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。 6e|uA7i4 Lf.Ia *R:  #$ka .Pj $? Z}hU 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
jU 3ceXV \ %xk u: 1.1光的波粒二象性 &D |+tu{ "J&WH~8+N 1.1.1光波 "Qc4v@~) 3:w_49~: ~ 1.1.2光子 Ii3F|Vb G giIPK& 1.2原子的能级和辐射跃迁 ~md06"AYJ wU/fGg*M2 1.2.1原子能级和简并度 p")"t`k7 FBrh !vQ< 1.2.2原子状态的标记 x!7!)]h x'G_z_<V 1.2.3玻尔兹曼分布 Y#P!<Q>} D\-D sT.H 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 lkp$rJ#6 >,Z n~8&Z 1.3光的受激辐射 c<Ud[x. _9=cxw i<w 1.3.1黑体热辐射 aU.!+e%_ XE0b9q954 1.3.2光和物质的作用 sA+K?_ (B*,|D[J@i 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 5)rN#_BKj /,< s9
: 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 SgN?[r ) A*|\E:fo 1.4光谱线增宽 ^P.U_2& Z BH^0 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 m.gv? 5+b73R3r 1.4.2自然增宽 -) +B!"1 _$vbb#QXZG 1.4.3碰撞增宽 q&:%/?)x 4qd( a)NdY 1.4.4多普勒增宽 ]X X> h~0 !4 z vkJO 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 8wkt9: @bAu R 1.4.6综合增宽 %Yg|QBm| &- My[t 1.5激光形成的条件 +T,0,^ * <&((vrfa 1.5.1介质中光的受激辐射放大 pz{ ]O_px zG%'Cw)8 1.5.2光学谐振腔和阈值条件 m,5?|J= ExFz@6@ 思考练习题1 gTLBR @' P ay)P 第2章激光器的工作原理 S*7 6V" ") `O%O[ 2.1光学谐振腔结构与稳定性 h >Z`& \nTV;@F 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 }P\6}cK L{XW2 c$h 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 +KTHZpp!c2 Zv8GrkK 2.1.3稳定图的应用 P*ZMbAf. Z(LTHAbBk| 2.2速率方程组与粒子数反转 mM{cH= ?O]RQXsZ2 2.2.1三能级系统和四能级系统 $:A80(#+ R$Qhu xT| 2.2.2速率方程组 \W\*'C8q\ 3 m & 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 #\K"FE0PGz N&$ ,uhmO 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 +A$>F@ u *l%&/\ 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 r{*BJi.b >V\^oh)t]t 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 <q I!Dj{ H%}/O;C 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
&Du S* ao|n<*} 2.3.1均匀增宽介质的增益系数 vbG &F.P l<7SB5 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 O{U j T gbq4xR( 2.4非均匀增宽介质的增益饱和 7 Z?
Hyv 5;HCNwX 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 }EJ /H3 < (zk/>Ou 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 9E[==2TO RU>qj
*e 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 8 tIy"5 9}4~3_gv;M 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 vF [ 4kDHk dB:c2 2.5激光器的损耗与阈值条件 YPCitGBl UG}2q:ST 2.5.1激光器的损耗 0y+i?y
9 1Lp; LY"_ 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 [ Q/kNK H4sc7- 2.5.3阈值条件 "I9 r>= [%~yY& 2.5.4对介质能级选取的讨论 @S>;t)\J 7;&,L H 思考练习题2 'P [#.9E Vobq| Rd/% 第3章激光器的输出特性 wTG(U3{3K Wu8^Z Z{ 3.1光学谐振腔的衍射理论 kJNwA8 7 l@- h.tS 3.1.1数学预备知识 v53|)] V l(@ c 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 1xh7KBr , #l3)3k* ; 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 ,(f W0d# @X560_x[q 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 m
- hZ5 i &
Y2xO 3.2对称共焦腔内外的光场分布 }Gy M<!: j['B9vG 3.2.1共焦腔镜面上的场分布 k,f/9e+# gFT lP 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 uU^i Y$w y*v|q= 3.3高斯光束的传播特性 !ab ef.%: HPJ HA , 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 mZjpPlJ Zj1bG{G=i 3.3.2高斯光束的相位分布 =2ED
w_5E (oG.A 3.3.3高斯光束的远场发散角 bX` Gv + ='m%Iq7X 3.3.4高斯光束的高亮度 e0otr_)3F 4"\cA:9a 3.4稳定球面腔的光束传播特性 "Wr[DqFd ItZYOt|Hn 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 G#^0Bh& 2A:h&t/|C 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 `u PLyS. Dg{d^>T!_x 3.5其他几种常用的激光光束 a6 0rJ#GD
*
1xs/$` 3.5.1厄米-高斯光束 bS954d/ dM P'Vnfj 3.5.2拉盖尔-高斯光束 A^A)arJS %~gI+0HK 3.5.3贝塞尔光束 BMu Ef a^ cD E5/! 3.6激光器的输出功率 ^N R f 22U`1AD3U 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 XoL DqN! P d(_ 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 FF! PmfF' 5b*knN> 3.7激光器的线宽极限 <JU3sXl o)^ W z 3.8激光光束质量的品质因子M2 :."oWqb) Q~VM.G 3.9模式激光的某些一阶统计性质 2Q5 @ 2jT nJ
xO.wWE 3.9.1单模激光的一阶统计性质 &
d2 `{H KAI2 [ gs 3.9.2多模激光的一阶统计性质 Y?3tf0 t/ N' R ^ gL 思考练习题3 T<? kH $~W5! m 第4章激光的基本技术 GZNN2
' }(|gC, 4.1激光器输出的选模 " Qi R v$Hz)J.01 4.1.1激光单纵模的选取 !4'F z[RK l:uQ#Z) 4.1.2激光单横模的选取 ^87 9sI [|=M<>?[ 4.2激光器的稳频 kP ,8[r ^-[
I;P 4.2.1影响频率稳定的因素 RLB"}&SF] 31a lQ\TH 4.2.2稳频方法概述 ! ]82$ :Ev
gUA\4 4.2.3兰姆凹陷法稳频 .hR
<{P z[v4(pO 6 4.2.4饱和吸收法稳频 VN!nef
tZz%x?3G 4.3激光束的变换 H@? } !@ vk 4 8&8 4.3.1高斯光束通过薄 透镜时的变换 PQ[?zNr SV ,) #rD9ZnC 4.3.2高斯光束的聚焦 7Y(Dg`8 G aaT3-][ 4.3.3高斯光束的准直 1p$ (\ K4<"XF1A: 4.3.4激光的扩束 #]tDxZ]
6 C9sU^ ]#F 4.4激光调制技术 _#:7S
sJ ?{J1U w< 4.4.1激光调制的基本概念 $S|+U}]C C1=& Vm>g+ 4.4.2电光强度调制 >Wt @O\k 6{=U=
* 4.4.3电光相位调制 tJrG RlB> TZt ;-t` 4.5激光偏转技术 T :X* ;'8P/a$ 4.5.1机械偏转 phjM(lmCo PR:B6 F8 4.5.2电光偏转 |<,qnf | - vjx'yh| 4.5.3声光偏转 $Z#~wsw D5@=#/?* 4.6激光调Q技术 ~rdS#f&R2 m[v0mXE 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q 9U6$-]J S*h^7?Bu 4.6.2调Q原理
*af\U3kx )__ sw 4.6.3电光调Q r*vh3.Agl c-XO}\? 4.6.4声光调Q *pa hZiO Uq#2~0n> 4.6.5染料调Q ~&D
=;M/ M*gvYo 4.7激光锁模技术 {] ]%0!n\ zMbFh_dcq 4.7.1锁模原理 J 4::.r V=8db% ^ 4.7.2主动锁模 B+Qf? 1f SQ4^sk_! 4.7.3被动锁模 [#uhMn^ s_NY#M Pz[ 思考练习题4 %u66H2 @u9L+*F
第5章典型激光器介绍 -J+1V{ 6)uBUM;i 5.1固体激光器 L?N&k zA `D[O\ VE 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 =M;F&;\8 B.5+!z&7 5.1.2固体激光器的泵浦系统 JT0j2_*Rr %eDSo9Y 5.1.3固体激光器的输出特性 uK" T~ V_J0I*Qa4 5.1.4新型固体激光器 -#f.} H' U? Jk 5.2气体激光器 f )T\ G|Et'k.F4 5.2.1氦氖(HeNe)激光器 d9v66mpJM iRsB|7v[ , 5.2.2二氧化碳激光器 3 k/E$wOj U| Fqna 5.2.3Ar＋离子激光器 7@<.~*Bl6 yor'"6)i 5.3染料激光器 i;^lh]u lg-_[!4Z 5.3.1染料激光器的激发机理 yk?bz CjpGo}a/ 5.3.2染料激光器的泵浦 N~$>| gn ;99oJD, 5.3.3染料激光器的调谐 ;
oa+Z:;f 0o>C ,
` 5.4半导体激光器 $ ~FZJ@qa C` ;igg$t_ 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 rah"\f2 PEvY3F}_rh 5.4.2PN结和粒子数反转 ?m *e$!M0 VNWB$mM.2 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 iZn0B5]ikj ^>l <)$s 5.4.4同质结和异质结 半导体激光器 Mn
,hmIz *G.vY # h 5.5其他激光器 ulsU~WW7r ?P0b/g 5.5.1准分子激光器 ~_EDJp1J }X{rE|@ 5.5.2自由电子激光器 Q ")Xg: :%sBY0 yF 5.5.3化学激光器 AA=Ob$2$ !2!Zhw2u 思考练习题5 \09A"fs{ c@[Trk m 第6章激光在精密测量中的应用 LMoZI0)x 0}<blU 6.1激光干涉测长 M5WB.L[@ q ! j'LZ7 6.1.1干涉测长的基本原理 :
b`N(] 0C :8X
6.1.2激光干涉测长系统的组成 z9S
(< es6YxMg 6.1.3激光外差干涉测长技术 {V>F69IU *?t$Q|2Xr 6.1.4激光干涉测长应用举例 j<kW+Iio L@H^?1*L? 6.2激光衍射测量 nIg 88*6b, I;'{X_9$a 6.2.1激光衍射测量原理 ?P +Uv }BC%(ZH6 6.2.2激光衍射测量的方法 X\;:aRDS W Csf_1 6.2.3激光衍射测量的应用 1=J& ^O{W 8B *(P> 6.3激光测距 o~XK*f=( ~o _JZ: 6.3.1激光脉冲测距 phH@{mI aC}\`.Kb 6.3.2激光相位测距 nBk&+SN k 'O.1 6.4激光准直及多自由度测量 [voZ=+/ $(D>v!dp 6.4.1激光准直仪 l jK? 2z> qj _0
td$ 6.4.2激光衍射准直仪 nRBS&&V OS#aYER~/ 6.4.3激光多自由度测量 3/]1m9x kZG=C6a 6.5激光多普勒测速 Sa<(F[p` 9jI muSZ 6.5.1运动微粒散射光的频率 !nl-}P, A4f"v)vM 6.5.2差频法测速 129\H<
m K[iAN;QCe% 6.5.3激光多普勒测速技术的应用 nV8'QDQ:Al d\>XfS 6.6环形激光测量角度和角加速度 BO*)cLQ j?u1\<m 6.6.1环形激光精密测角 LA;f,CQ Ct-e D-X{ 6.6.2光纤陀螺 AI3x,rk# >s/_B//[ 6.7激光环境计量 ({rcH.: j.] ]VA 6.8激光散射板干涉仪 sP Qj B[ !Np7mv\7 思考练习题6 w ? _8OJ _<f%==
I' 第7章激光加工技术 Ph
P)|P /(8"]f/ 7.1激光热加工原理 5 !A:xV]6] E\D,= |Mul 7.2激光表面改性技术 pv0|6X?J" RTlC]`IGT 7.2.1激光淬火技术的原理与应用 b/[X8w'VP p+~Imf-Jk 7.2.2激光表面熔凝技术 ^ ^}htg .i R<5. 7.2.3激光熔覆技术 +/celp S6M7^_B4F 7.3激光去除材料技术 Xd A]);, e^ N~)Nlj 7.3.1激光打孔 :"#
"{ P b * \
oQ 7.3.2激光切割 ~9o@1TO:v 0B8Wf/j?M 7.4激光焊接 uT=r*p(v })]
iN " 7.4.1激光热导焊 1y:fH4V "Q+wO+}6 7.4.2激光深熔焊 @#hQ0F8 MD$W;rk(Hn 7.4.3激光复合焊 Vfzy BjQ 5)Z=FUupA~ 7.5激光快速成型技术 Sydl[c pH$ E8av/O
VUd 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 7ucm1 %|x9C ,0p# 7.5.2激光快速成型技术 l4T[x|')M u: J( 0re 7.5.3激光快速成型技术的重要应用 !+$QN4{9 j.6!T'$| 7.6其他激光加工技术 G HQ~{ #tg\
bb 7.6.1激光清洗技术 .*6 NqX$ {i=V:$_# 7.6.2激光弯曲 e=h-}XRC 8Ys)q x>7' 思考练习题7 ~m<K5K6 V =U~53Tg 第8章激光在医学中的应用 &V
7J5~_ f {2UL ?y 8.1激光与生物体的相互作用 <v9IK$J %`pi*/( 8.1.1生物体的 光学特性 u= dj3q W2- l_{ 8.1.2激光对生物体的作用 {Pe&J2
+ q'7.lrKwa> 8.1.3激光对生物体应用的优点 Q'jGNWep 6H2Bf*i 8.2激光在临床治疗中的应用 |8{ k,!P'K m EYfsO 8.2.1激光临床治疗的种类与现状 Ln6emXqw "4xo,JUf 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 ?99r>0 1> OH`zeI,[* 8.2.3激光在眼科中的应用 oMYFfnoAa %n6<6t` $ 8.2.4激光在泌尿外科中的应用 -wH0g^Ed P=}dR&gk' 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 \kV|S=~@ ,)U%6=o#} 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 U.Vn|s(`z +MHIZI 8.2.7光动力学治疗 \c{sG\ > O0r vr$. 8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 , Gbc4x #]^C(qmb: 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 X! 6dg.n5 }LS.bQKqi, 8.3.2激光断层摄影 -]}#Z:& P//nYPyzg 8.3.3激光显微镜 %OHWGac"i #X``^
8.4医用激光设备 L;g2ZoqIr0 2N |iOog 8.4.1医用激光 光源 %j@/Tx/ 0iC5, 8.4.2医用激光传播用 光纤 si~ zg\uY _d 7;Z% 8.5激光应用于医学的未来 % &H^UxC @6|0H`kv 8.5.1医用激光新技术 )@U~Li/+ %AqI'ObC 8.5.2光动力学治疗的前景 E0HE@pqr E}%Pwr 思考练习题8 3rZPVR$)) dtV*CX.D.7 第9章激光在信息技术中的应用 G3!O@j!7w$ }jce5E 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 [V8^}s}tF Lwm / [ 9.1.1半导体激光器 6^jrv [d (p' /a.bn 9.1.2光纤激光器 ZvXw#0) v 1x/ R 9.1.3光放大器 9 X1vL
Jk`l{N 9.2激光全息三维显示 ('uUf!h?\ $z)egh(z 9.2.1全息术的历史回顾 t]vv&vk> @@R&OR 9.2.2激光全息术的基本原理和分类 O 1X) gyy}-^`F 9.2.3白光再现的全息三维显示 ub1~+T'O #/9Y}2G|] 9.2.4计算全息图 <jFov`^ *yZta:(w-W 9.2.5数字全息术 A=ez,87 1W0[|Hf2v* 9.2.6全息三维显示的优点 Yc)Dx3 ?qHQ#0 @y] 9.2.7全息三维显示的应用 ;sUvY* Bcm %0vsm+XQ0E 9.2.8全息三维显示技术的展望 41.xi 9V2 D'D IC 9.3激光存储技术 OFcP4hDi Xf b-<
Q0A 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 Z 6WNMQ1: x}` )'a[ 9.3.2激光光盘存储 N48X[Q * Y)(w &E>1 9.3.3激光体全息光存储 ~EQ#
%db >x~Qa@s; 9.3.4激光存储技术的新进展 /-^{$$eu
f/.f08 9.4激光扫描和激光打印机 DtS7)/<T
l]R7A_| 9.4.1激光扫描 n#?y;Y\ >*^SQ{9 9.4.2激光打印机 nemC-4} SuV3$-);z 9.5量子光通信中的激光源 ?caHS2%?ae #+h#b%8 9.5.1量子光通信 .k
up[d( Ya<V@qd 9.5.2量子态发生器及应用 Y@Ry
oJ &(o&Y 思考练习题9 D^t: R?+ %\'G2 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 x>4p6H{]0' D~Q -:G$x 10.1激光核聚变 EuVA"~PA '['x'G50 10.1.1受控核聚变 ]_!NmB_3 w&hCt c 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 d?/g5[ x A*6Z)Y 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 &[PA?#I` zqXDD; w3 10.2激光冷却 x>J(3I5_b *xx)j:Sc2 10.3激光操纵微粒 _ 3g!_ $RC)e 7 10.3.1光捕获 [ 'B u 7^#O{QYol 10.3.2微粒操纵 11 A$#\, 9A`^ ( 10.4超越经典衍射极限的分辨率 tC=K;zsXpz cp`ZeLz2^ 10.4.1解析延拓 e+ m (g 7D~~<45ct 10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Smh=Q4,W O2lM;=" 10.4.3傅里叶叠层算法 G;pc,\MF G8Ow;:Ro
10.4.4相干谱复用 ^7:UC\_ YQ1rS X3 10.4.5非相干结构光 照明成像 SapVS*yx@ z_(4 10.4.6超分辨荧光显微镜 wr>6G o% [KW)z#`* 10.5激光光谱学 &!+1GI9z
gEgd/Le 10.5.1拉曼光谱 eQfXUpk3@I u&f|z9 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 je%y9*V aOUTKyR ~ 10.5.3频率高分辨的双光子光谱 Uw)B(;Hy ? SK@lr 10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 I q{/-,v 16~5 ;u 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 jS#YqVuN *oh , Va 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 @JJ{\?> SEM- t 10.6.1电磁波的正常多普勒效应 Ga
<=Di): 4~d:@Gmk& 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 GN +,9 (;N#Gqb6l 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 T7?z0DKi ,L\KS^> 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 $?OQtz@ 7G Jhc 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 tCj \U+; W$gjcsv 思考练习题10 LZJFp@ ny<D1>{90 附录A随机变量 z gxMDLH T I yHM1+ A.1概率的定义和随机变量 j}G9+GX~, Xw162/:h A.2分布函数和密度函数 NMN&mJsmh :p $Q3 A.3推广到两个或多个联合随机变量 _|CO nm ;_/!F}d A.4统计平均 s}4k^NGFJ anH ]] 附录B随机过程 u*T#? W? qM d4awB
R B.1随机过程的定义和描述 fz+dOIU3\L ?:7$c B.2平稳性和遍历性
Q 6r
?]_A~ _J! 参考文献 y@ c[S; , Mn`kL<F  D@
BP< #V@vz#bo= （实体书推荐，有需求者，可以购买！）
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