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。 dAkgR~ \4-"L>  q&W[j5E ](wvu(y \E 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
/#VhkC _ ^`)) C; 1.1光的波粒二象性 R}4So1 ,u`YT%&L 1.1.1光波 Pl"Nus zY"1drE> G 1.1.2光子 xK6n0] A :F{:Z*Fi0 1.2原子的能级和辐射跃迁 .2v_H 5< 5`gQ~ 1.2.1原子能级和简并度 .xH5fMj," /q5v"iX]T 1.2.2原子状态的标记 RkBb$q9F] JQ6zVS2SSS 1.2.3玻尔兹曼分布 9& ` 2V O0pD d4)" 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 NR5oIKP? C86J
IC" 1.3光的受激辐射 Z^IPZF :=\Hoz 1.3.1黑体热辐射 ]2\VweV ] 0B2#
d 1.3.2光和物质的作用 Ft;^g3N w &(| e < 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 INi]R ^- t_qNq{ 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 -2 A(5B9Fq qIIv6''5@ 1.4光谱线增宽 {yB&xj[z HY%i`]4X 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 }#Qc \eud +L9Eqll 1.4.2自然增宽 0QOBL'{7) '-"/ =j&d[ 1.4.3碰撞增宽 oWC@w YtfVD7m 1.4.4多普勒增宽 UmclTGn 4*cU < 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 6DuEL=C %+K<<iyR| 1.4.6综合增宽 JAX*hGhkh |]ZYa.+: 1.5激光形成的条件 !qN||m CH w$`5g 1.5.1介质中光的受激辐射放大 nw<&3k(g} $+ 3}po\ 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 cQ" ~\ YGPy@-,E 思考练习题1 \DD0s8 ~(IB0=A{v 第2章激光器的工作原理 dOoK Lry MvWaB 2.1光学谐振腔结构与稳定性 iIq)~e/ Z +[tE ^`-F 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 [.S#rGYk (3 #Cl
1]f 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 fmiz,$O4? ##V5-ZG{: 2.1.3稳定图的应用 `P 3>S(Tgy uJ5Eka 2.2速率方程组与粒子数反转 E8n)}[k!0 ?hWwj6i& 2.2.1三能级系统和四能级系统 \&i P`v`K . %Ta]!0 2.2.2速率方程组 isZA oYVu 846$x$G4 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 q "<ac qK Xp8]qH|K 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 .D: Z{|.1 '=G|Sq^aO 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 KB'qRnkc $d)ca9 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 S!G(a"<W NNE <L;u 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 5i1>I=N fbL\?S,w 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 MF'$~gxo }c`fW& 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 0\@dYPa&C (h5'9r 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 <Gt2(; 1I<rXY(a` 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 -sjd&)~S[ /~Z?27F6@ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 '&gF> n ;$5Cq!v= 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 W'.s\e?gh 'C
~ y5j 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 ;+<&8. =,) :) _~w4& 2.5激光器的损耗与阈值条件 nM-h&na{s Ju3*lk/j- 2.5.1激光器的损耗 )d$glI+ Lv'D^'I 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 dz *7gL;7G Nv/v$Z{k 2.5.3阈值条件 bV8 !"{ k7>|q"0C 2.5.4对介质能级选取的讨论 +S R+ x/?z LF~*^n> 思考练习题2 f "9 q^ \z$p%4`E@ 第3章激光器的输出特性 %ix)8+Eb }p!HT6 tZ 3.1光学谐振腔的衍射理论 )~+ e`q =7 C%P%yt 3.1.1数学预备知识 mXUGe:e8 NLr PSqz 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 VGceD$< T.We: ,{ 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 dd\n8f VsN pHQG] 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 =9z[[dQ|L o4%y >d) 3.2对称共焦腔内外的光场分布 F6K4#t+9 d8m6B6
CW 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 =Uj-^qc E "bm 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 X83 w@-$} g q}I[N 3.3高斯光束的传播特性 >j'ZPwj^ LNa $
X5` 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ^B@Wp -,+q#F 3.3.2高斯光束的相位分布 AN24Sf'` Y;e,Gq` 3.3.3高斯光束的远场发散角 &3$ z4df
KGWy J 3.3.4高斯光束的高亮度 FI<q@HF wAz &"rS 3.4稳定球面腔的光束传播特性 Oer^ Rk RtCkV xaEx 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 >TP7 }u| Ma\ Gb+> 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 dpFVN[\oK lr{?"tl_ 3.5其他几种常用的激光光束 Z-U- N ]_8qn '7 3.5.1厄米-高斯光束 ph_4q @ hBFP 1u/E' 3.5.2拉盖尔-高斯光束 ]b= P= GG0R}',0 3.5.3贝塞尔光束 *0}3t <5 Cxcr/9 3.6激光器的输出功率 /MF! GM +Ag!?T 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 Xu>r~^w=S q~5 9F@ 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 PmR~ c, Rt{B(L.?< 3.7激光器的线宽极限 T`9u!#mT= ^m /oDB- 3.8激光光束质量的品质因子M2 P{5-Mx!{& f_imyzP 3.9模式激光的某些一阶统计性质 #! $GH_ !TP@-
X; 3.9.1单模激光的一阶统计性质 E%'~'[Q [b/k3&O' 3.9.2多模激光的一阶统计性质 .(X
lg-H, F ! X}(N?t 思考练习题3 1 $2D O m "M("% 第4章激光的基本技术 HoLv`JA JGFt0He] 4.1激光器输出的选模 )
gzR=9l sT/c_^y 4.1.1激光单纵模的选取 X! j{o [ G
e=kFB 4.1.2激光单横模的选取 Bcjx>#3?L 7 8Aa|AJU 4.2激光器的稳频 I" t(%2*q U^.4Hy&D 4.2.1影响频率稳定的因素 o d7]tOK9 +,&O1ykY 4.2.2稳频方法概述 Ic{F*nnM i z~
pGkt 4.2.3兰姆凹陷法稳频 c=[O
`/f 37q@rDm2 4.2.4饱和吸收法稳频
c\ q
QeDQ o 4.3激光束的变换 ( Si=m;g M@(^AK{mU 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 9M /SH$Qy Pa^A$fy\ 4.3.2高斯光束的聚焦 bC^(U`y 32 {Rear 2 4.3.3高斯光束的准直 )g|xpb j6,ZEm 4.3.4激光的扩束 ;oxAe<VIj <|*'O5 B 4.4激光调制技术 #-Z8Z
i"44 +xXH2b$wWC 4.4.1激光调制的基本概念 Z/6qG0feJ Y2R \]FrT 4.4.2电光强度调制 j.i#*tN// m ,R Dr 4.4.3电光相位调制 IhiGP
{ @[ 6,6:h| 4.5激光偏转技术 &5%dhc4&!& ow/57P 4.5.1机械偏转 npDIX vMs;>lhtg 4.5.2电光偏转 o]LRzI M|[ZpM+ 4.5.3声光偏转 =1oNZKBP Pz_NDI 4.6激光调Q技术 0fs$#j T}D<Sc 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q d vOJW". ` r ']^
, 4.6.2调Q原理 6] z }# " vU*x2fVb} 4.6.3电光调Q ir:d'g1k y\F=ui 4.6.4声光调Q e9^2,:wLB XMRNuEU 4.6.5染料调Q xAwf49N~ 8z<r.joxC 4.7激光锁模技术 3_`szl- Hwm?#6\ 5 4.7.1锁模原理 L fl-!1 .1 QgK 4.7.2主动锁模 #)`A7 $/, = /+#PVO 4.7.3被动锁模 ~"!a9GZ ]Y. deVw3i 思考练习题4 d'l$$%zJ [rreFSy#@ 第5章典型激光器介绍 }Uf<ZXW (D{Y s'{q 5.1固体激光器 a}d6o;li ze'.Y% ] 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 NNa1EXZ[ fj 4^VXD 5.1.2固体激光器的泵浦系统 #^ &j W M0-,M/]l 5.1.3固体激光器的输出特性 =f:(r'm?r. Gqyue7;0, 5.1.4新型固体激光器 ;t]|15]u D22Lu ;E 5.2气体激光器 {6x PdUhw ~ H[%vdR 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 RP (/x+V hN(L@0) 5.2.2二氧化碳激光器 aEx (rLd+ 3SARr>HRyI 5.2.3Ar＋离子激光器 ?Ay3u^X 1.R
kIB 5.3染料激光器 OCHm;
'H FK Bp 5.3.1染料激光器的激发机理 &-GuKH(Y< FBsn;,3<W 5.3.2染料激光器的泵浦 Zj-BuE&@f =p&sl;PsLw 5.3.3染料激光器的调谐 (BERY +zRh
fIJHH 5.4半导体激光器 V2yveNz\7 ;o$;Z4:.D 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 St>`p- W3LP
~ 5.4.2PN结和粒子数反转 bZ# X 9fT >IR$e=5$ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 ma9ADFFT 2q %K)h 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 }f }IA\8] 3#Y3Dz` 5.5其他激光器 y3yvZD lEfBe) 7+ 5.5.1准分子激光器 ( G8 +AK:(r 5.5.2自由电子激光器 :pd&d g!5 7C5pAb: 5.5.3化学激光器 WOO%YU = PV,"-Nv , 思考练习题5 a{_ KSg e~Hr(O+;e6 第6章激光在精密测量中的应用 G+yL;G/ /S/aUvN 6.1激光干涉测长 Igjr~@ # o zxY H], 6.1.1干涉测长的基本原理 + v[O C6)R# 6.1.2激光干涉测长系统的组成 ;i 9>}]6 O3ZM:,. 6.1.3激光外差干涉测长技术 l#6&WWmr Wg( bD, 6.1.4激光干涉测长应用举例 &r:m&?!|VQ Qcgu`]7} 6.2激光衍射测量 bm}+}CJ@#0 & z gPN8u 6.2.1激光衍射测量原理 sPpS~wk* %FlA ":W 6.2.2激光衍射测量的方法 Q V/";A3k =xBT>h; 6.2.3激光衍射测量的应用 J" bD\% vfXJYw+6_ 6.3激光测距 =yh3Nd:u QSmJ `Bm 6.3.1激光脉冲测距 /:Y9sz uW` .Qfnd# 6.3.2激光相位测距 BVAr&cu O!] ;_q/ 6.4激光准直及多自由度测量 9>{t }I d OT+ Ee 6.4.1激光准直仪 yId;\o B > i `8 R 6.4.2激光衍射准直仪 E&9!1!B C .HY S S 6.4.3激光多自由度测量 &>V/X{>$`K jI Z+d;1 6.5激光多普勒测速 L"^. 0*X/d od(:Y( 4 6.5.1运动微粒散射光的频率 G)~MbesJ .uj j:> 6.5.2差频法测速 cdN/Qy 3]_qj *V 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
{WKOJG+. H%cp^G 6.6环形激光测量角度和角加速度 2R] XH
0 Ym:{Mm=ud 6.6.1环形激光精密测角 a6qwL4 &_YtY47 6.6.2光纤陀螺 |f3U%2@ r!~(R+,c 6.7激光环境计量 Lb^(E- : 4iU^6 6.8激光散射板干涉仪 (tpof
5a }
m6\C5 思考练习题6 WT?b Bf )+*{Y$/U 第7章激光加工技术 EFwL.'Fh $kIo4$.Y$ 7.1激光热加工原理 []r T? - C v P`2S\ 7.2激光表面改性技术 OFIMi ^@ d>;2,srUf 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 '}T;b} &s ;{]8>`im&4 7.2.2激光表面熔凝技术 =Iy/cHK N-D( y 7.2.3激光熔覆技术 #TIX_ RXh VOg/VGJ 7.3激光去除材料技术 2J)74SeH PK_Fx';ke^ 7.3.1激光打孔 Vk WO} [\88@B=jXP 7.3.2激光切割 QP+c?ct}hF 6mi$.'
qP 7.4激光焊接 T ^N L:78 )F
+nSV; 7.4.1激光热导焊 ,7t3>9 -M" ,zG <7~m 7.4.2激光深熔焊 Q5hb0O%a Ew>~a8! Fq 7.4.3激光复合焊 >H)^6sJ;%b ot]>}[
7.5激光快速成型技术 R04. K ! iwB8I ^ 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 9^(HXH_f }Z "2 8? 7.5.2激光快速成型技术 <Kh?Ad>N 6aRGG+H 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 o*-h%Z. &|s+KP|d 7.6其他激光加工技术 [ k!-;mi dFx2>6AZt 7.6.1激光清洗技术 T=^jCH & p
"/(>8 7.6.2激光弯曲 A S`2=w 4 =~ 9v 思考练习题7
E!dz/. aMBL 1d7 第8章激光在医学中的应用 Q@7l"8#[t qbEKp HnB 8.1激光与生物体的相互作用 p(~ Y"
H <%M\7NDWDA 8.1.1生物体的 光学特性 (D0C#<4P w'!EC m>*` 8.1.2激光对生物体的作用 u82h6s<'W iJ,M-GHK 8.1.3激光对生物体应用的优点 -,FK{[h]ka 79 TPg 8.2激光在临床治疗中的应用 }Q!h ov >g>f;\mD7$ 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 mYiSR g8 LT 7 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 &/ sGh0 c"sj)-_ 8.2.3激光在眼科中的应用 &7$,< 9. XyvZ&d6(d 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 m5X3{[a : 6e -#XCR{ 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 aUKh}) B ov?.:M 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 '.]e._T 4kWg>F3 8.2.7光动力学治疗 cSY2#u|v Ko1AaX(I'+ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 8FB\0LA!g kyy0&L 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 >Y,/dyT
Zm _L?v6MTj 8.3.2激光断层摄影 C<r(-qO{5 'q{PtYr 8.3.3激光显微镜 xIS\4]F?r Ix* BI9E 8.4医用激光设备 vh<]a iY "V*kOb&'*Z 8.4.1医用激光 光源 ATKYjhc _ 9=Y,["br$_ 8.4.2医用激光传播用 光纤 (:_%kmu jHs<s` #h 8.5激光应用于医学的未来 B.]qrS| 08zi/g2
3 8.5.1医用激光新技术 {D;Xa`:O g2+l@$W 8.5.2光动力学治疗的前景 ."~7 \E> t 4y|xUO: 思考练习题8 T
[ T 6 DCEvr " ( 第9章激光在信息技术中的应用 j~+[uzW98 S
23S.]r 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 JK@iz I Iq4 Kgc 9.1.1半导体激光器 0MwG}|RC mr:kn 0 9.1.2光纤激光器 D}zOuB,S GOv9 2$e 9.1.3光放大器 w o-O_uZB qWRNHUd 9.2激光全息三维显示 K!IF? iell >$7wA9YhL 9.2.1全息术的历史回顾 "wT ~$I" Ov $N" 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ^/`#9]<% v\vE^|-\/ 9.2.3白光再现的全息三维显示 S1}1"y/
|y{; |K 9.2.4计算全息图 ;whFaQi 4 5;3c< 9.2.5数字全息术 u~/M
JVJ1Ay/be 9.2.6全息三维显示的优点 |@ o]X?^ g5kYyE 9.2.7全息三维显示的应用 MZUF! B
xm%[}Dt] 9.2.8全息三维显示技术的展望 ?=;e.qK=71 GibggOj2Q, 9.3激光存储技术 z;fd#N: /RA1d<~$q 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 ;k yL>mV{ `nd#< w> 9.3.2激光光盘存储 88 tFB ,xtK PA 9.3.3激光体全息光存储 U / 1[~429 eZN3H"H 9.3.4激光存储技术的新进展 A@@)lD. .o i}S G 9.4激光扫描和激光打印机 |xsV(jK8 )Dk0V!%N 9.4.1激光扫描 Z ,|1G6f@ lRF_ k 9.4.2激光打印机 -!C
Y,'3 G vZac 9.5量子光通信中的激光源 [6,]9|~
:f?,]|]+- 9.5.1量子光通信 1K?
&
J2 C 0t+Q 9.5.2量子态发生器及应用 ? B HWzo! 1c<CEq:?e% 思考练习题9 .yK\&q[< zbI wH6 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 O?j98H
Sya .gM>FUH3L 10.1激光核聚变 0_,3/EWa !
kOl$!X4 10.1.1受控核聚变 r?5@Etpg dVsAX ( 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 >?G|Yz*kEJ }Ll3AR7\ 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 Z!*8JaMT 4P O%qO 10.2激光冷却 ga{25q}" A/$KA'jX 10.3激光操纵微粒 hd sgOu ,IT)zCpaBP 10.3.1光捕获 I9*BENkR MuFU?3ovG* 10.3.2微粒操纵 ~ *' 8=D?) c5=v`hv 10.4超越经典衍射极限的分辨率 P[#WHbn h-2E9Z 10.4.1解析延拓 VJ6>3 j?f,~Y<k 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 *&h XJJ[+ ^EuyvftZ 10.4.3傅里叶叠层算法 /8$1[[[ F)E7(Un`8 10.4.4相干谱复用 I*vj26qvg <D;H} ef 10.4.5非相干结构光 照明成像 _ntW}})K *xv /b= 10.4.6超分辨荧光显微镜 9?}rp A`P px
[1# * 10.5激光光谱学 (1elF) t5X^(@q4N 10.5.1拉曼光谱 @KW+?maW S,"ChR 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 }<\65 B$1 ,s yA() 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 /ie3 H,2 y1\^v_.^ 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 cP#]n)< ,8J*S 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 ,3@15j #o r7T^ 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 Z z; <P '#4mDz~ 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 P2
K>|r zFdz]z3 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 m| ERf 2- /H;kY x 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 @8<uAu% -4^@)~Y 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 VI|DM x
p =`x 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 |Z7b d^ @Pb 1QLiz 思考练习题10 "PX3%II SG|i/K|7 附录A随机变量 h-_0 A] rCSG@D. A.1概率的定义和随机变量 bhm~Ii ,Y\4xg*` A.2分布函数和密度函数 6B;_uIq5 xwH|ryfs,Z A.3推广到两个或多个联合随机变量 B> " r -O E-U;8cOMv A.4统计平均 <C.$Db&9 G| G?h 附录B随机过程 P!6 e ETWme MN B.1随机过程的定义和描述 L%s4snE dT@SO B.2平稳性和遍历性 Zz)oMw lRA Trp#T 参考文献 |b'<X Q&l5 _F|_C5A  1- ]x zUUxxS_? （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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