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。
~IQjQz? WFqOVI*l 
$.B}zY{ (ijO|%? 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
y92<(ziaX) u/\Ipk/ 1.1光的波粒二象性
g)MLgjj /`O'eH 1.1.1光波
j{zVVT Vr&v:8:wb 1.1.2光子
=)]RD%Oq ~<osL 1.2原子的能级和辐射跃迁
\OK}DhY# ^AUQsRA7PZ 1.2.1原子能级和简并度
0upZ4eN HI)U6.' 1.2.2原子状态的标记
];0:aSi# Uf$IH !5;Z 1.2.3玻尔兹曼分布
E
6!V0D b1ZHfe: 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
_ `7[}M~ OQT i$2 1.3光的受激辐射
[|HQfTp$ <R#:K7> O 1.3.1黑体热辐射
&0-Pl.M e9B$"_ &2 1.3.2光和物质的作用
[@s 5v #mO.[IuD 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
%5( v'/dQ '9|R7 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
Gs}lw'pK a & R,jq 1.4光谱线增宽
D/WzYc2h] Q@UY4gA ' 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
lx~mn~;x HYg7B 1.4.2自然增宽
?Ye%k NMP*q
@ 1.4.3碰撞增宽
a.AEF P4N cACnBg Ll 1.4.4多普勒增宽
nSU7,K`PM MK4CggoC 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
jTY{MY Jh WJ]g7!Ks 1.4.6综合增宽
m3_) UIJZ 8 L(KdDY 1.5激光形成的条件
/s`xPx vt W{;LI
WsZ 1.5.1介质中光的受激辐射放大
5wMEp" YHE m^,3jssdA 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
;V1e>?3 O,KlZf_B 思考练习题1
UX<0/"0h K +c>Cj}H 第2章激光器的工作原理
k+cHx799 <4Cy U
j 2.1光学谐振腔结构与稳定性
V{kgD pB rYr. mX 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
*|:]("i = G 3A} 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
p&;,$KDA '
9 2.1.3稳定图的应用
q0
8 <3Hu(Jx<O 2.2速率方程组与粒子数反转
j-etEWOTr J)Td'iT( 2.2.1三能级系统和四能级系统
=").W \, rhvsd2 zi 2.2.2速率方程组
Mxe "'"dc A 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
uc;QSVWGy8 b; 4;WtBO 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
bpe WK& _26F[R1><~ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
U
z6XQskX O8ZHIs 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
!b +Kasss9 yf6&'Y{ 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
YEqWTB|w ~UJ_ Rr54 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
[HENk34 c8jq.y v 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
Au/n|15->C )Hy|K1 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
o Mi"X"C:q 89 )rss 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
?Yp: h }KHdlhD 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
%fz!'C_4 dGzZ_Vf 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
6y9# am? p( Q5!3C0q 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
3J}bI {3 j7 D\O 2.5激光器的损耗与阈值条件
rB:W\5~7 kSw.Q2 ao 2.5.1激光器的损耗
[ nlW}1)46 |ldRs'c{ 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
K(HP PM\ U{o0Posg 2.5.3阈值条件
r#pC0Yj!3 5A6d ] 2.5.4对介质能级选取的讨论
MLcc Ui 7S8c#tH 思考练习题2
3say&|kJ Y m|zM1qc 第3章激光器的输出特性
Ro?a DrQ 2@aVoqrq# 3.1光学谐振腔的衍射理论
9Qb_BNUo i4N '[ P} 3.1.1数学预备知识
6nRD:CH)X i1 ?H *:] 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
]J C}il_b T?c:z?j_9 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
DxT 8;`I% 2, ` =i 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
>T4.mB7+> snV,rZ 3.2对称共焦腔内外的光场分布
yla&/K;|* Xb=9~7&,$ 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
g#1_`gK Llk4 = p 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
[(P m\o w7 ]@QTC 3.3高斯光束的传播特性
0t1W vW Z*QsDS 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
4*_9Gl @U(D&_H,K 3.3.2高斯光束的相位分布
YZdp/X6x Qd 1Q~PBla 3.3.3高斯光束的远场发散角
A\_cGM 2 Bls\)$ 3.3.4高斯光束的高亮度
t+5JIQY> qde.;Yv9 3.4稳定球面腔的光束传播特性
.S17O } <5A(rDij 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
o64&BpCK !h{qO&ZH= 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
|Gb"%5YD B]q
&?~ 3.5其他几种常用的激光光束
J
A ]s S\
~W pf 3.5.1厄米-高斯光束
_YY:}'+ UfSWd R) 3.5.2拉盖尔-高斯光束
^ Pf FW ` a5$VV%J 3.5.3贝塞尔光束
]n0kO& rE-Xv.
| 3.6激光器的输出功率
1y l2i |m+ Tz1St{s\ 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
h&| |Ql1 Ft>Abj,6 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
-82Rz e;R5A6| 3.7激光器的线宽极限
yw2^kk93| ._"U{
f2V 3.8激光光束质量的品质因子M2
TGGeTtk= V 4}9f5FR 3.9模式激光的某些一阶统计性质
Fun ep[rA b;O]@kBB 3.9.1单模激光的一阶统计性质
qCn ( ~: Zg%U4m: 3.9.2多模激光的一阶统计性质
Sve~-aG Q i#%&Jz>f 思考练习题3
2P~ zYdjS ]QM 6d(zDA 第4章激光的基本技术
ZJ@M}-4O1 &C<B=T"I 4.1激光器输出的选模
9`+c<j4/B n|Vs2 7 4.1.1激光单纵模的选取
d {a^ +Cl(:kfYB 4.1.2激光单横模的选取
~S15tZ $ mF [w-<:.d 4.2激光器的稳频
_` |Hk2O gR"'|c 4.2.1影响频率稳定的因素
J{Ei+@^/9 V6?ku6k 4.2.2稳频方法概述
Glcl7f"<^ meT~b 4.2.3兰姆凹陷法稳频
Id(o6 j^J_ c 's=>-X 4.2.4饱和吸收法稳频
R$4&>VBu 7OYNH0EH 4.3激光束的变换
]fI v{[A_
N\1 !)b 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
P
Ig)h-w? o-Pa3 L= 4.3.2高斯光束的聚焦
_9wX8fh3D 2Otd 4.3.3高斯光束的准直
Ry KsM. (p'yya{( 4.3.4激光的扩束
3'8B rK /<vb v 4.4激光调制技术
KlDW'R $ tbF>"?FY/ 4.4.1激光调制的基本概念
nellN}jYsM o {Sc 4.4.2电光强度调制
{$)z C*l RrRrB"!8nR 4.4.3电光相位调制
p<*3mbgGO R<@s]xX_ 4.5激光偏转技术
}20
Q`? !*ct3{m 4.5.1机械偏转
hC? :XVt >{p&_u.r- 4.5.2电光偏转
^A dHP!I xV[X#.3 4.5.3声光偏转
P? VGY #\[h.4i 4.6激光调Q技术
~q4KQ&.! @&t ';"AE 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
q 9lz a7s+l= 4.6.2调Q原理
Gf( hN|X. R )MWO5 4.6.3电光调Q
wl1i @&9 {m ~.'DU 4.6.4声光调Q
[74HUw> u9My.u@-*% 4.6.5染料调Q
W~(@*H =B<>H$ 4.7激光锁模技术
9J h"1i>x2 UjxEbk5>^ 4.7.1锁模原理
5[}3j1 q&OF? z7H 4.7.2主动锁模
u :AKp<' NC'+-P'y 4.7.3被动锁模
b9Jah iq2)oC_ 思考练习题4
<q j NX-| =&G<^7 第5章典型激光器介绍
L[o;@+32 $Wt0e 4YSu 5.1固体激光器
\^a(B{ 2(M^8Bl 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
|^9+c2 b5K6F:D22 5.1.2固体激光器的泵浦系统
Agt6G\ n
uyBmGS2 5.1.3固体激光器的输出特性
4.il4Qqy}i 5p!X}u ] 5.1.4新型固体激光器
7R9.g6j Bu|U z0Y 5.2气体激光器
C_xO k'091 !lQGoXQ'4 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
W <.h@Rz+ C><]o 5.2.2二氧化碳激光器
rP$vZ^/c gwVfiXR4 5.2.3Ar＋离子激光器
/]7FX " 5@l[!Jl0k 5.3染料激光器
:'1UX <&B #=@H-ZuD7 5.3.1染料激光器的激发机理
]gHxvT\E EC9D.afy& 5.3.2染料激光器的泵浦
4Uz1~AuNxb lS1-e0,h1 5.3.3染料激光器的调谐
6G2s^P1Dl@ &%J+d"n( 5.4半导体激光器
7 0pt5O3] 0zH^yx:ma 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
'lmZ{a6 x~1.;d BF 5.4.2PN结和粒子数反转
*;^! FBT fDe4 [QQ8 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
5W hR | hv "
'DP 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
WKVoqp} jvfVB'Tmr 5.5其他激光器
&q R1fbw" iV+'p- >/ 5.5.1准分子激光器
+Smt8O<N -^A=U7 5.5.2自由电子激光器
3Ee8_(E\ /r Mxl(wD' 5.5.3化学激光器
\=n0@ 1Q=> aJh =4j~. 思考练习题5
*Nfn6lVB _PTo !aJL 第6章激光在精密测量中的应用
b1X.#pz7F .-kq t^Gc 6.1激光干涉测长
$ #Mew:J }qf9ra 6.1.1干涉测长的基本原理
$^&SEz Ub1? dk 6.1.2激光干涉测长系统的组成
@\~qXz{6J NF?FEUoxz 6.1.3激光外差干涉测长技术
}h+_kRQ eFO+@
6.1.4激光干涉测长应用举例
[w iI q; I` &JK 6.2激光衍射测量
8 I'1~d%$ o;#{N~4[$ 6.2.1激光衍射测量原理
e"jA#Y # qF9rY)ifm 6.2.2激光衍射测量的方法
K?l1Gj $}[Tj0+: 6.2.3激光衍射测量的应用
~cE; k@ + n1jP<[<N 6.3激光测距
xP@VK!sc *%0f^~!G<p 6.3.1激光脉冲测距
xx}R6VKU. o?G^=0T 6.3.2激光相位测距
)B d`N^k+ ,v"/3Ff{, 6.4激光准直及多自由度测量
^V^In-[!y: W Y@x2bBi 6.4.1激光准直仪
vFfvvRda4x S}"?#=Q.%O 6.4.2激光衍射准直仪
DdI7%?hK DSwF
} 6.4.3激光多自由度测量
//- - r5Q - t9oL3 J 6.5激光多普勒测速
D3^[OHi~a o3 H+.u$ 6.5.1运动微粒散射光的频率
0F'75 Fsw MEf-| 6.5.2差频法测速
ujcS>XN,1 mB(*)Pw Z 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
CvpqQ7&k7 lY}mr b 6.6环形激光测量角度和角加速度
>l$vu-k)~4 PVO9KWv** 6.6.1环形激光精密测角
$ ,k SR} YQR*?/?a 6.6.2光纤陀螺
>J=x";,D|~ #( nheL 6.7激光环境计量
}iy`Ko+B"b .}fc*2.' 6.8激光散射板干涉仪
Fqzk/m Vvx(7p-GQ 思考练习题6
^_<>o[qE XA])<dZ
第7章激光加工技术
D<7S
P,D tC+9W1o 7.1激光热加工原理
.Jdw: F m}O ,= 7.2激光表面改性技术
K.
G#[ /3%]Ggwe 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
*9^CgLF SX}GKu 7.2.2激光表面熔凝技术
KGUpXMd^Z yh_s(>sh 7.2.3激光熔覆技术
~4}m'#! (Cp :NS 7.3激光去除材料技术
pb%#`2" `n-e.{O(( 7.3.1激光打孔
i/x PO whKr3) 7.3.2激光切割
!U`T;\,v5 Y tGH>0}h 7.4激光焊接
oW]&]*>J jn\\,n"6 7.4.1激光热导焊
RA[` Cp" LW bWj ^ 7.4.2激光深熔焊
62EJ# q[ M
_U $I7 7.4.3激光复合焊
S=aXmz< j~DoMP5Ls 7.5激光快速成型技术
3|:uIoR{
l O,
2 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
v,>F0ofJ qw87B!D 7.5.2激光快速成型技术
*ep!gT*4 #bu`W!p} 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
W r)% C lRt8{GFy 7.6其他激光加工技术
E ZP2Bb5g Q X@&~ 7.6.1激光清洗技术
FA{I
S0 ]VJcV.7` 7.6.2激光弯曲
'%RMpyK~ s* 9tWSd 思考练习题7
mA^>Y_: !W$Br\< 第8章激光在医学中的应用
t u!u9jVv {bETHPCf 8.1激光与生物体的相互作用
HTqik w5X [F/x U 8.1.1生物体的
光学特性
$E7yJ|p{ Xkv>@7ec
8.1.2激光对生物体的作用
1}jE?{V* X<9DE!/) 8.1.3激光对生物体应用的优点
W>@%d`>o5 rW\~s TH 8.2激光在临床治疗中的应用
C)C;U&Qd 3al5Vu2: 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
3b &W=1J %Vt@7SwRJ 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
G~esSL^G/ coLn };W2 8.2.3激光在眼科中的应用
Gj)Qw 6
*Mp<4B 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
JAiV 7v4&R |x5 w;= 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
]ipVN )d.7xY7! 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
ptDA))7M/ t3s}U@(C 8.2.7光动力学治疗
gSe{ S t o ? "{ 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
e1/|PgT(KM Ow^%n(Ezh 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
'\_)\`a| `GDYL7pM( 8.3.2激光断层摄影
rRt<kTk!U W@S9}+wl* 8.3.3激光显微镜
SQ1&n;M}f eqf~5/Z 8.4医用激光设备
sNZPv^c ih;TQ!c+b 8.4.1医用激光
光源 RCX4;,DHx O~Fk0}- 8.4.2医用激光传播用
光纤 5g5pzww AN1bfF:C 8.5激光应用于医学的未来
h n ]6he U&/S 8.5.1医用激光新技术
$?GO|.59 T6,lk1S'= 8.5.2光动力学治疗的前景
nm~ U D(#u 3z 思考练习题8
2bC %P})m a $|u!_)!h 第9章激光在信息技术中的应用
d!X?R} UCWU|r<s, 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
Arv8P
P^' Oxvw`a# 9.1.1半导体激光器
#3$|PM7,_ [*<&]^ 9.1.2光纤激光器
> k jJq]A2 Dm^kuTIG 9.1.3光放大器
"O
'I +]zP $5_e 9.2激光全息三维显示
6qDD_ :F l85" C 9.2.1全息术的历史回顾
xr2:bu qs b4@jt+ 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
CYu8J@(\~g igL^k`&5^" 9.2.3白光再现的全息三维显示
CUG<v3\ U,S286 9.2.4计算全息图
u^uG_^^,/ s#fmGe"8 9.2.5数字全息术
f$'D2o, O K7Vr$,p 9.2.6全息三维显示的优点
:F\f}G3 OY#_0p)i 9.2.7全息三维显示的应用
m>!#}EJ| u"T^DrRlQ 9.2.8全息三维显示技术的展望
`!8Z"xD
(Vv] : Y] 9.3激光存储技术
rY= #^S 3Cl9,Z"&6$ 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
5=986ci$U [ub\DL l 9.3.2激光光盘存储
3"n8B 6 jg8P4s 9.3.3激光体全息光存储
&O,$l3 P
}+J@;: 9.3.4激光存储技术的新进展
C=cTj7Ub t} M3F-NZ 9.4激光扫描和激光打印机
: \OvVS/ :
eFc.>KoD 9.4.1激光扫描
+bn w,B>< ]l'ki8 9.4.2激光打印机
DeSTo9A}! WXU6 J?tIm 9.5量子光通信中的激光源
TbVL71c c F vx* n 9.5.1量子光通信
WU\bJ} z;fSd 9.5.2量子态发生器及应用
qI^jwl|k /f<(K-o] 思考练习题9
WRyLpTr- 9iCud6H,h 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
EYG E#C;
d X%CPz.G 10.1激光核聚变
2A|6o*s" v!xrU yN~m 10.1.1受控核聚变
&:*+p-!2< f4_G[?9, 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
gj^]}6-P Nk4_! 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
~7a BeD Q%2Lyt"( 10.2激光冷却
5#\p> }[HG ""^BW Re D 10.3激光操纵微粒
}8:
-I Nj4 q?4uH;h:^G 10.3.1光捕获
e~;) -Z n0pe7/Ai 10.3.2微粒操纵
HPKyAcS\ e&4u^ '+K 10.4超越经典衍射极限的分辨率
Zr;=p"cXr ;@
X 10.4.1解析延拓
1 I_q3 { s.)w
A`&& 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
z{L;)U B^ nF$)F?|| 10.4.3傅里叶叠层算法
b.*4RL E}/|Lja 10.4.4相干谱复用
3y B6]U ix @rq# 10.4.5非相干结构光
照明成像
UO <cla V 2(/ /slP 10.4.6超分辨荧光显微镜
Aq'E:/ l:yAgm ` 10.5激光光谱学
^3o8F m (:qZW 10.5.1拉曼光谱
k.[) R@0% wLe &y4 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
\<x_96jt!\ xH#a|iT?( 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
0 ]W]#X4A VDjIs UUX 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
nY-9
1q?Y fZ:rz;tM 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
XPo' iI- k]9> V@C 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
@M^Qh Hs ! >Y\&z A 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
%]$p ^m S{7ik,Gdg 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
Nw& }qSN 8A u<\~p 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
@<yc .> "d>g)rvOc 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
g]
C3 lf- T4Gw\ Z% 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
||ZufFO O rJlHMz 思考练习题10
i3&B%JiLX L8xprHgL 附录A随机变量
AaC1 ||?R M #=5u`h A.1概率的定义和随机变量
C|;Mhe'r= C*6)Ut ' A.2分布函数和密度函数
2$W,R/CLh 4yZ+,hqJ<9 A.3推广到两个或多个联合随机变量
@ :QdCG+ (Cd {#j< A.4统计平均
lF"(|n"R }cK~=@7tK 附录B随机过程
p't :bR q;0&idYC B.1随机过程的定义和描述
!v4j` A;% ^pV>b(?qw B.2平稳性和遍历性
xP 6?e s` -@V"i~g<e 参考文献
n.XhK_6n]M I&fh 
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