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。 \QMSka> ^n2w6U0  "G,*Z0V5 bp $jD 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 <C>i~ <`d ?0(B;[xEJ 1.1光的波粒二象性 .E}}) ;l W_
6Jl5] 1.1.1光波 ( ;j7 {( 2DC#PX)i 1.1.2光子 5,c` xqtjtH9X 1.2原子的能级和辐射跃迁 .)3 2WD% QLUe{@ivc 1.2.1原子能级和简并度 >gSerDH8\ ~JNuy"8 1.2.2原子状态的标记 $K KaA{ 0- ,pASjFWi 1.2.3玻尔兹曼分布 CbH Nb~ P8VU&b\ 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 Qm.kXlsDI 2bJFlxEU 1.3光的受激辐射 0&\Aw'21 i`SF<)M( 1.3.1黑体热辐射 f5a] (& b
tu:@s8ci 1.3.2光和物质的作用 X2uX+}h*tA 3PA'Uk"5Z 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 W$JA4O>b fEj W7 c 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 kUUq9me&o ~ tLR 1.4光谱线增宽 YzZF^q^I oS l>%} 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 cMl%)j- jyGVb no` 1.4.2自然增宽 t4IJ%#22 S2R[vB4). 1.4.3碰撞增宽 C P#79=1 2jW>uk4/i 1.4.4多普勒增宽 K*Jty y}r K8J2eV\ 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 u,m-6@ il vs. uq 1.4.6综合增宽 [tzSr=,Cg !T* B{+| 1.5激光形成的条件 %-l:_A >D/~|`=p 1.5.1介质中光的受激辐射放大 JC "K{ V{ >y 9o&D 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 lAk1ncx 'u[o`31. 思考练习题1 fqb$_>3Ol 8q3TeMY V 第2章激光器的工作原理 .dCP 8 | $ t $f1? 2.1光学谐振腔结构与稳定性 C):d9OI? U_- K6:tr 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 pYVy(]1I(3 H040-Q;S' 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 ? ~Zr d i8Y gG0[) 2.1.3稳定图的应用 -mJ&N } qv-lO 2.2速率方程组与粒子数反转 t xo?k/w p^rX. ?X 2.2.1三能级系统和四能级系统 9Nu#&_2R Q) Bo Wd 2.2.2速率方程组 5 "am>$rh AtlR!I EUb 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 LDEt., 6i q "D
L6 >j 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 iwJ-<v_:h gVU\^KN] 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 oRThJ B 2U'JzE^Do 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 (eG]Cp@ |/^aL j^u 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 y] ]Vp~R:[ \a2oM$PX 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 j!MA]0lTM !7`=r T& 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 ** r? SP7g qM 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 rg^\BUa-W, zXPJ;^Xxa 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 Gd6 ;'ZCmY { 2k<
k(, 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 %4|}&,%%r .cS,T<$ 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 pt%~,M _ q4GW=@eD 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 mUyv+n, jnp6qpY{ 2.5激光器的损耗与阈值条件 >?W;>EUH d)1sP0Z_@ 2.5.1激光器的损耗 z!C4> , sQ:VrX wP 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 |vDoqlW cvV?V\1f 2.5.3阈值条件 a]Da`$T s.`%Z Dl@Y 2.5.4对介质能级选取的讨论 *!]Epb bC4* w
O 思考练习题2 f93rY < ,cy/fW 第3章激光器的输出特性 AzO3 (1 : ]7S7CVDk4 3.1光学谐振腔的衍射理论 $
l sRg:J R c:cVK 3.1.1数学预备知识 Bd B ` #D LT -G0 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 %{~mk[d3 9g&)6,< 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 &PBWJ?@O)r }RN=9J 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 @)Hbgkdi OZB}aow 3.2对称共焦腔内外的光场分布 K~y9zF{ t:"=]zUU 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 C*y6~AYN# QV'3O| 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 Y 6<0% ~?`9i>3W~ 3.3高斯光束的传播特性 me[J\MJ;w^ :^-H VT)qF 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 ??zABV K!- &Zv 3.3.2高斯光束的相位分布 :S99}pgY A.$VM# 3.3.3高斯光束的远场发散角 z)W#&JFF uWR,6\_jY 3.3.4高斯光束的高亮度 V>>) 7E:Q h*\TCl) 3.4稳定球面腔的光束传播特性 34m' ]n [Z5}2gB& 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 g3|Y$/J7P 7<QYT+6xV 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 /[nZ#zj!3 !|Xl 8lV` 3.5其他几种常用的激光光束 <^*+8{* )Vg{Y [! 3.5.1厄米-高斯光束 ."F'5eTT~ 3vRL g b 3.5.2拉盖尔-高斯光束 N}}PlGp$ K.#,O+-Kg` 3.5.3贝塞尔光束 B'KXQa -$O =N*%f% 3.6激光器的输出功率 :@QK}qFP !4 4mT'Y 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 K.V!@bPlw9 %7C %`)T] 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 DX& lBV +YQ~t,/ 3.7激光器的线宽极限 6_9:Eb=^v! 8t T&BmT 3.8激光光束质量的品质因子M2 y?Hj %, y,y/P yN) 3.9模式激光的某些一阶统计性质 mI?* Z%>g hyk|+z`B 3.9.1单模激光的一阶统计性质 Z/NGv Jv 6nlK` 3.9.2多模激光的一阶统计性质 RFZU}. *K$ KD%xo/Z. 思考练习题3 j'#jnP*P >Bh)7>`3c 第4章激光的基本技术 M!&_qj&N, nCf fBc 4.1激光器输出的选模 n!kk~65| %?]{U($? 4.1.1激光单纵模的选取 Qr|N) Nh1 e1m? 4.1.2激光单横模的选取 NRHr6!f> ~{1/* &P 4.2激光器的稳频 C}(<PN T G!!- +n< 4.2.1影响频率稳定的因素 ;Ch+X$m9 XI@6a9Uk 4.2.2稳频方法概述 e'k;A{Oh { (m+M 4.2.3兰姆凹陷法稳频 l5ZADK4 &jXca| wAR 4.2.4饱和吸收法稳频 2A*X Hvwb
^ MWEfPt 4.3激光束的变换 m0x J05Zx aW`:)y&f 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 ?o(ZTlT pgz:F#> 4.3.2高斯光束的聚焦 w|!YoMk+o r,` Z.A 4.3.3高斯光束的准直 $' A4RVVT 3iu!6lC 4.3.4激光的扩束 G*P[z'K= {\vI9cni|" 4.4激光调制技术 HZ QDe& f nLR
4.4.1激光调制的基本概念 av u*>SB Q a,NGP. 4.4.2电光强度调制 r m Y,v 7>nhIp)) 4.4.3电光相位调制 .Dgo Oo%?" 7.wR"1p# 4.5激光偏转技术 pchQ#GU }G>v]bV0V 4.5.1机械偏转 ;yk9(wea}" jgk{' _ j 4.5.2电光偏转 B,~f " Zw;$(=" 4.5.3声光偏转 |Hx%f kJ%{ [1fr 4.6激光调Q技术 /[\6oa 33=Mm/<m$P 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q RpHpMtvNo/ >X;xIyRL 4.6.2调Q原理 3c01uObTL ??%)|nj . 4.6.3电光调Q qg^(w fI gbY LA a 4.6.4声光调Q KotPV g g erh# 4.6.5染料调Q <T(s\N5B= sx-EA&5-9k 4.7激光锁模技术 Y*5Z)h
1 *e( :["v 4.7.1锁模原理 Of1IdE6~ ;): 8yBMk 4.7.2主动锁模 lr 9=OlH z[WC7hvU 4.7.3被动锁模 IkSX\* U8 Z~Y}29 思考练习题4 4 hL`=[AB 6P0y-%[Gk 第5章典型激光器介绍 TF BYY{Y Xxm JP5 5.1固体激光器 nVz5V%a!\q R
^HohB 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 /)sDnJ1r fp9rO}## 5.1.2固体激光器的泵浦系统 =YWT|%^uX zx
c t( 5.1.3固体激光器的输出特性 G1kDM.L 9OPK4- 5.1.4新型固体激光器 y:qx5M i 1v;'d1Hg; 5.2气体激光器 4BH tR017r j%#?m 2J} 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 +#0~:&!9 7;^((.]ln 5.2.2二氧化碳激光器 .6\T`6H=a J
cP~-cp 5.2.3Ar＋离子激光器 Kp8fh-4 _ AnR lH 5.3染料激光器 - oU@D E^7C
_JP 5.3.1染料激光器的激发机理 5i|s>pD4z1 )X7e$<SU* 5.3.2染料激光器的泵浦 : aHcPc: _~juv& 5.3.3染料激光器的调谐 (RExV?: L {!ihJr 5.4半导体激光器 U9x4j_.q ldK>Hx M%Z 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 T0;u+$ pQqbZ3] 5.4.2PN结和粒子数反转 Ft3I>=f{ }I\-HP8!gv 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 3QIdN P= e4lF. 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 \$j^_C> dl:-k r8 5.5其他激光器 AU/#b(mI hBjVe?{ 5.5.1准分子激光器 = PV/`I_h h(_P9 E[g 5.5.2自由电子激光器 ,`y yR:F ' m[6v} 5.5.3化学激光器 F#B5sLNb `{DG;J03[ 思考练习题5 .x EJaID\N ) 9MrdVNv 第6章激光在精密测量中的应用 UkZ\cc}aC/ !Ri
r&gF 6.1激光干涉测长 *
flW L `v~!H\q 6.1.1干涉测长的基本原理 m*`cuSU|o lw s(/a*c 6.1.2激光干涉测长系统的组成 ?d4Boe0-a2 o!=WFAi[pX 6.1.3激光外差干涉测长技术 =rEA:Q`~w jM]d'E?ZLA 6.1.4激光干涉测长应用举例 RE 9nU%! &-= K:;x 6.2激光衍射测量 *o!l/>4g $6#
lTYN~ 6.2.1激光衍射测量原理 Vg{Zv4+t ;@9e\!% 6.2.2激光衍射测量的方法 _|X7
n~ {M [~E|@D 6.2.3激光衍射测量的应用 R5~gH6K| .9OFryo 6.3激光测距 #sZIDn J# 7l R<@$q 6.3.1激光脉冲测距 JD ]OIh 2
Kl a8 6.3.2激光相位测距 \"'\MA b ~*i91)\ 6.4激光准直及多自由度测量 qi&D+~Gv! ZjS(a d*.2 6.4.1激光准直仪 Pxqiv9D<R SRItE\"Xe 6.4.2激光衍射准直仪 =e {.yggE TY~Vi OC 6.4.3激光多自由度测量 3b@VY'P (UGol[f< 6.5激光多普勒测速 ddoFaQ8 g8l5.Mpx 6.5.1运动微粒散射光的频率 E M Q4yK v,jhE9_O0 6.5.2差频法测速 2d 8=h6 +I@cO&CY| 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 U(*yL- (N D%} 6.6环形激光测量角度和角加速度 Xu 6K%]i^ y(}Eko4u5 6.6.1环形激光精密测角 8+ >\3j cIb4-TeV 6.6.2光纤陀螺 @VK6JjIq + xp* ]a 6.7激光环境计量 ,9\Snn 8teJ*sz 6.8激光散射板干涉仪 ;&
|qSa' a+Ab]m8` 思考练习题6 B |&F%P0: \[ M_\&GC 第7章激光加工技术 5un^yRMB- c`jDW S 7.1激光热加工原理 H\#:,s {1 :Q7mV%% 7.2激光表面改性技术 f4"4ZVcr :gf;} 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 6 D /tK| ,E}$[mHyjz 7.2.2激光表面熔凝技术 J +q|$K6 :YNp8!?T ? 7.2.3激光熔覆技术 V`bs&5#S x Qx t@ V 7.3激光去除材料技术 *_"u)<J Y(r@v 7.3.1激光打孔 wkBL=a u7].}60.' 7.3.2激光切割 !d8 A Js{= i>D 7.4激光焊接 mCdgKr|n au$" B/ 7.4.1激光热导焊 $iPP|Rw J JnYOau 7.4.2激光深熔焊 Uc&iZFid2K ;GOz>pg 7.4.3激光复合焊 *7R vHHf l r~g G3 7.5激光快速成型技术 @;Y~frT o`6|ba 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 cj
g.lzY H Vz"u>BP3~ 7.5.2激光快速成型技术 /;oqf4MF 8\Hr5FqB( 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 ST;t,
D: !# }7{ 7.6其他激光加工技术 0m)&Y FZ[( -^SA8y 7.6.1激光清洗技术 WG5W0T_ s bS~N*{E 7.6.2激光弯曲 \#6Fm_b] u Yc;ec9~ 思考练习题7 NXU`wnVJ a$JLc a 第8章激光在医学中的应用 i9m*g*"2 b{5K2k&, 8.1激光与生物体的相互作用 x s!p| X?o(
b/F - 8.1.1生物体的 光学特性 ! '0S0a8 s>%Pd7: 8.1.2激光对生物体的作用 LFu%v7L` "A[ b
rG 8.1.3激光对生物体应用的优点 k ;Fh4Hv X_ ?97iXjx 8.2激光在临床治疗中的应用 S$[k Q|Am b ,<9 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 0 X9Y~TM% F
L=,YP 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 J4aB Pq` ~cqryr9
8.2.3激光在眼科中的应用 M1! pQC_9 1*Ar{:+ua 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 0KvVw rWJ thW< 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 :i*JnlvZ tIuoD+AW 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 Q0cRH"!: ycr"Y| 8.2.7光动力学治疗 P Q U]l"A ux-CpI 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 uT_!'l$fr u8vuwbra! 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 )S@jDaU< (@sp/:`6 8.3.2激光断层摄影 5VE2@Fn} aT!;{+ 8.3.3激光显微镜 6Bt=^~d
l]_=:)" ] 8.4医用激光设备 yR71%]*. %[QV,fD'E 8.4.1医用激光 光源 ;<wS+4, Xb XA+ey 6 8.4.2医用激光传播用 光纤 lU2c _4 d- E4~)Qy 8.5激光应用于医学的未来 oC |WB S E ]} n( 8.5.1医用激光新技术 C>QIrZu KEr\nKT1 8.5.2光动力学治疗的前景 nU
z7|y :@3Wg3N 思考练习题8 rOfK~g,X W WG /k17 第9章激光在信息技术中的应用 T-" I9kM pchBvly+0 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 1|Q vN1? .ln8|;% 9.1.1半导体激光器 &h~aChJ 2>PH 8 9.1.2光纤激光器 eE]hy'{d< +M\8>/0oA 9.1.3光放大器 bKbp? -] 7C,T&g
1: 9.2激光全息三维显示 v."Dnl
>'=MH 2; 9.2.1全息术的历史回顾 9w4sSj` 2 WBq 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 ;</Lf=+Vm X hW %,/< 9.2.3白光再现的全息三维显示 )j&" %[2F RDQ^dui 9.2.4计算全息图 3Rv7 Qx lE#m]D 9.2.5数字全息术 #`S D$; mDMt5(. 9.2.6全息三维显示的优点 4FMF|U $1Nd_pD= 9.2.7全息三维显示的应用 'c `jyn (Xx n\*S 9.2.8全息三维显示技术的展望 1yqoA * K % g;NW 9.3激光存储技术 -8Ti*: i%{X9!*%TX 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 e$/B_o7( 15H6:_+=0 9.3.2激光光盘存储 Y: QD mxG ]kqi 9.3.3激光体全息光存储 /.Jb0h[W1 '/%zi,0 9.3.4激光存储技术的新进展 x5si70BKC/ %@J1]E; 9.4激光扫描和激光打印机 ]F*3"y?)2 i76 Yo5 9.4.1激光扫描 c+' =hR[ D &:yMp( 9.4.2激光打印机 Bx~[F =_TaA(79 9.5量子光通信中的激光源 )LHj+B qN|
fEO > 9.5.1量子光通信 U]4pA#*{| rP=sG;d 9.5.2量子态发生器及应用 ?w&SW{ I *Td nB'Gd 思考练习题9 = P77"Dd qv{o |g
QB 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 S 01wwZ 4rNL":"O 10.1激光核聚变 rXi uwz \ (Y e>Cp+] 10.1.1受控核聚变 g[z.*y/ T=Z.U$ 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 bha?eN b`mj_b 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 B5am1y{P# L;t)c 10.2激光冷却 .w?
.ib( Oxx^[ju~ 10.3激光操纵微粒 N+W&NlZ
b3 qc_ 10.3.1光捕获 'Pltn{iq[ f<jb=\}x 10.3.2微粒操纵 g ^>#^rLU % 'Xk)-+y 10.4超越经典衍射极限的分辨率 <g2_6C\j -`c :}m 10.4.1解析延拓 B7*}c]^6/ L) : qu 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
q" @ e_3CSx8Cc 10.4.3傅里叶叠层算法 w5C*L)l mz7l'4']+ 10.4.4相干谱复用 u62 )QJE Kf,-4) 10.4.5非相干结构光 照明成像 V rP}#3I pb;")Q' 10.4.6超分辨荧光显微镜 ZFh +x@ @$@mqHI} 10.5激光光谱学 y>VcgLIB /i|z .nNO 10.5.1拉曼光谱 fp>.Owt%. |PV t}*0" 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 3eIr{xs j0-McLc 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 9L eNe}9v uYO|5a<f~ 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 /M0/- pV 9 V2&^!#=s
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 &R-H"kK? "
BTE 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 tOdT[& !%L,* ' 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 L wJ0 8|1^|B( l 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 h+UnZfm "AueLl) 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 .q`{Dgc~ ;1AG3P' 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 CX/ (o] ;I6s-moq_ 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 {i{xo2<1" H:&?ha,9 思考练习题10 UV7%4xM5v dXvt6kF 附录A随机变量 P!g-X%ngo Qu*1g(el!o A.1概率的定义和随机变量 9>*c_ my\&h CE A.2分布函数和密度函数 8Cf|*C+_' oW }!vf3z A.3推广到两个或多个联合随机变量 6o&ZIY J9k q%3<Juq~$ A.4统计平均 T3J'f jY $K}.
+`vVO 附录B随机过程 oY9FK{ E$\~lcq B.1随机过程的定义和描述 $< %B#axL E Yzg%\HH B.2平稳性和遍历性 :>
-1'HC Ggm` ~fS 参考文献 `x 8B n" E0f{iO ;}  H?rg5TI0 Y>6.t"?Q^ （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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