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。 '\ dFhYs{* `qSNS->  M\8FjJ>9 >u~ [{(d , 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 <<w $ Ur c:51In|~{C 1.1光的波粒二象性 Jn m{i|6N +*d,non6v 1.1.1光波 xK0VWi +vLuzM- 1.1.2光子 @=b 0>^\m kte
Dh7 1.2原子的能级和辐射跃迁 klKAwC Q, B.K" 1o 1.2.1原子能级和简并度 *6q8kQsz^1 +:~&"U^ z& 1.2.2原子状态的标记 X
c,UR . oFHVA!lqe 1.2.3玻尔兹曼分布 <2ff cBv 7|T5N[3?l, 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 d^Ra1@0"q2 x-U:T.+{ 1.3光的受激辐射 ^QB/{9 # 0d:t$2~C 1.3.1黑体热辐射 JXGIVH?Rpu rc*&K# ? B 1.3.2光和物质的作用 (Y'rEc#H&z Q{H88g^=J 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 X`:(-3 T }`IN5NdYp 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 A`=ESz g;\zD_":l 1.4光谱线增宽 W]_+ 3qvZ _w^p~To^ 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 0[T!}F^%e ZHICpL 1.4.2自然增宽 W&z .O Gc4N)oq)}b 1.4.3碰撞增宽 h^~eTi;c]Q A T+|}B! 1.4.4多普勒增宽 H4KwbTT"+ _xAdvr' W 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 8:$kFy\A' 7u! R 'D 1.4.6综合增宽 |vTirZP *0l^/jq n: 1.5激光形成的条件 W}WGg|ug 2[9hl@=% 1.5.1介质中光的受激辐射放大
?O\n!c jLD=EJ 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 y$*Tbzp z.]t_`KuF9 思考练习题1 6O$ O M 0$}+tq+ 第2章激光器的工作原理 Kdx?s;i ECg/ge2 2.1光学谐振腔结构与稳定性 6peO9]Zy 5^GUuFt5m 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 cm-cwPAh O jE wJ$$ 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 .4_EaQ;jX 6g@j,iFy 2.1.3稳定图的应用
HHWB_QaL ',kYZ ay 2.2速率方程组与粒子数反转 V{{ b^y I@+dE V`Lf 2.2.1三能级系统和四能级系统 He)v:AH g?^o++ 2.2.2速率方程组 X dLB1H q^( [ & + 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 zJ3{!E}`v /ta-jOcRH& 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 hP`3Ao b&H A_G4 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 1xL2f&bG 8$OE<c?#5n 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 [% |i i?qS8h{ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 Rw^4S@~T RA>xol~xy 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 E:&=A 4 % ]*%0CDY6`N 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 7$Bq.Lc#z }4#%0x`w 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 3)atqM)i k/j]*~" 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 mAk)9`f/ ,D+pGxbr
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 ;[ pyKh y''`73U" 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 5mnIQ~psR QC \8Zy 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 k~ `pV/6 h. sH:]Z 2.5激光器的损耗与阈值条件 #)GL%{Oa "sUL"i 2.5.1激光器的损耗 9p+DA s{i jC@$D*"J 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 p#qQGJe 9y>dDN M\< 2.5.3阈值条件 $FNj>1 %g kR G66 2.5.4对介质能级选取的讨论 a+ uSCs[C 9K@`n:Rw 思考练习题2 iNe;h| BC Jo/m 第3章激光器的输出特性 sn@gchO9s )0j^Fq5[+ 3.1光学谐振腔的衍射理论 PUux KW} F7Mf>." 3.1.1数学预备知识 k9~NIvnB` ;Lu%v%BM 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 i`z1if6O % q V=PC 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 .Quu_S_ vH ]- " )r 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 X#Y0g`muW K ``MS 3.2对称共焦腔内外的光场分布 }/4 AT 4;<?ec(dc 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 Q0#oR [( VY<$~9a&1 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 "n^h'// mn po4seW! 3.3高斯光束的传播特性 l<ag\ d r? nvJHP 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 %\6|fKB4 < p^3 ]Q 3.3.2高斯光束的相位分布 5k)QjZo )M<"YI)g 3.3.3高斯光束的远场发散角 s X.L ~pO6C*" 3.3.4高斯光束的高亮度 Ur6UE 2 Qj.]I0d 3.4稳定球面腔的光束传播特性 (+`pEDD{X ai)S:2 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 :1^
R$0d ,|D_? D)U 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 umaF}}-Q{ Nj$3Ig"l 3.5其他几种常用的激光光束 k @L},Td N7Kq$ G2O 3.5.1厄米-高斯光束 JR8 b[Oj.S "1FPe63\*O 3.5.2拉盖尔-高斯光束 {_&'t XL
EiQX* v 3.5.3贝塞尔光束 Jz&a9 =
NHuj. 3.6激光器的输出功率 j]U sb_7 PI R# M(' 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 @<=x fs VkTdpeBV 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 mk(O..)2 |5oK 04< 3.7激光器的线宽极限
Yz(k4K
L
$M{MOehZ 3.8激光光束质量的品质因子M2 jd 8` D6|Z {; #u~e(W 3.9模式激光的某些一阶统计性质 0zQ"5e?qy sU! h^N$ 3.9.1单模激光的一阶统计性质 Cuu yG8 Q& +Jeji 3.9.2多模激光的一阶统计性质 5$f
vI#NO< ~A@T_ *0 思考练习题3 K.) ionb iO1ir+B\ 第4章激光的基本技术 .c__<I<G<
FvYgp bEZ 4.1激光器输出的选模 `_%U K=m
jf&B5>-x 4.1.1激光单纵模的选取 \WS2g"( ]Z\Z_t 4.1.2激光单横模的选取 # &zM.O1Q 3y^PKI Irt 4.2激光器的稳频 W*J_PL9j mm}y/dO~} 4.2.1影响频率稳定的因素 L\0;)eJ#M zs/4tNXw 4.2.2稳频方法概述 -55[3=# {
0\Ez} 4.2.3兰姆凹陷法稳频 n/W@H Im# gu?e %]X3 4.2.4饱和吸收法稳频 7LEB ,bU g)?Ol 4.3激光束的变换 yS#)F. TF]bmM})0 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 !8g419Yg >+ ,w2m@0 4.3.2高斯光束的聚焦 U
?iw rA+UftC:p6 4.3.3高斯光束的准直 OaTnQ|* jej.!f: H 4.3.4激光的扩束 HQp \0NC] zM+4<k_dH] 4.4激光调制技术 ^}SP,lg' 5Zf^co u 4.4.1激光调制的基本概念 j1zrjhXI 5 D]3I=kj 4.4.2电光强度调制 1G}f83yR 1`hmD1d 4.4.3电光相位调制 7e NLs
IRhi 1{K$" 4.5激光偏转技术 @}, |i*H/ Q}; n%&n& 4.5.1机械偏转 #ovausK[7 kM6i{{Q 4.5.2电光偏转 dU}Cb?]7s $- D }y: 4.5.3声光偏转 P"(VRc6x WC T mf8f 4.6激光调Q技术 "Jahc.I s5bqS'% 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q l4s*+H$vd? 1d$qr` 4.6.2调Q原理 @V?T'@W7D L@5sY0 M 4.6.3电光调Q @4t_cxmD ,? >{M 4.6.4声光调Q sYEh>%mo^C i)iK0g"2 4.6.5染料调Q |,bP` Z -9]
ucmN 4.7激光锁模技术 ~dO+kD `uKsFX M 4.7.1锁模原理 [vGkr" = <x8I<K 4.7.2主动锁模 nt&"?
/s ^B_SAZ&%% 4.7.3被动锁模 +\doF j.&Y'C7GOC 思考练习题4 l
k
sNy eMV{rFmT 第5章典型激光器介绍 XS}-@5TI l4gF.-.GYF 5.1固体激光器 tj ? % {L {RGQX"k 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 _ Sg "|g O #<F "e;$ 5.1.2固体激光器的泵浦系统 <{+U- ^rzR UX2@eyejQ7 5.1.3固体激光器的输出特性 (@ 1>G
^% *HsA.W~2W 5.1.4新型固体激光器 BM~6P|&qD ew \WV " 5.2气体激光器 ur:8`+"
( 4 Q!|fn0Sv 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 hj=qWGR gI 85f :!p 5.2.2二氧化碳激光器 v 8YF+N 6HguZ_jC 5.2.3Ar＋离子激光器 v.&c1hK Hb =]r2;014
5.3染料激光器 cL<,]%SkE BbM/Rd1tAm 5.3.1染料激光器的激发机理 B"sB0NuT/$ gyQPQ;"H$2 5.3.2染料激光器的泵浦 4ClSl#X#i p"FWAC! 5.3.3染料激光器的调谐 A0>r]<y MgP &9 5.4半导体激光器 `W >Sss m68> ` 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 3-=AmRxW't P5H_iH 5.4.2PN结和粒子数反转 ym p
ik.' VJ8'T"^Hf 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 BoQ%QV 69% fP[S.7F+No 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 FWB
*=.A9 ]WzeJ"r {3 5.5其他激光器 - %0pYB YV _ 7 .+A 5.5.1准分子激光器 ^D1gcI Dpwqg3,
5.5.2自由电子激光器 QI'-I\Co =]5f\f6 5.5.3化学激光器 {+ Ibi{ M KX+'p\w 思考练习题5 t 9t
'9 ie11syhV" 第6章激光在精密测量中的应用 o%f:BJS Y]=k"]:% 6.1激光干涉测长 aM
xd"cTzx H0!$aO 6.1.1干涉测长的基本原理 F\hVunPVx P^# 4m 6.1.2激光干涉测长系统的组成 '=O1n H< d``wx}#Uk 6.1.3激光外差干涉测长技术 IRdR3X56 IBvn
q8\ 6.1.4激光干涉测长应用举例 pGfGGY>i% ,2 rfN"o 6.2激光衍射测量 BzzZ.AH~ Ch3M wM5] 6.2.1激光衍射测量原理 B;F ~6i ,N vX pN 6.2.2激光衍射测量的方法 p!~1~q6 @e& 0Wk 6.2.3激光衍射测量的应用 0 )cSm"s 8MI 8~ 6.3激光测距 liG|#ny{ [= BMvP 5 6.3.1激光脉冲测距 Bu&9J(J1 z;dRzw L 6.3.2激光相位测距 6bc\
)n` ;BqCjS%`N 6.4激光准直及多自由度测量 jVLJ qWP'! %$kd`Rl} 6.4.1激光准直仪 k0O5c[ j dWQB1Y*N 6.4.2激光衍射准直仪 y.I&x#(^ ?pf r^
!@$ 6.4.3激光多自由度测量 <YtjE!2 ^iBIp# 6.5激光多普勒测速 "/RMIS
K[; AD^I1 ]2f 6.5.1运动微粒散射光的频率 'e' p`* GB^ `A 6.5.2差频法测速 UgK
c2~ +t%2V? 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 <G |i5/|7 r#2F k &Z9 6.6环形激光测量角度和角加速度 JB].ht z6l'v~\ 6.6.1环形激光精密测角 4p-"1 c$ I#M>b:"t e 6.6.2光纤陀螺 {:("oK 6w d@1^U9sf 6.7激光环境计量 rm9>gKN;# L'S,=NYXY 6.8激光散射板干涉仪 ZZZ9C#hK^9 wB wTJCX 思考练习题6 *Cf!p\7 ! V" 8 G-dK 第7章激光加工技术 ZAU#^bEQB KK3iu i 7.1激光热加工原理 ;*t#:U* aA52Li 7.2激光表面改性技术 ( AtyM?* 2nC,1%kxhq 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 : >;F4gGVG ;Su-Y!& % 7.2.2激光表面熔凝技术 pc 0{ v\4<6Z:4 7.2.3激光熔覆技术 {4,],0bjx/ M /v@C*c 7.3激光去除材料技术 $C5*@`GM$ K)mQcB-"? 7.3.1激光打孔 9$z$yGj l |u^S}"@3sU 7.3.2激光切割 DE/SIy? oPr`SYB 7.4激光焊接 dH;2 OWM uO eal^uS 7.4.1激光热导焊 9QLG:(~; qf\W, SM 7.4.2激光深熔焊 vVw@^7U RPgz"- 7.4.3激光复合焊 pKy4***I3 < A8>To< 7.5激光快速成型技术 IF0!@f ERIMz , 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 &xN+a{& \q1tT!] 7.5.2激光快速成型技术 kl.; E{ PL 0>7Ij7\[8 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 }URdoTOvb gAdqZJR%] 7.6其他激光加工技术 "W% YsN0 J|f29 B-c 7.6.1激光清洗技术 +71<B>L
/CNsGx%% 7.6.2激光弯曲 *$-X&.h[ 0Q&(j7`^@ 思考练习题7 >x;\H(g JOY&YA$U 第8章激光在医学中的应用 gtu<#h( ga%\n!S 8.1激光与生物体的相互作用 (vZ-0Ep} )^{}ov 8.1.1生物体的 光学特性 )w M%Ul<s xt?-X%oY8 8.1.2激光对生物体的作用 ? PMbbqa0 !9_(y~g{N 8.1.3激光对生物体应用的优点 2 wY|E<E 'Y)aGH( 8.2激光在临床治疗中的应用 b~,e(D9DG `_OrBu[ 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 " Esl I ^%9oeT{ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 ylZQwICk %T]^,y$n 8.2.3激光在眼科中的应用 N:| :L:<1 ]5f;Kz) 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 [cd1Mf:[Y 1$vG Q 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 6[A\cs PO"lY'W.U 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 nTr%S&<+" js81@WX!c 8.2.7光动力学治疗 zx}+Q B0 5;0w({1l 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 2 3PRb<q <C'_:& M 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 !\7`I}: }b(h D|e 8.3.2激光断层摄影 AuXUD9 - uH9Vj<E$K 8.3.3激光显微镜 *XhlIQ <@ .e.H 8.4医用激光设备 R}0gIp = f $ Agcy 8.4.1医用激光 光源 fI)XV7,X 3s!6rT_=)d 8.4.2医用激光传播用 光纤 1PwtzH .w b}R_@_<u 8.5激光应用于医学的未来 >6 o < Q DPzW,aIgv 8.5.1医用激光新技术 FQ<x(&/NF C{J5:ak 8.5.2光动力学治疗的前景 Ea@0>_U| ZR}v_]l^ 思考练习题8 D j9aTO N# }w1] 第9章激光在信息技术中的应用
+x
3 x / (BS<A 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 |:R\j0t :.+w'SEn4M 9.1.1半导体激光器 TRi# <\^o 9.1.2光纤激光器 VxN#\ D i& h H1Q:}a 9.1.3光放大器 lKe jWT`; _VT{2`|}) 9.2激光全息三维显示 J -z. %1A8m-u]M 9.2.1全息术的历史回顾 FSQB{9,H .jQx2 O 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ;O hQBAC s9wzN6re 9.2.3白光再现的全息三维显示 e` 4mrBtz| uQ W)pD{_ 9.2.4计算全息图 Cb+sE" x] ]eGa_Ld 9.2.5数字全息术 5<(*
+mP` nnPT08$ 9.2.6全息三维显示的优点 fY P,V0P B9"o Ru^} 9.2.7全息三维显示的应用 v)du] u;t<rEC2 9.2.8全息三维显示技术的展望 0cHcBxdF Jq` Dvz 9.3激光存储技术 Eq)b=5qrG? ,9ueHE 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 QIk FX.^ P;I,f 9.3.2激光光盘存储 >k"O3Pc@ `?$-T5Rr 9.3.3激光体全息光存储 }6[jJ`=gOx |^ 8 ND #x 9.3.4激光存储技术的新进展 H j
>fg2/ 3J" `mQ 9.4激光扫描和激光打印机 q<E7q Y+ k5\V:P=# 9.4.1激光扫描 Ja3#W
K l5w^rj 9.4.2激光打印机 Lmjd,t J8~h Iy6] 9.5量子光通信中的激光源 ,.P]5 lE zdJPMNHg 9.5.1量子光通信 ;b [>{Q; LE}`rW3 9.5.2量子态发生器及应用 wBpt
W2jA %@:>hQ2 ; 思考练习题9 G%~V b c(hC'Cp 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 &;ddnxFI
-btNwE6[. 10.1激光核聚变 &pI\VIx ? |5;,]lbt 10.1.1受控核聚变 v>K |h H Tr;.%/4Q 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 dwB#k$VIOw '~ b 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 2+pw% #fe w31 O~Ve 10.2激光冷却 G:b6Wf ;fq p! |J 10.3激光操纵微粒 ?5" >5 0 eJqx,W5MK] 10.3.1光捕获 TQeIAy < tTNtBb 10.3.2微粒操纵 [5xm>Y &} ;L87
%P(. 10.4超越经典衍射极限的分辨率 `GqF/ ?i |u`YT;`!"- 10.4.1解析延拓 !"phz&E5ah E7h@c>IK 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 jR1^e$ qX5]\nX&G 10.4.3傅里叶叠层算法 (1S9+H>g e #5WX 10.4.4相干谱复用 Onqapm0 <8%+-[(
10.4.5非相干结构光 照明成像 u^C\aujg ,?U(PEO\f 10.4.6超分辨荧光显微镜 r|Uz? @ ~{TL 10.5激光光谱学 7y& =YCkc7 5Qg*j/z? 10.5.1拉曼光谱 :Dr4?6hdr ,%m~OB # 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 t`&mszd~T ce4rhtkV 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 "c~``i\G Q >yj<DR 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 uR")@Tc e+Mm!\ ;` 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 )e[q% %ks QN;NuDHN 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 x?6^EB|@ fm^tU0DY 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 S%]4['Y 2hntQ1[ 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 #@Tm5z Lo'G fHE 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 8oHIXnK 9%k4 Ic%P 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 vRmzjd~ 8f? o?c| 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 #I ,c'Vj "
d~M \Az 思考练习题10 "}uu-5]3 ,iiI5FR 附录A随机变量 :'H}b*VWx 7}=MVp] )S A.1概率的定义和随机变量 * JW.ca} oPAc6ObOV~ A.2分布函数和密度函数 , +Ya'4x 99zM do S A.3推广到两个或多个联合随机变量 cw
BiT " H=fWz5z A.4统计平均 |c]L]PU tr
8Q{ 附录B随机过程 >Y3zO 2Cr W70BRXe04D B.1随机过程的定义和描述 &@&^k$du8q GO#eI]>/r B.2平稳性和遍历性 wGz_ IL.D jN+2+P%OL 参考文献 p{V(! v | '~6l
6wi  o5z&sRZ fb]=MoiJ （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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