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。
M6iO8vY
*3`oU\r 
bTQa'y`3 t`YZ)>Ws 第1章辐射理论概要与激光产生的条件
tK}p05nPhl <-B"| u 1.1光的波粒二象性
!aw#',r8m _s^:zPl 1.1.1光波
s~X*U&}5 I
cR;A\z 1.1.2光子
#t2UPLO~ :@%-f:iDj 1.2原子的能级和辐射跃迁
K}E7|gdG tWSvxGCzn% 1.2.1原子能级和简并度
6$fnQcpJ O0 wCb
1.2.2原子状态的标记
o;4e)tK 1m<?Q&|m$ 1.2.3玻尔兹曼分布
&M3E S}6 +}1hU
:qW 1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁
VMZ]n%XRXW G9n /S=R? 1.3光的受激辐射
n~)HfY SAG` ^t 1.3.1黑体热辐射
F\=R m "vOfAo]` 1.3.2光和物质的作用
s |gD (ND5CKCR^ 1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
Zp (=[n5 A`
o?+2s_ 1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率
BnaU)E h ?7kV+{. 1.4光谱线增宽
33<fN:J]f _@/C~ 1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度
En,)} yI q]N?@l] 1.4.2自然增宽
X(y ..q63d r 1.4.3碰撞增宽
D,dHP-v 88#qu. 1.4.4多普勒增宽
C](z#c~c xdL/0 N3 1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型
,zN3? /7 jKj =#O 1.4.6综合增宽
1J-Qh<Q L`jB)wF /J 1.5激光形成的条件
VqD[G<|9T pG!(6V-x<E 1.5.1介质中光的受激辐射放大
&gA6+b' .lvI8Jf~X 1.5.2光学谐振腔和阈值条件
[Y2 2Wi \7,MZt 思考练习题1
Ns.3s7& A \MfF 第2章激光器的工作原理
*U;4t/( h"u<E\g 2.1光学谐振腔结构与稳定性
q}<.x8\ jcEs10y 2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件
's>#8;X S9HBr 2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类
R%b*EBZ - yC:? 2.1.3稳定图的应用
W&+y(Z-t <H5n>3#pH 2.2速率方程组与粒子数反转
!Tn0M; 9Hf*cQ 2.2.1三能级系统和四能级系统
`E} p77 =PNdP 2.2.2速率方程组
_{6,.TN :cc[Jco@w 2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布
G&x'=dJ .vv5 t 2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布
ZjU=~)O}H kqVg2#<@M 2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
`*e 4m 87^ :<\pp 2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
M`0(!Q} 4 ,p#:! 2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
DeOXM=&z ;W7 hc! 2.3.1均匀增宽介质的增益系数
|Du,UY/ %{R _^Y8t 2.3.2均匀增宽介质的增益饱和
2c}B Q0V^P DF 2.4非均匀增宽介质的增益饱和
H1`
rM^,%A 8#+`9GI 2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
2B HKS-J* N0=-7wMk(Z 2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
\s=Q iPK f5@.^hi[ 2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
;"1/#CY773 zzX<?6M S 2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
g-."sniP$g EVR! @6@ 2.5激光器的损耗与阈值条件
&&; ex9 $ "Af y)Ir 2.5.1激光器的损耗
QT#b>xV)1 XjX 2[*l 2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程
c
Qld$ k_]\(myq 2.5.3阈值条件
X(IyvfC P,(9c yS{ 2.5.4对介质能级选取的讨论
%fHH {60 !0` lu_ZN 思考练习题2
49o\^<4b Y |mW. 第3章激光器的输出特性
^>-+@+(
r ]de\i=?| 3.1光学谐振腔的衍射理论
d>Un J)V} O{~K R/ 3.1.1数学预备知识
A*hZv|$0 vruD U# 3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
19' 5Re& 5\WUoSgy 3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程
=tq1ogE bV_j`:MD 3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
Z%#^xCz;w> F "I*-!o 3.2对称共焦腔内外的光场分布
22z1g(; @ :W VSJ,. ! 3.2.1共焦腔镜面上的场分布
IAYACmlN& (i\)|c/a7 3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
"9w}dQ p+$+MeBz 3.3高斯光束的传播特性
0 < g{ V gSb,s [p&+ 3.3.1高斯光束的振幅和强度分布
$(3uOsy ^+ wk 3.3.2高斯光束的相位分布
Y~}5axSPH syR N4 3.3.3高斯光束的远场发散角
SyAo,
)j
c-5Ysg 3.3.4高斯光束的高亮度
19p8B& Ls1B \Aw _ 3.4稳定球面腔的光束传播特性
> VP5vkv= 6x/s|RWL1 3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔
9p4y>3 Hs$'0 : 3.4.2稳定球面腔的光束传播特性
KU] ok ' 4^[
/=J} 3.5其他几种常用的激光光束
BKay*!'PX eeW`JG-E 3.5.1厄米-高斯光束
h,t:] <[ZI.+_Wt 3.5.2拉盖尔-高斯光束
n}JPYu &pL/
@2+ 3.5.3贝塞尔光束
_%B/!)v *GJ:+U&m[ 3.6激光器的输出功率
oR#Ob#& ^&Q< tN 7 3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率
q(H ip<6p ~>g+2]Bn>$ 3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率
V&%C\ns4 Z/g]o# 3.7激光器的线宽极限
hO3 { FqZgdmwR 3.8激光光束质量的品质因子M2
[pL*@9Sa& dxCPV6 XI 3.9模式激光的某些一阶统计性质
w"~<h; cDIBDC 3.9.1单模激光的一阶统计性质
'1-maM \r lL0M^Nv 3.9.2多模激光的一阶统计性质
2"X~ju kAo.C Nj7 思考练习题3
gi$XB}L+X psUE!~9, 第4章激光的基本技术
y`S o&:1 - {{[cT I 4.1激光器输出的选模
S)7/0N79A lP3h<j 4.1.1激光单纵模的选取
^~1<f1 ( I 8z G~L%" 4.1.2激光单横模的选取
/iG7MC\ ` pO]8
d E0 4.2激光器的稳频
R\O.e 5FOqv=6S 4.2.1影响频率稳定的因素
y}"7e)|t% 7u|B ](FS 4.2.2稳频方法概述
%\6Q .V#s 5jZ iJw( 4.2.3兰姆凹陷法稳频
!YE zFU`L t)a;/scT 4.2.4饱和吸收法稳频
W5 ec fzPZ| 4.3激光束的变换
izuF !9 >2lwW XA 4.3.1高斯光束通过薄
透镜时的变换
L'E^c,-x~ f<=Fe:1. 4.3.2高斯光束的聚焦
U>Gg0`> rQr!R$t/[ 4.3.3高斯光束的准直
GLUUY0 (ML haux- 4.3.4激光的扩束
z9
($. #fDs[ 4.4激光调制技术
f^b K=# L0"~[zB]N 4.4.1激光调制的基本概念
eR;!(Oy=A QJBr6
4.4.2电光强度调制
orfp>B) 0 -LWK*q[J;* 4.4.3电光相位调制
:L i/=>R^ @R q}nq=k 4.5激光偏转技术
Mvcfk$pA ue{xnjw>U 4.5.1机械偏转
Jp~zX
lu RE"^
)- 4.5.2电光偏转
g0&\l}&%U 5kMWW*Xtf 4.5.3声光偏转
,D=fFp n |FNCXlgZ 4.6激光调Q技术
WNy3@+@GZ ^ }$O|t 4.6.1激光谐振腔的品质因数Q
Im?LIgt$ :dnJY%/q 4.6.2调Q原理
,w j"! o# DuF"* R~et 4.6.3电光调Q
/aqEJGG> j6YiE~ 4.6.4声光调Q
zP) ~a Zv!{{XO2; 4.6.5染料调Q
*hY2.t; X h~} .G{" 4.7激光锁模技术
"484 n/D N4!<Xj 4.7.1锁模原理
E"PcrWB& l67 Jl"v 4.7.2主动锁模
v ~)LO2y
e2)autBe 4.7.3被动锁模
!0}\&<8 /m <48<86TP 思考练习题4
0L-!!
c3 ftbpqp' 第5章典型激光器介绍
md Gwh7/3 &^.57] 5.1固体激光器
nk =$B (h AMCyj`Ur 5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质
G}zZQy 9Kv|>#z ff 5.1.2固体激光器的泵浦系统
H)(jh &#w=7L3AW 5.1.3固体激光器的输出特性
}JgYCsF/f 5/0j}_pP 5.1.4新型固体激光器
vqd X^m^PY 47>>4_Hz 5.2气体激光器
\2v"YVWw
dp5cDF} l 5.2.1氦氖(HeNe)激光器
_lxco=qd=%
iThSt72 5.2.2二氧化碳激光器
q6d~V] 4: ,. EBOUW^ 5.2.3Ar＋离子激光器
K 7)kS 1NLg _UBOK 5.3染料激光器
e" :G *2a :#t*K6dz 5.3.1染料激光器的激发机理
1Y j~fb( 6"
B%)0 5.3.2染料激光器的泵浦
0\QR!*'$ |V,<+BEi 5.3.3染料激光器的调谐
Ri7((x]H" 8At<Wic 5.4半导体激光器
3lxc4@Zmd Lxl_"k G 5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件
&2.u%[gO[q $)~ 5.4.2PN结和粒子数反转
/F /;G*n OS-f(qXd+ 5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件
bZwnaM4"F 3251Vq % 5.4.4同质结和异质结
半导体激光器
f>$`` .O 2 @j";+ 5.5其他激光器
Tny> D0Z# P5 <vf 5.5.1准分子激光器
}?8uH/+ZA S=|@L<O 5.5.2自由电子激光器
V *[b} Xew W8WXY_yJt 5.5.3化学激光器
pW\'Z Rj $4=f+ "z 思考练习题5
?\= /$ Gt u{H?4|'( 第6章激光在精密测量中的应用
|AZW9 d9^E.8p$ 6.1激光干涉测长
0ezYd S~o :Ixx<9c. 6.1.1干涉测长的基本原理
2\D8.n Qr W&Y"K)` 6.1.2激光干涉测长系统的组成
{tP%epQ _"a=8a06G 6.1.3激光外差干涉测长技术
)u:Q)
%$t '-$XX%TOAc 6.1.4激光干涉测长应用举例
7;:#;YS ha +a@GHx 4- 6.2激光衍射测量
lEjwgk { ?X$, fQ#F| 6.2.1激光衍射测量原理
~`MS~,, 7E$&2U^Js 6.2.2激光衍射测量的方法
&]6) LFm 5N$E()m$ 6.2.3激光衍射测量的应用
eU+ {*YJg ,~PYt*X4 6.3激光测距
{lG@hN' O TWkUB{ 6.3.1激光脉冲测距
;i uQ?MR3 t0&@h\K 6.3.2激光相位测距
Qq& W3 XUMX* 6.4激光准直及多自由度测量
NcS.49 {^)70Vz>PE 6.4.1激光准直仪
DPgm%Xq9(! .>g1 $rj 6.4.2激光衍射准直仪
"d/s5sP|S 9Ru; ` 6.4.3激光多自由度测量
}CL"S_>1 cV
K7 6.5激光多普勒测速
unl1 *4e+ @r^ !{ 6.5.1运动微粒散射光的频率
pE]?x $ 5U % ~ ]xuP[ 6.5.2差频法测速
b]Kk2S/ F'P Qqb { 6.5.3激光多普勒测速技术的应用
jjs&`F y, YB))S!; Ok 6.6环形激光测量角度和角加速度
Nt`b;X& o?Nu:&yE 6.6.1环形激光精密测角
#^#Kcg _m E^rT 6.6.2光纤陀螺
| $^;wP kfb/n)b ' 6.7激光环境计量
shC; hR&; 5MTgK=c 6.8激光散射板干涉仪
VaZn{z R,2=&+ e 思考练习题6
GOy%^:Xd /c# `5L[ 第7章激光加工技术
u+9<&)X0 _, AzJ^ 7.1激光热加工原理
'm=*u
SJK 4'pS*v 7.2激光表面改性技术
V\~Wv V sRHA."A!8 7.2.1激光淬火技术的原理与应用
P'Q$d+F, +t)n;JHN 7.2.2激光表面熔凝技术
_W!p8cB '(+<UpG_Q} 7.2.3激光熔覆技术
^4Am
%y yT m`? MV\^ 7.3激光去除材料技术
6R UrF ;Q0bT`/X 7.3.1激光打孔
3:/'n t/o N>mQG 7.3.2激光切割
#C*8X+._y 9.O8/0w7LV 7.4激光焊接
Bvjl-$m!v x<i}_@Sn_+ 7.4.1激光热导焊
t%1 ^Li WP **a Bp 7.4.2激光深熔焊
zzGYiF ? [`=LTBt 7.4.3激光复合焊
9Mm!%Hu N[|Nxm0z/C 7.5激光快速成型技术
u 'A#%}3 ._:nw=Y0<} 7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点
(Wl IwKP V:NI4dv/R 7.5.2激光快速成型技术
#%3rTU >k7q
g$ 7.5.3激光快速成型技术的重要应用
YA(@5CZ #<7O08 : 7.6其他激光加工技术
#!J(4tXny 'rP]Nw 7.6.1激光清洗技术
|dE
-^"_ VzS&`d.h 7.6.2激光弯曲
6~meM@ 2 - !L _W( 思考练习题7
* v%rMU7, M .} 7pJ7f 第8章激光在医学中的应用
c8 K3 .&P6 {4 >mc'dv 8.1激光与生物体的相互作用
TB6m0qX ( X*oMFQgP 8.1.1生物体的
光学特性
s=I'e/"7 ;)0w:Zn/[ 8.1.2激光对生物体的作用
` :{B(+6 eDO!^.<5 8.1.3激光对生物体应用的优点
7Ob *Yv=[ 96Wp!]* 8.2激光在临床治疗中的应用
C"T1MTB 0IM8 8.2.1激光临床治疗的种类与现状
uv{ P,]lK f ,i5iSYf 8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
mZk0@C&:6 jMBiaX`F 8.2.3激光在眼科中的应用
}]P4-KqI ]Z<_ " F 8.2.4激光在泌尿外科中的应用
a5'#j35 q]& .#&h 8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用
/x@RNd Kv f6<g3Q7Mu 8.2.6最新的技术——间质激光光凝术
4_M >OD/" 1r[@(c0 8.2.7光动力学治疗
(3vHY`9 V) o,1
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用
6&v? ) o 0CvsvUN@ 8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断
vy@rQC %9 v"u^M-_ 8.3.2激光断层摄影
?^Hf Np9 r~[vaQQ6L 8.3.3激光显微镜
}7<5hn E 8Ad606 8.4医用激光设备
3Q}$fQ&S
0 5\dl 8.4.1医用激光
光源 @!=\R^#p 5@osnf? 8.4.2医用激光传播用
光纤 Y[ reD ZBD;a;wx 8.5激光应用于医学的未来
6x{<e4<n <{(/E0~V/< 8.5.1医用激光新技术
:
DG)g3# ,M !t m7 8.5.2光动力学治疗的前景
_ =6 rE C@ y8.#l 思考练习题8
sf} D h &Y P#M | 第9章激光在信息技术中的应用
:)f7A7 :; Ha>*?`?yI 9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器
"kMzmo=Pv5 |8_ JY2
R 9.1.1半导体激光器
jP vDFT^d/ $L4/I !Yf 9.1.2光纤激光器
6+rlXmd N8cAqr 9.1.3光放大器
=%)+%[wv Huw\&E 9.2激光全息三维显示
AZ |yX n#Dv2 E=6 9.2.1全息术的历史回顾
[a[/_Sf{ 2Tav;LKX 9.2.2激光全息术的基本原理和分类
Id'RL2Kq*& {'+Q H)w( 9.2.3白光再现的全息三维显示
UUo;`rkT -a Gcf]6 9.2.4计算全息图
=]R3& ]#n u#7+U\ 9.2.5数字全息术
?C0l~:j7D N MO-u3<6. 9.2.6全息三维显示的优点
MjfFf} @ UCrh/b Tm 9.2.7全息三维显示的应用
3q[WHwmm 1iT\df 9.2.8全息三维显示技术的展望
!3 3#. @[ hlZ@Dq%f 9.3激光存储技术
{E e>n^1 Q "r_!f 9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点
" }gVAAvc7 .V9e=yW!* 9.3.2激光光盘存储
}H4=HDO m %+IPZ2m 9.3.3激光体全息光存储
PALl sGlf eg"Gjp- 4= 9.3.4激光存储技术的新进展
y@bcYOh3 _?7#MWe& 9.4激光扫描和激光打印机
3 Rg}+[b
z!QDTIb 9.4.1激光扫描
"bg'@:4F *MN HT`Y^o 9.4.2激光打印机
"i.r @<)S ? ]sM8Bd} 9.5量子光通信中的激光源
BIaDY<j90 %,@vWmn 9.5.1量子光通信
D* 5hrkV9 fqz28aHh 9.5.2量子态发生器及应用
XB hb`AG $m1<i?'m 思考练习题9
1R LY $M <O?y-$~ 第10章激光在科学技术前沿问题中的应用
sH,kW|D 2s*#u <I 10.1激光核聚变
1PaUI#X"2F ^da44Qqu 10.1.1受控核聚变
HC {XX>F^ A|#`k{+1- 10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法
O40+M)e] w mNH T _ 10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理
4Ph0:^i_ LL^q1)o 10.2激光冷却
)|j[uh6w o 80}+MWdo 10.3激光操纵微粒
75!9FqM Z} @ufo$?D 10.3.1光捕获
p]D]:
Z}P C<^YVeG 10.3.2微粒操纵
>!e<}84b + j+5ud ` 10.4超越经典衍射极限的分辨率
9Ywpej*+ dCYCHHHF 10.4.1解析延拓
%Kh4m7 qM4c]YIaSl 10.4.2综合孔径傅里叶全息术
uy _wp^ aeyNdMk - 10.4.3傅里叶叠层算法
:6 J +%(f Uk*IpP` 10.4.4相干谱复用
+ 1JH # m R4fst 10.4.5非相干结构光
照明成像
1[F3 Z %A1@&xrbl 10.4.6超分辨荧光显微镜
Mk 0+D# \mM<\-'p 10.5激光光谱学
g]@ (E #qU-j/Qf 10.5.1拉曼光谱
>DM44 -L u)'+ 10.5.2空间高分辨的激光显微光谱
SEw ku } })xp%<` 10.5.3频率高分辨的双光子光谱
'XQ`g CF= t9
\x%=
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱
b2(RpY2Y
xp'_%n~K@ 10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术
0|xIB g) ' # NcZy 10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
. JX EK +[@z(N -h 10.6.1电磁波的正常多普勒效应
@[<nQZw: C,V%B 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
1 Q;}z Hd z't? ?6 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
)C(>H93 I 3 =# @2 10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
?SQE5Z T#%/s?_>. 10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果
mOpTzg@ C $Lu]pIL* 思考练习题10
Tm^89I]L +h^jC9,m~{ 附录A随机变量
!IU.a90V e+ v({^k A.1概率的定义和随机变量
Wc3kO'J a)Q!'$"'
A.2分布函数和密度函数
< 99M@ cF j.~!dh$mg A.3推广到两个或多个联合随机变量
6K
cD&S/ AT2v!mNyCw A.4统计平均
2Y}?P+:%> 1"8yLvtn 附录B随机过程
mS>xGtD&K $p!yhn7 B.1随机过程的定义和描述
gK#mPcn^ o)6p A ^+ B.2平稳性和遍历性
gM>t0)mGK HCK| ~k 参考文献
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