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。 }e0>Uk`[ $E h:m&hq  y.+!+4Mg| r9!,cs 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 @D7/u88| -Ta|
qQa 1.1光的波粒二象性 @lTd,V5f tde&w= ec 1.1.1光波 . E? a .B rYz:#A 1.1.2光子 ;QqC c !b p n(y4we 1.2原子的能级和辐射跃迁 #bmbK{ [ #Z1
<lAy 1.2.1原子能级和简并度 `i{p6-U3 &9Xn:<"`) 1.2.2原子状态的标记 Y:4 /06I ,B,:$G< 1.2.3玻尔兹曼分布 U]64HuL QM4O|x[
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 S- JD}+ 9 9/$Cq 1.3光的受激辐射 U}^`R, C EKf! j3 1.3.1黑体热辐射 _l{_n2D- NEff`mwm5) 1.3.2光和物质的作用 G}#p4 \/ ]Pf!wv 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 )kvrQ6 ,FWsgqL{l 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 |0xP'( 33OkY C%e 1.4光谱线增宽 $_Q]3"U @: K={AIa 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 { \ ]KYI0 ma e@L 1.4.2自然增宽 @Jc ^ur LXf * 1.4.3碰撞增宽 u
-A_l<K Bnh*;J0 1.4.4多普勒增宽 yyc4'j+ oN&U@N/>aU 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 Hd?#^X jYE
?wc+FT 1.4.6综合增宽 ^|ul3_'? \vF*n Z5/ 1.5激光形成的条件 ~%QI#s?| UYvdzCUh 1.5.1介质中光的受激辐射放大 Hl=M{)q@ _E8doV 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 L&G5 kY` r;SOAucX 思考练习题1 '.IR|~ Y FC#t}4as 第2章激光器的工作原理 Oz-@e%8L Nc:0op PM 2.1光学谐振腔结构与稳定性 qv)%)n b{a\j% 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 A75z/O{ wPl9% 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 A O3MlK 9t ,nSapmg 2.1.3稳定图的应用 {) Pg N -~ H?R 2.2速率方程组与粒子数反转 i^}ib
RQbN C(&3L[ 2.2.1三能级系统和四能级系统 M+-1/vR *@ $ Qc r8~+a 2.2.2速率方程组 DvY)n<U1qA ) uC5 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 yQE9S+%M (x140_TH~ 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 %6E:SI 4 8XD_p);Oy 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 :&BE-f aPm2\Sq$ 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 ep G!V#I ?b x a k 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 Ti&v9re%wO !NTt' 4/F{ 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 !xE@r,'oN J=Hy oz+9 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 x P $\
} S=qx,<J
39 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 Ti $_V_ nTCwLnX(O 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 ~'0W(~Q8 4q*mEV 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 jf=\\*64r4 rT';7>{g 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 wW |[Im& 8y'.H21:; 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 &;[e MS;^@>|wj 2.5激光器的损耗与阈值条件 ;TulRx]EA 4nKlW_{, 2.5.1激光器的损耗 }Apn.DYbbf =6gi4 !hE 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 z4 KK t& 3c[]P2Bh 2.5.3阈值条件 ?63ep:QEk :(#5%6F 2.5.4对介质能级选取的讨论 Un Ocw j> dL:V&` 思考练习题2 t>h:s3c Y'76! Y 第3章激光器的输出特性 #7=- zda5 b{}ao 3.1光学谐振腔的衍射理论 3o`c`; H%p @.} @K 3.1.1数学预备知识 'm k_s4J l`."rei%) 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 mZ~f?{ \nU_UH 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 f47dB_{5f. Or :P*l 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 ,AwX7gx22 ^w z 2e 3.2对称共焦腔内外的光场分布 @|<q Tci .q|k459oi 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 ._T N;tR~' \e~5Dx1 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 "~L$oji i9D<jkc 3.3高斯光束的传播特性 tv%B=E!r </D )i 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 m^ >v~Q~~ F
h+g@ u6 3.3.2高斯光束的相位分布 .,\^{.E $8`" 3.3.3高斯光束的远场发散角 ^u> fW[ "[ 2b&Fu\2Dmv 3.3.4高斯光束的高亮度 R)6"P?h._4 e*M-y C 3.4稳定球面腔的光束传播特性 sBLOrbo t"P:}ps{? 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 5em*9Ko MzE1he1 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 BH0s ` K" 8=OpX,t( 3.5其他几种常用的激光光束 /xCX. C j+("4b' 3.5.1厄米-高斯光束 '<xV]k|v eu'S~c- l 3.5.2拉盖尔-高斯光束 PQP|V>g DA >TT~L 3.5.3贝塞尔光束 )j. .)o *gOUpbtXa 3.6激光器的输出功率 ydMSL25<+ .$ o
A~ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 Ll, U>y o [DvQk?,t 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 MqRJ:x /Ow@CB 3.7激光器的线宽极限 eV j7%9 ,n$NF0^l 3.8激光光束质量的品质因子M2 (U@$gkUx}G O]KQ]zN 3.9模式激光的某些一阶统计性质 ]I\9S{? cp6I ]#X 3.9.1单模激光的一阶统计性质 d6)+d9?< ._q<~_~R 3.9.2多模激光的一阶统计性质 ?hYWxWW `eeA,K_ 思考练习题3 "O~kIT?/v E6zPN?\ < 第4章激光的基本技术 ?_ eHvw <GLn!~Px@5 4.1激光器输出的选模 6zI}?KZf gBOF#"- 4.1.1激光单纵模的选取 nPk&/H%5hn )r?- _qj= 4.1.2激光单横模的选取 e xkPu-[W D"exI] 4.2激光器的稳频 qB3E ^U##9KkP 4.2.1影响频率稳定的因素 L%+mD$@u Pbt7 T
Q 4.2.2稳频方法概述 dSe d 6 J,\e@ 4.2.3兰姆凹陷法稳频 J~C=o(r i8S=uJ]n 4.2.4饱和吸收法稳频 {W HK|l }G<~Cx5[ 4.3激光束的变换 ;SX~u*`R wo;OkJKF 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 Hp@Q x"r,l/gzy 4.3.2高斯光束的聚焦 3-'3w , MjWxfW/ 4.3.3高斯光束的准直 M3r;Pdj2r f Xh{ _> 4.3.4激光的扩束 txE+A/>i9 dsH*9t:z 4.4激光调制技术 5vJxhBm/ ~/XDA:nfL: 4.4.1激光调制的基本概念 3O;"{E=
< '.C#"nY>1 4.4.2电光强度调制 J 5xMA- 2$v8{Y& 4.4.3电光相位调制 &x;n^W;# 20}w . V 4.5激光偏转技术 ( 4# iLs Ks<+@.DLTu 4.5.1机械偏转 %> 5>wP %0 i)l| 4.5.2电光偏转 |(AFU3 ~ (][-()YV 4.5.3声光偏转 .(3ec/i4CF T#wG]DH; 4.6激光调Q技术 \+=`o .2 \>G}DGz
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q "YW Z&_n** _3< P(w{ 4.6.2调Q原理 $/|vbe, E(vO^)# 4.6.3电光调Q #Ge_3^' FBbaLqgVF{ 4.6.4声光调Q crN*eFeW x,zYNNx5g 4.6.5染料调Q H:XPl$; g[bu9i 4.7激光锁模技术 `'&mO9,<- - Ry+WS= 4.7.1锁模原理 s;G g (\!?>T[En 4.7.2主动锁模 u0A$ }r$L jU* D 4.7.3被动锁模 DR,7rT{$
{f@Q&(g 思考练习题4 ? ~4x/d% kD?@nx> 第5章典型激光器介绍 *8p o0s 0{ ~2mgg h 5.1固体激光器 L AH">E CWocb=E 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 -
jCj_@n L#uU. U= 5.1.2固体激光器的泵浦系统 =5Nh}o(l? }WaZ+Mdg\ 5.1.3固体激光器的输出特性 ar6+n^pi0] N-_ APWA 5.1.4新型固体激光器 m C`*#[ bX,#z, 5.2气体激光器 P/.<s r=2 w;j<$<4=7 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 `-Ozjb M 1dw{:X=j 5.2.2二氧化碳激光器 @!u{>!~0 +ima$a0Zyt 5.2.3Ar＋离子激光器 q6w)zTpJGJ s\pukpf@ 5.3染料激光器 ge:a{L /I!62?)-* 5.3.1染料激光器的激发机理 $#p5BQQ| BAY e:0 5.3.2染料激光器的泵浦
WZY+c ENIg_s4 5.3.3染料激光器的调谐 BV:Ca 34& s)`( @"{ 5.4半导体激光器 ()bQmNqmO= r)>3YM5 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 At?|[%< ` Yj/ o17 5.4.2PN结和粒子数反转 yF? O+9R
A !%ju.Xs8 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 @uCi0P t ]& ckq 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 mL 2J rDhQ3iCqo 5.5其他激光器 HbI{Xf[6LP HI 1 T 5.5.1准分子激光器 _,)_(R , h d"0 6
gp 5.5.2自由电子激光器 iD G& Muc A,~KrRd 5.5.3化学激光器 'z
AvQm [n)ak)_/ 思考练习题5 |+W{c`KL 3qf#NJN} 第6章激光在精密测量中的应用 j?m(l,YD|* S.~L[iLc 6.1激光干涉测长 SsTBjIX nPdk vs 6.1.1干涉测长的基本原理 ,v
K%e>e& 5L[imO M0 6.1.2激光干涉测长系统的组成 eyJWFJh KR?aL:RYb 6.1.3激光外差干涉测长技术 <O0tg[ub w01[oU$x= 6.1.4激光干涉测长应用举例 I3Z?xsa@Z hmGlGc,lf 6.2激光衍射测量 oo\^}jb N,-C+r5}<4 6.2.1激光衍射测量原理 U&1 O Lv['/!DJ| 6.2.2激光衍射测量的方法 5>.ATfAsV JAd .\2%Y 6.2.3激光衍射测量的应用 QUn!& 55 LYEC X 6.3激光测距 pNOE
KiJ ,HTwEq>-G 6.3.1激光脉冲测距 }6\,kFc F_'{:v1GW 6.3.2激光相位测距 U1y!R<qlp mc%.
8i 6.4激光准直及多自由度测量 klnNBo! @2h hB W 6.4.1激光准直仪 9!n95 jn|NrvrX 6.4.2激光衍射准直仪 >^Wpc ' X wv, 6.4.3激光多自由度测量 0.x+ H9z = K} P fh 6.5激光多普勒测速 y/Y}C.IWp) U<0Wa>3zj 6.5.1运动微粒散射光的频率 8xAI n>,_ W7WHDL^ 6.5.2差频法测速 3]?='Qq.( G{fPQ= 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 &,% n OP=b rLGu0 6.6环形激光测量角度和角加速度 S?JCi = S1^/W-yoc~ 6.6.1环形激光精密测角 NzyEsZ]$ N.q~\sF^ 6.6.2光纤陀螺 Xydx87L/-e KJoa^e; ~ 6.7激光环境计量 `)y
;7%- RNw#s R 6.8激光散射板干涉仪 j[gqS% W vB]Rs 思考练习题6 k{;?>=FH! *Ci&1 Mu^Z 第7章激光加工技术 kR
%,:
^2$b8]q 7.1激光热加工原理 5}hQIO&^% 4 N$Wpx 7.2激光表面改性技术 oCOv
6( 0Sd>* nC 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 4z5qXI/<m4 9D\E0YG X/ 7.2.2激光表面熔凝技术 j:1N&7<FU 6/L[`n"G 7.2.3激光熔覆技术 uo]\L^j ;~:Z~8+{c 7.3激光去除材料技术 @4*eH\3 H if| z[0$ 7.3.1激光打孔 *(yw6(9% [DjlkA/Zg 7.3.2激光切割 |+ Rx ) 2Xv}JPS2As 7.4激光焊接 yO7H!}y _ % IVM1 7.4.1激光热导焊 l H_pG ~ )fXw ~ 7.4.2激光深熔焊 #@BhGB`9Qt 83V\O_7j 7.4.3激光复合焊 n-M6~ !1R?3rVQS 7.5激光快速成型技术 <(Ar[Rp { /!ryOA65 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 I_8 n>\u h& 4#5{= 7.5.2激光快速成型技术 :dbO|]Xf 7CR#\&h` 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 +76ao7d. "})OLa 7.6其他激光加工技术 y{(Dv} \PN* gDmX 7.6.1激光清洗技术 ckFPx l. 6bj77CoB 7.6.2激光弯曲 ehr\lcS< (kX:@9Pn 思考练习题7 [Y`E"1f2 cy6YajOk7 第8章激光在医学中的应用
rwSR fGe ie m 8.1激光与生物体的相互作用 {Q$8p2W t3.;qDy 8.1.1生物体的 光学特性 ^"lEa-g& ZZkc) @ 8.1.2激光对生物体的作用 GBS+ 4xL| M*T!nwb 8.1.3激光对生物体应用的优点 e9'0CH< 9f&
!Uw_W 8.2激光在临床治疗中的应用 6X'0 T} nvQX)Xf 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 % =K [C J=kf KQV 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 L^C B#5uG t; #@t/` 8.2.3激光在眼科中的应用 M7Xn=jc _
j'm2BA O 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 UnVa`@P^:G Dby|l#X 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 M). CyY;bm Z onn 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 j7I?K
:op= j)ln"u0R^B 8.2.7光动力学治疗 (8ct'Q ; k&[6Ld0~56 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 0RSzDgX ]T5\LNyN 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ?)<zzL", Z-}A "n 8.3.2激光断层摄影 eFy
{VpO+ R $dNdd9m 8.3.3激光显微镜 nRX'J5Q
m< GHi'ek <?^ 8.4医用激光设备 +>yh` Zb 7;.Iat9gMf 8.4.1医用激光 光源 :! $+dr(d ^g2Vz4u 8.4.2医用激光传播用 光纤 -+2A@kmEJ <f)T*E^5% 8.5激光应用于医学的未来 #_3ZF"[zq B )\;Ja 8.5.1医用激光新技术 qOQ8a:]? |G/)<1P 8.5.2光动力学治疗的前景 yZoJD{'?Sw 9zx 9t 思考练习题8 ;2 ?fz@KZ GKUjtPu 第9章激光在信息技术中的应用 4kV$JV.l Ue`Y>T7+! 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 kbH@h2Ww N3KI6p6 \ 9.1.1半导体激光器 G|t0no\f ;5T}@4m| r 9.1.2光纤激光器 x{G 'IEf ei}(jlQp 9.1.3光放大器 6N Ogi s6} SdmE 9.2激光全息三维显示 5~[][VV^ I+3=|Ve f 9.2.1全息术的历史回顾 ;>5]K Nj
uB6Mj dp6 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 +4qR5(W |h/{ qpsu 9.2.3白光再现的全息三维显示 Ck
m:; q EK Q>hww8 9.2.4计算全息图 <w d;W;B WD kE
5 9.2.5数字全息术 &b%2Jx[+ bl10kI:F 9.2.6全息三维显示的优点 `q | )_ 4}*.0'Hz 9.2.7全息三维显示的应用 j`Ek : &?xtmg< d 9.2.8全息三维显示技术的展望 U ){4W0 c|k(_#\B 9.3激光存储技术 Qk|+Gj VT~%);.# 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 `6# s+JA[ +T,A^(&t 9.3.2激光光盘存储 ])?h ~
3U!=R- 9.3.3激光体全息光存储 7.)_H AG;KXL[V 9.3.4激光存储技术的新进展 g2M1 zRm; RHbbj }B 9.4激光扫描和激光打印机 FK hgUnw CeUXGa|C 9.4.1激光扫描 0$=U\[og JFNjc:4{0 9.4.2激光打印机 SL+n y(y UV{})T*s 9.5量子光通信中的激光源 PJ<qqA`! ~ *^o[~x]\ 9.5.1量子光通信 Cy5iEI# =Uo* -EH 9.5.2量子态发生器及应用 XJwgh y?( _[l&{, 思考练习题9 {%&04yq+ z YWVz3l 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 bT AY5\wB Y n?Xo_Y 10.1激光核聚变 YV>&v.x0; &5B/>ag1! 10.1.1受控核聚变 Tfv @oPu J*6B~)Sp@ 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 _~P &8 pbwOma2 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 &t !f dti RjrQDh|(( 10.2激光冷却 q& KNK *&+z I$u( 10.3激光操纵微粒 ;'[?H0Jw' %@ q2 10.3.1光捕获 .vi0D uD6 fwUF5Y 10.3.2微粒操纵 F/:%YR; yB{1&S5 C 10.4超越经典衍射极限的分辨率 _c:th{* 6O0aGJ,H 10.4.1解析延拓 G<`(d@g X_Pbbx_j 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 IEkbVIA( f^IB:e#j; 10.4.3傅里叶叠层算法 CkV -L4Jq 9Gx`[{wI9< 10.4.4相干谱复用 zx+}>(U\U N6A| 10.4.5非相干结构光 照明成像 Y Ov hMi %* gg6 Q 10.4.6超分辨荧光显微镜 {Dy,u%W? &#.>-D{ 10.5激光光谱学 ]ZI@? H?
O EW `WFBjj 10.5.1拉曼光谱 aJ1{9 5ea KO" +"1 . 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 hm<:\(q I58$N+ # 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 /{I-gjovy C?<-`$0 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 x 7jFYC 45jImC m 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 G"6XJYoI P /q]
u 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 tk:G6Bkid EEx:Xk%5hX 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 ;W\?lGOs{ !g#y$ 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 K(Tej W# =xSf-\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 Wk!<P"
nHd V <ilv< 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 zq3f@xOK 53bVhPGv 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 axN\ZXU -<" ;|v4 思考练习题10 UDgX
A Z:2%gU&W 附录A随机变量 G6JP3dOT f9d{{u A.1概率的定义和随机变量 rc "8N<D D$TpT
X\ A.2分布函数和密度函数 <;1M!. )5 s l P>; A.3推广到两个或多个联合随机变量 {yd(n_PqY q [+KQ, A.4统计平均 :1]J{, VG 4#ikdjB; 附录B随机过程 PZ?kv 4 EDF0q i B.1随机过程的定义和描述 ,,ML^ey 9}a&:QTHR B.2平稳性和遍历性 _E/ /`y^z"! 参考文献 J
L1]auO* 8{6`?qst@  @_ UI;*V "/3YV%to-# （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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