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。 BYM3jXWi0v Q*YYTmZ  XYH|;P6K zD)pF1,7:8 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ,WQ^tI=O /U$8TT8+ - 1.1光的波粒二象性 a1.|X i'/z j+8TlVur 1.1.1光波
Q2p)7G D%7kBfCb 1.1.2光子 }K(o9$V ^! U{ ;l0 2S 1.2原子的能级和辐射跃迁 Ao7 `G': }#v{`Sn%^C 1.2.1原子能级和简并度 W"Jn(:& #Y93 y\ 1.2.2原子状态的标记 Qpt&3_
t ehUD& 1.2.3玻尔兹曼分布 Z?^"\u- [`Cq\m I-W 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 U,lJ"$' ibdO*E 1.3光的受激辐射 'ZQWYr9 R ?G08[aNR 1.3.1黑体热辐射 zQH] s?v Sg]
J7;] 1.3.2光和物质的作用 8V$ 3b?] ~SjZk| 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 -Y:ROoFOZ IC{F.2D 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 ,}C8;/V vtMJ@!MN; 1.4光谱线增宽 WA)Ij(M8 p g6sjc,` 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 \m@Y WO?L 5]jIg < j 1.4.2自然增宽 p8, 0 lo }t>q9bZ9z 1.4.3碰撞增宽 \ h3e-) yu
,h \ 1.4.4多普勒增宽 ~]8p _;\ Sd:.KRTu. 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 c[0oh. ex?\ c" 1.4.6综合增宽 t#<KxwhcN u8OxD 1.5激光形成的条件 T+RZ L8V3BH7B 1.5.1介质中光的受激辐射放大 `<j_[(5yb ~F#A
Pt 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 qSQ@p\O~ vZajT!h 思考练习题1 zfjTQMaxh jxy1 第2章激光器的工作原理 PaVO"y]C k|O,1 2.1光学谐振腔结构与稳定性 =p&sl;PsLw (BERY 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 98*x 'Wp x.EgTvA&d 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 '1]7zWbW 7nz!0 I^ 2.1.3稳定图的应用 DMkhbo&+ Qg0vG] 2.2速率方程组与粒子数反转 [F| +(} viuiqs5[Bi 2.2.1三能级系统和四能级系统 DzPs!(5[I ARx0zI%N 2.2.2速率方程组 .^XH uN& Q-R}qy5y 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 G[q9A$yw i=8UBryr'e 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 ' 8r8%XI /84bv= 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 Bp0bY9xLg_ X &\o{w9% 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 +8UdvMN w &vhWq 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 O|UxFnB} <F=Dj*] 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 lA{(8sKN [A_r1g&_ 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 Ky&KF0 Z( #Ln 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ?`A9(#ySM a9[< ^ 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 >Me]m<$E; Za!w#j%h 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 -SJSTO[/J p ruWO'b` 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 /p$ =Cg[K Wy(p LBmb 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 H'h#wV`( q2!'==h2i 2.5激光器的损耗与阈值条件 rB evVc![ qG^_c;l6a 2.5.1激光器的损耗 +=, u jO: M]B3vPA/v 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 M;qb7Mu "=ElCaP} 2.5.3阈值条件 BVAr&cu va>"#;37 2.5.4对介质能级选取的讨论 OT+ Ee f qX~xp 思考练习题2 l% |cB93 Oc^m_U8>^ 第3章激光器的输出特性 XSl !T/d *]'qLL7d 3.1光学谐振腔的衍射理论 n7+aM@G <p)Z/ 3.1.1数学预备知识 RnSm]}?
NGj"ByVjx 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
7&px+155 4
iKR{P6 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 IwM8#6;S~ v D&Kae< 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 IW] *i?L 2) ? 3.2对称共焦腔内外的光场分布 C{)HlOW vQy$[D* 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 u/#&0_
P 9H[/T j-; 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 `11#J;[@G ,{pGP # 3.3高斯光束的传播特性 yIa[y Jq -^R b7 g- 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 +Tp%5+E 0&Qsk!-B 3.3.2高斯光束的相位分布 8Y xhd
. }<.7 xz|V 3.3.3高斯光束的远场发散角 []r T? - C v P`2S\ 3.3.4高斯光束的高亮度 OFIMi ^@ d>;2,srUf 3.4稳定球面腔的光束传播特性 '}T;b} &s ;{]8>`im&4 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 =Iy/cHK N-D( y 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 #TIX_ RXh VOg/VGJ 3.5其他几种常用的激光光束 2J)74SeH PK_Fx';ke^ 3.5.1厄米-高斯光束 }}s8D>;G~ XN4oL[pO 3.5.2拉盖尔-高斯光束 &7fY_~ )B {vLTeIxf.G 3.5.3贝塞尔光束 6 TY){P w a6k (9ZF 3.6激光器的输出功率 6GY32\Ac )>?! xx_` 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 M q76]I% @uoT{E[ 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 aN:HG)$@ G&.d)NfE 3.7激光器的线宽极限 R04. K ! iwB8I ^ 3.8激光光束质量的品质因子M2 UBL(N r v3?kFd7%H~ 3.9模式激光的某些一阶统计性质 c%js u" y-%nJD $ 3.9.1单模激光的一阶统计性质 &|s+KP|d ^@ M [t< 3.9.2多模激光的一阶统计性质 `}[VwQ p}96uaC1 思考练习题3 4 U}zJP(L lt{lHat1 第4章激光的基本技术 >'eB2 lj4%(rB= 4.1激光器输出的选模 *Yj~]E0`1 1]_?$)$ T 4.1.1激光单纵模的选取 C:rRK* D~5yj&&T; 4.1.2激光单横模的选取 GSC{F#:z +{5JDyh0 4.2激光器的稳频 x(rd$oZO *Kp}B}}J 4.2.1影响频率稳定的因素 Po'-z<}wS Sjw2 j #Q 4.2.2稳频方法概述 8mk}nex j? Cr31 4.2.3兰姆凹陷法稳频 d&NC Fx SAd 97A: 4.2.4饱和吸收法稳频 @c6"RHG9 P{" WlJ 4.3激光束的变换 C(EYM$ <\E"clZI 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 g&{gD^9)4 #.<*; rB 4.3.2高斯光束的聚焦 $dlnmNP+ 5dg-d\ 6S 4.3.3高斯光束的准直 /!^L69um )w
Z49>Y 4.3.4激光的扩束 M4zX*&w.T BO?mQu~ 4.4激光调制技术 m Gt\7&` 0q:(-z\S 4 4.4.1激光调制的基本概念 >{ j,+$%kp zY]Bu-S3 4.4.2电光强度调制 {z.[tvE8h 2=i gS #h 4.4.3电光相位调制 R#"U/ 8b>z ]jHgo](% 4.5激光偏转技术
]# Y| qgwv=5| 4.5.1机械偏转 zj~8>QnKk I(z>)S'7r 4.5.2电光偏转 xP8iz?6"V N90\]dFmy 4.5.3声光偏转 B@ZqJw9J[ )$ ofl%+ 4.6激光调Q技术 2q`)GCES~ bHh C56[M 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q aeG#:
Ln+{ 2>!_B\%) H 4.6.2调Q原理 ExN j|* l84h%, 4.6.3电光调Q "WF(
6z# skk-.9 4.6.4声光调Q n%83jep9 @?<N +qdH> 4.6.5染料调Q /W"Bf hg[l{)Q 4.7激光锁模技术 tU+@ 1~
~ D}zOuB,S 4.7.1锁模原理 GOv9 2$e w o-O_uZB 4.7.2主动锁模 qWRNHUd qR [}EX&3 4.7.3被动锁模 8C*6Fjb# 3v9gb,)y\ 思考练习题4 5en
[)3E Y0/jH2 n 第5章典型激光器介绍 '#cT4_D^lI qPFG+~\c 5.1固体激光器 ~[ d =s pr0@sri@ 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 h]J& A }XfS#Xr1aV 5.1.2固体激光器的泵浦系统 F<PWBs% p/\$P= 5.1.3固体激光器的输出特性 OYqY I!N/ <Dt /Rad 5.1.4新型固体激光器 % j[O&[s}
-4*'WzWr 5.2气体激光器 , cGwtt( Rxvd+8FF 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 E1Ru)k{B &%f ]-=~ 5.2.2二氧化碳激光器 s${T*)S@G ,xtK PA 5.2.3Ar＋离子激光器 U / 1[~429 eZN3H"H 5.3染料激光器 H6%!v1 u O?C-nw6kP 5.3.1染料激光器的激发机理 z:ru68 D,}'E0 5.3.2染料激光器的泵浦 }5o~R~H "Cyo<| 5.3.3染料激光器的调谐 VgFF+Eg X/`#5<x 5.4半导体激光器 Z30z<d,j V7B=+(xK 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 [#hl}q(P# G*vpf~q? 5.4.2PN结和粒子数反转 c-s `>m Kc JP^ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 :Fi%Cef| ecY ^C3+S 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 6m I_Q2 Y2=Brtc[@ 5.5其他激光器 =BqaGXr !OuTXa,I H 5.5.1准分子激光器 lJ2|jFY9 #FQm/Q<0 5.5.2自由电子激光器 I9:G9 )MD* )O 5.5.3化学激光器 ctc`^#q E1l\~%A 思考练习题5 DK@w^ZW6JA D<_, >{$gW 第6章激光在精密测量中的应用 &m%P r FfD
,cDs 6.1激光干涉测长 =& Tu`m # U!(I#^3 6.1.1干涉测长的基本原理 U <g UX07 ~ *' 8=D?) 6.1.2激光干涉测长系统的组成 c5=v`hv P[#WHbn 6.1.3激光外差干涉测长技术 h-2E9Z PBAz` y2 6.1.4激光干涉测长应用举例 NDIc?kj~ ,rH)}C<Q+ 6.2激光衍射测量 +/@ZnE9s VHgF#6' 6.2.1激光衍射测量原理 3I>S:|=K +%Bf
y4F6 6.2.2激光衍射测量的方法 0'\FrG G3_mWpp H 6.2.3激光衍射测量的应用 ~G{$ P'[ 3h D2C'KD 6.3激光测距 ir@N>_ -aH?7HV } 6.3.1激光脉冲测距 i"sYf9, /4"S}P>f 6.3.2激光相位测距 Wf TdD.Xx a_pCjG89 6.4激光准直及多自由度测量 !7 ZfT?& Ltic_cjYd? 6.4.1激光准直仪 j0pvLZjM >+;
b> 6.4.2激光衍射准直仪 c> U{,z ek{PA!9Sk 6.4.3激光多自由度测量 %8} ksl07 LG& Q>pt. 6.5激光多普勒测速 QzFv ; g]iy -,e 6.5.1运动微粒散射光的频率 :WfB!4%! UwL"%0 u 6.5.2差频法测速 LHHDt<+B E? m#S 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 3ciVjH>i dnX`F5z d 6.6环形激光测量角度和角加速度 2p3u6\y se n{f^U 6.6.1环形激光精密测角 wh7a| Q 5Ghki 6.6.2光纤陀螺 S^Wq a:; l>5]Wd{/ 6.7激光环境计量 { Sliy' eZ.0,A*1B1 6.8激光散射板干涉仪 2`FsG/o\T~ ANpY qV 思考练习题6 3Ibt'$dK xwH|ryfs,Z 第7章激光加工技术 B> " r -O E-U;8cOMv 7.1激光热加工原理 Lx:9@3'7' -< d MD_ 7.2激光表面改性技术 )V$! l#vw
L15 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 a4a[pX,5 pXT$Y8M 7.2.2激光表面熔凝技术 xZ'` _x9l NX{-D}1X= 7.2.3激光熔覆技术 /DG` Hg Tk#&Ux {ZJ 7.3激光去除材料技术 '3_B1iAv Q0"F> %Cn 7.3.1激光打孔 zS"zb :V-}Sde 7.3.2激光切割 O->(9k < v zrD" 7.4激光焊接 :qSi>KCGh wyzBkRg. 7.4.1激光热导焊 !q6V @& _M]rH<h 7.4.2激光深熔焊 8.%a "sxr -Is dU7} 7.4.3激光复合焊 soVZ z3F $?A Uk 7.5激光快速成型技术 wR<QeH'V <:;:*s3] 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 I ^\ bS /
-qt} 7.5.2激光快速成型技术 gZ >orZL' -^xKG'uth 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ; 7v7V D%Jc?6/I#3 7.6其他激光加工技术 U*fj5 = jv$ 1 7.6.1激光清洗技术 *(q8?x0> 4 C9"Q,o%& 7.6.2激光弯曲 t?H;iBrpxd _DvPF~ 思考练习题7 eKFc
W5O :2Rci`lp 第8章激光在医学中的应用 ?O>JtEz~lQ .L{+O6*c 8.1激光与生物体的相互作用 |e; z"-3 {f-/,g~ 8.1.1生物体的 光学特性 =^AZx)K wd YM.IRj2/1 8.1.2激光对生物体的作用 *9{Wn7pck/ 3) Awj++ 8.1.3激光对生物体应用的优点 ~rJw$v T& MS_E&; 8.2激光在临床治疗中的应用 )7 %]<2V% W]Tt8 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 (5DGs_> qkG;YGio 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 #`)-$vUv^f `k%#0E*H 8.2.3激光在眼科中的应用 Qufv@.'AY S9#N%{8P 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 3pjYY$' RT A= |q 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 OQ&D?2r DMZ aMY| 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 Qg$Nj=Cw <RVtLTd/ 8.2.7光动力学治疗 c7Qa !w |laKntv 2 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 =y]b|"s~2 bY U+-|54 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 8 ]MzOGB8 k3.p@8@: 8.3.2激光断层摄影 $yqq.#1 QuRg(K%: 8.3.3激光显微镜 ` +UMZc E0A|+P
'? 8.4医用激光设备 zjh9ZLu[ s@[t5R
8.4.1医用激光 光源 gWH9=%! >!F ,y3"5S 8.4.2医用激光传播用 光纤 f\r4[gU@ 3U.qN0] 8.5激光应用于医学的未来 GE+csnA2 /lQ0`^yB 8.5.1医用激光新技术 %
j{pz "?&bh@P& 8.5.2光动力学治疗的前景 dq/?&X ]hVXFHr R 思考练习题8 RW^ v {'o sq|@9GS0T 第9章激光在信息技术中的应用 <n#V ;C3?Ic 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 `+;oo B rAw1g,& 9.1.1半导体激光器 lBZ*G (NN14 9.1.2光纤激光器 K f^F#dA OmbKx&>YGz 9.1.3光放大器 Cj\+u\U# ,[1`'nN@g 9.2激光全息三维显示 .p~;U|h" na:^7:I 9.2.1全息术的历史回顾 +p6\R;_E `0sk2fn 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 lfeWtzOf l:,UN07s 9.2.3白光再现的全息三维显示 Z9~Wlt'? c7!`d .{90 9.2.4计算全息图 )qXe`3 d5 tg3JU\ 9.2.5数字全息术 EXzNehO~e A"VXs1>_^ 9.2.6全息三维显示的优点 Cfb-:e$0 gt (nZ 9.2.7全息三维显示的应用 u$p| hd
d ^O*hs%eO% 9.2.8全息三维显示技术的展望 $%8n,FJ[ K"$ky,tU 9.3激光存储技术 e-)1K ;FflEL<7Y 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 f_XCO=8'v ^V]DY!@k3_ 9.3.2激光光盘存储 oHnpw U _'p;V[ (+M 9.3.3激光体全息光存储 5B/\vLHg4 Gn4b\ y%% 9.3.4激光存储技术的新进展 JjML !; Nj 8)HR 9.4激光扫描和激光打印机 X&X')hzIt EQO7 :vb 9.4.1激光扫描 1M+!cX g``4U3T%X 9.4.2激光打印机 gg_(%.> J"|$V# 9.5量子光通信中的激光源 %'O(Y{$Y. |JQKxvjT 9.5.1量子光通信 L-gF$it\*b U5
"v1 "Ec 9.5.2量子态发生器及应用 Xrn~ ]P7 h1)\.F4G 思考练习题9 b"bj|qF~E > [=`{B 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 7z&u92dJI (@ sKE 10.1激光核聚变 uB5o
Ghu- 1bs95Fh9Q 10.1.1受控核聚变 6mLE-(
Z7 '8
#* U 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 k"zHrn"$ f` J"A: 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 r :-WfDz. a9Rh 10.2激光冷却 7IH{5o\e ,#Y".23G 10.3激光操纵微粒 N6'Y
N10 ,Z"sh* 10.3.1光捕获
ond/e&1 v*v&f!Ym&s 10.3.2微粒操纵 c[q3O* * wE 2?/wb 10.4超越经典衍射极限的分辨率 Ta $<#wb 0g4cyK~n] 10.4.1解析延拓 BJ/%{ C`g + P.Ir 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 IYN`q'%| SfT ]C~#$N 10.4.3傅里叶叠层算法 |lY8u~% ' ?t{-z, 10.4.4相干谱复用 m%puD 9 J( 60eTwQ 10.4.5非相干结构光 照明成像 :;QLoZh^ Jo]g{GX[ 10.4.6超分辨荧光显微镜 [$X(i|6 F!8425oAw 10.5激光光谱学 )DMbO"7 (aLnbJeJ 10.5.1拉曼光谱 2e &Zs%u =6:Iv"< 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 d1N&J`R\1 _G`aI*rKsy 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 WxdYvmp6z[ on|>"F`pb 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 6 ?c V1:jh S7R^%Wck/6 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 hQO~9mQ+! 'yqp 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 U*t `hn-xs j43HS Y7@ 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 pQD8#y)` C j*n CIxF 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 }Na*jr0y9{ 3:RZ@~ u= 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 E#OKeMK #0tM88Wi 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 ;(A'XA4
6N BDA\9 m^3 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 k<y$[xV ~W4<M:R 思考练习题10 5UqCRz<,R %3cBh v[q4 附录A随机变量 M II]sF @:
N rC76 A.1概率的定义和随机变量 SVJ3!1B, LQ._?35r A.2分布函数和密度函数 . 2WZb_ B mGX;JOjZ A.3推广到两个或多个联合随机变量 :
f Wh7X3 ) Ez=#dIq A.4统计平均 ~lMs D~$sO _ h#G- 附录B随机过程 -$*YN{D+ v^pE= f */ B.1随机过程的定义和描述 na~ r}7 7o ` 8Gwf;P1 B.2平稳性和遍历性 ,PnE DQ|l !#3R<bW`R8 参考文献 ?tOzhrv }'3V(;9  7G xN I @|M10r9E （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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