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2020-03-30 17:35 |
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。 us.~ G
"|NI]Kv
[attachment=99403] YQ} o?Q$z
~rm_vo
第1章辐射理论概要与激光产生的条件 -/4P3SG/
jo7\`#(Q
1.1光的波粒二象性 o4;(Zi#Z
vX>)je5#
1.1.1光波 b$7 + ;I;
~,Qp^"rlW
1.1.2光子 Ni>[D" |
NHt\
U9l'
1.2原子的能级和辐射跃迁 [; N'=]`
`X KLU
1.2.1原子能级和简并度 N[hG8f
[Pp'Ye~K@c
1.2.2原子状态的标记 =D(j)<9$A
xo )P?-
1.2.3玻尔兹曼分布 "MsIjSu
"4Nt\WQ
1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁 p C DmXB
_{>vTBU4F
1.3光的受激辐射 TpaInXR
F@t3!bj9
1.3.1黑体热辐射 mv><HqDL1
qK+5 NF|
1.3.2光和物质的作用 }ZI7J
- LSWmrj
1.3.3自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 Wqnc{oq |$
/ FII07V
1.3.4自发辐射光功率与受激辐射光功率 FmW(CGs
+|v90ed
1.4光谱线增宽 (:_$5&i7
1 zZlC# V
1.4.1光谱线、线型和光谱线宽度 ks tIgcI
GyIV
Hby
1.4.2自然增宽 gR**@t=;j
hxx.9x>ow
1.4.3碰撞增宽 6863xOv{T
mw!F{pw
1.4.4多普勒增宽 _t$sgz&
? [AD=rUC
1.4.5均匀增宽和非均匀增宽线型 /z !% d%"
Dv"9 qk
1.4.6综合增宽 qM`}{
/i
7_L;E~\
1.5激光形成的条件 X SDpRo
}EPY^VIw
1.5.1介质中光的受激辐射放大 Ba,`TJ%y
|>Vb9:q9Po
1.5.2光学谐振腔和阈值条件 $ `c:&
yfSmDPh
思考练习题1 m*pJ BZxd
2T35{Q!=F
第2章激光器的工作原理 M{@(G5
Z r8*et
2.1光学谐振腔结构与稳定性 f 2.HF@
uD'6mk*
2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件 h\o.&6sd
b sX[UF
2.1.2共轴球面腔的稳定图及其分类 QY/w
UpG~[u)%@
2.1.3稳定图的应用 $X6h|?3U,
Ie_wHcM<
2.2速率方程组与粒子数反转 t!XwW$@
WLT"ji0w2
2.2.1三能级系统和四能级系统 #4PN "o@
WMdg1J+~
2.2.2速率方程组 vQ Cy\Gi
Nc`L;CP
2.2.3稳态工作时的粒子数密度反转分布 /7kC<
}OUt sh ]y
2.2.4小信号工作时的粒子数密度反转分布 e=
AKD#
fex@,I&
2.2.5均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 kj_c%T
]/
py4 h(04u
2.2.6均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 WcAkCH!L
b;n[mk
2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 ! mHO$bQ"
3S{ />1Y
2.3.1均匀增宽介质的增益系数 $Yq9P0 Ya
:>
'+"M2r
2.3.2均匀增宽介质的增益饱和 #mF" 1 QW
O-^Ma- }
2.4非均匀增宽介质的增益饱和 z_HdISy0
UNYqft4
2.4.1介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 d6O[ @CyP
D~m*!w*
2.4.2非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 s AkdMo
g#bRT *,L
2.4.3非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 iTwm3V
P
Y4 -t7UlS;
2.4.4非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和 +>,I1{u%&
_)8s'MjA:&
2.5激光器的损耗与阈值条件 ;u JMG
R _C)
2.5.1激光器的损耗 OXA7w. ^
TH;hO).u
2.5.2激光谐振腔内形成稳定光强的过程 F5<H m_ \:
N7"W{"3D
2.5.3阈值条件 .Mbz3;i0
]M=&+c>H~
2.5.4对介质能级选取的讨论 b}` T Ln
7#XzrT]
思考练习题2 dd;~K&_Q/i
1zv'.uu.,
第3章激光器的输出特性 4RO}<$Nx}
?`s8 pPc4
3.1光学谐振腔的衍射理论 9{l}bu/u
G{}VPcrbC
3.1.1数学预备知识 RZLq]8 pM
lA]8&+,ZM
3.1.2菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 1} x%%RD_
N8jIMb'<
3.1.3光学谐振腔的自再现模积分方程 (QEG4&9
[y(MCf19
3.1.4激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 [n@]
r2g)3
J1k>07}|
3.2对称共焦腔内外的光场分布 ftb\0,-
t.<i:#rj>l
3.2.1共焦腔镜面上的场分布 Z.,MV cd
i1UsIT
3.2.2共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 /^ ts9:
I7onX,U +
3.3高斯光束的传播特性 {: /}NpA$
X'ag)|5ot
3.3.1高斯光束的振幅和强度分布 2 /?|&[
Nn6%9PX_)
3.3.2高斯光束的相位分布 M`_0C38
7CysfBF0g
3.3.3高斯光束的远场发散角 )=+|i3]U
G c?a +T
3.3.4高斯光束的高亮度 i-1op> Y
("KF'fp&M2
3.4稳定球面腔的光束传播特性 4#D,?eA 7
- ). C
3.4.1稳定球面腔的等价对称共焦腔 _a, s
)
c Aw/I@jG
3.4.2稳定球面腔的光束传播特性 yi[x}ffdE
#!=tDc
&
3.5其他几种常用的激光光束 wY ea\^co
0GwR~Z}Z
3.5.1厄米-高斯光束 mH(:?_KrS-
KI .unP%
3.5.2拉盖尔-高斯光束 0GL M(JmK
+ {]j]OP
3.5.3贝塞尔光束 >P(.:_ ^p
[),ige
3.6激光器的输出功率 q.vIc
?a
&{:-]g\
3.6.1均匀增宽型介质激光器的输出功率 P}iE+Z 3
JF]JOI6.e
3.6.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率 (Ld i|jL
kZ~~/?B
3.7激光器的线宽极限 (FV >m
rv;3~'V
3.8激光光束质量的品质因子M2 S:}7q2:
GgU/ !@
3.9模式激光的某些一阶统计性质 _1^'(5f$
/ Oono6j
3.9.1单模激光的一阶统计性质 z:O8Ls^\T
l ;U? Z'n
3.9.2多模激光的一阶统计性质 P>T"cv
okXl8&mi
思考练习题3 ]:;&1h3'7
xw%0>K[
第4章激光的基本技术
kAx4fE[c
2oW"'43X
4.1激光器输出的选模 d9ihhqq3}
fA-7VdR `R
4.1.1激光单纵模的选取 ]n~V!hl?A
}]Tx lSp!;
4.1.2激光单横模的选取 *Ex|9FCt$
=Qq+4F)MD
4.2激光器的稳频 [aS*%Heu
U*: !W=XN
4.2.1影响频率稳定的因素 :&Nb w
8L XHk l
4.2.2稳频方法概述 58K5ZZG
$'TM0Yu,
4.2.3兰姆凹陷法稳频 llDJ@
:N@^?q{b
4.2.4饱和吸收法稳频 }G=M2V<L
e!`i3KYn"
4.3激光束的变换 |{;G2G1[
[lAp62i5
4.3.1高斯光束通过薄透镜时的变换 @x1-!
~z#
c,22*.V/
4.3.2高斯光束的聚焦 +p^u^a
V :eD]zq5
4.3.3高斯光束的准直 =sFTxd_"iQ
!w NO8;(
4.3.4激光的扩束 e )ZUO_Q$
>/\'zi]L
4.4激光调制技术 DlT{`
*"kM{*3:v
4.4.1激光调制的基本概念
OSJ$ d
h![#;>(
4.4.2电光强度调制 .5 43N<w
uEY tE7
4.4.3电光相位调制 l,: F
Qd6F H2Pl
4.5激光偏转技术 %S I'BJ
hSMH, ^Io$
4.5.1机械偏转 % nIf)/2g
HDKbF/
4.5.2电光偏转 ckn~#UE=
iLz@5Zj8
4.5.3声光偏转 8Y3I0S
F/Pep? '
4.6激光调Q技术 N7_"H>O$0U
eFAnFJ][L
4.6.1激光谐振腔的品质因数Q fh{`Mz,o
C?Ucu]cW
4.6.2调Q原理 __@BUK{ q
m,S{p<-h
4.6.3电光调Q kLY^!
C>~TI,5a3
4.6.4声光调Q OTp]Xe/
*kVV+H<X|b
4.6.5染料调Q AEuG v}#
q =Il|Nb>
4.7激光锁模技术 ]~%6JJN7
^ &)|sP
4.7.1锁模原理 I |J/F}@p
>MK98(F
4.7.2主动锁模 ]{ kPrey
kl,3IKHa
4.7.3被动锁模 6Iw\c
.KC ++\{HE
思考练习题4 V,9cl, z+
!wp3!bLp
第5章典型激光器介绍 8] ikygt"
~v83pu1!2s
5.1固体激光器 Th[dW<
66 Tpi![
5.1.1固体激光器的基本结构与工作物质 )jC%a6G!
*qMY22 X
5.1.2固体激光器的泵浦系统 Wvqhl
'J
>Se,;cB'/]
5.1.3固体激光器的输出特性 <1%$Vq
`-&K~^-cH
5.1.4新型固体激光器 b6 M
8V(pugJ
5.2气体激光器 MW{8VH6+
`W-Fssu
5.2.1氦氖(HeNe)激光器 Tf)*4O 4@'
Z6pUZ[j,
5.2.2二氧化碳激光器 fzA9'i`
j7c3(*Pl
5.2.3Ar＋离子激光器 i LAscb
JCaOK2XT;
5.3染料激光器 4X$Qu6#i
j=J/x:w_e
5.3.1染料激光器的激发机理 N&p Cx&
g*"P:n71
5.3.2染料激光器的泵浦 '\GbmD ^F
J$!iq|
5.3.3染料激光器的调谐 LK"69Qx?5q
K@#L)VT!
5.4半导体激光器 f9;(C4+
@o6L6Y0Naa
5.4.1半导体的能带和产生受激辐射的条件 gdoL yxQ
]tDDq=+v
5.4.2PN结和粒子数反转 Faf&U%]*`
)Wox Mmz
5.4.3半导体激光器的工作原理和阈值条件 U ? =Dg1
o lxByzTh>
5.4.4同质结和异质结半导体激光器 JZ#[
2mLh
N !|w o:
5.5其他激光器 Yuc> fFA
J")#I91
5.5.1准分子激光器 4H-'Dr=G
?rup/4|
5.5.2自由电子激光器 g4@ lM"|S
z~Q>V]a>;
5.5.3化学激光器 Y DFyX){
,1## p77.
思考练习题5 l \?c}7k
BCcjK6'
第6章激光在精密测量中的应用 _,d~}_$`i
6x|j Pb
6.1激光干涉测长 EyLu O-5
: \}(&
>
6.1.1干涉测长的基本原理 9$m|'$p3sG
~WN:DXn
6.1.2激光干涉测长系统的组成 3Le{\}-$.
TW>WHCAm
6.1.3激光外差干涉测长技术 M|[o aanY'
D1mfm.9_r^
6.1.4激光干涉测长应用举例 ^Q^_?~h* !
`V3Fx {
6.2激光衍射测量 k: ;WtBC6j
e vJ.<{M
6.2.1激光衍射测量原理 Zsh9>]M L
O,A{3DAe0
6.2.2激光衍射测量的方法 27<
Enq]
/^|Dbx!u
6.2.3激光衍射测量的应用 :#~j:C|
PJ'E/C)i
6.3激光测距 &(mR>
mT
aoa)BNs
6.3.1激光脉冲测距 ',4iFuY
I,'k>@w{s
6.3.2激光相位测距 !7&5` q7
@Pzu^
6.4激光准直及多自由度测量 13=.H5
d&s 9t;@=
6.4.1激光准直仪 c\V7i#u[d;
gOOPe5+ J
6.4.2激光衍射准直仪 5lT*hF
u4|$bbig
6.4.3激光多自由度测量 19KQlMO.G
[=]4-q6UN
6.5激光多普勒测速 d$AWu{y
AjgF6[ B
6.5.1运动微粒散射光的频率 x~j`@k,;
Gm.]sE?.
6.5.2差频法测速 XNu^`Ha
QW~1% `
6.5.3激光多普勒测速技术的应用 Nm>A'bLM
Q'mM3pq4r
6.6环形激光测量角度和角加速度 = +?7''{>
CoAv Sw
6.6.1环形激光精密测角 _Z,\Vw:\F
w~?~g< q
6.6.2光纤陀螺 Y]u+\y~
`P;s 8~
6.7激光环境计量 M>8A\;"
^_5r<{7/ :
6.8激光散射板干涉仪 hzbw >g+
Ktm4 A O
思考练习题6 _8)*]-
#3 pb(fbw
第7章激光加工技术 yw3$2EW
B\:%ufd
~
7.1激光热加工原理 A4<Uu~
:7?FF'u
7.2激光表面改性技术 1"M]3Kl
-701j 'q{
7.2.1激光淬火技术的原理与应用 o"BoZsMk
@\P;W(m.i
7.2.2激光表面熔凝技术 *lw_=MXSK
0 aa&m[Mk
7.2.3激光熔覆技术 tWa) _y
4G>H
7.3激光去除材料技术 x&T [*i
'V=P*#|SR
7.3.1激光打孔 s)Cjc.Qs
2nIw7>.}f
7.3.2激光切割 W+X6 @/BO
4l45N 6"
7.4激光焊接 :#?5X|Gz
? +a,m# Yx
7.4.1激光热导焊 mh [75(
I \JGs@I
7.4.2激光深熔焊 Ab"@7 14@
5m(^W[u `
7.4.3激光复合焊 /j|G(vt5
o,8T Dg
7.5激光快速成型技术 ,lA s
w{@ o ^rs
7.5.1激光快速成型技术的原理及主要优点 > eIP., 9
6WJ)by
7.5.2激光快速成型技术 A/KJqiag
!~D}/Q;#}\
7.5.3激光快速成型技术的重要应用 zvH8^1yzG
| Aw%zw1@
7.6其他激光加工技术 lun\`f 5Q
*P2S6z 2
7.6.1激光清洗技术 m~d]a$KQ5-
a^zibPG
7.6.2激光弯曲 &3Sz je
XkF%.hWo
思考练习题7 H>B&|BO_[
c~uKsU
第8章激光在医学中的应用 tL)t" i
_JE"{ ;
8.1激光与生物体的相互作用 f;gw"onx8F
?Yk.$90
8.1.1生物体的光学特性 u5 : q$P
~%=MpQ3
8.1.2激光对生物体的作用 v`zJb00 DT
VAf1 " )pC
8.1.3激光对生物体应用的优点 R$TB 1w9]
iQ
fJ
8.2激光在临床治疗中的应用 ( _)jkI
\
^ o1*a&~J@
8.2.1激光临床治疗的种类与现状 lXiK Y@R#
kZZh"#W: L
8.2.2激光在皮肤科及整形外科领域中的应用 _p&]|~a
2Yn <2U/^R
8.2.3激光在眼科中的应用 p@5`& Em,
IS
2^g>T#1
8.2.4激光在泌尿外科中的应用 / 1Q(b
2Mmz %S'd
8.2.5激光在耳鼻喉科中的应用 (Dl$k Gn
u\{ g(li-I
8.2.6最新的技术——间质激光光凝术 /! $c/ QZ
W 7\f1}]H
8.2.7光动力学治疗 +hT:2TXn
ahOM CZF|
8.3激光在生物体检测及诊断中的应用 W DPb!-VT
L=8<B=QT$
8.3.1利用激光的生物体光谱测量及诊断 $yYO_ZBiy
v` 7RCg`
8.3.2激光断层摄影
B$!)YD;
uv(Sdiir8
8.3.3激光显微镜 -~ Mb
`[)YEg s
8.4医用激光设备 >JCM.I0_|
O#k6' LN?
8.4.1医用激光光源 .5,(_p^
A1#%`^W9
8.4.2医用激光传播用光纤 fhp<oe>D
ayD}r#7
8.5激光应用于医学的未来 j|%HIF25
!l 1 fIc
8.5.1医用激光新技术 yo )%J
;@Z#b8aM}
8.5.2光动力学治疗的前景 Boz@bl mCB
A"D ,Kg
S
思考练习题8 >U*T0FL7
wK-3+&,9
第9章激光在信息技术中的应用 h!ZV8yMc
d'$T4yA
9.1光纤通信系统中的激光器和光放大器 MP 2~;T}~
7`8Ik`lY
9.1.1半导体激光器 Dzs[GAQ]
yi%-7[*]=
9.1.2光纤激光器 0B@Jity#!
";Rtiiu
9.1.3光放大器 fKeT~z{ ~
Kt|1&Gk
9.2激光全息三维显示 ct,l^|0Hu8
i35 =Y~P-
9.2.1全息术的历史回顾 .Pw\~X3!
mP P`xL?T
9.2.2激光全息术的基本原理和分类 zs*L~_K
ehG/zVgn
9.2.3白光再现的全息三维显示 1u(.T0j7f
SD$h@p=!=
9.2.4计算全息图 m"jV}@ag X
z` FCs,?K
9.2.5数字全息术 Gz[fG
Bw64
9.2.6全息三维显示的优点 A\#P*+k 0
s nnbb0J
9.2.7全息三维显示的应用 eT8}
S"k *6 U
9.2.8全息三维显示技术的展望 *b}lF4O?
@wC5 g 4E
9.3激光存储技术 3UQ;X**F
e |D ;OM
9.3.1激光存储的基本原理、分类及特点 w MP
Bk\Gj`"7
9.3.2激光光盘存储 jDN ]3Y`
pBP.x#|
9.3.3激光体全息光存储 T%n2$
! o +_T?
9.3.4激光存储技术的新进展 BQ2wn Gc
b2=0}~LK
9.4激光扫描和激光打印机 _#}n~ }d
"0k8IVwp
9.4.1激光扫描 {$^DM ANDx
3^ ~KB' RZ
9.4.2激光打印机 dwv 6 ;x
;6{@^
9.5量子光通信中的激光源 9{8GP
- "[<ek
9.5.1量子光通信 &gE 75B
#I3$3^0i#
9.5.2量子态发生器及应用 [j:[
m&iH2|
思考练习题9 y&= ALx@
h"[+)q%L
第10章激光在科学技术前沿问题中的应用 'EfR|7m
t"YNgC ^
10.1激光核聚变 $<|l E/_]
PeE/iZ.
10.1.1受控核聚变 1G'`2ATF*
mTEx,
10.1.2磁力约束和惯性约束控制方法 d 'Axum@
!GQ\"Ufs>
10.1.3激光压缩点燃核聚变的原理 7 +@qB]Bi<
?kz+R'
10.2激光冷却 ^@_m "^C
{ga ai
10.3激光操纵微粒 S$^ RbI
oejfU;+$
10.3.1光捕获 !;!~n`
;u(Du-Os!
10.3.2微粒操纵 ?`Y\)'}
,*@A X >
10.4超越经典衍射极限的分辨率 =60~UM
')$NfarQ .
10.4.1解析延拓 A[YpcG'9
:ECi+DxBK
10.4.2综合孔径傅里叶全息术 Lh-`OmO0>F
%,*G[#*&
10.4.3傅里叶叠层算法 |uH %6&\
5]1h8PW!Y
10.4.4相干谱复用 TV}}dw
35*\_9/#
10.4.5非相干结构光照明成像 'snYu!`z
?n \*,{9
10.4.6超分辨荧光显微镜 y9|K|xO[
T=YzJyQC)
10.5激光光谱学 cDXsi#Raj
D["MUB4l
10.5.1拉曼光谱 G 8Y+w
0X(]7b&~R
10.5.2空间高分辨的激光显微光谱 bxXiQa
( H N4g;{
10.5.3频率高分辨的双光子光谱 jec :i-,
'7im
10.5.4时间高分辨的激光闪光光谱 &(xUhX T
m$$?icA
10.5.5各种特殊效能的激光光谱技术 Y+/l X 6 '
%E27.$E_
10.6激光用于反常多普勒效应的基础物理研究 Ld|V^9h1;
~tGCLf]c\
10.6.1电磁波的正常多普勒效应 u; TvS
|
+TRy :e
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 BvSIM%>h
O hR1Jaed
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 K.SeK3(
! ]Mc4!E
10.6.4反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析 swpnuuC-
>AI<60/<
10.6.5反常多普勒效应的测量实验结果 X^@[G8v%
xUYo w
思考练习题10 Vul+]h[!h
ZcryAm:I
附录A随机变量 M} .b"
ljZ
xNN@ 1P[*
A.1概率的定义和随机变量 y?N Nz0
;~s r$6
A.2分布函数和密度函数 wh~s Z
8 HoP( +?
A.3推广到两个或多个联合随机变量 -'C!"\%
e4qj . b
A.4统计平均 XSB8z
g<[rH%\6fg
附录B随机过程 :LV.G0)#
^@}#m e@
B.1随机过程的定义和描述 pX<a2F P
n JVp.*S
B.2平稳性和遍历性 *PM}"s
PX 3
参考文献 .T3=Eq&"W
TvrwVL)
 =wA5P@
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