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。
O*-sSf jWJ/gv~ $ 
brClYpp,h V|G[j\]E< 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
NK|m7 ( H`Ld,E2ex& 1.1光的波粒二象性
8b :\@]g$ Uiu9o]n 1.1.1光波
w"?E=RS 8,YxCm ie 1.1.2光子
kH>^3( Q\ iWMgU:T 1.2原子的能级和辐射跃迁
u}B N)%` B oLz9mqp2% 1.2.1原子能级和简并度
`%Uz0h F "i/3m'<2 1.2.2原子状态的标记
~#V1Gunq z{dn 1.2.3玻尔兹曼分布
~AG."<} IX
y
$ 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
:R9 DJh\ i"U<=~ 1.3光的受激辐射
DU. [S p E!v^j=h$u 1.3.1黑体热辐射
e \ rb jj*e.t:F 1.3.2光和物质的作用
h2#S ? TLiA>`r = 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
`-[+(+[" 6N]V.;0_5 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
>" z&KZKI PmT,*C` /X 1.4光谱线增宽
Lmw{ `R HRZ3}8Qj 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
d( +E0 um $ K^ 1.4.2自然增宽
NK0hT,_ ."\&;:ZNv 1.4.3碰撞增宽
y yVv@ lg! {?xM 1.4.4多普勒增宽
uS i/| (Jb[_d* 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
"J CvsCe GDj
ViAFm 1.4.6综合增宽
i&dMX:fRd POCF T0R} 1.5激光形成的条件
U?:<clh |xQq+e}l< 1.5.1介质中光的受激辐射放大
9Ucn
6[W Obm@2;^g6 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
UCP4w@C Cq, hzi- 思考练习题1
CF k^(V" wc5OK0| 第2章激光器的工作原理
_Ak?i\ ET7(n0*P}] 2.1光学谐振腔结构与稳定性
c( <,qWH $@blP <I 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
(iZE}qf7 g ^v].mV/ 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
4Sq Z V 'ehJr/0&g 2.1.3稳定图的应用
jW-j+ WGSM &i~AXNw 2.2速率方程组与粒子数反转
bUp
,vc* &G>EBKn\2` 2.2.1三能级系统和四能级系统
Jy X7I,0 kGZ_/"iuO 2.2.2速率方程组
a+CHrnU\; Ur]~>- Z 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
uUczD 8y $LF 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
w*Gv#B9G D~xU r )E 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
hC.7Z] wZECG-jr/ 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
2\z "6 Eqg(U0k0 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
RJ_ratKN*g &!{wbm@ 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
!$>d75zli qK4E:dD 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
ul e]eRAG F` ifHO 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
t/bDD V" Yp`6305f 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
nr>g0_%m @awaN 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
pX]*&[X? jG0{>P#+ 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
Xz=MM0o rSD!u0c [ 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
Mc9P(5Bf OH28H),} 2.5激光器的损耗与阈值条件
1@Bq-2OD4 >,` /
z 2.5.1激光器的损耗
'r%`(Z{~ <4y1[/S 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
}B_n}<tjD 2k[i7Rl \c 2.5.3阈值条件
\>j._# t$h C9/?B: 2.5.4对介质能级选取的讨论
*0y+=,"QU vL13~q*F 思考练习题2
8 F'i5i 1{% EQhNd 第3章激光器的输出特性
yg "u^*r& X u$xO( 3.1光学谐振腔的衍射理论
SMQuJ_ MjG=6.J|` 3.1.1数学预备知识
\qAMs^1- J?-"]s`J 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
x!q$`zF\\ >#R< *?*D} 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
;0} $zy1EZ $.(>Sj1 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
)vsiX}3 xkOyj`IS
3.2对称共焦腔内外的光场分布
v I ]|
W FpfOxF6A3 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
A $W,#`E .*D~ .! 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
'r4 j;Jn fL"-K 3.3高斯光束的传播特性
KEsMes(* zb~!>
QIz{ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
DJrE[wI pq>"GEN 3.3.2高斯光束的相位分布
El0| .dW #:{PAt 3.3.3高斯光束的远场发散角
D<}KTyG] A7-QOqST( 3.3.4高斯光束的高亮度
hH {&k> R s8`M8(4% 3.4稳定球面腔的光束传播特性
j0o_`` ,g{` M]Ov 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
B4GgR,P@S u I-te~] 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
E<'3?(D9hL A;w,m{9< 3.5其他几种常用的激光光束
.BlGV 2@^# i+jSXn"_ 3.5.1厄米-高斯光束
eqs. zL &~G>pvZ 3.5.2拉盖尔-高斯光束
9pStArF?F0 z)q9O_g9 3.5.3贝塞尔光束
8@Xq ,J &iL"= \# 3.6激光器的输出功率
qJVW :$1q #+QwRmJdT! 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
[Pby
d (<(8(} x 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
qWtvo';3 .'p_j(uv 3.7激光器的线宽极限
=wPl;SDf! hPx=3L$ 3.8激光光束质量的品质因子M2
1Xt% O86 C P'?Om2 3.9模式激光的某些一阶统计性质
O@ '/B" & _*9eAeJ 3.9.1单模激光的一阶统计性质
A/W0O;*q mE%H5&VSI 3.9.2多模激光的一阶统计性质
{*`qL0u]^ %gJf&A 思考练习题3
zy8W8h(? ^4O1:_|G 第4章激光的基本技术
L/"XIMI*Xg y0M^oL x 4.1激光器输出的选模
d5\w'@Di K]oFV 4.1.1激光单纵模的选取
@.a[2,o_ O]~ cv^ 4.1.2激光单横模的选取
w=s:e M@ {XC# -3O 4.2激光器的稳频
60 *2k n87 B[R 4.2.1影响频率稳定的因素
5< GC ^hq`dr|R= 4.2.2稳频方法概述
\e T0d< VjBV2 x 4.2.3兰姆凹陷法稳频
>jME
== U0 OSK 3X Qc 4.2.4饱和吸收法稳频
sikG}p0mx< A|I7R - 4.3激光束的变换
HO/Ij PP.QfY4 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
:&HrOdz /=*h\8c~ 4.3.2高斯光束的聚焦
=[FNZ:3 PzWhB* iBR 4.3.3高斯光束的准直
1CU-^ j ']4b}F : } 4.3.4激光的扩束
c]v $C&FX y9{KBM%h 4.4激光调制技术
x?9rT 0D <[@AMd S 4.4.1激光调制的基本概念
3J3 2W@}.K IKMkpX! ] 4.4.2电光强度调制
9i*t3W71] B+#!%J_ 4.4.3电光相位调制
N BwxN NGOc:>}k> 4.5激光偏转技术
d`5xd@p ) gY sg 4.5.1机械偏转
P
hs4]! CH[U.LJQ-O 4.5.2电光偏转
"-88bF~ 0/S|h"-L 4.5.3声光偏转
5 >S #ew SMY,bU'a 4.6激光调Q技术
LuM:dJ ?n)d: )Ud" 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
NGc d _dky+ E 4.6.2调Q原理
-~ \R.<+ y{
%2Q) 4.6.3电光调Q
zePVB -@u HT0VdvLw 4.6.4声光调Q
4$#nciAe S .p L^Ru 4.6.5染料调Q
AE?M Eag j*+[=X/ 4.7激光锁模技术
%N$,1=0* r"sK@ 4.7.1锁模原理
Q>Voa&tYn 2fFZ70Yh 4.7.2主动锁模
I
.jB^ G_vWwH4XtL 4.7.3被动锁模
6<X.]"u+E~ .sI*\@ w. 思考练习题4
z* n h_#x@p 第5章典型激光器介绍
v EppkS U1 qWX%[i% 5.1固体激光器
kDbDG,O v;m`d{(i2 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
_/(DEF+G n wuH:6~" 5.1.2固体激光器的泵浦系统
Wi7!J[ B ZeM~13[ 5.1.3固体激光器的输出特性
;w>Dq em zG-pqE6 5.1.4新型固体激光器
& \tD$g~"
9<0TF+}> 5.2气体激光器
R9XISsM^ [A~n=m5H 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
" kp+1 sG8 RP[^1 5.2.2二氧化碳激光器
*nS}1(u] #J=^CE 5.2.3Ar＋离子激光器
ASGV3 r ( ^u2unZ9BK! 5.3染料激光器
dpAj9CX( X 4L"M%i 5.3.1染料激光器的激发机理
h0 **[LDH Ao?y2 [sE 5.3.2染料激光器的泵浦
QAGR\~ D)shWJRlvW 5.3.3染料激光器的调谐
(<GBh Nj=c 03N|@Tu 5.4半导体激光器
p+x}$&<| p>M8:, 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
9;2{=, E>LZw>^Y J 5.4.2PN结和粒子数反转
;OC~,?O5 #/N;ScyUJT 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
$ljzw @k _*iy *:(o 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
PFR6 4HK2 &#/UWv}f
0 5.5其他激光器
%u=b_4K"j vciO={M 5.5.1准分子激光器
(:Y0 ^ n[[2<s*YJ 5.5.2自由电子激光器
UP<B>Y1a Rtywi}VV2 5.5.3化学激光器
vw~=z6Ka Yt]Y( 思考练习题5
A4K8DP o|7ztpr 第6章激光在精密测量中的应用
M{GT$Q Pzt 5'O@dA 6.1激光干涉测长
$sILCn C[ma!he 6.1.1干涉测长的基本原理
s2=`haYu 4 H9 mKR 6.1.2激光干涉测长系统的组成
zrDcO~w q"LE6?hs 6.1.3激光外差干涉测长技术
2I[(UMI$7 evSr?ys 6.1.4激光干涉测长应用举例
1S{AGgls5 Z Jgy!)1n 6.2激光衍射测量
!kW~s_gUb* tUGn p'r 6.2.1激光衍射测量原理
Q]1s*P
Cl>|*h+m 6.2.2激光衍射测量的方法
q2+`a;_S sgLw,WZ: 6.2.3激光衍射测量的应用
j{$2.W$ MV.&GUez{ 6.3激光测距
^\ku}X_ [? >,6%Y3 6.3.1激光脉冲测距
`G'Z ,P-a Mni@@W 6.3.2激光相位测距
.;J6)h B;64(Vsa8 6.4激光准直及多自由度测量
zI7iZ"2a jR[b 7s 6.4.1激光准直仪
Bo +Yu(|cL P=<>H9p:o 6.4.2激光衍射准直仪
()MUyW"S#` 0/5{v6_rG 6.4.3激光多自由度测量
b3.}m[] xLShMv} 6.5激光多普勒测速
`E2RW{$A 7`J= PG$A 6.5.1运动微粒散射光的频率
){ < qp aY8QYK ;?^ 6.5.2差频法测速
b"JX6efnN \o}=ob 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
7Z<
2`&c7 tk\) ]kj 6.6环形激光测量角度和角加速度
]G}:cCpd+a v"YaMbu 6.6.1环形激光精密测角
cGM?r}zJ (zml704dI) 6.6.2光纤陀螺
s 9n_s=w kInU,/R* 6.7激光环境计量
Dqg01_O9O F-=Xbyr3@ 6.8激光散射板干涉仪
(DQ ]58& ^wlo;.8Y 思考练习题6
jaL# B8`!A 第7章激光加工技术
)|,Zp`2/ !j%#7 7.1激光热加工原理
7-Mm+4O9 c[+uwO~ 7.2激光表面改性技术
9j>LU<Z #BW:*$>} 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
CHckmCgf4 ih=O#f| 7.2.2激光表面熔凝技术
3of0f{ZTj +W+o~BE 7.2.3激光熔覆技术
y:YJv x6&4 UT%?3}*u" 7.3激光去除材料技术
T4Io+b8 $ b *Ca*! 7.3.1激光打孔
?wVq5^ e P?|>,
\t 7.3.2激光切割
} k0B %9OVw #P 7.4激光焊接
ZC97 Z sE WelB"L 7.4.1激光热导焊
v[]&yD mvu $ 7.4.2激光深熔焊
&?*H`5#?G 1T
8|>2m 3 7.4.3激光复合焊
3vj 1FbY ^WUG\@B 7.5激光快速成型技术
'_ l5Br73= -r%k)4 _ 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
8Z>=sUMQ 4tlLh`-8 7.5.2激光快速成型技术
c JOT{ 4Un%p7Y~ 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
$
S]l% 3M"eAK([ 7.6其他激光加工技术
FvVM}l'
j>)yV@g/ 7.6.1激光清洗技术
_n+
5{\z " H| hN 7.6.2激光弯曲
}CQ)W1mO" ys9'1+9 思考练习题7
xeW}`i5_w LvW7>- 第8章激光在医学中的应用
zRFvWOxC\ z4r g. a i 8.1激光与生物体的相互作用
;uaZp.<um& zh Vkn]z~* 8.1.1生物体的
光学特性
i\C~]K~O! .&rL>A2U 8.1.2激光对生物体的作用
@i(;}rx -J^t#R^$` 8.1.3激光对生物体应用的优点
^v&)z , Y\ j5{;V 8.2激光在临床治疗中的应用
P vW ~EJ O"e mse}Z 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
( tQ0-=z <nJ8%a Y, 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
)26_7.| -op(2 6:W< 8.2.3激光在眼科中的应用
`|e3OCU c4 iG tW 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
C n.x:I@r Q6hWHfS 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
)BmO[AiOM jbTsr j"g 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
^ ^k]2oG ~JTp8E9kw
8.2.7光动力学治疗
a1g aB:w5n en-H X3' 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
Mb'Tx ?btZdnQ))S 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
c3C<P d7qYz7=d 8.3.2激光断层摄影
*V?p&/>MT AZ fW 8.3.3激光显微镜
~c${?uf BL H~`N3U 8.4医用激光设备
-P We |` Iispn 8.4.1医用激光
光源 h.)o4( bO Y( 6 p&I 8.4.2医用激光传播用
光纤 Itv}TK
eF ok(dCAKP 8.5激光应用于医学的未来
O9R[F r;8X6C 8.5.1医用激光新技术
aLO'.5
~^ dr]Pns9 8.5.2光动力学治疗的前景
@Q%<~b[y ?+?`Js o( 思考练习题8
[6f(3|" p
#Y2v 第9章激光在信息技术中的应用
|6GDIoZ x#}{z1op9 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
_!E)a aW(H n[}^ 9.1.1半导体激光器
@aUQy; !Hx [
`3 9.1.2光纤激光器
)GR4U8<>g @y(<4kLz 9.1.3光放大器
MhZ\]CAs9 k.!m- 5E 9.2激光全息三维显示
C (}N*e1 = jkiM_<h 9.2.1全息术的历史回顾
dQJ)0!B -;j
' =? 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
k@>y<A{;D BTDUT%Yfg 9.2.3白光再现的全息三维显示
9_xJT^10 a}[ 1*_G 9.2.4计算全息图
MP$9W) uO5y{O2W 9.2.5数字全息术
u_jhmKr~ 9}jezLI/3 9.2.6全息三维显示的优点
+{au$v} DLd1Cl:"~: 9.2.7全息三维显示的应用
tFu"h1 ^~7ou A 9.2.8全息三维显示技术的展望
m*~Iu<5L m#`1.5% 9.3激光存储技术
T':} p2}w+
>8 .o 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
{3eg4j.Z }fh<L CwTi 9.3.2激光光盘存储
8C8,Q\WV(~ L&hv:+3N 9.3.3激光体全息光存储
GGez!?E% m a Ot/- 9.3.4激光存储技术的新进展
EGxCNB 1h#e-Oyff 9.4激光扫描和激光打印机
U o[\1) wf2v9.;X:< 9.4.1激光扫描
R3hyz~\x& 'g:.&4x_w 9.4.2激光打印机
'f-8P 8 t`lRWJ 9.5量子光通信中的激光源
J=6(
4> hj,y l& 9.5.1量子光通信
@7`=0;g >>%E?'9A 9.5.2量子态发生器及应用
HcCT =x7: N~tq ] 思考练习题9
Td 5yRN! ? `rb}"V+ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
1.I58(0~+ `oOVR6{K9 10.1激光核聚变
&vN^ *:Q 4WP@ F0@n3 10.1.1受控核聚变
'a G`qPB <op|yh3Jkk 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
).IK[5Q ` zI" 1.^Trn 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
T\w{&3ONm QC6 :ZxP 10.2激光冷却
K)W:@,* d~#:t~
$, 10.3激光操纵微粒
*K;s*-|U `X%Qt ~ 10.3.1光捕获
2 2@w: s'/ZtH6>C 10.3.2微粒操纵
o u=33}uO a/x nf<(H 10.4超越经典衍射极限的分辨率
''H;/&nDX yb) a 10.4.1解析延拓
w+gPU1|(r GDYFhH7H 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
cC]l O ?*&5`Xh 10.4.3傅里叶叠层算法
`\yQn7 Oq RMlx[n sq 10.4.4相干谱复用
s[#_sR`y X3m) 10.4.5非相干结构光
照明成像
v+C%t!dx RV ),E:? 10.4.6超分辨荧光显微镜
/_r` A Bdm05}c@u 10.5激光光谱学
O% 8>siU RG :_:%@%} 10.5.1拉曼光谱
TGGbO:s3 g`dAj4B 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
>
1=]. vngn^2 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
t**MthnW + S@[1 N 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
cH 6J:0>W eC`G0.op 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
H3 +P;2 { ZhFlR*EQ 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
> ,x``- pYh\l.@qf 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
03gYl0B kOQ!]-; 10.6.2在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应
T@d4NF# wQYW5X 10.6.3折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证
4 wPP/` { a_& L 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
-nY_.fp> Q+*@!s 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
krRn E7\m kV4,45r 思考练习题10
J7wIA3.O \S>GtlQbn 附录A随机变量
NXOcsdcZu g/gaPc*86 A.1概率的定义和随机变量
bJ]bln H ~ 7:Q+ 0,, A.2分布函数和密度函数
VBz
G`&NG P?J\p J1|7 A.3推广到两个或多个联合随机变量
Jhv T+"~ }$#PIyz A.4统计平均
M:oZk&cs %v[KLMo'( 附录B随机过程
ucFfx ar" 6Oy6r
B.1随机过程的定义和描述
36}&{A 's$/-AV B.2平稳性和遍历性
Y?:" nhN T>w;M?`9K 参考文献
ne%(`XY{Q] NtkZ\3 
% rO)w? @ssT$#)$! （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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