激光原理及应用（第4版）

发布：cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读：5147
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。 9_mys}+  
%usy`4 2  
PZQ n]lbak  
$DOBC@xxzT  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 0b0.xz\~U  
5!T\L~tyt  
1.1光的波粒二象性 )h0F'MzW  
%hzl3>().  
1.1.1光波 ~97T0{E3  
`eat7O  
1.1.2光子 {VPF2JFB[  
0# D4;v  
1.2原子的能级和辐射跃迁 tU02t#8  
ptXLWv`  
1.2.1原子能级和简并度 (dxkDS-G  
h-Q3q:  
1.2.2原子状态的标记 c:Tw.WA  
RSLMO8  
1.2.3玻尔兹曼分布 e{~s\G8g  
p xrd D7  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 > !thxG/_  
zice0({iJ  
1.3光的受激辐射 vt3yCS  
1)8;9 Ba:  
1.3.1黑体热辐射 Htseu`>_$  
,nJYYM   
1.3.2光和物质的作用 }kaU0 P  
QQ4  &,d  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 FfnW  
oW*e6"<R7  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 jOppru5U  
o:<g Jzg  
1.4光谱线增宽 }%B^Vl%ZZ  
6@TGa%:G  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 _h4{Sx  
G'/36M@  
1.4.2自然增宽 t0*JinK I  
R&13P&:g  
1.4.3碰撞增宽 jrGVC2*rD  
)6# i>c-  
1.4.4多普勒增宽 @<5?q: 9.8  
Farcd!}  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 $F!)S  
rULrGoM  
1.4.6综合增宽 io_4d2uBh  
Tti]H9g_  
1.5激光形成的条件 IG?044Y  
Re3vW re  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 v Dgf}  
LEoL6ga  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 x?0ZzB),  
\e%H5W x  
思考练习题1 sGjYL>*  
ENwDW#U9  
第2章激光器的工作原理 x j6-~<  
z\Vu`Y z  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 tH0=ysf  
+~Ni7Dp]  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 F.)b`:g  
P8jXruZr  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 <(rf+Ou>I  
+5Yf9  
2.1.3稳定图的应用 q(0V#kKC  
q| p6UL9  
2.2速率方程组与粒子数反转 yDBS : \  
|tC`rzo  
2.2.1三能级系统和四能级系统 `<>Emc8Z  
ZzA4iT=KO  
2.2.2速率方程组 9/[3xhB4  
HE911 lc:  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 mAkR<\?iTF  
l][{ #>V  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 .l$'%AG:~  
+Z0@z^6\  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 Fj<#*2{]B  
[m7^Euury  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 LJK<Xen  
KlbL<9P >  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 nd(O;XBI  
Sr1xG%;|/  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 V:*QK,  
gz6BfHQG  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 *i#m5f}  
L M  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 "71@WLlN  
juPW!u  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 2x-67_BHY=  
j8*fa  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 ]J\tosTi  
wjGD[~mB  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 $ BV4i$  
_w8iPL5:  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 ]YcM45xg  
vzVXRX  
2.5激光器的损耗与阈值条件 $qk2!  
PzThVeJ+  
2.5.1激光器的损耗 n gA&PU  
ml$"C  
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 Td%[ -  
8 ;oU{  
2.5.3阈值条件 F.i%o2P3  
=ja(;uC  
2.5.4对介质能级选取的讨论 B>, O@og  
J8[N!qDCj  
思考练习题2 X PnN"Y"y  
4%/iu)nx  
第3章激光器的输出特性 DDh$n?2fd  
.[Ezg(U}ze  
3.1光学谐振腔的衍射理论 ]Z?$ 5Ks  
 qOO2@c  
3.1.1数学预备知识 dLQV>oF  
 S^;D\6(r  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 S<"T:Y &  
A<esMDX  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Q%6Lc.i  
s,Uc cA@  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 ^W-03  
z7X[$T$V  
3.2对称共焦腔内外的光场分布 0#f;/ c0i  
r:u,  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 `4E6&&E+S  
nzI}w7>VU  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 __jFSa`at  
6@_Vg~=S  
3.3高斯光束的传播特性 u`Kjs}F'  
l n}2   
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 0^htwec!  
)r _zM~jI  
3.3.2高斯光束的相位分布 wIT0A-Por4  
9 z_9yT  
3.3.3高斯光束的远场发散角 i}mvKV?!|1  
ghq#-N/t  
3.3.4高斯光束的高亮度 @ m14x}H  
~$7fU  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 ptXCM[Z+  
F6 ?4E"d  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 >% a^;gk(  
lqPzDdC^>  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 mup<%@7m  
-DgJkyt+<  
3.5其他几种常用的激光光束 !Oj]. WQ  
{%!.aQ,  
3.5.1厄米-高斯光束 :p^7XwX%w  
Z~O1$,Z  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 7I>@PV N  
C FqteY"  
3.5.3贝塞尔光束 9L+dN%C  
]AjDe]  
3.6激光器的输出功率 G2Zr (b')  
Ic_>[E?k  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 QAiont ,!  
__Ei;%cV  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 G[7Z5)2B  
/DPD,bA  
3.7激光器的线宽极限 .H,v7L,~88  
VFLxxFJ  
3.8激光光束质量的品质因子M2 (gd+-o4  
JY4sB8  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 fz H$`X'M  
5v:c@n  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 Lw EI   
7Ddo ^Gtx  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 8. 9TWsZ  
9/N=7<$  
思考练习题3 $`L!2  
#Fx$x#Gc@y  
第4章激光的基本技术 8I o--Ew3  
Jr/|nhGl5  
4.1激光器输出的选模 </,RS5ukn  
cfn\De%.  
4.1.1激光单纵模的选取 4,D$% .  
24u;'i-y5  
4.1.2激光单横模的选取 X"yj sk  
>cm*_26;I  
4.2激光器的稳频  "5\<.  
{<XPE:1>Y  
4.2.1影响频率稳定的因素 EC *rd  
<[9{Lg*D  
4.2.2稳频方法概述 35 /)S@  
C^sHj5\(  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 *$uj)*5,  
Er; @nOyD  
4.2.4饱和吸收法稳频 tBSHMz  
y_bb//IAG  
4.3激光束的变换 i|zs Li/  
|TCHPKN  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 QH:PClW![  
-*;-T9  
4.3.2高斯光束的聚焦 Rlvb@aXgy  
o&tETJ5Bhe  
4.3.3高斯光束的准直 b(<#n6a}\  
H=2sT+Sp  
4.3.4激光的扩束 dW hU o\>=  
:q6j{C(  
4.4激光调制技术 di^E8egR$  
H^UuT  
4.4.1激光调制的基本概念 e !_+TyI  
Jb. V4  
4.4.2电光强度调制 DIx!Sw7EC  
l ;TWs_N  
4.4.3电光相位调制 <pAN{:  
xO2e>[W  
4.5激光偏转技术 F' eV%g  
&PJ&XTR  
4.5.1机械偏转 !`j}%!K!  
<PCa37  
4.5.2电光偏转 )2 E7>SQc~  
";:"p6?  
4.5.3声光偏转 crx8+  
kNW}0CDgs  
4.6激光调Q技术 SJ/($3GkBd  
P+tnXT>nE  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q l/|bU9o /u  
udCum4  
4.6.2调Q原理 yXg #<H6V  
/%W&zd=%#  
4.6.3电光调Q 2"Oj* ;  
LQy`,-&  
4.6.4声光调Q lFHj]%Y  
oA_T9uh[  
4.6.5染料调Q x. d ;7  
g\%vkK&I  
4.7激光锁模技术 lPA:aHcj  
.2y2Qm  
4.7.1锁模原理 ]xO`c  
&YAw~1A  
4.7.2主动锁模 %!_okf   
) `u)#@x  
4.7.3被动锁模 ~N2<-~=si  
37:\X5)z/  
思考练习题4 'q+CL&D  
7WuhYJbf  
第5章典型激光器介绍 Aqi9@BH  
i+`N0!8lY  
5.1固体激光器 y _Mte  
xW`,@a }  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 -Xm/sq(i)%  
R?,Oh*  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 DB1F _!9  
Hzd tR  
5.1.3固体激光器的输出特性 (]*otVJ  
u ##.t  
5.1.4新型固体激光器 %XIPPEHU  
Yv}V =O%  
5.2气体激光器 ryk(Am<  
~,199K#'  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 <{ Z$!]i1  
W<W5ih,#  
5.2.2二氧化碳激光器 RtE2%d$JT  
&f2'cR  
5.2.3Ar＋离子激光器 Re`'dde=  
mW_B|dM"  
5.3染料激光器 )FF3|dZ";K  
cjTV~(i'4A  
5.3.1染料激光器的激发机理 6Dx^$=Sa$  
o;d><  
5.3.2染料激光器的泵浦 q6xm#Fd'.  
b+Ly%&  
5.3.3染料激光器的调谐 Het5{Yb.  
7hg)R @OC  
5.4半导体激光器 *G]zN"Y  
;ALkeUR[  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 $-tgd<2h  
STfcx] L  
5.4.2PN结和粒子数反转 dnZA+Pa  
_A[k&nO!&J  
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 q4'Vb  
hcQky/c\#b  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 ;r**`O  
B~[}E]WEK  
5.5其他激光器 1Wz -Z  
Rds_Cd C  
5.5.1准分子激光器 a{oG[e   
;QRnZqSv  
5.5.2自由电子激光器 QX1rnVzg0  
U$-;^=;  
5.5.3化学激光器 F@+FXnz  
L)0j&  
思考练习题5 **].d;~[l  
)#NT*@j`  
第6章激光在精密测量中的应用 }ZP;kM$g  
~M>EB6  
6.1激光干涉测长 V l,V  
sYt\3/yL'  
6.1.1干涉测长的基本原理 QT!!KTf  
R]s\s[B  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 !9w;2Z]uum  
Jp'XZ]o\  
6.1.3激光外差干涉测长技术 \]@XY_21  
M/O4JZEqh  
6.1.4激光干涉测长应用举例 jbDap i<  
?1DA  
6.2激光衍射测量 (wMiX i  
ZQ&A '(tt4  
6.2.1激光衍射测量原理 , W w\C  
gM0^k6bB8  
6.2.2激光衍射测量的方法 @L p;p$G`  
AK7IPftlH  
6.2.3激光衍射测量的应用 Sqc r -  
x]1G u  
6.3激光测距 hkK+BmMj\  
?u*gKI  
6.3.1激光脉冲测距 1XwW4cZ>:  
\0{g~cU4  
6.3.2激光相位测距 U c6]]Bbc  
? iX1;c9  
6.4激光准直及多自由度测量 NXJyRAJ*%  
"0,d)L0,"  
6.4.1激光准直仪 T)!$-qdz/  
yMJY6$Ct  
6.4.2激光衍射准直仪 c@+;4Iz  
^KKU@ab9  
6.4.3激光多自由度测量 xh7[{n[;  
u-31$z<<5}  
6.5激光多普勒测速 |GDf<\  
FN25,Q8:*I  
6.5.1运动微粒散射光的频率 M-K.[}}-d  
Bi!j re  
6.5.2差频法测速 e)(m0m\  
gwf *M3(  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 fn!(cE|`E  
?gq',F FDq  
6.6环形激光测量角度和角加速度 <Z$r\Huf  
6I)1[tU  
6.6.1环形激光精密测角 ))pp{X2m  
Z5oX "Yx  
6.6.2光纤陀螺 sRM3G]nUr  
oAMB}a;  
6.7激光环境计量 !<ae~#]3 P  
K2W$I H:.  
6.8激光散射板干涉仪 /c`s$h4-  
ylV.ZoY6  
思考练习题6 D<.zdTo  
qtx5N)J6  
第7章激光加工技术 &$'=SL(Z  
RWN2 P6  
7.1激光热加工原理 bIX'|=  
M"E ]r=1  
7.2激光表面改性技术 *jBn ^  
+npcU:(Kg  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 ) <lpI';T  
;[)t*yAh  
7.2.2激光表面熔凝技术 NXwlRMbo  
4. &t  
7.2.3激光熔覆技术 Kn#3^>D  
7c:5 Ey  
7.3激光去除材料技术 L5"|RI}  
#4WA2EW  
7.3.1激光打孔 $U uSrX&  
/,>@+^1  
7.3.2激光切割 ,O9rL :?  
LPg1G+e  
7.4激光焊接 jslfq@5v  
5`ma#_zk|f  
7.4.1激光热导焊 R*C  
WIe2j  
7.4.2激光深熔焊 "S">#.L  
ZQd\!K8y^Q  
7.4.3激光复合焊 91Cg   
qJ;T$W=NG  
7.5激光快速成型技术 \X'{ ee  
9Q!X~L|\S  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 G8JwY\  
. PzlhTL7  
7.5.2激光快速成型技术 F-=W7 D:[c  
_ ]W }6?i  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 B!Ss 35<  
..ig jc#UF  
7.6其他激光加工技术 %H-(-v^T*  
~(TS>ck@  
7.6.1激光清洗技术 fP>K!@!8  
=4;GIiF@  
7.6.2激光弯曲 ([-xM%BI6  
Q~5!c#r  
思考练习题7 W^c> (d</  
'qosw:P  
第8章激光在医学中的应用 n9J.]+@J  
Z/z(P8#U\  
8.1激光与生物体的相互作用 $X.X_  
E57J).x-BP  
8.1.1生物体的光学特性 _&/FO{F@m  
I b)>M`J  
8.1.2激光对生物体的作用 MTKd:.J6  
(_}w4N#  
8.1.3激光对生物体应用的优点 DqLZc01>  
Y)x(+#  
8.2激光在临床治疗中的应用 mUj=NRq  
ZaCUc Px  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 D4:c)}  
6%mF iX  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 t~xp&LQiY  
yDt3)fP#  
8.2.3激光在眼科中的应用 !MOgM  
ZMSP8(V  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 ToUeXU [  
e ;4y5i  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 +4kBd<0Y  
y;N[#hY#CD  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 !aSu;Ln  
p;S<WJv k  
8.2.7光动力学治疗 O k-*xd  
C|kZT<,]  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 /f!CX|U  
Td&w  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ~-+lZ4}  
OzFA>FK0f;  
8.3.2激光断层摄影 f IUz%YFn  
rPV\ F  
8.3.3激光显微镜 JrF\7*rh9  
:*wnO;eN  
8.4医用激光设备 Kt,ENbF  
Qrt[MJ+#  
8.4.1医用激光光源 p]d3F^*i  
R3]Ra&h6N)  
8.4.2医用激光传播用光纤 LoHL}1BG-  
M1Jnn4w*d  
8.5激光应用于医学的未来 q%u;+/|l  
iJg3`1@j  
8.5.1医用激光新技术 )'{:4MX  
q]%c 6{w  
8.5.2光动力学治疗的前景 +DwyMzeE  
< PoRnx  
思考练习题8 "{0 o"k  
lFT_J?G$'  
第9章激光在信息技术中的应用 6x*u S~'  
sjLI^#a  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 :@6,|2b e=  
kcd~`+C  
9.1.1半导体激光器 tA+ c  
M[ea!an  
9.1.2光纤激光器 u$c)B<.UR  
t:m2[U_}  
9.1.3光放大器 utq*<,^  
B]K@'#  
9.2激光全息三维显示 /? n 9c;w  
NGHzifaE   
9.2.1全息术的历史回顾 dU]>  
Z9rs,_A  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 CVsc#=w0  
Dm': D  
9.2.3白光再现的全息三维显示 n/_cJD \  
v%|()Z0  
9.2.4计算全息图 yQ> *F  
PjEKZHHz  
9.2.5数字全息术 n237%LH[  
N 3)OH6w"  
9.2.6全息三维显示的优点 #NM .g  
ms'!E)  
9.2.7全息三维显示的应用 PgZ~of&  
Y?Yix   
9.2.8全息三维显示技术的展望 kI974:e42  
6g@@V=mf  
9.3激光存储技术 ,4 ftQJ  
F{ cKCqI?  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 QKYGeT7&Y'  
NQ$tQ#chd  
9.3.2激光光盘存储 XfF Z;ul  
P%5h!Z2m  
9.3.3激光体全息光存储 iG*3S)  
y 1fl=i  
9.3.4激光存储技术的新进展 T!o 4k  
q2}<n'o+  
9.4激光扫描和激光打印机 IAbK]kA  
FJ3Xeo s4|  
9.4.1激光扫描 EJYfk?(B  
{9KG06%+  
9.4.2激光打印机 jp2AU,Cl  
)J+vmY~&  
9.5量子光通信中的激光源 )2mi6[qs0l  
*7hr3x  
9.5.1量子光通信 4NxtU/5-sU  
H"8+[.xBh  
9.5.2量子态发生器及应用 4.bL>Y>c  
?6@Y"5 z3g  
思考练习题9 =)C}u6  
(6p 5 Fo  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 >lqWni  
-\@&^e  
10.1激光核聚变 xz YvD{>  
Gnmj-'x  
10.1.1受控核聚变 xKz^J SF  
DUiqt09`~  
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 :Vq gmn  
9I/o;Js  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 HPs$R [  
v`B7[B4K3  
10.2激光冷却 +O:Qw[BL/Z  
+ oyW_!(  
10.3激光操纵微粒 NL))!Pi  
LR D71*/  
10.3.1光捕获 & v=2u,]T  
 5I5~GH  
10.3.2微粒操纵 C,-q2ry  
SE{$a3`UzP  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 !8ub3oj)  
M")v ph^  
10.4.1解析延拓 2a2C z'G  
E]6C1C&K  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 b #|M-DmT  
E,5jY  
10.4.3傅里叶叠层算法 Ps0'WRJnx  
|{]\n/M  
10.4.4相干谱复用 ]t]s/;9]K  
&ZFsK c#  
10.4.5非相干结构光照明成像 rixNz@p'%  
<pRb#G"  
10.4.6超分辨荧光显微镜 Q~]#x![u0  
J=W"FEXTL7  
10.5激光光谱学 LOi5 ^Um|  
YS k,kU  
10.5.1拉曼光谱 d}%GHvOi  
~h?zK 1  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 EP7L5GZ-a  
ZVEq{x1Zc  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 E N%cjvE  
~P|YAaFx  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 "YHqls}c  
R1/ )Yy  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 LJYFz=p "  
| "DQ^)3Pi  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 VWd=7  
ZeF PwW  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 %0@Jm)K^  
em<(wJ-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 jR\&2;T  
)(b]-  )  
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 !HM{imT  
pUZe.S>G  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 4dv+RRpGOv  
W1M<6T.{7  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 c&IIqT@Gb0  
_!H{\kU  
思考练习题10 \kZxys!4  
u!?.vx<qy  
附录A随机变量 vL{sk|2&  
BdB/`X*  
A.1概率的定义和随机变量 $S|bD$e  
Uaog_@2n,  
A.2分布函数和密度函数 5`*S'W}\>  
([iMOE[D3  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 IIUoB!`  
{LVii}<  
A.4统计平均 "zJ1vIZY  
1XU sr;Wz  
附录B随机过程 Y~hBVz2g  
G+[hE|L~y  
B.1随机过程的定义和描述 o X )r4H?  
<H`&Zqqk  
B.2平稳性和遍历性 3i=+ [  
]6Kx0mW  
参考文献 p]:5S_$  
5;oWFl  
:w:hqe|_  
yYwZZa1  
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关键词： 激光原理
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qqqoooppp 2021-01-08 09:32
感谢介绍
小康的天空 2021-04-11 19:57
感谢分享 淘宝有售 已购入
liaoxiangyu 2021-04-14 17:52
很不错的书
brant 2021-10-08 09:48
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