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。 +QFY. >KH 9RN! <`H  ]a=Bc~g9 1 fyt`$y_E[ 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 ?9AtFT ,n+~S ^r 1.1光的波粒二象性 S QVyCxcX_ fxk6 q$' 1.1.1光波 ,!g%`@u cY \"{o"C 1.1.2光子 wrt^0n'r)c 79(Px2H2 1.2原子的能级和辐射跃迁 be{t y V
;F'/[l{+ 1.2.1原子能级和简并度 t12 xPtN1 J#& C&S 2 1.2.2原子状态的标记 N,NEg4 q[ S~LT Lv:> 1.2.3玻尔兹曼分布 <swY o<?J# 5 %Q [X
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 /WKp\r( Hp !NFP=m1 1.3光的受激辐射 u9%)_Q!14 -( ,iwF b 1.3.1黑体热辐射 LK[%}2me CK+_T }+- 1.3.2光和物质的作用 -%x9 ^oQwY ^aG=vXK`b 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 :.M"M$MRp8 bfjtNF*^ 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 i.`RQZ$,/ u ?n{r 1.4光谱线增宽 & ]/Z~V t h
.$3 jNU 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 (GdL(H#IL 9>"T o 1.4.2自然增宽 7EAkY`Op )FrXD 3 p 1.4.3碰撞增宽 %v(\;&@ &<sN( ;%0R 1.4.4多普勒增宽 \;G 97o
#E(
n 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 wN
![SM/+ :2fz4n0{/ 1.4.6综合增宽 Qm\VZ<6/5 G _]
(7 1.5激光形成的条件 E|Lv_4lb= 3%W
R 1.5.1介质中光的受激辐射放大 CL$ mK5u `)W}4itm
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 Dab1^H!KT JUlV$b.)J 思考练习题1 .Lk2S "+ .{1MM8 Q 第2章激光器的工作原理 xv{iWJcs W%=b|6E 2.1光学谐振腔结构与稳定性 u&>o1!c*P Rz!E=1Y$ 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 Y`u.P(7# E3 0VKh | 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 {]}}rx'|P ;?9u#FRtw 2.1.3稳定图的应用 r $*p WBA0!
g98 2.2速率方程组与粒子数反转 V}>0r+NL< %@{);5[ 2.2.1三能级系统和四能级系统 Q
b5AQf30 #n'tpp~O 2.2.2速率方程组 {qm(Z+wcmb *p.P/w@1 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 hNV" {V3`{ j! ;?=s 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 .s _wP H! ZPP8]j> 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 ?hS n) ! 5}Ibb 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 g|PVOY+|^ 7K`A2 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 3`& 2 - 7 3k3(rZ 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 u8*Uia*vwH /._wXH 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 .( vS/ 6|05-x| 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 ?< Dinq C,w$)x5kls 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 33\{S$p 4
~17s`+ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 NwmO [pt+ 'Z-jj2t} 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 S)GWr"m- aIk%$M at 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 laqW
{sX^5 +EcN[-~ 2.5激光器的损耗与阈值条件 LD WF c_ N `/6
By 2.5.1激光器的损耗 Pe/cwKCI g[j"]~ 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 ]OHzE]Q A1p;Ye>o~ 2.5.3阈值条件 pd,5 .d R\+p`n $ 2.5.4对介质能级选取的讨论 e.i5j^5u u(SdjLf: 思考练习题2 u( ?
8J%^gy>m] 第3章激光器的输出特性 1P4jdp=~ V2%FWo| 3.1光学谐振腔的衍射理论 :t]YPt j ij:}.d6 3.1.1数学预备知识 ]]+wDhxH 5 %q26 & 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 r 9@W8](\ }7vX4{Yn 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 9xC,i
) Ud:v 3"1 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 APuG8
<R, jGd{*4{3+ 3.2对称共焦腔内外的光场分布 Rw*l#cr=. 4 _`+ & 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 kVQKP U ;]MHU/ 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 w:& m_z#M +is;$ 1rq 3.3高斯光束的传播特性 wa W2$9O :=^JHE{ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ^!1 mChf AU$W=Z* 3.3.2高斯光束的相位分布 I1
j-Q8 N9Yc\?_NU_ 3.3.3高斯光束的远场发散角 J(h=@cw v-X1if1 % 3.3.4高斯光束的高亮度 Ip(
IGR" 2Q )"~3 3.4稳定球面腔的光束传播特性 91r#lDR L\5j"]
}` 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 Tl %#N" Zy T9y 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 $Dd IY} "o`N6@[w^ 3.5其他几种常用的激光光束 q.t>: ` I2q C,Nkk 3.5.1厄米-高斯光束 SPe Se/ NHUx- IqOX 3.5.2拉盖尔-高斯光束 ^/2n[orl5 ~9p*zC3M 3.5.3贝塞尔光束 sbrU;X_S %7Z _Hw 3.6激光器的输出功率 m]+g[L?- ^{_`j E 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 7:I`
~ @m + %=Ao6/# 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 }?^5\ot u C 6ZM#}I$l 3.7激光器的线宽极限 +y>D 3I 0~H(GG$VH 3.8激光光束质量的品质因子M2 jnYFA[Ab Ix^xL+Tm 3.9模式激光的某些一阶统计性质 LX G ,IG _+S`[:;a 3.9.1单模激光的一阶统计性质 kV(}45i]s ~#&bDot 3.9.2多模激光的一阶统计性质 <bWhTNOb m\__F l 思考练习题3 D:U:( pg !ui i|" 第4章激光的基本技术 X5cl'J(j9 K~5Q L/=1 4.1激光器输出的选模 _y#t[|}w /-b )`%Q|Y 4.1.1激光单纵模的选取 h )"PPI { ,/mQ3 4.1.2激光单横模的选取 7@$Hua,GY En&ESW N 4.2激光器的稳频 GN /]^{D ji="vs=y 4.2.1影响频率稳定的因素 r;t0+aLc* L@2T 4.2.2稳频方法概述 N Q_H-D\, R)"Ds} 1G 4.2.3兰姆凹陷法稳频 P&V,x`<Z p3` 'i 4.2.4饱和吸收法稳频 6&S;Nrg9 _|bIl%W;\' 4.3激光束的变换 "G EJ9_a[ U,yU-8z/ 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 y~w2^VN= ZMy0iQ@ 4.3.2高斯光束的聚焦 2i;G3"\ X #j-Ld{j 4.3.3高斯光束的准直 rP>iPDf 4P( Y34j 4.3.4激光的扩束 w?d~c*4+ >t&Frw/Bl 4.4激光调制技术 INOw0E[ 1@6dHFA`o 4.4.1激光调制的基本概念 "~0m_brf Q<3=s6@T 4.4.2电光强度调制 cu5Y vp q{HfT
d 4.4.3电光相位调制 bYGK}:T8U abh='5H|^| 4.5激光偏转技术 H'Bo r\;[> oA%8k51>~K 4.5.1机械偏转 0tv"tA; 1P:r=Rt/ 4.5.2电光偏转 $@"o BCc Lg0Vn&k 4.5.3声光偏转 LF vKF . >j5)
MF{" 4.6激光调Q技术 l5F>v!NA
uo ;aC$US 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 'VcZ_m: @ .;] $N&J 4.6.2调Q原理 +dw$IMwb RO+B/)~0< 4.6.3电光调Q Kq
e,p{= _\hZX |:] 4.6.4声光调Q D7H,49#1Q 6:O3>'n 4.6.5染料调Q Dj}n!M`2I S
C7Tp4 4.7激光锁模技术 ? piv]Z d0$ dQg 4.7.1锁模原理 aG.j0`)% "jqC3$DKI 4.7.2主动锁模 qP{S!Z( 86NAa6BW 4.7.3被动锁模 1t haQ" kY*3)KCp 思考练习题4 K KP}fN M>W-lp^3 第5章典型激光器介绍 >Y=HP&A< /HbxY 5.1固体激光器 ]L#6'|W i1k(3:ay< 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 WBD e` ^j&'2n@ 9a 5.1.2固体激光器的泵浦系统 ?tS=rqc8oW =!u9]3) 5.1.3固体激光器的输出特性 Y^80@ MJ } #}IR5`=E 5.1.4新型固体激光器 SQ!wq [ fvip_Pt 5.2气体激光器 VP[ -BK[ ,_;+H*H>" 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 'zCJK~x`x "D0:Y(\ 5.2.2二氧化碳激光器 n!=%MgF'*p [5K& J-W 5.2.3Ar＋离子激光器 e=K2]Y Q{ 5N
"fD{v{ 5.3染料激光器 ?&$??r^i H%N !;Jz= 5.3.1染料激光器的激发机理 ?&#z3c$} Yoi M\gw 5.3.2染料激光器的泵浦 *fyC@fI> v
Yt-Nx 5.3.3染料激光器的调谐 3 ]xe7F'` 'PPVM@)fU 5.4半导体激光器 W:D' k^u b<,Z^Z_ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 cpz'upVOZ n5CjwLgu\b 5.4.2PN结和粒子数反转 ~Wy&xs Z H E^ua u=F 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 rmpx8C Y" 3GVE/GtU 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 {TT@Mkz_QC (2J_Y*N~> 5.5其他激光器 k^3 ?Z2a .b]
32Ww 5.5.1准分子激光器 t}m6]; 0tbximmDb 5.5.2自由电子激光器 me] O iC-WQkQY 5.5.3化学激光器 K..L8# SC DVCO(
fz 思考练习题5 U-.?+ ` +g36,!q 第6章激光在精密测量中的应用 `:WVp ~fn APxy %0 Q 6.1激光干涉测长 =Gsn4>~%n b;$ -s
\% 6.1.1干涉测长的基本原理 ECHl 9;
+ K"'W4bO#7 6.1.2激光干涉测长系统的组成 OiPE,sv BM bT:)% 6.1.3激光外差干涉测长技术 ""`> v`\ Gy{C*m7Q 6.1.4激光干涉测长应用举例 d{_tOj$ y Q\K ; 6.2激光衍射测量 <3\t J @ yJ/!9?^ 6.2.1激光衍射测量原理 ,a_ F[uK [s?H3yQ. 6.2.2激光衍射测量的方法 @kU{ {XYv &K 6.2.3激光衍射测量的应用 TTjj.fq6 ^bpxhf
x 6.3激光测距 yjCY2T E $<^4G 6.3.1激光脉冲测距 v5 "5UPi- lh ZWL}l 6.3.2激光相位测距
0:-i 'A91i 6.4激光准直及多自由度测量 p"^^9 '`= arf`% 9M 6.4.1激光准直仪 W-mi1l^H{ ahgm*Cpc 6.4.2激光衍射准直仪 xR5jy|2JJ 2^ 'X 6.4.3激光多自由度测量 M7vc/E}]n KA:>7- 6.5激光多普勒测速 :CEhc7gU ;p ~@*c'E 6.5.1运动微粒散射光的频率 V^Wo%e7#u[ 1G/bqIMg63 6.5.2差频法测速 Qxj &IX EgIFi{q= 0 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 -L7Q,"a $ fd >t9. 6.6环形激光测量角度和角加速度 @D K,ka( w?kdM1T 6.6.1环形激光精密测角 31mY]Jve" -05zcIVo 6.6.2光纤陀螺 L+Q"z*W <~# ZtD$G 6.7激光环境计量 Y604pe UF C`OdMM>D 6.8激光散射板干涉仪 JBQ,rX_Hw i}Ea>bi{N 思考练习题6 ]dk44,EL 2GECcx53 第7章激光加工技术 _QCspPT' c Q%4>okj, 7.1激光热加工原理 N3E Qq~lX mJb>)bO l 7.2激光表面改性技术 -Zfzl`r 5 }gcJjz 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 #9z\Wblr UMUr"-l = 7.2.2激光表面熔凝技术 2vWJ|&|p s9)
@$3\ 7.2.3激光熔覆技术 [ >#?C*s M vo i
7.3激光去除材料技术 M=n!tVlCV $A6'YgK 7.3.1激光打孔 g<oSTA w `/ ix[:}m^ 7.3.2激光切割 hX\XNiCiK8 EL 80f>K 7.4激光焊接 1R9hA7y&,/ 7)G- EAF 7.4.1激光热导焊 1g{`1[.QO -?<wvUbR{ 7.4.2激光深熔焊
HB`u@9le rFZB6A<(] 7.4.3激光复合焊 [>&Nhn0 iY _ ={*<E 7.5激光快速成型技术 $ 6atr-Pb 9ET2uDZpL 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 *>rpcS<l 2S}%r4$n} 7.5.2激光快速成型技术 6N\~0d>5m "?lirOD 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 F7UY>z3jL By6C+)up 7.6其他激光加工技术 ?rXh
x{vD
:6PWU$z$7 7.6.1激光清洗技术 g "]%5Ow1 F >2t=r*9 7.6.2激光弯曲 K$(&Qx} <=n$oMO 思考练习题7 "QA CQ- ?I)-e z 第8章激光在医学中的应用 +SkD/"5ng j(6:
8.1激光与生物体的相互作用 &$jg *Kr ]oP2T:A 8.1.1生物体的 光学特性 b,/fz6
{N kx3H}od] 8.1.2激光对生物体的作用 MX6*waQ-< jfZ(5Qu3.H 8.1.3激光对生物体应用的优点 e V^ @kI4 +[`N|x< 8.2激光在临床治疗中的应用 PTIC2 RfDIwkpp 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 :2Qm*Y&_$V O\pqZ`E=s 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 h1G]w/.w s ~-lIOQ.v 8.2.3激光在眼科中的应用 ST)l0c+Y> z|F>+6l"Y7 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 b* qkox;j )-|A| 1Uo 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 NWNH)O@ B o.x 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 \`jFy[(Pa' [yL %+I 8.2.7光动力学治疗 #B"ki{Se* Y1+4ppZ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 fo&q/;l\ ^2|gQ'7< 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 a-x8LfcbF ~ygiKsD6b 8.3.2激光断层摄影 )Ac8'{Tq/ 9z\q_ 0&i 8.3.3激光显微镜 ~ YO') |^C?~g 8.4医用激光设备 7'7bIaJk ' IFbD["r 8.4.1医用激光 光源 ?`AzgM[I qi`*4cas*A 8.4.2医用激光传播用 光纤 * :\-:* wJ1qJ!s@ 8.5激光应用于医学的未来 |;6FhDW+' ,;;M69c[
x 8.5.1医用激光新技术 R +P,kD? +VDwDJ)lG 8.5.2光动力学治疗的前景 8\!0yM#yK m/=,O_ 思考练习题8 ss T o?WL| [ hm/B`t*e 第9章激光在信息技术中的应用 x^8x z5:O *y5d&4G2 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 ml.l( 6A e%`gD* 8 9.1.1半导体激光器 &at>pV3_ x% k4Lm 9.1.2光纤激光器 qnyFR P C M7Cq)cT 9.1.3光放大器 v+znKpE k`Ab*M$@Xs 9.2激光全息三维显示 8xDS eXh; ^USj9HTK 9.2.1全息术的历史回顾 5aL0N Cq
!VMl>hP 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 |iLeOztuE 3F5r3T6j} 9.2.3白光再现的全息三维显示 ~ bL(mq Z$X2*k6PK 9.2.4计算全息图 8UwL%"?YB 9Vxsv*OR, 9.2.5数字全息术 xVuGean Cv ,@ R~y 9.2.6全息三维显示的优点 ? =_l=dR (:,N?bg 9.2.7全息三维显示的应用 L q'*B9 qeQTW@6
F 9.2.8全息三维显示技术的展望 .Z xSJ"Rk }(Nb]_H 9.3激光存储技术 v#IW;Rj8 E+dr\Xhv 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 ^> .?k h9z %LXk9K^]e 9.3.2激光光盘存储 t2BkQ8vr mc?5,oz;pz 9.3.3激光体全息光存储 ?%{bMqYJD{ L ,[0*h 9.3.4激光存储技术的新进展 P}~6 yX $ bF.6 9.4激光扫描和激光打印机 <6mXlK3N0 oPk 2ac 9.4.1激光扫描 ]Q-ON&/ ~4= 4Ks0 9.4.2激光打印机 |bi"J;y -1Lh=" US 9.5量子光通信中的激光源 OC#o JwC "6Nma)8 9.5.1量子光通信 H_ .@{8I zY(w`Hm2 9.5.2量子态发生器及应用 _;y p^^S l|%7)2TyG) 思考练习题9 Rr^<Q:#"<|
M)Y u^ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 qe"5& cc1 B:n9*<v( 10.1激光核聚变 jsf=S{^2 < & 8cq@< 10.1.1受控核聚变 @_FL,AC&m - tF5$pb' 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 * =MC+4E G( nT.\ 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 _q) `Y:2 y
8];MTl 10.2激光冷却 )cUc}Avg} Z2PLm0%: 10.3激光操纵微粒 ORv[Gkq_N) 7_E+y$i= 10.3.1光捕获 s+yBxgQ/ =5oFutg` 10.3.2微粒操纵 !!o 69 {tu* ="d= 10.4超越经典衍射极限的分辨率 w]"Y1J(i < hZA$.W3 10.4.1解析延拓 }qc [ysDK] 7w @.)@5 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 nDiD7:e7= ` 2J6Dz"W 10.4.3傅里叶叠层算法 Z&s+*& TM )!|K3%9 10.4.4相干谱复用 Z!G;q }zZ! $*xnq%A 10.4.5非相干结构光 照明成像 RT)0I; cGsP0LkHC 10.4.6超分辨荧光显微镜 R|$=Pfg~4 8s?;<6 10.5激光光谱学 . 2. $Rq (4$lB{% 10.5.1拉曼光谱 V>g EF'g f|Z3VS0x 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 S?OK@UEJ zST# X } 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 ?
4 qN>uW= ]B3 0d 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 #MHn J wjq f u / 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 }s}b ]v #c+N}eX{ 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 [5)1
4%
x ~< Gs<c}z 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 R(k6S u\^<V) 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 @o9EX } ; )0vxcMB 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 X2dTV}~i wh|[
"U(' 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 mRj-$:}L `USR]T_` 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ?7^(' F8_pwJUpf- 思考练习题10 $d,30hK Mr2dhSQ ! 附录A随机变量 `q7I;w+g F m h;d*IT A.1概率的定义和随机变量 |WXu;uf$.u H!Uy4L~> A.2分布函数和密度函数 &m>`+uVBP *r:8=^C7S A.3推广到两个或多个联合随机变量 <~"q z*_ [Gh T.
A.4统计平均 ;lW0p8 ``w,CP ? 附录B随机过程 8@6:UR.) o6xl,T% B.1随机过程的定义和描述 hrU.QF8 ORcl=Eo> B.2平稳性和遍历性 Z=8 25[p e`k
2g ^ 参考文献 hP3I_I[qF} m[ay  0RtqqNFD vB/M nEKR （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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