激光原理及应用(第4版)

发布:cyqdesign 2020-03-30 17:35 阅读:5563
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。 K)+]as  
[?qzMFb  
 '.>y'=  
,`k6 @4  
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 v]H9`s#,  
Hi/[  
1.1光的波粒二象性 n\<7`,  
"68X+!  
1.1.1光波 ue@W@pj  
?U O aqcL  
1.1.2光子 2Qh)/=8lM  
5ug|crX  
1.2原子的能级和辐射跃迁 yJ ljCu)f  
njO~^Hl7  
1.2.1原子能级和简并度 $/@  L  
Oo FMOlb.Z  
1.2.2原子状态的标记 ;cPPx`0$9  
GRVF/hPn  
1.2.3玻尔兹曼分布 ?$uF(>LD  
 4~ L1~Gk  
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 PlK3;  
Gr)G-zE  
1.3光的受激辐射 o2hZ=+w>  
J|^z>gP(  
1.3.1黑体热辐射 U /~uu  
u2`j\ Vu  
1.3.2光和物质的作用 r:E4Wi{\  
}A;YM1^$  
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 kzNRRs\e  
nm]lPKU+Y  
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 i "X" -)#  
YjJ^SU`*  
1.4光谱线增宽 Am*lx  
I|>.&nb  
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 , /jHhKW  
p5w9X+G%  
1.4.2自然增宽 TX@ed  
eH!V%dX  
1.4.3碰撞增宽 Bgzq  
*//z$la  
1.4.4多普勒增宽 *A8Et5HAv  
Y  9z*xS  
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 m']$)Iqw  
_3wK: T{:  
1.4.6综合增宽 q #7Nk)<.  
n9k  
1.5激光形成的条件 $cwmfF2C  
!b4AeiL>w  
1.5.1介质中光的受激辐射放大 /FpPf[  
K ;]dZ8  
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 {Oq8A.daJ  
-"a(<JC^NI  
思考练习题1 +]NpcE'  
1>Vq<z  
第2章激光器的工作原理 N#)Klq87z  
S1@r.z2L  
2.1光学谐振腔结构与稳定性 Nq\)o{<1  
<SOG?Lh~  
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 IR:{{ (  
v<)&JlR  
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 02tN=}Cj)  
iC^G^~V+H  
2.1.3稳定图的应用 Qt_KUtD  
jq8TfJ|   
2.2速率方程组与粒子数反转 2Q@Jp`# ,4  
J kAd3ls  
2.2.1三能级系统和四能级系统 '@w'(}3!3R  
3 Fy C D4#  
2.2.2速率方程组 bj 8pqw|;  
tlg}"lY  
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 nhC8Tq[m  
%H&WihQ  
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 i O?f&u  
PNo:vRtsq  
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 [q_62[-X  
qdKqc,R1{  
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 r|\{!;7  
ahCwA}  
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 \v<S:cTf  
+oO7UWs>6  
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 JdUdl_D z  
>=:mtcph  
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 m$(OQ,E  
W?P4oKsql*  
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 rUyGTe(@h  
k{b|w')  
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 #2:?N8vz*  
<|X+T,  
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 (18ZEKk  
99By.+~pX  
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 ]GCw3r(!  
C"0 VOb  
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 n_LK8  
G?\eO&QG{"  
2.5激光器的损耗与阈值条件 +t&)Z  
vkR ~nIp  
2.5.1激光器的损耗 q+<,FdG  
0:4>rYBC   
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 n c~JAT# '  
Otq1CD9  
2.5.3阈值条件 KD+&5=Y  
)1@%!fr  
2.5.4对介质能级选取的讨论 (e!Yu#-  
I!u=.[5zdC  
思考练习题2 WS.g` %  
n <> ^cD  
第3章激光器的输出特性 Fn4yx~0  
T3"'`Sd9;  
3.1光学谐振腔的衍射理论 B~qo^ppVU  
C\ Yf]J  
3.1.1数学预备知识 sMUpkU-  
r)Zk-!1  
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 /?XI,#j3kM  
52Dgul  
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 <ME>#,  
f2SJ4"X  
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 ;1nXJ{jKw  
Jc]66   
3.2对称共焦腔内外的光场分布 ~=[5X,Ta  
~!7x45( 1#  
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 88[u^aC  
yIngenr$  
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 NRT]dYf"z  
y x#ub-A8  
3.3高斯光束的传播特性 $9X?LGUz  
#^9k&t#!6  
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 Xc" %-  
e 6>j gy  
3.3.2高斯光束的相位分布 FU .%td=:  
a&)!zhVP  
3.3.3高斯光束的远场发散角 }opMf6`w  
?P>4H0@I+  
3.3.4高斯光束的高亮度 2P@6Qe ?  
RIO?rt;  
3.4稳定球面腔的光束传播特性 @o'L!5Y  
>m <T+{`  
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 /Qef[$!(  
g`C8ouy  
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 L{)t(H>O  
e00 }YWf%  
3.5其他几种常用的激光光束 (RG "2I3  
L,nb<  
3.5.1厄米-高斯光束 ; 2V$`k  
i^A=nsD`  
3.5.2拉盖尔-高斯光束 '!?t+L%gO  
5=<KA   
3.5.3贝塞尔光束 V,'_BUl+x  
}oSgx  
3.6激光器的输出功率 A8ef=ljM?  
3k(tv U+eC  
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 Q{'4,J-w  
Yl"CIgt  
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 S-~)|7d.  
t?Q bi)T=z  
3.7激光器的线宽极限 ]SPuNBsy)  
wqV"fZA\]  
3.8激光光束质量的品质因子M2 +Ig%h[1a  
z#P`m,~t0  
3.9模式激光的某些一阶统计性质 {[Y7h}7  
c|aX4=Z  
3.9.1单模激光的一阶统计性质 WQiRbbX  
L+ XAbL)  
3.9.2多模激光的一阶统计性质 cjO %X  
OW@)6   
思考练习题3 N81M9#,["~  
S&XlMu  
第4章激光的基本技术 mT UoFXX[  
-{9mctt/gE  
4.1激光器输出的选模 =>evkaj  
RjO0*$>h  
4.1.1激光单纵模的选取 dPf7o   
)S`[ gK  
4.1.2激光单横模的选取 &nI>`Q'  
G%>[7]H  
4.2激光器的稳频 PUZcb+%]h  
!.t D.(XP  
4.2.1影响频率稳定的因素 TBO g.y]  
=_ N[mR^  
4.2.2稳频方法概述 BKb#\(95*  
6<QC|>p  
4.2.3兰姆凹陷法稳频 B9$f y).Gp  
.QZjJ9pvK  
4.2.4饱和吸收法稳频 &IzNoB  
*l"CIG'  
4.3激光束的变换 4cPZGZ{U  
~x<?Pj  
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 (U# Oj"  
8-k`"QI=  
4.3.2高斯光束的聚焦 5G(dvM-n  
)1Y?S;  
4.3.3高斯光束的准直 h!|Uj  
;fW~Gb?"  
4.3.4激光的扩束 bolG3Tf|  
;s3\Z^h4kd  
4.4激光调制技术 hwL`9.w  
8Yf*vp>T/x  
4.4.1激光调制的基本概念 jn(!6\n"  
ZS(%!+M  
4.4.2电光强度调制 /d:hW4}<}.  
vxC];nCC#  
4.4.3电光相位调制 <rK[&JlJ  
}+pwSjsno  
4.5激光偏转技术 tvFe_*Ck  
.Tq8Qdl  
4.5.1机械偏转 /^k%sG@?  
[TUs^%2@  
4.5.2电光偏转 (Sgsy^|N  
%g@\SR.  
4.5.3声光偏转 "JLE  
c^pQitPv  
4.6激光调Q技术 "a~r'+'<  
{,h_T0D^j  
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q  ,Zb  
ty"L&$bf  
4.6.2调Q原理 k+P3z&e  
2YY4 XHQS  
4.6.3电光调Q ]cS(2hP7  
*c/V('D/  
4.6.4声光调Q =p=/@FN  
F!u)8>s+z{  
4.6.5染料调Q {6RA~  
UF-'(  
4.7激光锁模技术 >bQOpGy}l  
9@q!~ur  
4.7.1锁模原理 7.ein:M|CB  
j$/#2%OVN  
4.7.2主动锁模 6fI2y4yEz  
-.M J3  
4.7.3被动锁模 LA lX |b  
Et(H6O 8  
思考练习题4 ^AJ 2Y_}v  
CdmpKkq#  
第5章典型激光器介绍 G/},lUzLg  
F {L#  
5.1固体激光器 >]gB@tn[  
er-0i L@  
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 \ctzv``/n  
*aWh]x9TlU  
5.1.2固体激光器的泵浦系统 MnF|'t  
^w``(-[*  
5.1.3固体激光器的输出特性 v@yqTZ  
( 2L,m  
5.1.4新型固体激光器 O{\<Izm`D  
~aQR_S  
5.2气体激光器 t g-(e=S4P  
',WJ'g  
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 Ank_;jo  
Vn{;8hZ :a  
5.2.2二氧化碳激光器 {v=[~H>bt  
\I4Uj.'> \  
5.2.3Ar+离子激光器 OGJrwl  
G9QvIXRi  
5.3染料激光器 ONcLhwH  
Et-|[ eL  
5.3.1染料激光器的激发机理 *?uUP  
k{F6WQ7  
5.3.2染料激光器的泵浦 Viw,YkC  
Ti0kfjhX7  
5.3.3染料激光器的调谐 Op~:z<z  
4f8XO"k7t=  
5.4半导体激光器 <zvtQ^{]  
e@Ev']  
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 PZZPx<?N  
7SYe:^Dx  
5.4.2PN结和粒子数反转 |4j6}g\  
S[/udA   
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 . a @7  
#Y-_kQV*  
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 wG)[Ik6:  
cyHbAtl  
5.5其他激光器 i(.PkYkaq  
b3%a4Gg&  
5.5.1准分子激光器 ebCS4&c  
pG)dF@  
5.5.2自由电子激光器 k$J!,!q  
eS ?9}TG|  
5.5.3化学激光器 z4(\yx  
$J)`Ru6.  
思考练习题5 udr|6EjD.  
*,O3@,+>H  
第6章激光在精密测量中的应用 <GQ=PrT|/  
$qZ6i  
6.1激光干涉测长 ZK'WKC  
KOXG=P0  
6.1.1干涉测长的基本原理 )*uotV  
$/#[,1  
6.1.2激光干涉测长系统的组成 +=|%9%  
AOcUr)  
6.1.3激光外差干涉测长技术 i-4L{T\K  
T9r6,yY  
6.1.4激光干涉测长应用举例 N:+EGmp  
hmuhq:<f  
6.2激光衍射测量 3jJV5J'"  
p*YV*Arv  
6.2.1激光衍射测量原理 b{-|q6  
J n2QvUAZ&  
6.2.2激光衍射测量的方法 MuzQ z.C  
S-Vxlku]  
6.2.3激光衍射测量的应用 Qu8=zI>t  
7!Im|7Ty  
6.3激光测距 XA.1Y)  
\fI05GZ  
6.3.1激光脉冲测距 N;!!*3a9=  
j8^ #698X  
6.3.2激光相位测距 *nHMQ/uf  
ScVbo3{m*T  
6.4激光准直及多自由度测量 c`lL&*]  
I|;zGmg#k  
6.4.1激光准直仪 4JO 16  
*u,&?fCl  
6.4.2激光衍射准直仪 .s41Tc5u  
T4ugG?B*  
6.4.3激光多自由度测量 >nvK{6xR:  
).e}.Z6[i`  
6.5激光多普勒测速 LZs'hA<L  
J#3[,~  
6.5.1运动微粒散射光的频率 YG0b*QBY~  
('dbMH\O  
6.5.2差频法测速 `0q=Z],  
w r,+9uK  
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 G6x'Myg I  
(./Iq#@S  
6.6环形激光测量角度和角加速度 )g3c-W=  
P (Y\l  
6.6.1环形激光精密测角 b^}U^2S%  
; }ThBb3  
6.6.2光纤陀螺 gCVOm-*:  
4_'BoU4  
6.7激光环境计量 ICe;p V  
i;|I; 5tC  
6.8激光散射板干涉仪 q3K}2g  
>+!Ef  
思考练习题6 @g" vuaG}  
-'*<;]P+.  
第7章激光加工技术 UL%a^' hR  
4mX?PKvbn  
7.1激光热加工原理 ;7H^;+P  
3%Q9521  
7.2激光表面改性技术 Co=Bq{GY  
em- <V5fb  
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 :c8d([)$  
ZYt<O  
7.2.2激光表面熔凝技术 %yl17:h#  
qFq$a9w|@  
7.2.3激光熔覆技术 0O]v|  
`(I$_RSE")  
7.3激光去除材料技术 Y"m(hs $  
x_C0=Q|K3  
7.3.1激光打孔 Jm< uE]9  
NN5Ejr,  
7.3.2激光切割 qTMY]=(  
%p&y/^=0I  
7.4激光焊接 )DlKeiK  
\ptjnwC^O  
7.4.1激光热导焊 yg~@} _C2_  
.`v%9-5v  
7.4.2激光深熔焊 9zIqSjos"  
*BF[thB:a  
7.4.3激光复合焊 %so{'rQl  
A&WC})H5  
7.5激光快速成型技术 E7aG&K  
=1,1}OucP  
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 Sw5-^2x0'  
kBoQjOV`  
7.5.2激光快速成型技术 _z 5W*..  
fz2}M:u  
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 B##X94aTT  
JAXD\StC  
7.6其他激光加工技术 y%kZ##  
Vry_X2  
7.6.1激光清洗技术 ;_E|I=%'E  
!7MRHI/0C  
7.6.2激光弯曲 6CW5ay_,  
~vM99hW  
思考练习题7 Z|ZB6gP>h1  
S'hUh'PZ  
第8章激光在医学中的应用 zEukEA^9`  
MOnTp8   
8.1激光与生物体的相互作用 { w sT  
q(~|roKA(  
8.1.1生物体的光学特性 Ud e?[6  
TOS'|xQ  
8.1.2激光对生物体的作用 ;YW@ 3F-h  
6DgdS5GhT_  
8.1.3激光对生物体应用的优点 v_WQ<G?  
V{A`?Jl6{  
8.2激光在临床治疗中的应用 SO[ u4b_"h  
*)6\ V}`  
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 X;l/D},.  
PiCGZybCA  
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 uLPBl~Y  
af9KtX+  
8.2.3激光在眼科中的应用 lI.oyR'  
FOMJRq  
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 c-n/E. E  
j0a=v}j3  
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 %b4tyX:N0  
FU>KiBV#  
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 DZ\K7-  
.5}Gt>4XM  
8.2.7光动力学治疗 /S1/ZI  
c< MF:|(}  
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 8UqH"^9.Q7  
.jk A'i@  
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ?h%Jb^#9  
5I^;v;F  
8.3.2激光断层摄影 3JBXGT0gJ  
'=#fELMW  
8.3.3激光显微镜 =y)K er  
N)R5#JX  
8.4医用激光设备 n_9Ex&?e  
QKlsBq  
8.4.1医用激光光源 NX.5 u8Pf  
`&OX|mL^w  
8.4.2医用激光传播用光纤 !Hl]&  
[w|Klq5  
8.5激光应用于医学的未来 _ezRE"F5  
$/;K<*O$  
8.5.1医用激光新技术 _N^w5EBC]  
W{tZX^|  
8.5.2光动力学治疗的前景 0gaHYqkA>}  
)OxcCV?5Z  
思考练习题8 g3>>gu#0DC  
{ilz[LM8(  
第9章激光在信息技术中的应用 <p*k-mfr  
,p#B5Dif/  
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器  -D'XxOI  
F4= =a8  
9.1.1半导体激光器 kmc"`Ogotw  
Y7r;}^+WY  
9.1.2光纤激光器 NjOUe?BQ  
~~-VScG&  
9.1.3光放大器 2%`= LGQC  
/o'lGvw  
9.2激光全息三维显示 PS+~JwDUc  
W.jXO"pN  
9.2.1全息术的历史回顾 % ym};7'&b  
1Z @sh>X|  
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 Rk3 bZvj3  
2HN*j~>i~  
9.2.3白光再现的全息三维显示 E1OrL.A6  
P@vUQ  
9.2.4计算全息图 Q+9:]Bt  
rlY0UA,  
9.2.5数字全息术 /YHO"4Z  
~U"m"zpLP  
9.2.6全息三维显示的优点 TaBya0-  
'kcR:5B  
9.2.7全息三维显示的应用 "YgpgW  
Q'Osw"  
9.2.8全息三维显示技术的展望 3,{eH6,O7M  
O=RS</01!  
9.3激光存储技术 j_N<aX  
&TQ~!ZMOR"  
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 pQ:^ ziwa3  
qfE0J;e   
9.3.2激光光盘存储 u*)/e9C  
}" vxYB!h3  
9.3.3激光体全息光存储 K8X7IE  
J~]@#=,v  
9.3.4激光存储技术的新进展  7N[".V]c  
1?FG3X 5  
9.4激光扫描和激光打印机 Rq5'=L  
:!oJmvy  
9.4.1激光扫描 )PP yJ@M  
~. vridH  
9.4.2激光打印机 BL16?&RK  
a- rR`  
9.5量子光通信中的激光源 eb\SpdM6  
',0:/jSz  
9.5.1量子光通信 e,e(t7c?d  
rtJER?A  
9.5.2量子态发生器及应用 M x#L|w`r  
?I[8rzBWU  
思考练习题9 WT<}3(S'?  
CE`]X;#y  
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 nXLz<wE  
VRQ`-#  
10.1激光核聚变 g&xj(SMj-$  
6-_g1vq  
10.1.1受控核聚变 I$t8Ko._"  
h2Nt@  
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 y%i9 b&gDd  
rC^ 5Z  
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 M0fN[!*z  
lK=Is v+  
10.2激光冷却 iF^qbh%%E  
/f1]U LmC:  
10.3激光操纵微粒 H%vfRl3rB  
?pW1}: z  
10.3.1光捕获 72OqXa*  
@-dGZ 5  
10.3.2微粒操纵 *HR pbe2  
Z&Ob,Ru  
10.4超越经典衍射极限的分辨率 w{*kbGB8s7  
s`bGW1#io  
10.4.1解析延拓 +Pl)E5W!=`  
*pwkv7Z h  
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 \s*UUODWK  
HXKM<E{j  
10.4.3傅里叶叠层算法 metn&  
vYV!8o.I  
10.4.4相干谱复用 }g/u.@E  
d*d:-f~q  
10.4.5非相干结构光照明成像 ih0a#PB8  
~ps,U  
10.4.6超分辨荧光显微镜 0Gs\x  
_,L_H[FN  
10.5激光光谱学 }( F:U#  
p*Q-o  
10.5.1拉曼光谱 k5Cy/gR  
(&SU)Uvu  
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 LsWD^JE.  
W9%v#;2  
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 ^\ x'4!W  
+ kKanm[!v  
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 GfELL `yz  
S<i1t[E @W  
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 6AJk6 W^Z  
%JE>Z]  
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 t <` As6}  
(SRY(q  
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 _s5^\~ao  
|iH MAo  
10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应 / rc[HbNg.  
Wm6qy6HR  
10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证 J]TqH`MA  
^yPZ$Q  
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 -rsbSt ?_  
dHIk3j-!  
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 ;|vP|Xi  
53:~a  
思考练习题10 S9l,P-X`  
s<{ Hu0K$  
附录A随机变量 $$m0mK  
~wDXjn"U&  
A.1概率的定义和随机变量 **h4M2'C  
%!nI]|  
A.2分布函数和密度函数 >O\+9T@  
csW\Q][  
A.3推广到两个或多个联合随机变量 :*KTpTa  
=Mx"+/Yo*  
A.4统计平均 y-3'qq'E  
jXeE]A"  
附录B随机过程 \~*<[.8~  
V,rc&97  
B.1随机过程的定义和描述  c`xNTr01  
F~6]II  
B.2平稳性和遍历性 *,Bm:F<m  
m&gd<rt/  
参考文献 j<~Wp$\i7>  
!*:g??[T  
>Y08/OAI.2  
V#w$|2  
(实体书推荐,有需求者,可以购买!)
关键词: 激光原理
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最新评论

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
感谢分享
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