激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:4828
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。 Nfl5tI$U:  
Z+FhI^  
cdL0<J b,  
?Bd6<F -G  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 /E Z -  
`my\59T  
1.1光的波粒二象性 ge{%B~x  
w (odgD  
1.1.1光波 kL -f@CD  
HNX/#?3  
1.1.2光子 8(-N;<Ef2  
;l@Ge`&u  
1.2原子的能级和辐射跃迁 t0ZaIE   
!3*%-8bp  
1.2.1原子能级和简并度 SXV f&8  
5lE9UoG[Q  
1.2.2原子状态的标记 zwlz zqV  
X'7MW? q@  
1.2.3玻尔兹曼分布 '"V]>)  
7C@m(oK  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 xI5zP? _v  
^%33&<mB}  
1.3光的受激辐射 pG$l   
2cv=7!K4Uv  
1.3.1黑体热辐射 1z8fhE iiE  
`S]DHxS  
1.3.2光和物质的作用 6?l|MU"Q.  
}pT>dbZ  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 XiyL563gh  
MBFn s/  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 [g lhru=+  
|OBZSk1jp  
1.4光谱线增宽 KC-@2,c9V  
ru*}lDJ  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 %wmbFj}  
)KN]"<jB  
1.4.2自然增宽 ].x`Fq3  
l`EKL2n  
1.4.3碰撞增宽 k NUNh[  
-lI6!a^  
1.4.4多普勒增宽 =K6{AmG$  
$&0\BvS  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 .!g  
$"{I| UFC  
1.4.6综合增宽 v ,)vW5jGI  
e>_Il']Mb  
1.5激光形成的条件 Z}r9jM  
{9h`h08?z  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 G -RE  
@Yzb6@g"  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 ,mD{4 >7  
Y ^}c+)t  
思考练习题1 Vs&Ul6@N  
PA${<wyBR_  
第2章激光器的工作原理  @@+BPLl  
Q|W~6  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 Jgzg[6  
EceD\}  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 Ccy0!re  
h8?E+0  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 Ku]<$uo  
kBJx`tjtp  
2.1.3稳定图的应用 h Ap(1h#m  
j{H,{x  
2.2速率方程组与粒子数反转 b:6e2|xf?  
Hu7WU;w  
2.2.1三能级系统和四能级系统 &v&e- |r8;  
Q~$hx{foN  
2.2.2速率方程组 K}Rq<z W  
;cW9NS3:  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 5^GrG|~  
Gbc2\A\  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 ]*pro|  
, Y cF~  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 PRyzUG&  
s7na!A[  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 ]s^Pw>/`  
d<afO?"  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 ]MV=@T^8#  
|C.[eHe&D  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 sWX\/Iyy2p  
WRfhxl  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 +p_>fO  
g7<u eF  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 C;oT0(  
v L!?4k  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 cR/z;*wr7  
Tyt1a>! qA  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 >Gi* BB  
.V\: )\<|  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 $ 2PpG|q  
v[=TPfX0  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 b0lZb'  
jij-pDQnv  
2.5激光器的损耗与阈值条件 Vh5Z'4N  
}C9P--  
2.5.1激光器的损耗 iP+3)  
;\)N7SJ  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 R7~#7qKQB  
J+=+0{}  
2.5.3阈值条件 dI$M9;  
m<| *  
2.5.4对介质能级选取的讨论 B>,&{ah/5J  
Wd/m]]W8Q  
思考练习题2 +C ){&/=#  
'AJlkLqm#>  
第3章激光器的输出特性 ; `-@L  
t{Xf3.  
3.1光学谐振腔的衍射理论 $ jgEB+  
$WHmG!)*  
3.1.1数学预备知识 },(Ln%M  
^%~ux0%^T  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 `%A>{A"  
oBZzMTPe  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Z^SF $+UN  
kxVR#:  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 <c$K3  
\?rBtD(  
3.2对称共焦腔内外的光场分布 ]J>{ZL   
,T\)%q  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 }KCb5_MDF  
T9=55tpG9  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 3pk `&'  
55]E<2't  
3.3高斯光束的传播特性 Y<EdFzle  
<\C/;  
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ~AbTbQ3  
a2\r^fY/  
3.3.2高斯光束的相位分布 -P7JaH/Q  
mDJN)CX  
3.3.3高斯光束的远场发散角 ;^Hg\a  
-P'KpX:]hd  
3.3.4高斯光束的高亮度 FF7  
Dhy@!EOS  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 {Wp5Ane  
nFY6K%[  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 ^J{tOxO=l  
X9oxni#  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 v<c@bDZ>  
8*t8F\U#  
3.5其他几种常用的激光光束 NT}r6V(Aju  
9XSZD93L  
3.5.1厄米-高斯光束 [>N`)]fP  
u#uT|a.  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 x]%'^7#v)  
r^,XpRe&M  
3.5.3贝塞尔光束 j9G1  _  
:`w'}h7m  
3.6激光器的输出功率 C/L+gU&  
I"1H]@"=  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 q" aUA_}\  
8kwe._&)  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 A:-r 2;xB  
 [ijK ~  
3.7激光器的线宽极限 d5O_~x f&  
{j{H@rHuy  
3.8激光光束质量的品质因子M2 =Pu;wx9  
bm:"&U*tu'  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 @ZUrr_|  
FhkS"y  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 50l! f7  
,|r%tNh<8$  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 -lNq.pp3-$  
bb ]r  
思考练习题3 Sb;=YW 1<  
eXdE?j  
第4章激光的基本技术 [~[)C]-=  
f,_EPh>  
4.1激光器输出的选模 Z:2a_A tm  
6pCQP c*A  
4.1.1激光单纵模的选取 ~Os1ir.  
Arzyq_ Yk  
4.1.2激光单横模的选取 c4'k-\JvT  
BlrZ<\-/  
4.2激光器的稳频 h/a|-V}m&  
--}5%6  
4.2.1影响频率稳定的因素 )=vQrMyB  
X?8EPCk  
4.2.2稳频方法概述 S);SfNh%CL  
yD-L:)@"  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 F^/1 u  
qlJzXq{|`  
4.2.4饱和吸收法稳频 7|/Ct;oO:  
#S*`7MvM  
4.3激光束的变换 hN3*]s;/6z  
:p@.aD5  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 >&z=ktB  
_3'FX# xc  
4.3.2高斯光束的聚焦 :47bf<w|Y  
PqJB&:ZV  
4.3.3高斯光束的准直 (5Z*m<]c  
@g{FNXY$m  
4.3.4激光的扩束 |v6kZ0B<  
&I|\AG"X}  
4.4激光调制技术 \pVmSac,  
@3Lh/&  
4.4.1激光调制的基本概念 Q^H8gsv  
?E*;fDEC  
4.4.2电光强度调制 Pd"=&Az|  
Ddr.kXIpo  
4.4.3电光相位调制 Us.")GiHE  
[K=M; $iQ  
4.5激光偏转技术 26&$vgO~:  
@|jLw($Ly  
4.5.1机械偏转 .EF(<JC?  
=G9 9U/  
4.5.2电光偏转 `;7eu=  
YXi'^GU@  
4.5.3声光偏转 R. (fo:ve>  
;Eer  
4.6激光调Q技术 Jx jP'8  
YcaomPo  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q %wDE+&M  
{PTB]D'  
4.6.2调Q原理 5p}ri,Y<  
v/m} {&K  
4.6.3电光调Q w1&\heSQ  
+&*D7A>~p  
4.6.4声光调Q g5OKhL0u  
AVnH|31dC~  
4.6.5染料调Q 9Ev<t \B  
nc2=S^Fqu  
4.7激光锁模技术 R[ #vFQ  
"K9/^S_  
4.7.1锁模原理 :Rftn6!  
cS2PrsUx  
4.7.2主动锁模 nr{#Krkb  
,l47;@kr  
4.7.3被动锁模 V`WSZ  
d$H   
思考练习题4 AL;z's(F?  
^5D%)@~  
第5章典型激光器介绍 Sk6B>O<:  
F4*ssx  
5.1固体激光器 E-`3}"{  
V'q?+p] a  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 28! ke  
s?5vJ:M Xr  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 ]J(BaX4  
lZr}F.7  
5.1.3固体激光器的输出特性 s0To^I  
D^Gs_z$['  
5.1.4新型固体激光器 T2ZB(B D  
(B^rW,V[R  
5.2气体激光器 JE *d-  
=`KA@~XH4  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 Uk'bOp  
Mgp+#w+,  
5.2.2二氧化碳激光器 {44#<A<  
ib\_MNIb  
5.2.3Ar+离子激光器 B6yTD7  
6KRC_-  
5.3染料激光器 `6:B0-r  
^ 7SE2Zi  
5.3.1染料激光器的激发机理 PrKH{nyJk  
67g"8R#.V  
5.3.2染料激光器的泵浦 KSAE!+  
S aH':UN  
5.3.3染料激光器的调谐 OfK>-8  
KDS} "/  
5.4半导体激光器 KjNA PfL  
4Jf9N'  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 X5tx(}j  
'N3)>!Y:8  
5.4.2PN结和粒子数反转 |E9'ii&?B  
 &<LBz|  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 [Qqomm.[\w  
g.*DlD%%  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 Nl'@Y^8N  
6]sP"  
5.5其他激光器 .|e8v _2J  
=z!^O T6eb  
5.5.1准分子激光器 .%EYof  
B#G:aBCM  
5.5.2自由电子激光器 Gsu?m  
:>y;*x0w  
5.5.3化学激光器 lc$wjK[w[  
2e9.U/9  
思考练习题5 !pZ<{|cH  
 b]gVZ-  
第6章激光在精密测量中的应用 bE;c&g  
q5G`q&O5  
6.1激光干涉测长 DF>3)oTF  
w>o/)TTJL  
6.1.1干涉测长的基本原理 .b? Aq^i8  
YsMM$rjP +  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 brX[-  
[w90gp1O[  
6.1.3激光外差干涉测长技术 8'"=y}]H~  
<L+1 &H  
6.1.4激光干涉测长应用举例 #g/m^8n?s  
j5wfqi  
6.2激光衍射测量 LS$zA>:  
oOHY+'V  
6.2.1激光衍射测量原理 )Dp0swJ  
M1icj~Jr  
6.2.2激光衍射测量的方法 =4$ErwI_dm  
4T-"\tmg/  
6.2.3激光衍射测量的应用 Z2t\4|wr:  
Ci4; e  
6.3激光测距 .8->n aj|  
g4u 6#.m(  
6.3.1激光脉冲测距 y 2)W"PuG  
Z9.0#Jnu  
6.3.2激光相位测距 f^ja2.*%?  
"x vizvR  
6.4激光准直及多自由度测量 K3Bw3j 9  
d%UzQ*s  
6.4.1激光准直仪 Re2&qxE  
dVUe!S`  
6.4.2激光衍射准直仪 6?Kl L [~  
H,c`=Ii3  
6.4.3激光多自由度测量 (g*j+i  
>(-A"jf  
6.5激光多普勒测速 `{|w*)mD  
0'HQ=pP  
6.5.1运动微粒散射光的频率 *7E#=xb  
mITNx^p4f  
6.5.2差频法测速 ,kf.'N  
zE<Iv\Q  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用  Q6RTH  
L9<\vJ  
6.6环形激光测量角度和角加速度  \_  
*NG\3%}%|@  
6.6.1环形激光精密测角 : 0 ,yq?M  
Vef!5]t5  
6.6.2光纤陀螺 v$D U q+  
' '(rC38  
6.7激光环境计量 damG*-7Svx  
}h=PW'M{  
6.8激光散射板干涉仪 fZj,Q#}D  
yIcTc  
思考练习题6 xr{Ym99E$  
$C sE[+k1  
第7章激光加工技术 @gfW*PNjlP  
l^d'8n  
7.1激光热加工原理 yQ$]`hr;  
.9J}Z^FD  
7.2激光表面改性技术 _3:%b6&Pz  
)|vy}Jf7  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 vJaWHC$q  
+ZwoA_k{  
7.2.2激光表面熔凝技术 l=b!O  
0ki- /{;  
7.2.3激光熔覆技术 )A xD|A  
p#{y9s4h  
7.3激光去除材料技术 !6 L!%Oi  
9(J,&)J  
7.3.1激光打孔 Q3(ulgl]  
N[e,%heR  
7.3.2激光切割 D;NL*4zt  
e b} P/  
7.4激光焊接 Y X^c}t}U  
n."n?C'{  
7.4.1激光热导焊 Ny^f'tsA  
(jA5`4>u  
7.4.2激光深熔焊 x};~8lGT>t  
.whi0~i  
7.4.3激光复合焊 GTM0Qvf?  
DtFHh/X  
7.5激光快速成型技术 #|ts1lD#ah  
aZ4?! JW.  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 ZX` \so,&,  
5XUm}D$  
7.5.2激光快速成型技术 !9WGZfK+0Y  
OemY'M? ZQ  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 W`_JERo  
-R]0cefC<f  
7.6其他激光加工技术 ewU*5|*[  
jkx>o?s)z  
7.6.1激光清洗技术 Lo%vG{yTr  
YD'gyP4  
7.6.2激光弯曲 ?a3 wBy  
\^*:1=|7u]  
思考练习题7 tg@61V?>  
["<Xh0_  
第8章激光在医学中的应用 hqvhnqQk  
0#9H;j<Op  
8.1激光与生物体的相互作用 u"=]cBRWL6  
8&G9 ?n`I5  
8.1.1生物体的光学特性 6[3Xe_  
$G`CXhbl  
8.1.2激光对生物体的作用 qC> tni%  
Ohk\P;}  
8.1.3激光对生物体应用的优点 ?"mZb#%  
J)>DsQ+Cj  
8.2激光在临床治疗中的应用 B=TUZ)  
ID2->J  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 @01.Pd   
Ks P2./N  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 T0tX%_6`  
Ze~P6  
8.2.3激光在眼科中的应用 d\JaYizp  
i90X0b-A  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 TQT3]h6  
`FPQOa*%3  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 =U3S"W %  
ZLT?G  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 ~i"=:D  
K9#kdo1 2  
8.2.7光动力学治疗 <=">2WP{  
f?UI+TU  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 oZiW4z*Wh  
v1,#7s AW'  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 }#FV{C]  
'#f<wf n  
8.3.2激光断层摄影 S&` 6pN  
* @4@eQF  
8.3.3激光显微镜 !FL"L 9   
|Gf<Ql_.4  
8.4医用激光设备 <{kPa_`'  
<?KPyg2  
8.4.1医用激光光源 }ssV"5M  
m[}k]PB>  
8.4.2医用激光传播用光纤 -i`jS_-Cv-  
_ p\L,No  
8.5激光应用于医学的未来 ]eKuR"ob0  
7\6g>4J^`  
8.5.1医用激光新技术 ;d6Dm)/(  
r%.k,FzGZY  
8.5.2光动力学治疗的前景 }=/zG!+  
W#F9Qw  
思考练习题8 ?XHQdN3e  
[<#j K}g  
第9章激光在信息技术中的应用 e_=K0fFz  
9>~pA]j%  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 X<L=*r^C,=  
Q/S ^-&~  
9.1.1半导体激光器 eA4D.7HDK  
INN}xZ  
9.1.2光纤激光器 kEDpF26!  
_eKO:Y[e  
9.1.3光放大器 ,u `xneOs  
Vgm'&YT  
9.2激光全息三维显示 'dKfXYY1`N  
|T|m5V'l  
9.2.1全息术的历史回顾 c<_%KL&R  
|{N{VK  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 x(Bt[=,K3  
6$R9Y.s>Z  
9.2.3白光再现的全息三维显示 /f#b;qa,  
;ek*2Lh  
9.2.4计算全息图 CPOH qK`k  
cqG6di7#  
9.2.5数字全息术 [[$C tqLg  
9hA`I tS  
9.2.6全息三维显示的优点 1"H;Tr|  
0nb%+],pX  
9.2.7全息三维显示的应用 nQiZ6[L  
<o%T]  
9.2.8全息三维显示技术的展望 B->AY.&j  
_9h$8(wjn  
9.3激光存储技术 8FuxN2  
wo@ T@Ve~  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 Pu3oQDldV  
%hVR|K|J  
9.3.2激光光盘存储 8qyEHUN2q  
:AzT=^S  
9.3.3激光体全息光存储 VRd7H.f,A6  
gA2Wo+\^bq  
9.3.4激光存储技术的新进展 sycAAmH<  
Y}ogwg&  
9.4激光扫描和激光打印机 (GC]=  
]DVr-f ~  
9.4.1激光扫描 q_b!+Y  
PT~htG<Fw  
9.4.2激光打印机 y#GHmHeh  
FP=B/!g  
9.5量子光通信中的激光源 ;XN|dq  
Af _4Z]F  
9.5.1量子光通信 IXy6Yn9l  
1&dtq,|N  
9.5.2量子态发生器及应用 ,CqWm9  
/s4~Ij`be  
思考练习题9 hN3FH# YO  
+bznKy!  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 & P-8_I  
0-Mzb{n5  
10.1激光核聚变 w/6X9d  
{+67<&g  
10.1.1受控核聚变 zZ%[SW&vC  
_*o <<C\E  
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 QEr<(wM-y  
4}H+hk8-  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 PeJ#9hI~rQ  
#gC [L=01  
10.2激光冷却 J p?XV<3Z  
! 6(3Y  
10.3激光操纵微粒 hY&Yp^"}]^  
'[ #y|  
10.3.1光捕获 mh3S?Uc  
/yI4;:/  
10.3.2微粒操纵 O*~,L6# }  
Pxr/*X  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 CTNL->  
&s".hP6  
10.4.1解析延拓 NH/A`Wm  
nm5DNpHk  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 5 bI :xL}  
6}6Q:V|  
10.4.3傅里叶叠层算法 ?06gu1z/  
z8X7Y >+SA  
10.4.4相干谱复用 KL_ /f   
^C'S-2nGH  
10.4.5非相干结构光照明成像 v5M4Rs&t  
lx|Aw@C3~  
10.4.6超分辨荧光显微镜 J+P<zC  
=o 9s?vOJ  
10.5激光光谱学 >?@5>wF  
;^ME  
10.5.1拉曼光谱 jSp&\Wjb  
5SY%B#;5G  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 j-K[]$  
L3%frIUd  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 ogFo/TKM  
4t[7lL`Z  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 ?, pwYT0g  
*p(_="J,  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 :H&Q!\a  
vFk@  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 _WZx].|A=  
}k }=e  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 C!+D]7\j  
t<v.rb  
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|~K  
{?`rGJ{f  
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 5k0iVpjQ  
v[ iJ(C_  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 z/J?!ee  
IS]A<}j/-  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 tNY;wl:wp  
d~<$J9%  
思考练习题10 |Y!^E % *  
d ~ M;  
附录A随机变量 )]fiyXA  
F7<mm7BGZ  
A.1概率的定义和随机变量 4V:W 8k 9D  
"p O  
A.2分布函数和密度函数 *F( qg%1+  
p(RF   
A.3推广到两个或多个联合随机变量 D|zuj]  
$]|3^(y``  
A.4统计平均 Dl/ C?Fll  
Nr*l3Z>LD  
附录B随机过程 XCI  
Iy_5k8 ]  
B.1随机过程的定义和描述 Ic&~iqQ  
I7U/={[J  
B.2平稳性和遍历性 w%\ nXJ  
:gsRJy1  
参考文献 Vo"G@W)lZ  
KiXfR\S~C  
`/WxEu3  
yP]>eLTSd  
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关键词: 激光原理
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qqqoooppp 2021-01-08 09:32
感谢介绍
小康的天空 2021-04-11 19:57
感谢分享 淘宝有售 已购入
liaoxiangyu 2021-04-14 17:52
很不错的书
brant 2021-10-08 09:48
感谢分享
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