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。
!qPVC\l y&Sl#IQ L
_#xS1sD v'0A$`w` 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
S'qEBz
h}fz`ti U 1.1光的波粒二象性
{#N](yUm 6}"P m 1.1.1光波
=!m5'$Uz> $6.CN# 1.1.2光子
xWlj.Tjt} ;$Q`JN= 1.2原子的能级和辐射跃迁
w1B!z ?_q
e
2R. 1.2.1原子能级和简并度
X[b= 25Ct E>f+ E8? 1.2.2原子状态的标记
;n_ |t/= vcs=!Ace 1.2.3玻尔兹曼分布
GlYNC&,VL x>vC;E${" 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
t98t&YUpm ei)ljvvmHP 1.3光的受激辐射
tcyami6D4 xayo{l=uGv 1.3.1黑体热辐射
Cmg(#$X _4F(WC co 1.3.2光和物质的作用
c}GmS@ P3X;&iT 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
$Kgw6 f*KNt_|: 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
K|nh`r yq+'O&+
1.4光谱线增宽
+-YMW;5 :U_k*9z}= 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
8A/"ia 6Mu_9UAl` 1.4.2自然增宽
RGFanP ;0DTf 1.4.3碰撞增宽
0dxEV] Q qGf* 1.4.4多普勒增宽
S]&f+g}&w o))z8n?b 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
8qGK"%{ ~ 1!_$HA 1.4.6综合增宽
%+gYZv- #DK@&Gv 1.5激光形成的条件
Xkcy~e )90 Q 1.5.1介质中光的受激辐射放大
~<
%%n'xmm @9_H4V 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
A+P9M \u. _'DT)%K 思考练习题1
.l?sYe64S ~+w'b7T,= 第2章激光器的工作原理
?O3E.!Q| ~L\KMB/9e= 2.1光学谐振腔结构与稳定性
o %GVg &Omo\Oq&W> 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
nmIos]B vN#?>aL 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
i) v
] ~D# -i >Z 2.1.3稳定图的应用
QOXG:?v\ O@.C.5Ep 2.2速率方程组与粒子数反转
3
RB+ .*\TG/x 2.2.1三能级系统和四能级系统
!p$HS0c 8~*<s5H 2.2.2速率方程组
OsI>gX> pG"pvfEl9f 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
k1Z"Qmz Jw13
Wb- 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
E D0\k $ <12 ia"} 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
0u[Vd:()v( MLD1%* &0 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
wUb5[m A|jmp~@K)+ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
2to~=/. =' %r"_`} 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
^`M,ju \"=4)Huv 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
RcJ.=?I! 6/{V#.( 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
&Xh8j^p' z~Zu>Q1u[ 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
K4w %XVaH z!`aJE/ 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
q8DSKi MU_8bK9m 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
2ed4xhV DX3xWdnr 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
2;8I0BH*' KD TG9KC 2.5激光器的损耗与阈值条件
^YVd^<cE _#f+@)vR 2.5.1激光器的损耗
X8(H#Ef[ cf\PG&S 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
{B;<R1 5&Y%N( 2.5.3阈值条件
h>0R!Rl8 qH1k 2.5.4对介质能级选取的讨论
F7o#KN*.] M:[rH 思考练习题2
\/qo2'V
j` vI84=n 第3章激光器的输出特性
SynL%Y9)|, |4E5x9J 3.1光学谐振腔的衍射理论
_ ^ JhncL 9^yf'9S1 3.1.1数学预备知识
<H; z4 tccw0 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
W#|30RU.G [nSlkl
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
.$ o0$`} Ai*R%# 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
QaVxP1V#U -'!K(" 3.2对称共焦腔内外的光场分布
+ConK>; M53{e;.kN 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
0fOx&"UAB 0\B31=N( 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
iY~.U`b` |qOoL*z 3.3高斯光束的传播特性
h)NZG6R _ ^2\/@ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
{fd/:B 7T P0mY/bBU 3.3.2高斯光束的相位分布
J2_~iC&;s ;#i$5L!*B 3.3.3高斯光束的远场发散角
tfAO#h tq q.}M^iDe 3.3.4高斯光束的高亮度
5%6{ ePh{ sxK|0i}6 3.4稳定球面腔的光束传播特性
og?>Q i Tr l* ap$1' 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
tz^2?wO nO\c4#ce 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
<<SUIY@X $~;h}I 3.5其他几种常用的激光光束
NMy+=GZu^ xj!G9x<! 3.5.1厄米-高斯光束
ELvP<Ny} }G/#Nb) 3.5.2拉盖尔-高斯光束
Y3 V9 #F^0uUjq 3.5.3贝塞尔光束
> N bb0T 8mc0(Z@ 3.6激光器的输出功率
W"meH~[Cp E2nsBP=5C 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
+ g*s%^(E /cXVJ(#j 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
m>:zwz< ; 6OPYq*| 3.7激光器的线宽极限
VpO+52& ^o8o 3.8激光光束质量的品质因子M2
*NjjFk=R uD0<|At/ 3.9模式激光的某些一阶统计性质
%7wNS \i.Yhl:O 3.9.1单模激光的一阶统计性质
?= RC?K nYb{?{_ca8 3.9.2多模激光的一阶统计性质
bd;?oYV~ K;'s+ZD 思考练习题3
/@O$jlX5I n#
4e1n+I 第4章激光的基本技术
{aoG60N +FBUB 4.1激光器输出的选模
\:5M0 S2\|bs7;J, 4.1.1激光单纵模的选取
T!YfCw.HZ 8h '~* 4.1.2激光单横模的选取
KB5<)[bs (X?et
& 4.2激光器的稳频
l\DcXgD
x Q13>z%Rge 4.2.1影响频率稳定的因素
0K:3?Ik sKniqWi 4.2.2稳频方法概述
r"hogmFD; ]m=2 $mK 4.2.3兰姆凹陷法稳频
7H$wpn
Zln 5)=YTUCk 4.2.4饱和吸收法稳频
d+L!s7 I=c}6 4.3激光束的变换
RA3!k&8?# yk0#byW` 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
C#oH7o+_. \2OjIEQQ 4.3.2高斯光束的聚焦
,xOOR >mCS`D8 4.3.3高斯光束的准直
,1ceNF#oL +2 x|j> 4.3.4激光的扩束
/DE`>eJY "8*5!anu- 4.4激光调制技术
%^ LwLyoVM +AkMU|6 4.4.1激光调制的基本概念
uD8,E!\ EF5:$# 4.4.2电光强度调制
Bxf]Lu,\U@
SUaXm#9 4.4.3电光相位调制
yr[HuwU }~+_| 4.5激光偏转技术
Scz/2vNi` ?Vo/mtbY5X 4.5.1机械偏转
k3VRa|Y") z$b'y;k 4.5.2电光偏转
+et)!2N "LkI '>3} 4.5.3声光偏转
$(N+E,XB
R7NE=X4 4.6激光调Q技术
~Blsj9a2 Y8@TY? 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
o`%;*tx Bnu5\P 4.6.2调Q原理
`\M}~ dA[S@ysvG 4.6.3电光调Q
a8v9j3.
v7#`b}'W 4.6.4声光调Q
i$"M'BG WX}pBmU 4.6.5染料调Q
/PTk296@ Ojs^-R_ 4.7激光锁模技术
bX'.hHR AEO7I
f@ 4.7.1锁模原理
!UF(R^ }e8u p*#me 4.7.2主动锁模
v i~NfD@s p8|u 0/;k 4.7.3被动锁模
]>H'CM4JR %Z!3[.%F 思考练习题4
#8sv*8& s%Ir h;Bs 第5章典型激光器介绍
Tt+E?C%Y jQ&82X%m 5.1固体激光器
&KPJB"0L :~4M9 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
-E,p[Sp apw/nhQ.[ 5.1.2固体激光器的泵浦系统
g#s hd~e r"_SL!,^ 5.1.3固体激光器的输出特性
z!>ml3 v|@1W Uc,g 5.1.4新型固体激光器
#-9@*FFL, 0.lOSAq 5.2气体激光器
%mr6p}E| {/}p"(^ 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
m'YYkq(5%Z /& wA$h 5.2.2二氧化碳激光器
*G(ZRj@33 +_v#V9? 5.2.3Ar+离子激光器
p$_X\,F *7UDTgY 5.3染料激光器
}KFM8CbS ]JvZ{fA%* 5.3.1染料激光器的激发机理
ObEp0-^? P-)`FB 5.3.2染料激光器的泵浦
HsRQiai* ~?<VT
k 5.3.3染料激光器的调谐
=5u;\b>* S?e*<s9k 5.4半导体激光器
1rGi"kdf Kl]LnN%A{ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
O~&j}WN `~+[pY1r 5.4.2PN结和粒子数反转
U~s-'-C/ {bMOT*X=A 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
yR4++yk &LDA=B 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
BZ}_ /`VrV{\/! 5.5其他激光器
c'&\[b(m K}TSwY 5.5.1准分子激光器
{<L|Z=&k` 8;Eg>_cL: 5.5.2自由电子激光器
PpWdZ *!&,)'' 5.5.3化学激光器
8Q\ T,C vCsJnKqK 思考练习题5
}CB9H$FkCY ql(~3/kA_ 第6章激光在精密测量中的应用
bm#/ KT_8 EJaGz\\ 6.1激光干涉测长
z-G*:DfgH <jIuVX 6.1.1干涉测长的基本原理
~xU\%@I\ /\d@A B^5I 6.1.2激光干涉测长系统的组成
w*krPaT3 meArS*d 6.1.3激光外差干涉测长技术
qz&?zzz; [kL`'yi 6.1.4激光干涉测长应用举例
EVW\Z 2N. F@rx/3
[ 6.2激光衍射测量
` <IaQY [VY265)g 6.2.1激光衍射测量原理
`C>De4nT@ EKf! j3 6.2.2激光衍射测量的方法
@\|Fd) c%5Suu(J6 6.2.3激光衍射测量的应用
).8NZ
Aj uow{a*qd6 6.3激光测距
RLR\*dL1 |0xP'( 6.3.1激光脉冲测距
33OkYC%e $_Q]3"U 6.3.2激光相位测距
gaU1A"S} cNiNLwc 6.4激光准直及多自由度测量
"`Y.5. HL~DIC% 6.4.1激光准直仪
R7 ^f|/l JV@b(x` 6.4.2激光衍射准直仪
QW=
X#yrDO Q+; N(\ 6.4.3激光多自由度测量
&2,^CG >\'gIIs 6.5激光多普勒测速
A&L2&ofV&q ,| ~Pa 6.5.1运动微粒散射光的频率
A1F!I4p5 - sL4tMP 6.5.2差频法测速
(Z?g^kjq) Yk=2ld;; 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
b0uWUI(= sjG@4Or 6.6环形激光测量角度和角加速度
m*'87a9q0 Q&8epO |J 6.6.1环形激光精密测角
OEhDRU%k v?s%qb= T 6.6.2光纤陀螺
npMPjknl x/uC)xm 6.7激光环境计量
*nlDN4Y[ } T&~DVM 6.8激光散射板干涉仪
2!?=I'uMA Y;#H0v>E 思考练习题6
_ pO1XM wkKSL 第7章激光加工技术
A?"/ >LM O7z5,- 7.1激光热加工原理
R/jHH{T3 u+qj_Ej 7.2激光表面改性技术
X.[8L^ldh T4h&ly5
f 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
%,f(jQfg_ aPm2\Sq$ 7.2.2激光表面熔凝技术
PZk"!I<oN 5E0dX3- 7.2.3激光熔覆技术
X{8g2](z.
495A\8# 7.3激光去除材料技术
#PQhgli b] ~ 7.3.1激光打孔
E^? 3P'%^ X1o=rT 7.3.2激光切割
=O>E>Q 8SoTABHV 7.4激光焊接
/A93mY[ lK3{~\J- 7.4.1激光热导焊
/7igPNhx O6n]l 7.4.2激光深熔焊
qKk|2ecTB5 "=!sZO?3 7.4.3激光复合焊
6"/4@? i/RA/q 7.5激光快速成型技术
oa6&?4K?F (lt{$0 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
*Qy,?2 e`zCz`R 7.5.2激光快速成型技术
s=hao4v7z #sM*<2vj 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
yny1i9
y Bb.U4# 7.6其他激光加工技术
4DsHUc6 t(p}0}Pp 7.6.1激光清洗技术
`&i\q=u+ R})b%y`] 7.6.2激光弯曲
i= jYl G#j~8`3X 思考练习题7
nJY3 1(p J*t_r-z 第8章激光在医学中的应用
rY295Q UeU`U 8.1激光与生物体的相互作用
"mc ]^O lsKQZ@LN` 8.1.1生物体的
光学特性
,M=s3D8C Q-Oj%w4e 8.1.2激光对生物体的作用
f"t+r
/d ftD(ed 8.1.3激光对生物体应用的优点
Y{9xF8# |>KOlwh5n 8.2激光在临床治疗中的应用
,1>n8f77] ~8U 0(n:^ 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
##nC@h@ ^xQPj6P} 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
kY{;(b3Q GezMqt;2 8.2.3激光在眼科中的应用
AA0\C_W0p #~[{*[B+ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
5A+r^xN r0q?e`nsA 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
s&1}^'| !
=*k+gpF 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
vsJM[$RF rUZ09>nDy 8.2.7光动力学治疗
P DwBSj "6gBbm 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
.yB{+ 2YK2t<EO 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
f([d/ ?X$*8;==6 8.3.2激光断层摄影
i':a|#e> |IDZMd0 8.3.3激光显微镜
MH|R @g +asO4'r 8.4医用激光设备
R# ZO<g%' 1NkJs& 8.4.1医用激光
光源 u{S"NEc LIn2&r:U 8.4.2医用激光传播用
光纤 9#
#(B $hy0U_}6 8.5激光应用于医学的未来
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1p8hn!V 8.5.1医用激光新技术
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