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。
uk1v7# p :az!H"4W/ 
>02i8:Tp5K [lrmuf
第1章辐射理论概要与激光产生的条件
YU*46 hA1B =
c/3^e 1.1光的波粒二象性
yqC+P .v$ue` 1.1.1光波
}.w#X ^JiaR)#r
1.1.2光子
E gCp:L{ mp muziH 1.2原子的能级和辐射跃迁
_TV2) 6Lav .x\W 1.2.1原子能级和简并度
W[@"H1b VH M55e= 1.2.2原子状态的标记
k_-vT /{49I, 1.2.3玻尔兹曼分布
-aTg>Q|g& `*|LI 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
0<6r U /0 X0#+kn 1.3光的受激辐射
}u38:(^`ai ]i 9H_K 1.3.1黑体热辐射
K7n;Zb:BR p]X!g 1.3.2光和物质的作用
=kyJaT^5[ &8I WDx.7} 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
=]2
b 8 eimA *0Cq 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
?Aj\1y4L1 O1l4gduN|i 1.4光谱线增宽
,dGFX]P >Lo6='G 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
# mi0x06 P6.) P|n7= 1.4.2自然增宽
6kgCS{MZ '33 Yl+h 1.4.3碰撞增宽
n-L]YrDPK[ oX%PsS 1.4.4多普勒增宽
tr#)iZ\ 9`h pa-m@ 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
0e[ tKn( sPZV>Q:zY 1.4.6综合增宽
R.^Bxi-UG: *m `KU+o-u 1.5激光形成的条件
a3DoLq"/ ,3g]= f 1.5.1介质中光的受激辐射放大
WzNG<rG NzwGc+\7} 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
D 0,om l 64IeCAMVo 思考练习题1
{H~8'K- H >@JfYZ0 第2章激光器的工作原理
+dPE!: q70YNk} 2.1光学谐振腔结构与稳定性
ba8-XA_~U 6c;?`C 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
}l r fO_ *NX*/(Q 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
)%nt61P\W y.Td WnXx 2.1.3稳定图的应用
tZ*f~yW X(0:zb,#G* 2.2速率方程组与粒子数反转
k~W;TCJs :&\E\ 9 2.2.1三能级系统和四能级系统
).O\O)K yF [@W< 2.2.2速率方程组
bb0{-T)1 ZJ{+_ax0K 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
"' i [~ .D M1Knj 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
4 I]/ 0B! mEg 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
t9=|* =;9) &p(*i@Ms 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
AyI}LQm]u !:!@dC%8_ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
@)!1#^(}% {0m[:af& 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
R4K eUn" )H=[NB6J8 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
B@~eBU,$ Y/Gswcz 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
a 7mKshY( u9y-zhj_$ 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
6nhfI\q3wY hPCSLJ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
"}y3@ M^ /=O+/)l` 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
Dv\:b* P\G C8KV] 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
&VBD2_T D9pxe qf+= 2.5激光器的损耗与阈值条件
IWbp^l+!t {)dEO0 p 2.5.1激光器的损耗
nms<6kfzL SBB
bniK- 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
Fw8X$SE" ef1N#z%gt 2.5.3阈值条件
T VEF+t & ,gryBN 2.5.4对介质能级选取的讨论
HT;QepY3 xhoLQD 思考练习题2
4m g
7f^[+ ?@uK s4 第3章激光器的输出特性
'| Q*~Lh `^4>^ 3.1光学谐振腔的衍射理论
C& #KdvN/r EKJc)|8 3.1.1数学预备知识
#I@[^^Vw onypwfIk)t 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
ObHz+qRG 07WIa@Q 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
QH? 2v T>:g
ME 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
y0y;1N'KK 0 6v5/Xf 3.2对称共焦腔内外的光场分布
yl;$#aZB )T~ +>+t 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
22(] x }` 6W#F Ss~ 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
A.c Za QBT-J`Pz 3.3高斯光束的传播特性
?+JxQlVDt- wP *a>a 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
-,C ndRKx 'H -YFB$l 3.3.2高斯光束的相位分布
ba:du
|Ec LYo7?rp 3.3.3高斯光束的远场发散角
>IydXmTy ofhZ@ 3 3.3.4高斯光束的高亮度
.6-o?=5 _( A +_| 3.4稳定球面腔的光束传播特性
a9q?9X G&@RLht 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
vWfef~}~ xg %]\# 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
TKutO0 KKTfxNxJn 3.5其他几种常用的激光光束
we).8%)' )RKhEm%Vr2 3.5.1厄米-高斯光束
J+*Y)k f$*9J 3.5.2拉盖尔-高斯光束
k |aOUW 4!RI2?4V 3.5.3贝塞尔光束
,OFr]74\ 6L% R@r 3.6激光器的输出功率
UD q KF85H 1+ARV&bc 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
)C0X]? p :n^c5 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
R$,iDv.jI &7nfTc 3.7激光器的线宽极限
1OwkLy,P 2Mi;}J1C{ 3.8激光光束质量的品质因子M2
&!aLOx*3` jWm BUHCb 3.9模式激光的某些一阶统计性质
dM$G)9N)K L6 }x3 3.9.1单模激光的一阶统计性质
'r < B aL u:kY4T+Z 3.9.2多模激光的一阶统计性质
?)<XuMh ^\9G{}VY 思考练习题3
xa^HU~ :iC\#i]6 第4章激光的基本技术
%QZ!Tb 1VsEic 4.1激光器输出的选模
H ?:#Ui(p )Ea_:C' 4.1.1激光单纵模的选取
\ } Szb2 b- /x 4.1.2激光单横模的选取
=_:L
wmI C)kQi2T 4.2激光器的稳频
8-l Y6M\R\ FDC{8e 4.2.1影响频率稳定的因素
-k{R<L
6KTY`'I 4.2.2稳频方法概述
6)YNjh.{ * =5eDT~=2{U 4.2.3兰姆凹陷法稳频
.T
X& X 4V3
w$:, 4.2.4饱和吸收法稳频
6-YR'ikU 1qN9bwRO 4.3激光束的变换
T+"y8#: 9\0 K%LL 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
hjT1SW\I UL"3skV 4.3.2高斯光束的聚焦
4># ^Pk?Ra rq?x]`u
4.3.3高斯光束的准直
Qeog$g.HI (}8 ;3pp 4.3.4激光的扩束
3]'z8i({7Y Ol0|)0 4.4激光调制技术
Z9^ $jw] [SvwJ IJJ 4.4.1激光调制的基本概念
EKD >c$T^ jU~%5R 4.4.2电光强度调制
[]Ea0j Yu 8PS:yBkA| 4.4.3电光相位调制
?R} oXSVT $O -, :<HY 4.5激光偏转技术
c[7qnSH "c*|vE 4.5.1机械偏转
]~ M
-KT .).<L`q 4.5.2电光偏转
:wAB"TCt0 d2C:3-4 4.5.3声光偏转
Q1[s{, 1ouTZ 'c? 4.6激光调Q技术
Q(3 x"+ {r8CzJ'f 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
es]m 6A &O)mPnx` 4.6.2调Q原理
.D`#a 0^z$COCv 4.6.3电光调Q
6iWuBsal w (-n1oSo 4.6.4声光调Q
X_F= ;XF/ #
GGmA. 4.6.5染料调Q
[\yI<^_a Hd`RR3J 4.7激光锁模技术
T5; D0tM/ I,;)pWX=@ 4.7.1锁模原理
kv b-= |_*1/Wz@ 4.7.2主动锁模
O=/Tx2i; B=Os?'2[ 4.7.3被动锁模
= x}/q4}L quYZD6IH 思考练习题4
5ntP{p%> 8=9sIK 2 第5章典型激光器介绍
o*xEaD 0oMMJ6"i 5.1固体激光器
;|y,bo@sJJ $@j7VPE 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
BoqW;SG $9 ;4IP7 $3G 5.1.2固体激光器的泵浦系统
\zwb> ^ 0a'y\f:6* 5.1.3固体激光器的输出特性
urB.K<5ZA d6VKUAk'7> 5.1.4新型固体激光器
;}qCIyuO] t;'.D @ 5.2气体激光器
Y# #J }2@$2YR[ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
.R,8<4 M e>'QVr 5.2.2二氧化碳激光器
s@|?N+z qC &<U 5.2.3Ar＋离子激光器
{UN z UaE 6>Y}2fT}o3 5.3染料激光器
G`z48 /[L:ol6;! 5.3.1染料激光器的激发机理
tWFJx}H |7-tUHMo[ 5.3.2染料激光器的泵浦
s7?kU3 y=s S}E@*t2 h 5.3.3染料激光器的调谐
V1 G]LM C&T3vM 5.4半导体激光器
4 C:Y EX~ )".gjW8{#L 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
i=4bY[ y pK`rm"6G 5.4.2PN结和粒子数反转
pqK3u) rd RX 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
slx^" BF^ WJ*DWyd'' 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
AN;?`AM; QbWD&8T0O 5.5其他激光器
d<Di;5 -*EJj>x 5.5.1准分子激光器
d~8Q)"6 [ [F%\1xh 5.5.2自由电子激光器
<3bh-) i469<^A 5.5.3化学激光器
kLhtkuS4 U
uys G\ 思考练习题5
k|V{jB G"@ 4)ISRR 第6章激光在精密测量中的应用
0-9&d(L1g q )[g VL 6.1激光干涉测长
aE"t[' Km?i{TW 6.1.1干涉测长的基本原理
:PLs A3[} l>ttxYBa<d 6.1.2激光干涉测长系统的组成
,y.0 Cb0 Q pX@; j 6.1.3激光外差干涉测长技术
]k 8XLgJ D7%89qt 6.1.4激光干涉测长应用举例
Z Uh<2F ^:],JN
k 6.2激光衍射测量
(<CLftQKg bk<3oI 6.2.1激光衍射测量原理
nxt1Y04,H LP ~$7a 6.2.2激光衍射测量的方法
[Y*UCFhI0 qfu;X-$4 6.2.3激光衍射测量的应用
iY2bRXA uxcj3xE#d 6.3激光测距
fTeo,N O ? 4V($ 6.3.1激光脉冲测距
'Zzm'pC \r Jk[Kec 6.3.2激光相位测距
>C i=H(8vN A1C@'9R*
6.4激光准直及多自由度测量
09"~<W8 DlP}Fp { 6.4.1激光准直仪
NF.S Gga q8 oEb 6.4.2激光衍射准直仪
li{_biey} !cpBX>{w 6.4.3激光多自由度测量
WC4Il
C k @ 2gw]y" 6.5激光多普勒测速
82<L07fB FD*y[A
? 6.5.1运动微粒散射光的频率
pv T!6+
Qhr:d`@^] 6.5.2差频法测速
yH`xk% q_ L.R 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
, ^nUi c /b*@dy 6.6环形激光测量角度和角加速度
bHP-Z9riv p|((r?{ 6.6.1环形激光精密测角
'L,rJ =M3 IV *}w"r 6.6.2光纤陀螺
J kA~Ol H [v~ 6.7激光环境计量
z TK "7 l}X{b 6.8激光散射板干涉仪
._yr7uY[M 8P *n|]B.' 思考练习题6
NE! Xt <A 'e&4#VLH^ 第7章激光加工技术
z}& <D YD HDaec`j 7.1激光热加工原理
l]ZUKy HGKm?'[' 7.2激光表面改性技术
-or9!:8 1a' JN e$ 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
}QI*Ns Q.fBuF 7.2.2激光表面熔凝技术
s:_5p`w> OT [t
EqQ 7.2.3激光熔覆技术
/Iskjcc60W 7HF\)cz2 7.3激光去除材料技术
Ik,w3 }*P* s?2;u p*D 7.3.1激光打孔
_ % P%~`?! F-X>| oK>z 7.3.2激光切割
csV1ki/A 5
9X |l&/ 7.4激光焊接
)uaB^L1 jm?mO9p~ 7.4.1激光热导焊
q^Z\V? \kRBJ1)|f 7.4.2激光深熔焊
5 9 09O eDm,8Se 7.4.3激光复合焊
J
h"]iN LgaJp_d>9* 7.5激光快速成型技术
WP>O7[| .UDZW* 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
nO/5X>A,Zw !6KE W, 7.5.2激光快速成型技术
kju:/kY A 2H /a&uo@n 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
uZ^i8;i ?=vwr,ir 7.6其他激光加工技术
- (2-zznZ n Ye} d! 7.6.1激光清洗技术
7%<jZ = HaS H0eTw 7.6.2激光弯曲
+`+a9+= \uaJw\EZ 思考练习题7
fx|9*|E VMHY.Rf 第8章激光在医学中的应用
;~K($_#H '-x%?Ll 8.1激光与生物体的相互作用
3ty){#: `+6HHtF 8.1.1生物体的
光学特性
U".-C`4v #=tWC xf= 8.1.2激光对生物体的作用
r
{8 Xnh1pwDhe< 8.1.3激光对生物体应用的优点
v:>P;\]r9M #-W5$ 1 8.2激光在临床治疗中的应用
= Dz[| $dV pI!55w| 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
OU+*@2")t k (R4-"@ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
i!iODt3k Ob+&!XTp?0 8.2.3激光在眼科中的应用
9D<HJ ( {\e}43^9N 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
G pd:k !d^` YEfE 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
P TP2QAt I,[EL{fz 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
M~6I-HexT| NplSkv 8.2.7光动力学治疗
8a h] D 5J;c;PF 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
N7_Co;#(zK B/71$i 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
6i4j(P :o:??tqw 8.3.2激光断层摄影
$Yka\tS' J]UH q$B 8.3.3激光显微镜
wnX6XyU H ,Tx8^|b#F 8.4医用激光设备
2S;zze7 ) w&{J9' ~ 8.4.1医用激光
光源 D8ly8]H :-Pj )Y{I 8.4.2医用激光传播用
光纤 tu'M YY liTr3T`,V 8.5激光应用于医学的未来
\9p;md` erqB / C 8.5.1医用激光新技术
Ua]zTMI ; p9D2& 8.5.2光动力学治疗的前景
2KEww3.{ NSq"\A \ 思考练习题8
^wlep1D
U*@_T 3N 第9章激光在信息技术中的应用
}dz(DP d <fJ\AP5 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
!xI![N ^ =FnZk J 9.1.1半导体激光器
xpM~* Gpm {>Px.%[< 9.1.2光纤激光器
4pqZ!@45| ?KN_J 9.1.3光放大器
J$;)TI >UMnItq(l 9.2激光全息三维显示
.kIf1-(<U 'UxA8i (
9.2.1全息术的历史回顾
K="+2]{I c'2ra/?k 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
V'.|IuN MF`'r#@:wa 9.2.3白光再现的全息三维显示
f W
_. (XJQ $n 9.2.4计算全息图
Fn,|J[sC e ?>suIB 9.2.5数字全息术
WQx; tX H JiP:{ 9.2.6全息三维显示的优点
w.f [) R. N*G]K 5 9.2.7全息三维显示的应用
%*OJRL` i"xDQ$0G6 9.2.8全息三维显示技术的展望
7W"menw bSLj-vp 9.3激光存储技术
6K}=K?3Z N3p3"4_]fy 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
639k&" V
v%5(- 9.3.2激光光盘存储
vEGK{rMA R`q!~8u 9.3.3激光体全息光存储
1tW:(~ =a; IJ; *N 9.3.4激光存储技术的新进展
3;:V1_JA x3 | 'jmg 9.4激光扫描和激光打印机
Z"Oa5V6[A s 'x mv{| 9.4.1激光扫描
?miM15XI O WsYE? 9.4.2激光打印机
N/BU%c
ph+ @XC97kGWp 9.5量子光通信中的激光源
MVZ>:G9: S!_?# ^t 9.5.1量子光通信
[[Z>(d$8 46Nf|~ 9.5.2量子态发生器及应用
fx:KH:q3 4a!7|}W 思考练习题9
'.,.F0{x 3:1
c_ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
uszSFe]E +_P
2S 10.1激光核聚变
~b0qrjF;O oE1]v X 10.1.1受控核聚变
KTt$Pt/. R"`{E,yj 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
Q%Q?q)x & Q>'U6"% 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
yXg1N
N rJp6d :M
10.2激光冷却
2j1v.% ]xEE7H]\h 10.3激光操纵微粒
^1=| (Z/ J5_Y\@ 10.3.1光捕获
XS 8~jBjx 9PK-r;2 10.3.2微粒操纵
389.&`Q%Ut CL : M>( 10.4超越经典衍射极限的分辨率
Eu.qA9,@U +|)1_NK 10.4.1解析延拓
} <4[(N \N+Ta:U1P 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
wS*CcIwj t<,p-TM] 10.4.3傅里叶叠层算法
O&iYGREO %C0O?q 10.4.4相干谱复用
b.q"s6u h\*r v5\M 10.4.5非相干结构光
照明成像
O>M*mT M h!a v)nhM 10.4.6超分辨荧光显微镜
'8kjTf#g<l %yM'
Z[- 10.5激光光谱学
^@L
l(? 1[g!^5W 10.5.1拉曼光谱
umZ
g}|C_ /3 Ix,7 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
u;ooDIq@ XW_xNkpL5c 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
Bi :wP/>v ^@lg5d3F 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
a {$k<@Ww 8~(+[[TQ@ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
]!G>8Rc G4%M$LJ h 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
dIa(</ } |4> r" 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
w+q;dc8 m2q;^o:J 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
fw v
T2G4 *R\/#Y| 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
C1B3 VG gq_7_Y/ 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
QC5f:B wM GH C?Tp 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
ph12x: @B P,;b'-5C 思考练习题10
4: e q{n G q:4rG| 附录A随机变量
?V)C 9@bp pY!dG-; A.1概率的定义和随机变量
)
~) SCN>- d?&!y]RS# A.2分布函数和密度函数
5*wApu{2A X]pWvQ Q] A.3推广到两个或多个联合随机变量
7|M $W(P .1}rzh}8 A.4统计平均
R-A'v&= |Iok(0V 附录B随机过程
O})u' :O'C :n<g B.1随机过程的定义和描述
W^d4 /] B#k3"vk# B.2平稳性和遍历性
Pm#x?1rAj y }&4HrT& 参考文献
$dZ>bXUw: 2^^'t 6@ 
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