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@C8HTg
o,D7$WzL tzn+
M0' iS]4F_|vd 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ah9P
C7[ *?v_AZ 1.1光的波粒二象性 b:6NVHb% V }?MP-.c 1.1.1光波 suF<VJ)&s Z,Z4Sp 1.1.2光子 "!F%X %/ j'QPJ(`~1l 1.2原子的能级和辐射跃迁 ;if PqL kO 5z~O3QX 1.2.1原子能级和简并度 B}U:c] gL(_!m cwu 1.2.2原子状态的标记 :H(wW
hzcSK Rm 1.2.3玻尔兹曼分布 MX )mm^A FBP'AL| 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 km,I75o. p`I[3/$3 1.3光的受激辐射 f'WRszrF V7}]39m(s 1.3.1黑体热辐射 h%UM<TZ]" L4t( Y7 1.3.2光和物质的作用 xMr=tU1C %5yP^BL0 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 s$D" J Upb*B_z 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 S\dG>F>S !(8) '<t9 1.4光谱线增宽 ;#XF.l,u F(DM$5z[ 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 >*]dB| 2 Tf{lH9ca$ 1.4.2自然增宽 zb,YYE1 {TVQ]G%'b 1.4.3碰撞增宽 \ f-@L;8# 7I=vgT1F 1.4.4多普勒增宽 ^9zlxs`<d
j^)=<+Q;= 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 C1w6[f1+ #DA , * 1.4.6综合增宽 Ov~vK\ 7:'5q]9 1.5激光形成的条件 .$U=ng j\t ^OrO&w| 1.5.1介质中光的受激辐射放大 ;;} }uW= b`fWT:?= 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 $[U:D k} 6ee1^> 思考练习题1 UXPF"}S2 t3<HE_B | 第2章激光器的工作原理 qNX+!Y}y f64}#E|w 2.1光学谐振腔结构与稳定性 pebNE3`# Im"8+7 56 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 b>@fHmpwD #}+_Hy 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 B,4
3b O Zfc{}iu s 2.1.3稳定图的应用
MZ%S3' z Ek/#& 2.2速率方程组与粒子数反转 l<UA 0*t P/[}$(&: 2.2.1三能级系统和四能级系统 @@5Ju I-! TUX:[1~Nf[ 2.2.2速率方程组 i;<K)5Z IN=l|Q$8f 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 / xb37, ]T>|Y 0 | 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 V;(Rg=5 H)pB{W/ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 ~)#xOE} > a)6GZ@ 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 BYZllwxwTE q@d6P~[-gj 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 SD .c 9 M5`wfF,j 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 kPYQcOK8 ',s{N9 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 D6:"k
2 qz
}PTx 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 yJ2A!id {PkPKp 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 ;5:3 =F>ao y<^h M6S?Z 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 jTN!\RH9NF r?R!/`f 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 J\Z\ q ]64?S0p1c! 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 fH 0&Wc3yC 0kL
tL!3 2.5激光器的损耗与阈值条件 V&>mD"~MP XB+Juk&d 2.5.1激光器的损耗 bX` VIFc 3M[5_OK 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 Ew2ksZ>B]& cxxrvP- 2.5.3阈值条件 p 4Y 2AQ9 fHacVj J 2.5.4对介质能级选取的讨论 =aRE
e2Df@ 8> 思考练习题2 =Cp}iM 3ms{gZbw 第3章激光器的输出特性 F}4j m,w htHnQ4Q 3.1光学谐振腔的衍射理论 pd oCV 8EAkM*D w 3.1.1数学预备知识 ym6 gj#2m H:`[ $
^ 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 v DVE#Nm_ c{cJ>d 0 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 A!p70km2 y0cB@pWp 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 84YZT+TEN >TwL&la 3.2对称共焦腔内外的光场分布 ^
,yh384 ns9a+QQ 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 r?wE ;gH ] z 5gC`E0 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 {9YNv<3 5:~BGK&{ Y 3.3高斯光束的传播特性 9 e0Oj3!B uNG?`>4> 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 9`v[Jm% $m &ajpD sz; 3.3.2高斯光束的相位分布 s9b 6l,Z @Xq3>KJ_)H 3.3.3高斯光束的远场发散角 Dv[ 35[Yh i*Ee(m]I 3.3.4高斯光束的高亮度 |csR"DO qz .+Fh,bNYK 3.4稳定球面腔的光束传播特性 x@480r pTk1iGfB 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 "+:~#&r xbhU:,o 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 K(B|o6[ 5<KY} 3.5其他几种常用的激光光束 PK|"+I0 (
mKuFz7 3.5.1厄米-高斯光束 s7}46\/U f S(IN~ 3.5.2拉盖尔-高斯光束 l-RwCw4f L/n? 1'he 3.5.3贝塞尔光束 x"QZ}28(t nnPY8pdjSD 3.6激光器的输出功率 Ff @Cs0R ?\NWK p 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 ULIpb 6_h'0~3?` 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 [Oy5Td7[ %wuD4PRK 3.7激光器的线宽极限
u RfFPOYH ,wE cRN w 3.8激光光束质量的品质因子M2 I?!7]S n $ P\R#!+FgW8 3.9模式激光的某些一阶统计性质 'lD"{^ 0xQ="aXE 3.9.1单模激光的一阶统计性质 _]# ^2S y}t1r |p 3.9.2多模激光的一阶统计性质 ~E tW B }L.&@P< 思考练习题3 kKP< K+hH b
qNM 第4章激光的基本技术 >=Pn\" j >l3iAy!sZ 4.1激光器输出的选模 7; e$ sr nD51,1> 4.1.1激光单纵模的选取 Gn8'h
TM _#]/d3*Z} 4.1.2激光单横模的选取 l mRd l> 1SGLA"r 4.2激光器的稳频 oX
#WT K7CrRT3>6 4.2.1影响频率稳定的因素 -x?I6>{ )IH|S5mG? 4.2.2稳频方法概述 d1r IU6 :]hNw1e 4.2.3兰姆凹陷法稳频 H${5pY_M ?' :v): J} 4.2.4饱和吸收法稳频 q Xw^y ~d072qUos 4.3激光束的变换 6,q }1- $)O=3dNbo 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 yHk}'YP . h7`Q{ 4.3.2高斯光束的聚焦 b &j}f rV0X*[]J> 4.3.3高斯光束的准直 5v`[c+@F e(~9JP9 4.3.4激光的扩束 (q]_&% yW F?B`rw@xr 4.4激光调制技术 XDdF7i} /eO :1c
4.4.1激光调制的基本概念 zG. \xmp bk}'wcX<+] 4.4.2电光强度调制 C3"5XR_Ov x<fF1]; 4.4.3电光相位调制 [PW\l+i x [_SNX" 4.5激光偏转技术 c&GVIrJ 1R+/T 4.5.1机械偏转 3~o#1*-> z?DI4 O#Up 4.5.2电光偏转 +\_c*'K> S 4hv7.A 4.5.3声光偏转
h/*q +H ls* bCe 4.6激光调Q技术 L
HW\A8 b?kY`L C 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q ,ut-Di=6 NtfzAz/ 4.6.2调Q原理 ' %&gER G=ly . 4.6.3电光调Q =} D9sT 6^l|/\ Y{ 4.6.4声光调Q l{o,"P" e"D%eFkDW 4.6.5染料调Q 5w+KIHhN| 9Gc4mwu 4.7激光锁模技术 X;&Iu{&= tSVWO] < 4.7.1锁模原理 U5RLM_a@M S
T1V 4.7.2主动锁模 Oo0SDWI`( _@5|r|P> 4.7.3被动锁模 }NJKkj? D>fg 思考练习题4 $-MVsa9>I Fc6o6GyL|o 第5章典型激光器介绍 4^Y{ BS fF /wI"oHZd 5.1固体激光器 'CMbq Lk# , UsY0 YC 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 xWnOOE$i 4OaU1Y[ 5.1.2固体激光器的泵浦系统 'L@kZ KcvstC` 5.1.3固体激光器的输出特性 lsaA
lHUd<kEC 5.1.4新型固体激光器 S54q?sb_ 64i*_\UKe 5.2气体激光器 %vil ~NU re~T,PPM 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 {sfA$ d0 *\ (MG|S 5.2.2二氧化碳激光器 B[,AR"#b w *M&@+3I 5.2.3Ar＋离子激光器 hYht8?6}m @jxP3:s 5.3染料激光器 AU1U?En SK*z4 p 5.3.1染料激光器的激发机理 mCyn : + 3_ly"\I\ 5.3.2染料激光器的泵浦 W#P`Y < u$ BW:HKH.k 5.3.3染料激光器的调谐 `/O AgV"` ^)y8X.iO 5.4半导体激光器 r~z'QG6v/ M#_ |WL~ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 "<"m}rE?Q |A/H*J, 5.4.2PN结和粒子数反转 ;1HzY\d%< xg}Q~,: 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 D 5bPF~q ,$} xPC 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 Y4C<4L? +Bf?3 5LP 5.5其他激光器 yQ)&u+r iF9d?9TWl 5.5.1准分子激光器 `a%MD>R_Lg uzI=.j 5.5.2自由电子激光器 )q66^% ;S ;I& XG 5.5.3化学激光器 6O <UW.
n y
cn 思考练习题5 cNbUr r'`7}@H* 第6章激光在精密测量中的应用 PY;tu#W!% En:>c 6.1激光干涉测长 R G*Vdo m n)~*BpL3 6.1.1干涉测长的基本原理 z %Bzf~N9 =ecLzk" +F 6.1.2激光干涉测长系统的组成 e P,bFc lm6hFvEZ 6.1.3激光外差干涉测长技术 /Kd7# @ Y
hQ)M5 6.1.4激光干涉测长应用举例 drMMf[ lxm/*^
6.2激光衍射测量 XC5/$3'M& j.ucv 6.2.1激光衍射测量原理 {#ynN`tLyF @)BO`;*$fF 6.2.2激光衍射测量的方法 W| D
kq c} +*$DeT 6.2.3激光衍射测量的应用 lH; V9D^ F#>00b{Q 6.3激光测距 )q[P&f( h NJ)Dw`|%|) 6.3.1激光脉冲测距 MoE&)~0u& T8|5%Y 6.3.2激光相位测距 f-G )pHm R0}1:1}$Sn 6.4激光准直及多自由度测量 K Ax=C}9 ni&|;"Nt- 6.4.1激光准直仪 +i!5<nn -? -XO<I 6.4.2激光衍射准直仪 kzjuW
0_eqO'" 6.4.3激光多自由度测量 !( rAI 4 WJY+) 6.5激光多普勒测速 >UMxlvTg& _Z Sp$>)/ 6.5.1运动微粒散射光的频率 t|$ jgM 8 ECX[fw 6.5.2差频法测速 +U2lwd!j &yvvea] 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 *m}8L%<HT J7* o%W*V 6.6环形激光测量角度和角加速度 <@<bX `R$i|,9 ) 6.6.1环形激光精密测角 g5|~ i{"0 dgjK\pH`h 6.6.2光纤陀螺 T IKkS*$ Z-U u/GjB 6.7激光环境计量 K9lekevB Qz ,2PO 6.8激光散射板干涉仪 8i154#l+\ :Ln)j% & 思考练习题6 393c |8M Sv T0%2 第7章激光加工技术 3uocAmY
yf:Vhr 7.1激光热加工原理 <NMJkl-r8r n.&7lg^X 7.2激光表面改性技术 &t[[4+Qt Lw}-oE
!U 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 oI;ho6y) gS5R EC4I/ 7.2.2激光表面熔凝技术 &KjMw :l -K 'UXoU1 7.2.3激光熔覆技术 1ysfpX{= XI\Slq 7.3激光去除材料技术 fAgeF$9@
m ol,iM*l 7.3.1激光打孔 Nvgi&iBh8 y>EW,%leC 7.3.2激光切割 `(FjOd
K ]SCHni _ 7.4激光焊接 In1W/ ? WT'-.UX m 7.4.1激光热导焊 uu.X>agg rLsY_7! 7.4.2激光深熔焊 >qo!#vJc
a a9-Mc5^'n 7.4.3激光复合焊 ,VS\ mG/}s itYoR-XJ 7.5激光快速成型技术 qWh W4$7x ij$NTY=u 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 $ |=| "/ YB"gLv? 7.5.2激光快速成型技术 4Y8= ^I! Z)/ 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 pG#tMec g{V(Wy T@ 7.6其他激光加工技术 [ P
&B G'\[dwD,u 7.6.1激光清洗技术 .o/|]d`% l zFiZx 7.6.2激光弯曲 [c3!xHt5O cy8>M))c 思考练习题7 uppa`addK ] `$6=) _X 第8章激光在医学中的应用 9i\RdJv. 2 nyK'k 8.1激光与生物体的相互作用 L<!h3n F_qApyU,7 8.1.1生物体的 光学特性 JTKS5 r7?
=`3r' c 8.1.2激光对生物体的作用 VeWh9:"bJ Fqeqn[, 8.1.3激光对生物体应用的优点 t{]
6GlW -s 0SQe{!_ 8.2激光在临床治疗中的应用 z:-{ Y2F g=\(%zfsxr 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 dHY@V> D'- 6>Wk isxG 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 B& _:20^y~ mfj{_fR3 8.2.3激光在眼科中的应用 E{Wn&?i>A ?ES{t4" 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 ] V/5<O1 <9]"p2 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 k{ f1q>gd 0kUhz\"R:q 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 -U2Su|:\N8 2!6hB sEr 8.2.7光动力学治疗 96\FJHt Z 7**zb"#y 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 zu}uW,XH- +O8[4zn&k 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 (Mfqzy (Iv@SiZf( 8.3.2激光断层摄影 I;XM4a Kh3i.gm7g 8.3.3激光显微镜 s>DFAu! r3Ol?p 8.4医用激光设备 <2(X?,N5BD i|h{ <X 7[ 8.4.1医用激光 光源 y ;ey( S_sHwObFu| 8.4.2医用激光传播用 光纤 '{,JuX"n |}77 'w : 8.5激光应用于医学的未来
2po8n _ W
_[9 8.5.1医用激光新技术 (1=@.srAzK !"hlG^*9 8.5.2光动力学治疗的前景 W(q K ?"s2 d*u3]&?x&f 思考练习题8 n 'ZPB %{ U (y# 第9章激光在信息技术中的应用 A6KP(@
s[4 qC 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 <1vogUDW &kf \[|y 9.1.1半导体激光器 ~&,S xQT o JV dFE 9.1.2光纤激光器 1&h\\&ic ke6,&s%{j 9.1.3光放大器 Nl4uQ_" 2L<1]:I 9.2激光全息三维显示 Ozqh Jb &OvA[<qT 9.2.1全息术的历史回顾 B z{"K &gh>'z;`r 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 2x gk$E$ 7 <}^p5| 9.2.3白光再现的全息三维显示 - 4Q\FLC'k ,H|K3nh 9.2.4计算全息图 v%#@.D!) 0 Swu]OE 9.2.5数字全息术 {DVMs|5;^ V%*91 t _ 9.2.6全息三维显示的优点 C\[:{d g6gwNC:aF 9.2.7全息三维显示的应用 2*W|s7cc U8aNL
s w 9.2.8全息三维显示技术的展望 iQ;lvOja RSe a v 9.3激光存储技术 Gp_flGdGQ x[&) \[t 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 aEEb1Y [:izej( \ 9.3.2激光光盘存储 >of9m }L `Z<h*H 9.3.3激光体全息光存储 uC]c`Ue *>GRU8_} 9.3.4激光存储技术的新进展 >TGc0 z+ ,=pn}\ R 9.4激光扫描和激光打印机 ZP:+ ' \&J 5rtE/ {A 9.4.1激光扫描 \^cXmyQ <% #T>pu/EQX_ 9.4.2激光打印机 xyV7MW\?w tH vP0RxM 9.5量子光通信中的激光源
J6
A3Hrg c ? Zi/7 9.5.1量子光通信 ZlMS=<hgFx #| V)> ") 9.5.2量子态发生器及应用 B90fUK2g l >oJ^J 思考练习题9 '^Q$:P{G? e=!sMWx6 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 *I9O63 |*~SR.[` 10.1激光核聚变 eS%8WmCV9< HbCcROl( 10.1.1受控核聚变 i\>?b)a> v# fny 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 $F/xv&t 4?_^7(%p 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 QqC-ztz f?QP(+M5. 10.2激光冷却 R x@0EPV 7 $dibTER 10.3激光操纵微粒 #8WHIDS> |lIgvHgg 10.3.1光捕获 5p7i9"tgn eV9,G8 10.3.2微粒操纵 us U6, 4^^=^c 10.4超越经典衍射极限的分辨率 Sq`Zuu9t z>*\nomOn= 10.4.1解析延拓 ; Yt'$D*CP _Q*,~ z~ 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 ) '/xNR *"V) h I5 10.4.3傅里叶叠层算法 +WCV"m <.
V*]g/; 10.4.4相干谱复用 S:c d'68D *b`1+~p_2 10.4.5非相干结构光 照明成像 wk2Ff*& 4=njM`8Y' 10.4.6超分辨荧光显微镜 8wCB}q C ddlF4L_ 10.5激光光谱学 ! ^aJS'aq ZQsVSz( 1 10.5.1拉曼光谱 ; YrmT9Jx6 cj|Urt 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 DH])Q5 ]_m (q`_ 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
d-I&--"ju 0>3Sn\gZ( 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 );xTl6Y9 Vo(bro4ZQi 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 rL/H{.@$` A ? [Wfq| 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 xeRoif\4c =]L AL w 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 xE6hE'rh.O ?V =#x.9 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 WFfn:WSWU xQxq33\ 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 B*}:Y V pvdCiYo1r 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 1+Q@RiW /kqa|=-`q 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 N}'2GBqfU4 15kkf~Z <t 思考练习题10 Hw,@oOh. oUL4l=dj. 附录A随机变量 7J|nqr` >t %vRCs] A.1概率的定义和随机变量 +DYsBCVbag ~Vf
A A.2分布函数和密度函数 |0VZ1{=* $AdBX}{ A.3推广到两个或多个联合随机变量 d*LW32B@ !{b4+!@p A.4统计平均 ;esOe\z jE ( J.k\d 附录B随机过程 Pk`3sfz 6P0 2= B.1随机过程的定义和描述 1P G" IaOb )<
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~ B.2平稳性和遍历性 2k^'}7G% M AL;XcRR 参考文献 kTm}VTr
1 2u(G:cR  h*\u0yD) ,hE989x<iI （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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