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。
3`%U)gCT5 wrJ:jTh :.J]s<J(F ?K9zTas@ 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
sQ05wA v %<? U`o@* 1.1光的波粒二象性
{%PgR){qR TLWU7aj&! 1.1.1光波
6f^q >YP 23_\UTM}1 1.1.2光子
fk! P# WPXLN'w+ 1.2原子的能级和辐射跃迁
*v6 j7<H *s[bq;$ 1.2.1原子能级和简并度
=T3O; i ?x-:JME0 1.2.2原子状态的标记
*$/!.e C gxGvM4 1.2.3玻尔兹曼分布
zhW.0:9
CR (w /)u 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
_G1C5nkDl4 S#g=;hD 1.3光的受激辐射
iF !r}fUU6 \Ng|bWR>LQ 1.3.1黑体热辐射
`j1(GQt s>+,u7EV 1.3.2光和物质的作用
ek9Y9eJ" Oqy&V&-C 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
FXd><# U P{tH4V23T 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
rh +2
7" C;BC@OE 1.4光谱线增宽
WiBO8N,%` B!iz=+RNC1 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
530Z>q hDAxX= FM 1.4.2自然增宽
V3] Z~@ ZL{\M|@jz 1.4.3碰撞增宽
OEwKT7CX !b :;O
+[ 1.4.4多普勒增宽
2S#|[w q( NJ ];Ck 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
1 Ka,u20 ;E0aTV)Zp 1.4.6综合增宽
[fl x/E C_q@ixF{ 1.5激光形成的条件
n(.U>_
P
,]* MI" 1.5.1介质中光的受激辐射放大
p#DJow s+RSAyU 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
{T2=bK~ Kp.d#W_TX 思考练习题1
J =@D]I*3 kH9P(`;Vq 第2章激光器的工作原理
XzV:q!e- [<H'JsJl 2.1光学谐振腔结构与稳定性
!caY CpG]g>]L&[ 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
u hJ nDo YKtF)N;m] 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
[Kc"L+H\ ,y%4Qv G7a 2.1.3稳定图的应用
X 6`F<H` {6, l#z 2.2速率方程组与粒子数反转
5:W 5@e{ u gT;NB 2.2.1三能级系统和四能级系统
8kA2.pIk 8a}et8df: 2.2.2速率方程组
B>=NE.ulUL -Nn@c|fz 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
G+dQ" cI9 Yfotq9.=+ 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
P9/Bc^5' Y(D&JKx 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
tITx+i R_ |Sg 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
0 ! 6n nz%{hMNYH 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
:#I7);ol GiH< 6<= 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
S]#xG+$< V% PeZ.Xv 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
|gP9^B?3 \ f6@B:?y 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
Q3OGU} F m.|__L 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
m5w ZS>@ 6~#$bp^- 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
'1u!@=.\G U.mVz,k3 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
dd=' ;%? o fw0_)!Q 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
S="teH[ *RpBKm&^7 2.5激光器的损耗与阈值条件
yi-S^ "B 9aJo 2.5.1激光器的损耗
P}dhpU A"$UU6Z4 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
!rwe|"8m?u ]z{f)`;I 2.5.3阈值条件
bm Hl \? n@
rphJb 2.5.4对介质能级选取的讨论
s1/:Ts[3i mxxuD"5 思考练习题2
= ^L?Sgg 2wKW17wj, 第3章激光器的输出特性
.&R j2 d & N^^[
uG 3.1光学谐振腔的衍射理论
:fW\!o 8Z2 `_*NFv1_ 3.1.1数学预备知识
N4z(2. vI)-Zz[3 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
O5;$cP: =5PN H 2 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
IW1+^F9NEw a`:ag~op@& 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
U:[ #n5g _#2AdhCu 3.2对称共焦腔内外的光场分布
OB&lq. r ED>T2.:{ 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
l'#P:eW fQtV-\Bc 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
r'C(+E ( *;]j#0 3.3高斯光束的传播特性
/N'|Vs,X |x[zzx#
>- 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
k Oy cS H%AF, 3.3.2高斯光束的相位分布
#UO#kC<2(B Sjogv 3.3.3高斯光束的远场发散角
|D
?}6z n%"0%A 3.3.4高斯光束的高亮度
BRu/py xG h 9B^U?<wT 3.4稳定球面腔的光束传播特性
RkW)B ^# GG KD8'j] 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
0i4 X,oHjG f-!A4eKe 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
H+VKWGmfG N0:gY]o % 3.5其他几种常用的激光光束
?3v Oc/2@ aeP
6JHj 3.5.1厄米-高斯光束
j |N8"8"
YjV-70' 3.5.2拉盖尔-高斯光束
xq.HR_\ |6mDoo Ty 3.5.3贝塞尔光束
w,'"2^ Cwy 3O W) % 3.6激光器的输出功率
v@8 =u4 lQ nl6j 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
%S2^i3 `9+>2*k 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
* t,J4c ?4]#gC ks 3.7激光器的线宽极限
o ZY2K3J) R-8/BTls7 3.8激光光束质量的品质因子M2
JpFf O<uO gx* rxid 3.9模式激光的某些一阶统计性质
)AX0x1I|E |#r [{2sS 3.9.1单模激光的一阶统计性质
S @EkrC\4n ]lKQ wp X3 3.9.2多模激光的一阶统计性质
+&w=*IAKZ e2SU)Tr%b 思考练习题3
5K~kzR L$r b`4R`mo 第4章激光的基本技术
Or0eY#c }P5zf$ 4.1激光器输出的选模
| Q
Y_ci V
ifQ@ 4.1.1激光单纵模的选取
l>Nz]Ul%{ #b~wIOR)Z 4.1.2激光单横模的选取
^Ms)T3dM d" "GG/ 4.2激光器的稳频
:uAW ]m#.MZe 4.2.1影响频率稳定的因素
nbnbG0r: ?a h<Qf] 4.2.2稳频方法概述
SX{sh M2 3ly k/', 4.2.3兰姆凹陷法稳频
%'}L .OvG k
\|[= 4.2.4饱和吸收法稳频
[w%MECTe GP %83T 4.3激光束的变换
e$k ]z HlQ _.xT
:b36 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
I[~EQ {Iz iK*2 Z$`lw 4.3.2高斯光束的聚焦
RP 2MtP"M ?G5JAG` 4.3.3高斯光束的准直
"d a%@Zy [TZl vX(E 4.3.4激光的扩束
cT8`l!RD< 1PMBo=SUe8 4.4激光调制技术
_]"5]c&*3 wAr (5nEbx 4.4.1激光调制的基本概念
dbkkx1{>Y FuO P+r!H 4.4.2电光强度调制
_YXk ,ME!Q _E e`Uk 4.4.3电光相位调制
Y",Fs( uzO%+B! 4.5激光偏转技术
U _~lpu + $MNG 4.5.1机械偏转
ZQT14. $L xw*T? !r=V 4.5.2电光偏转
g)*[W>M pV#~$e 4.5.3声光偏转
8& 6h() \*}JdEHB 4.6激光调Q技术
v;S 7i>\ kL.JrbM" 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
SRl:+!@. i|X ; n 4.6.2调Q原理
oYN P,8r^ 0`=#1u8
4.6.3电光调Q
N[ %^0T$ fF208A7U
I 4.6.4声光调Q
NymS8hxR [>P@3t(/ 4.6.5染料调Q
`A@{})+ nXD U8|" 4.7激光锁模技术
FbB>
Md; 4@PH5z 4.7.1锁模原理
p =U*4[9k od{b]HvgS 4.7.2主动锁模
xrX^";}j \ajy%$;$} 4.7.3被动锁模
/TTmMx* '>AOJ aA 思考练习题4
t\nYUL-H .jRp.U 第5章典型激光器介绍
[HB >\ O/^7TBTn<r 5.1固体激光器
_tZT kP9DCDO`[5 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
:ND5po#( l ~,5 )*T 5.1.2固体激光器的泵浦系统
oD]tHuDa ~6`H J 5.1.3固体激光器的输出特性
?yfk d:WD @b\/\\{ 5.1.4新型固体激光器
Ml1sE,BT q3 \
YL? 5.2气体激光器
OD !b*Iy| 53d8AJ_@X 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
V3WHp'1 z=>U> 5.2.2二氧化碳激光器
Hc1S:RW [mKPOg-t 5.2.3Ar＋离子激光器
~"89NVk"
DjK:) 5.3染料激光器
won;tO]\;@ e&zZr]vs]l 5.3.1染料激光器的激发机理
A+*M<W X>^St&B}fC 5.3.2染料激光器的泵浦
qc _c& hER]%)#r 5.3.3染料激光器的调谐
F$P8"q+ Md_S};!QN6 5.4半导体激光器
,)3%@MwO Lu!o! >b 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
E}K6Op;=v5 }p 0 \ 5.4.2PN结和粒子数反转
+CL`]'~;E- =n>&Bl-Bl 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
r9<OB`)3+ [F4] pR( 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
$s-/![
6 #?8dInu> 5.5其他激光器
b6sj/V8 >E NZ['F 5.5.1准分子激光器
U: xY~> Q$!dPwDg 5.5.2自由电子激光器
t'Zq>y;yg lt\.
)Y>4 5.5.3化学激光器
>5Y%4++( Y=+pz^/" 思考练习题5
tB4dkWt.} w.w(*5[ 第6章激光在精密测量中的应用
tQ=P.14>: *#p}>\Y{ 6.1激光干涉测长
xi|T7,\X 2fIHFo\8 6.1.1干涉测长的基本原理
g{wOq{7 V yO\ .d p 6.1.2激光干涉测长系统的组成
ayR=GqZ1 Q!7 il<S 6.1.3激光外差干涉测长技术
M4[( .8iE C;]}Ht:~I 6.1.4激光干涉测长应用举例
#[$^M:X . ~JhH ,E 6.2激光衍射测量
\
vf&Ldk ?:DeOBAb 6.2.1激光衍射测量原理
E Dh$UB) aQzDOeTi 6.2.2激光衍射测量的方法
4 #?Sxs @@->A9'L 6.2.3激光衍射测量的应用
[X K^3pT_ MvV\?Lzj 6.3激光测距
8NCu ;s GHeucG} ? 6.3.1激光脉冲测距
h`Ld%iN\ !4Q0 6.3.2激光相位测距
"m2g"x a\7 FfEP@$ 6.4激光准直及多自由度测量
/j%(Z/RM "u29| OY 6.4.1激光准直仪
a}(xZ\n^D; .8[*`%K> 6.4.2激光衍射准直仪
w) xiiO[ ]J|] IP Xy 6.4.3激光多自由度测量
f8ucJ.{ " >~_oSC)E 6.5激光多普勒测速
4Wsp PHj >+}yI}W;e 6.5.1运动微粒散射光的频率
)>-94xx| :c03"jvYE 6.5.2差频法测速
/:S&1 ' = 3Lg)237&j 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
2iX57-6Ub 3 UXaA; 6.6环形激光测量角度和角加速度
|azdFf6A:[ qXF#qS-28 6.6.1环形激光精密测角
U+[ p>iP dMw7 UJ 6.6.2光纤陀螺
T( LlNq GpwoS1#)0| 6.7激光环境计量
J_-K"T|f Ec3TY<mVr 6.8激光散射板干涉仪
T~D2rt\ WR :I2-1 思考练习题6
bX*>Zm ,M?K3lG\g[ 第7章激光加工技术
n?a?U : ;*+wg5| 7.1激光热加工原理
%p; 'l .#Vup{. 7.2激光表面改性技术
z EBUR %9 DH IC:6EY 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
2=]Xe#5J=
\bXusLI!l 7.2.2激光表面熔凝技术
&m5FYm\ FTJvkcc?m 7.2.3激光熔覆技术
&=>|? m8 pB; 8yz= 7.3激光去除材料技术
YP 4lizs. L9} %tEP 7.3.1激光打孔
F-TDS<[S? +eUWf{(_ 7.3.2激光切割
S4O'N x 9]4 W 7.4激光焊接
T8t_+| (
G 1`q>*S]( 7.4.1激光热导焊
bnzIDsw!Q Bw Cwy 7.4.2激光深熔焊
,^n5UA`PK !+o`,K TYp 7.4.3激光复合焊
[sc4ULS & JIOeDuw+ 7.5激光快速成型技术
@9AK!I8f Dkyw3*LCn% 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
. UaLP {lO>i&mx 7.5.2激光快速成型技术
38zG[c|X !;%+1j?d 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
k [eWhdSw ]_js-+w6 7.6其他激光加工技术
w f" "=; x%J.$o[<_ 7.6.1激光清洗技术
EC8 Fapy U$m[{ r2M 7.6.2激光弯曲
4?',E ddo fN_Ilg)t?5 思考练习题7
6` 4, c2~oPUj 第8章激光在医学中的应用
`gE_ u w|[{xn^R 8.1激光与生物体的相互作用
L7"B`oa(p .T*89cEu 8.1.1生物体的
光学特性
`)n/J+g IfzW%UL 8.1.2激光对生物体的作用
ZOzwO6 (_ VlFhfOR6t 8.1.3激光对生物体应用的优点
<tI_u ~P Xf6\ { 8.2激光在临床治疗中的应用
hOM#j #!7b3 >} 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
+@BjQ|UZ ojbms>a 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
q c DJ E HH+)mlo 8.2.3激光在眼科中的应用
z ;lWr(-x XJ6=Hg4_O 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
(_n U}<y_i ^X| Bzz) 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
Y*-dUJK-` Z@gEJ^"yA" 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
9iM[3uyO $0,lE+7* 8.2.7光动力学治疗
hwi$: [ fD ~f_Wr 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
\qw1\-q Noi +mL 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
s0 /y> ok \xjI=P'-25 8.3.2激光断层摄影
d37|o3oC I; UCKoFT 8.3.3激光显微镜
H]PEE!C;xC k. ?@qCs[ 8.4医用激光设备
NxrfRhaU3 @XN *H- | 8.4.1医用激光
光源 [?S-on. "W@>lf?" 8.4.2医用激光传播用
光纤 v {O(}@ fYiof]v@_m 8.5激光应用于医学的未来
{O5(O oDa c3!YA"5 8.5.1医用激光新技术
qrkJ: @2/ xu 8.5.2光动力学治疗的前景
^-g-]?q |*JMCI@Mz 思考练习题8
{(_> A\zi dw3H9(-lp 第9章激光在信息技术中的应用
_KA g1Ww 8Uoqj=5F 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
P$Fq62;}r4 gh<2i\})' 9.1.1半导体激光器
A k+MR EG }]+k 9.1.2光纤激光器
;3
/*Z5p c+ .?+g 9.1.3光放大器
>{ .|Ng4K vxl!`$Pi 9.2激光全息三维显示
`c' R42S A W+ v#m>G 9.2.1全息术的历史回顾
]z"7v v 0D@`C 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
>L,Pw1Y0W[ s/0~! 0 9.2.3白光再现的全息三维显示
!d{Ijs'T ^wMZG'/ 9.2.4计算全息图
iE* Y@E5x0 =m/BH^|&W 9.2.5数字全息术
6a4-V X5 MOIMW+n 9.2.6全息三维显示的优点
sg8j}^VI 4&wwmAp^ 9.2.7全息三维显示的应用
I2e@_[
1 !xz{X ? 9.2.8全息三维显示技术的展望
/m8&E*+T1 rk< 3QXv 9.3激光存储技术
mM\jU5P:^ _7N^<'B 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
57`9{.HB \!s0H_RJY 9.3.2激光光盘存储
LHHDD\X P>qDQ1 9.3.3激光体全息光存储
/YD2F BB3wG*q 9.3.4激光存储技术的新进展
V[avV*;3i -(l/.yE{X 9.4激光扫描和激光打印机
{]3Rk : i/uRR 9.4.1激光扫描
xF7q9'/F i~uoK7o|G 9.4.2激光打印机
nPj
&a 1Gh3o}z 9.5量子光通信中的激光源
t+2,;G dobqYd4` 9.5.1量子光通信
:qrCqFl gYW 9.5.2量子态发生器及应用
ghDOz
3 w/Y6m.i1 思考练习题9
F.@U
X{J <S(`e/ #[ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
%C~LKs5oH /=~o|-n8@ 10.1激光核聚变
Iv51,0A `xie / 10.1.1受控核聚变
# ByrX\ ~.&2N Ur 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
\4"01: u' ]n^TN
r7 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
,n/^;. _1 LRK l3"M 10.2激光冷却
"t:9jU \@h q7:Q 10.3激光操纵微粒
N^xk.O_TO OpxJiu=W 10.3.1光捕获
%fB!XCW v>E3|w% 10.3.2微粒操纵
G_)(? 0qhSV B5 10.4超越经典衍射极限的分辨率
YLFM3 IaP MT(G=r8 10.4.1解析延拓
f1 TYQ?e Nk@a g) 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
{p)=#Jd`.P 8bW,.to(?x 10.4.3傅里叶叠层算法
y5$AAas sq1v._^s 10.4.4相干谱复用
VY_<c 98v ~-K<gT/ 10.4.5非相干结构光
照明成像
t+%tN^87: ;.#l[ 10.4.6超分辨荧光显微镜
X}R Q&k J> %uak< 10.5激光光谱学
ODE^;:z ! oC >l|?h, 10.5.1拉曼光谱
Q|i`s=| Z9k"&F ~u} 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
5`O af\S n s`njx}C 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
xa$p,_W:' >do3*ko A 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
&#DKB#.2 E;)7#3gY1 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
O\ph!?L BIeeu @p 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
;1Zz-@ 8V(-S, 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
:iVEm9pB) 9#D?wR#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
x9B5@2J1 -9@/S$i 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证
\o=YsJ8U GK\`8xWE 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
wTK>U`o 3tAX4DnYrq 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
sH `(y)`_ }`*DMI;- 思考练习题10
U5pg<xI {Bm7'%i 附录A随机变量
J sc`^a%`' H;=+ +Dh A.1概率的定义和随机变量
aH+n]J]
=) `6B jNV A.2分布函数和密度函数
``9`Xq AW< z7B D A.3推广到两个或多个联合随机变量
|6y(7Ha 0 4wO9L; A.4统计平均
HDV$y=oHh vivU4:uH3 附录B随机过程
P
K9BowlW Bgy?k K2[ B.1随机过程的定义和描述
ts=KAdcJ Z%1{B* (e B.2平稳性和遍历性
dp'xd>m \qB:z7I2 参考文献
jZLD^@A P 4!^flKZQ 
/O/pAu> (TQhO$, （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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