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。 CO^Jz B,vOsa"x6`  g "hJ{{< UE :HMn6 第1章辐射理论概要与激光产生的条件 \9:wfLF8! (\, BxvhG= 1.1光的波粒二象性 #0"~G][# U \oy8FZ 1.1.1光波 K84^ O q bRo|uJ:d 1.1.2光子 nJZ6?
V Bv9kSu9'~ 1.2原子的能级和辐射跃迁 sL^ yB ~i0R^qfr 1.2.1原子能级和简并度 0g=`DSC<( Ev9 > @~^ 1.2.2原子状态的标记 ^3]UZ@ 6'C2SihYp 1.2.3玻尔兹曼分布 h|;qG)f^ K#mOSY;} 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 QM<y`cZ8 p9qKLJ*.C 1.3光的受激辐射 LM)`CELsYc 7 s Fz?` - 1.3.1黑体热辐射 M+P$/Wk [A2`]CE<@ 1.3.2光和物质的作用 SO f{Hx0C6 {~Tg7<\L 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 uJU*")\V sLL7]m} 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 'UU\4M :t("L-GPW 1.4光谱线增宽 ~I=Y{iM FnFb[I@eu 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 TQ@d~GR PWr(*ZP>hI 1.4.2自然增宽 R^#@lI~ ]lO h&Cz[ 1.4.3碰撞增宽 3_$w| ET MCTsi:V>+ 1.4.4多普勒增宽 ~x:DXEV, Orn0Zpp<z 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 Cby;? F6w |N /G'>TS 1.4.6综合增宽 iq$$+y, 0&+k.Vg 1.5激光形成的条件 V$`Gwr]|n dl-l"9~ ; 1.5.1介质中光的受激辐射放大 Guw}=l--YR *e> ]~Z, 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 ,:2'YB hfWFD, 思考练习题1 %ysZ5:X fV>CZ^=G 第2章激光器的工作原理 !^oV # 2}6%qgnT- 2.1光学谐振腔结构与稳定性 2B0W~x2= DOS0;^f 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 #6v27:XK {Azn&|%. t 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 VosZJv= Ex amD">T 2.1.3稳定图的应用 1Na@|yY z ;tI D~Y 2.2速率方程组与粒子数反转 {$D,?V@%_ /*FH:T<V 2.2.1三能级系统和四能级系统 B q\F?zk< n:
ui 2.2.2速率方程组 C$h<Wt=< c,MOv7{x_ 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 _9 .(a hg.#DxRi{ 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 7,qYV} +j _ ;(Gw7 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 ^FmU_Q0 p@!nYPr. 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 `_I@i]i^ Y_&g="`Q 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 MB^~%uZ2K H(c72]@Vg 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 GE;e]Jkjn ?liK\C2Z< 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 <P[T!gST /@ !CKh` 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 >2$5e I zLs|tJOVp 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 +CH},@j EKEjv|_) 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 ` +'rib5 oBQ#eW aY 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 _R'Fco <9E0iz+j 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 'FlJpA} E1dD7r\ 2.5激光器的损耗与阈值条件 l t^\ `e9$, h|4 2.5.1激光器的损耗 cMyiW$; k I w`P[ 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 [${
QzO ,g-EW
jN 2.5.3阈值条件 #/"8F O%~p WARb"8Kg 2.5.4对介质能级选取的讨论 +a& p $\ hT$~ygQ 思考练习题2 M` q?Fk f.aSKQD 第3章激光器的输出特性 #_lt~ ^ 6 9I 1tN 3.1光学谐振腔的衍射理论 B\J^=W+` yKYUsp 3.1.1数学预备知识 ~<<nz9}o_ S6}@I ,Q 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 U4m9e|/H;z s]m o$ _na 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 Q9I
j\HbA" 3iw{SEY 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 }kw/W#)J Um1[sMc{au 3.2对称共焦腔内外的光场分布 ;\EiM;Q] mRB 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 P\8@g U!uk &_J D)mM5 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 k(zsm"<q `D9]*c
!mO 3.3高斯光束的传播特性 REZJ}%}/ 0|R# Tb;Y 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 )jq?lw'& 0ye!R
3.3.2高斯光束的相位分布 J]m{ b09F qB)"qFa
3.3.3高斯光束的远场发散角 k >t )g-,2 ? uYu`Ojzr 3.3.4高斯光束的高亮度 nz9DLAt UzXE_ S 3.4稳定球面腔的光束传播特性 ;' 81jbh U4 13?Pe
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 -( O-% TCT57P#b 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 -n'F v@U yp J". 3.5其他几种常用的激光光束 n@ w^ V RI68%ZoL 3.5.1厄米-高斯光束 Vi4~`;|&b+ ]f]<4HD=i 3.5.2拉盖尔-高斯光束 B|| ;' G_> #Js 3.5.3贝塞尔光束 )DYI
. W8lx~: v 3.6激光器的输出功率 DGevE~ e</$ s 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 AfG/JWSo} jy]JiQ B 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 p{PE@KO : '#(v=|J 3.7激光器的线宽极限 %,hV [[ @. :ss,Hl 3.8激光光束质量的品质因子M2 {O|'U' !QDQ_ 3.9模式激光的某些一阶统计性质 Y?ez9o:/# *D'$"@w3 3.9.1单模激光的一阶统计性质 C/(M"j M c)@> zto# 3.9.2多模激光的一阶统计性质 Z}|(F RVk fX
jG5Tv 思考练习题3 V/LQ<Y ke @iEA:?9uX 第4章激光的基本技术 z<.?x%4O }E`dZW*!! 4.1激光器输出的选模 zni)<fmju = waA`Id 4.1.1激光单纵模的选取 gocrjjAHk o[H{(f 1% 4.1.2激光单横模的选取 \6;=$f/?t K-&V,MI 4.2激光器的稳频 J[^} u_z o !4!"O'E 4.2.1影响频率稳定的因素 _ gD
pKEaY 5s{ABJ\@V 4.2.2稳频方法概述 }8;[O
9 XJ2^MF2BU 4.2.3兰姆凹陷法稳频 V 21njRS 3BpZX`l*p 4.2.4饱和吸收法稳频 Z'H5,)j0R JoSJH35=: 4.3激光束的变换 n ]dL?BJ ,RN:^5 p 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 ZylJp8U V^Hu3aUx8
4.3.2高斯光束的聚焦 7<H
|QL& ! ZU2{ 4.3.3高斯光束的准直 7 bDH Xn fvb=#58N _ 4.3.4激光的扩束 \P1= 5rP qH['09/F6 4.4激光调制技术 inlk++Og #[#KL/i)$ 4.4.1激光调制的基本概念 A{B/l X) Py { <bd 4.4.2电光强度调制 7mm1P9Z #lU9yv 4.4.3电光相位调制 GU Q{r!S gl).cIp w 4.5激光偏转技术 T)\"Xj 1He{v# 4.5.1机械偏转 U ?. 9D vd6l7" 0/ 4.5.2电光偏转 [%&ZPJT%i 5JhdV nT_ 4.5.3声光偏转 >[6{LAe~hp ' H7x L 4.6激光调Q技术 .G o{1[ L4L2O7 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q z4 E|Ai h~wi6^{&Y 4.6.2调Q原理 I}2P>)K ,Z S6jZ 4.6.3电光调Q Mc!Xf[ ZtHm\VTS 4.6.4声光调Q ~z Hg[X*
upvS|KUil 4.6.5染料调Q &QNWL] (RtueEb.~E 4.7激光锁模技术 P=1I<Pe w Cye$H9 2 4.7.1锁模原理 L,; D@Xi 7OW bAu; 4.7.2主动锁模 ; +1RU v ^*~;k|;& 4.7.3被动锁模 ]59i> wM_c48|d 思考练习题4 h $N0 D ! ^t7x84jh L 第5章典型激光器介绍 O iDhJ 1N2,mo?2 5.1固体激光器 4d:{HLX, ! Q<>3 xZ 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 ASPy 5PcJZi^.l 5.1.2固体激光器的泵浦系统 q.2(OP>( ~XeFOM q 5.1.3固体激光器的输出特性 !.1%}4@Q] |w}xl '>q 5.1.4新型固体激光器 (z$r : p 6WoAs)ZF 5.2气体激光器 XBQ\_2> 20rk KFk* 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 Yl;^ k0ZI q2:K 4 5.2.2二氧化碳激光器 f .GETw zY+Fl~$S 5.2.3Ar＋离子激光器 Z`3ufXPNlO V#ev-\k}@ 5.3染料激光器 /J)l /oI #E0t?:t5bk 5.3.1染料激光器的激发机理 qNyzU @ 80M;4nH^5 5.3.2染料激光器的泵浦 Hx $c
N u9=SpgB# 5.3.3染料激光器的调谐 l<(Y_PE: `bKA+c,f 5.4半导体激光器 j'i0*"x 97!>%d [0 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 B5X sGLV d7Ur$K\=y 5.4.2PN结和粒子数反转 >s3gqSDR EliTF xp 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 x( mE<UQN OPBt$Ki 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 Ch
)dLPz@ &4dz}zz90 5.5其他激光器 e$c?}3E!z 2fIRlrA$ 5.5.1准分子激光器 ~8 `:7m? 9]$8M Y 5.5.2自由电子激光器 -VDo[Zy uR6w|e` 5.5.3化学激光器 6{d6 s#|% 1r r@ 思考练习题5 PC c|}*b !S%6Uzsj 第6章激光在精密测量中的应用 ( wRBd g= }v>[k E 6.1激光干涉测长 0%s|Zbo!> pO<-., 6.1.1干涉测长的基本原理 O$`UCq AgF5-tz6x 6.1.2激光干涉测长系统的组成 u!N{y,7W) Q Z8QQ`*S 6.1.3激光外差干涉测长技术 bt+,0\Vg5 0h$GI "dR 6.1.4激光干涉测长应用举例 tNs~M4TVVH 1-I
Swd'u 6.2激光衍射测量 7=4 A;Ybq O\;= V`z- 6.2.1激光衍射测量原理 ~#:e *:ro .V6-(d 6.2.2激光衍射测量的方法 ]Pn !nSg cd ;NpN 6.2.3激光衍射测量的应用 WKA'=, `v %>Xr5<$:& 6.3激光测距 I.}1JJF* 5CJZw3q 6.3.1激光脉冲测距 M/V(5IoP ( c( - Mc6 6.3.2激光相位测距 MWuXI1 _8K%`6!"Z 6.4激光准直及多自由度测量 bm&87 cTZ)"^ z! 6.4.1激光准直仪 PX ".Km p. z)F#u :t 6.4.2激光衍射准直仪 KGZ?b2N?Va d&:H&o)T! 6.4.3激光多自由度测量 FYPz 4K 5IMSNGS 6.5激光多普勒测速 >e5zrgV U2*6}c< 6.5.1运动微粒散射光的频率 jeN1eM8 WI ioIv=qGdiP 6.5.2差频法测速 @%i>XAe#0 %/0gWG 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 Zcd7*EBdx 0yof u 6.6环形激光测量角度和角加速度 <Mgf]v.QS g" t^r3 6.6.1环形激光精密测角 /rF8@ l !awh*Xj6 6.6.2光纤陀螺 UFZ"C, bLG ]Wa 6.7激光环境计量 rb_Z5T d
O
A%F$Mk 6.8激光散射板干涉仪 &R]pw`mTH ;?6>mh( ` 思考练习题6 ;cSGlE | q
G ;-o)h 第7章激光加工技术 * d*oS7 xcSR{IZ 7.1激光热加工原理 R lg#z4m LZWS^77 7.2激光表面改性技术 {Qtq7q. =Q?f9 6T 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 `!c,y ~r[ @[r ={s \ 7.2.2激光表面熔凝技术 ?M&4pO &Y _%IqjJO{=r 7.2.3激光熔覆技术 Fn,k!q :4;S "p 7.3激光去除材料技术 wkT;a&_ ?R?Grw)`H 7.3.1激光打孔 7~.ZE 2,AaP*, 7.3.2激光切割 gg8c7d:Q G*\sdBW!k 7.4激光焊接 oa0X5}D SMq9j,k 7.4.1激光热导焊 NiTJ}1 l QFzFL-H~N 7.4.2激光深熔焊 u( 9X Z\!rH "8 7.4.3激光复合焊 q:yO92Ow EhXiv#CZ 7.5激光快速成型技术 "|4jP za {,f[ r*{Y 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 rbh[j@s@ IxP^i{/1? 7.5.2激光快速成型技术 b7'F| h^ 5^F]tRz- 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 #{>uC&jD A9 n41,h 7.6其他激光加工技术 )VY10 R)$ !QTPWA 7.6.1激光清洗技术 LVmY= d> D Q 5W6W 7.6.2激光弯曲 @ KJV1t`
Ars,V3ep 思考练习题7 7:kCb[ji" "UpOY 第8章激光在医学中的应用 6 6dTs,C [0op)Kn 8.1激光与生物体的相互作用 ;@!;1KDy v$JLD t_ 8.1.1生物体的 光学特性 poY8
)2 sy.:T]ZH 8.1.2激光对生物体的作用 fM9xy \. ! OfO:L7- 8.1.3激光对生物体应用的优点 z `@z D 2?S,9+E_ 8.2激光在临床治疗中的应用 0x4l5x$8 Fo LDMx( 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 h&$P y "s;ci ~$ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 PHl4 vh#E! 0 lf" w@/ 8.2.3激光在眼科中的应用 |YXG(;-BS h.D^1 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 x Zg7Jg K
/ZHJkJ7 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 wKLN:aRF2 /=- h:0{M 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 :P"9;$FY 6,zDBax 8.2.7光动力学治疗 ZZwBOGVU }Oh5Nm) 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 E]?2!)mgce VHj*aBHB 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 ME,duY/>Q k lo^K9! 8.3.2激光断层摄影 Pd ,!& 6<+8}`@B>G 8.3.3激光显微镜 gvK"*aIj ',%5mF3j 8.4医用激光设备 lkyJ;}_** %27G 2^1 8.4.1医用激光 光源 <@%ma2 x; *VCs 8.4.2医用激光传播用 光纤 >7W"giWP Yr:>icz| 8.5激光应用于医学的未来 |:}L<9Sq +
p'\(Z( 8.5.1医用激光新技术 hPS/CgLq `} ZL'\G 8.5.2光动力学治疗的前景 m9uUDq#GJ %"{ ?[!C ? 思考练习题8 VgUvD1v?} FmR\`yY_, 第9章激光在信息技术中的应用 &4[<F"W>47 Us*V n 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 OY$7`8M[ }&=uZ: 9.1.1半导体激光器 PaA6Z": ,Qga|n8C 9.1.2光纤激光器 + I?Qg
-\5[Nq{N 9.1.3光放大器 -<_+-t
+)% ,G@-` 9.2激光全息三维显示 *:k~g].Iz j`Tm\!q 9.2.1全息术的历史回顾 r';Hxa ' x!Y( Y=i> 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 &qG? [R{ O#A8t<f|M 9.2.3白光再现的全息三维显示 hwc:@' 8U8P
g 2 9.2.4计算全息图 T %$2k> F %9e@{ 9.2.5数字全息术 l A 0-?k <d3PDO@w/ 9.2.6全息三维显示的优点 "Wxo[I 7cy+Nz 9.2.7全息三维显示的应用 dVij <! Lu 6hR^qdHg 9.2.8全息三维显示技术的展望 8Ix -i )j$b9ZBk 9.3激光存储技术 jt0H5-x B!$V\Gs 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 CD*f4I#d Ka[Sm|-q 9.3.2激光光盘存储 c8 H9_6 )zo#1$C- 9.3.3激光体全息光存储 ^U R-#WaQ oNh68ON:c 9.3.4激光存储技术的新进展 oUnq"] kq-mr 9.4激光扫描和激光打印机 ee4KMS @2)t#~Wc4h 9.4.1激光扫描 _Ac/i r[,: ubiQ8Bx 9.4.2激光打印机 %g2/ o ^c* &\CJg'D:m 9.5量子光通信中的激光源 /F\>Z] $`-SVC 9.5.1量子光通信 y aCd4KP v4nv Z6 9.5.2量子态发生器及应用 N`
@W% 3t J=d'U 思考练习题9 &<\4q 9Ba%= 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 FY_av W &;S wLDF"1 10.1激光核聚变 n23 %[#,r }Rf}NWU)| 10.1.1受控核聚变 5i}CzA96 _stI?fz*4k 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 SaX,^_GY ~*,Ddwr0a 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 ]{q- Y<{" pe`TH::p 10.2激光冷却 /h.:br?M#P =%:n0S0C" 10.3激光操纵微粒 bUY:XmA #U\&i` 10.3.1光捕获 0xvMR&.H (Von; U 10.3.2微粒操纵 =|j*VF 2y" % 8rr*l5 10.4超越经典衍射极限的分辨率 -+j9X;h: \FY/eQ*07 10.4.1解析延拓 L@d]R MNv ;W$w=j:
O{ 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Pl>nd)i` iMOPD}`IX 10.4.3傅里叶叠层算法 Y%n{`9= T_5*iwI 10.4.4相干谱复用 i"2J5 LLv i4{ / 10.4.5非相干结构光 照明成像 X-*KQ+ ? .&*
({UM 10.4.6超分辨荧光显微镜 ArE H%e 82^
z -t{ 10.5激光光谱学 ZYl-p]\*y Sh~ 8jEk 10.5.1拉曼光谱 S+Y y /:*R -VdF 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 W[ jW;uk h^[pp c{Z 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 .5Z,SGBf dcrJ,>i} 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 ;ZE<6;#3IP 8`rAE_n`% 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 lyOrM7Gs eJVOVPg<, 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 N~Sue #C=L^cSx( 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 E:dT_x<Y CwH) 6uA 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 <Vr ] 2mw Hjo:;s 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 =5s~$C U# FJ8CD&u 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 :`Zl\!]E`o p[k9C$@e} 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 rt\<nwc Tg{dIh.Q~O 思考练习题10 #IL~0 t [ w#x5Xsn 附录A随机变量 Y+PvL|`O j .yr 5% A.1概率的定义和随机变量 DY+8m8!4H zvQ^f@lq2 A.2分布函数和密度函数 #Ko+_Hm?4 ytBxe] A.3推广到两个或多个联合随机变量 7Hr4yh[j& sP8-gkkor A.4统计平均 NdED8 iRc @gl%A&a 附录B随机过程 \P tC _>:=<xyOq B.1随机过程的定义和描述 {]/Jk07 v,x%^gv 0 B.2平稳性和遍历性 (1r>50Ge PUFW^"LV 参考文献 exrt|A] _[ o"+ &^  ZC\.};. C{I8Pio{b （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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