 1V#B]x: 第5章典型激光器介绍 X*(gT1"t ^a: Saq-} 5.1固体激光器 @fUX)zm> &?&'"c{;m 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 Be'?#Qe `1}HWLBX. 5.1.2固体激光器的泵浦系统 iLc)"L-i a> #d=. 5.1.3固体激光器的输出特性 `@W3sW/^ O(b" F?
w 5.1.4新型固体激光器 i G?w; `kI?Af*; v 5.2气体激光器 56 /.*qa ,K"r:)\ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 1==P.d( rerU M*0 5.2.2二氧化碳激光器 :T8u?@ . ZP]2/;h 5.2.3Ar＋离子激光器 WoC\a^V ^'
edE5 5.3染料激光器 iPR! JX
_ ~GsH8yA_P 5.3.1染料激光器的激发机理 y$+!%y* %`t]FV^# 5.3.2染料激光器的泵浦 NXC~#oG TPN:cA6[c 5.3.3染料激光器的调谐 [M,27 eHfG;NsV / 5.4半导体激光器 8,Q. t7v p0%6@_FT~ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 -;W\f<q] 3(Hj7d7'} 5.4.2PN结和粒子数反转 fJ|Bu("N Lrm tPnL 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 8VBkI Ygb ;@=@N9q K 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 HZ[68T[8b QBN=l\m+ 5.5其他激光器 *;V2_fWJ@ .j+2x[`l 5.5.1准分子激光器 o{ YW =B ,_d0Id 5.5.2自由电子激光器 ]e#,\})Br W}<M?b4tP 5.5.3化学激光器 @5dB b+0J pU'`9f Li_ 思考练习题5 N'Z_6A*- XQ+-+CD 第6章激光在精密测量中的应用 \!' {-J PEwW*4Xo 6.1激光干涉测长 gn4g 43 hCOy\[2$ 6.1.1干涉测长的基本原理 80R= r 2yQ;lQ` 6.1.2激光干涉测长系统的组成 }hObtAS Npg5Z%+ y 6.1.3激光外差干涉测长技术 [h 2p8i 'o z!t3xFN&/ 6.1.4激光干涉测长应用举例 [4+a 1/^ s K$Sar 6.2激光衍射测量 eL] w' }\ =":V
WHf 6.2.1激光衍射测量原理 k*UR# z(I ^0 ,&R\e+ 6.2.2激光衍射测量的方法 ;]O 7^s#v [ XY:MU e
6.2.3激光衍射测量的应用 =O}%bZ)Q 8t^;O! 6.3激光测距 + - KRp1qq S|u1QGB 6.3.1激光脉冲测距 /i]=ndAk e4NX\tCpw 6.3.2激光相位测距 j{Qbzczy, -$!Pf$l@ 6.4激光准直及多自由度测量 zWR*g/i U
mx 6.4.1激光准直仪 MM58w3Mz 80l3.z,: 6.4.2激光衍射准直仪 H&>>]DD '=G<)z@k 6.4.3激光多自由度测量 WT y8 N xr7<(: d 6.5激光多普勒测速 kosJ]q'U ;H#R{uR_< 6.5.1运动微粒散射光的频率 / EAQ.vxI 4 *2>R8SX~ 6.5.2差频法测速 ` 'k' s]Y x.4)p6 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 4@V <Suw Uc%`? +Q 6.6环形激光测量角度和角加速度 f+W[]KK*PW v.8S
V ] 6.6.1环形激光精密测角 9[]"%6 TYLl_nGr 6.6.2光纤陀螺 mYs->mg1 3E2.v5* 6.7激光环境计量 NB6h/0*v tZ{q\+h 6.8激光散射板干涉仪 PFn[[~5V kpMM%"=V 思考练习题6 0o'ML""j $!3t$-TSD 第7章激光加工技术 >A@D;vx a*wJcJTpV" 7.1激光热加工原理 k~EPVJh" kviSQM2 7.2激光表面改性技术 @IKe<{w (( I BaEq 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 z{M,2 P HL@1K{) 7.2.2激光表面熔凝技术 J,M5<s[Xqt (9q {J(44 7.2.3激光熔覆技术 OU3 +SYM r`"#c7)
7.3激光去除材料技术 M{kh=b)V !5 :[X vI# 7.3.1激光打孔 ob5nk ^y Ol 5xyj 7.3.2激光切割 qN,FX# DP 9PfU'm|h 7.4激光焊接 o 0
#]EMr &``oZvu B 7.4.1激光热导焊 A-`J!xj#/ /Gv$1t^a
7.4.2激光深熔焊 < 3+&DV-<N DT]p14@t9 7.4.3激光复合焊 :Ty*i &B,& *Lp 7.5激光快速成型技术 = sVt8FWGY <%JO 3E 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 o-Fle, qf +rO<'H:umJ 7.5.2激光快速成型技术 ?Pw \ &q P&`r87J 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ;+KgujfU |VEAzY|[# 7.6其他激光加工技术 _Vf|F R2ZQBwB 7.6.1激光清洗技术 R'HA>?D 0BD((oNg 7.6.2激光弯曲 ;<R_ j%* O}!@28|3" 思考练习题7 MF sy`aiS t"vO&+x 第8章激光在医学中的应用 {Y TF]J $ ?bDae%>.d, 8.1激光与生物体的相互作用 :A iu!}\ F7 6h 8.1.1生物体的 光学特性 g'7hc~= ''0 7Km@x 8.1.2激光对生物体的作用 ;7*@Gf}R 0!
%} 8.1.3激光对生物体应用的优点 s hvcc <&Xq`i/( 8.2激光在临床治疗中的应用 uL A XN cHct |Z
u 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 *9 wHH-# ZU'^%)6~o~ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 C>VZf,JE1 4x=Y9w0?8 8.2.3激光在眼科中的应用 fG5} '8 oF^hq-xcP 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 )B4c; O4t rL"k-5>fd 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 ^ w1R"qE"m ?{")Wt 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 Wy )g449 }"k(kH 8.2.7光动力学治疗 uNBhVsM6< xhS/X3<th 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 |%;txD > vy +U 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 XnOl*#P VbR.tz 8.3.2激光断层摄影 Z`t?kXDNoI W RaO.3Q@. 8.3.3激光显微镜 Jz'+@q6h Mp=+*I[ 8.4医用激光设备 ~- i?= X ePBA
J 8.4.1医用激光 光源 nP31jm+A ^u,x~nPXg 8.4.2医用激光传播用 光纤 O r>[_3 ! YHu 8.5激光应用于医学的未来 Ij_`=w< e84TL U?~ 8.5.1医用激光新技术 e[!>ezaIY MEUqQ4/Gl 8.5.2光动力学治疗的前景 :nEV/" #F WE]^w3n9 思考练习题8 ~T9[\nU\ Z.JTq~`I 第9章激光在信息技术中的应用 [_@OCiV5) `I$A;OPK7 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 )v0vdAh'b gs >cx]> 9.1.1半导体激光器 ic#drpl, q(W @=-uDK 9.1.2光纤激光器 -Ma"V
N\$w pDI~ 9.1.3光放大器 q4= RE p6)UR~9Rs 9.2激光全息三维显示 {%Sw w: $n"Llw&) 9.2.1全息术的历史回顾 Efl +`6`J FoQk 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 vxx3^;4p =
xk @ Q7$ 9.2.3白光再现的全息三维显示 wBET.l'd y[rLk 9.2.4计算全息图 _T$\$v$ { k~ ue^^r} 9.2.5数字全息术 %Z4=3?5B"9 < r~Tj
9.2.6全息三维显示的优点 !A o?bs' !TF VBK 9.2.7全息三维显示的应用 kn\>ZgU (tv h9 o 9.2.8全息三维显示技术的展望 r "R\ 8^lXM-G- 9.3激光存储技术 Xk$lQMwZ i}19$x.D` 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 9':$!Eoq A-FwNo2"% 9.3.2激光光盘存储 U sTPNQj [6 |vx},N 9.3.3激光体全息光存储 "6i9 f$N TfPx 9.3.4激光存储技术的新进展 %`'VXR?`h= &bRH(yF 9.4激光扫描和激光打印机 %}[??R0 l ;uEw 9.4.1激光扫描 J"y@n ~*0 z0sB*5VH 9.4.2激光打印机 A?/?9Gr ! bp"pa 9 9.5量子光通信中的激光源 UL/>t}AG ;
F=_ozWV* 9.5.1量子光通信 $$@Tg kg?o J*k4&l 9.5.2量子态发生器及应用 >@" j9 O 2U/zF:X 思考练习题9 'SmdU1]4BD Li2)~4p>< 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 7@F B^[H:y IjNm/${$ 10.1激光核聚变 AZa3!e/1 C N"c 10.1.1受控核聚变 > BX_Bou m"*: XfOL 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 Ij+zR>P8=\ pqe**`z@y 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 pGIeW}2'9 fh~&&f }6 10.2激光冷却 HIF] c !cZsIcI e 10.3激光操纵微粒 AOe~VW <da! #12L 10.3.1光捕获 Cv| :.y
( ; "ICk& 10.3.2微粒操纵 K +~ +3 C
S3fTq 10.4超越经典衍射极限的分辨率 3{ci]h`:y8 ciTQH (G 10.4.1解析延拓 .#n?^73 f_7p.H6\ 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 )d(cXN-T Z8 T{Xw6% 10.4.3傅里叶叠层算法 *%O 1d., (:\hor% 10.4.4相干谱复用 EP[
g q =vFI4)$- 10.4.5非相干结构光 照明成像 [D t`@Dm 5?b9[o+ D 10.4.6超分辨荧光显微镜 ym KdRF U2aE:$oeYi 10.5激光光谱学 /$n${M5!
3t,SXI @ 10.5.1拉曼光谱 P
,i)A U0rz 4fxc 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 pQp}HD!- J.-#:OZ 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 3 !,% ;Vz= ZD,l 2DQ? 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 "%Jx,L\f{ t~AesHZpk 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 1)r1/0 IOA{l N6 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 |9y &;3 ;
etH) 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 6?_Uow} (~P&$$qfD 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 p])km%zB( L $b9|j7 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 t`LH\]6@ S2*:]pYf} 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 ! yxb< EU+sTe > 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 -B_dE-l, PH]q#/' 思考练习题10 .VUZ4e
qg>i8 V 附录A随机变量 3{%/1>+x5 'g^]ZTxb A.1概率的定义和随机变量 #*9*[Xbi ';1
c A.2分布函数和密度函数 I@hC$o snyx$Qx( A.3推广到两个或多个联合随机变量 =v_j u;C= RH`m=?~J, A.4统计平均 WaH TzIa[ y,%w` 附录B随机过程 mU3UQ
j pG"
4qw B.1随机过程的定义和描述 A.y$.( nBNZ@ nD B.2平稳性和遍历性 97
1qr 9`b* Y*d 参考文献 We" "/X BFMM6-Ve 
W6a2I Kkd7D _bZ* （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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