本書為普通高等教育"十一五”國家級規(guī)劃教材。 本書從內(nèi)容上分為兩部分。第1～5章介紹激光的基本理論，從激光的物理學(xué)基礎(chǔ)出發(fā)，著重闡明物理概念，以及激光輸出特性與激光器的參數(shù)之間的關(guān)系，盡量避免過多的理論計算，以掌握激光器的選擇和使用為主要目的；第6～10章介紹激光在計量、加工、醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)，以及現(xiàn)代科技前沿問題中的應(yīng)用，重點介紹各種應(yīng)用的思路和方法。
彭潤玲，上海理工大學(xué)光電信息與計算機(jī)工程學(xué)院，副教授，主講"激光原理”等課程，參加編寫普通高等教育"十一五”國家級規(guī)劃教材《激光原理及應(yīng)用》。
第1章輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件
11光的波粒二象性
111光波
112光子
12原子的能級和輻射躍遷
121原子能級和簡并度
122原子狀態(tài)的標(biāo)記
123玻爾茲曼分布
124輻射躍遷和非輻射躍遷
13光的受激輻射
131黑體熱輻射
132光和物質(zhì)的作用
133自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系
134自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率
14光譜線增寬
141光譜線、線型和光譜線寬度
142自然增寬
143碰撞增寬
144多普勒增寬
145均勻增寬和非均勻增寬線型
146綜合增寬
15激光形成的條件
151介質(zhì)中光的受激輻射放大
152光學(xué)諧振腔和閾值條件
思考練習(xí)題1
第2章激光器的工作原理
21光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
211共軸球面諧振腔的穩(wěn)定性條件
212共軸球面腔的穩(wěn)定圖及其分類
213穩(wěn)定圖的應(yīng)用
22速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
221三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)
222速率方程組
223穩(wěn)態(tài)工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
224小信號工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
225均勻增寬型介質(zhì)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
226均勻增寬型介質(zhì)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布的飽和效應(yīng)
23均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和
231均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)
232均勻增寬介質(zhì)的增益飽和
24非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和
241介質(zhì)在小信號時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布值
242非均勻增寬型介質(zhì)在小信號時的增益系數(shù)
243非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
244非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和
25激光器的損耗與閾值條件
251激光器的損耗
252激光諧振腔內(nèi)形成穩(wěn)定光強(qiáng)的過程
253閾值條件
254對介質(zhì)能級選取的討論
思考練習(xí)題2
第3章激光器的輸出特性
31光學(xué)諧振腔的衍射理論
311數(shù)學(xué)預(yù)備知識
312菲涅耳-基爾霍夫衍射公式
313光學(xué)諧振腔的自再現(xiàn)模積分方程
314激光諧振腔的諧振頻率和激光縱模
32對稱共焦腔內(nèi)外的光場分布
321共焦腔鏡面上的場分布
322共焦腔中的行波場與腔內(nèi)外的光場分布
33高斯光束的傳播特性
331高斯光束的振幅和強(qiáng)度分布
332高斯光束的相位分布
333高斯光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角
334高斯光束的高亮度
34穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性
341穩(wěn)定球面腔的等價對稱共焦腔
342穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性
35其他幾種常用的激光光束
351厄米-高斯光束
352拉蓋爾-高斯光束
353貝塞爾光束
36激光器的輸出功率
361均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率
362非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率
37激光器的線寬極限
38激光光束質(zhì)量的品質(zhì)因子M2
39模式激光的某些一階統(tǒng)計性質(zhì)
391單模激光的一階統(tǒng)計性質(zhì)
392多模激光的一階統(tǒng)計性質(zhì)
思考練習(xí)題3
第4章激光的基本技術(shù)
41激光器輸出的選模
411激光單縱模的選取
412激光單橫模的選取
42激光器的穩(wěn)頻
421影響頻率穩(wěn)定的因素
422穩(wěn)頻方法概述
423蘭姆凹陷法穩(wěn)頻
424飽和吸收法穩(wěn)頻
43激光束的變換
431高斯光束通過薄透鏡時的變換
432高斯光束的聚焦
433高斯光束的準(zhǔn)直
434激光的擴(kuò)束
44激光調(diào)制技術(shù)
441激光調(diào)制的基本概念
442電光強(qiáng)度調(diào)制
443電光相位調(diào)制
45激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)
451機(jī)械偏轉(zhuǎn)
452電光偏轉(zhuǎn)
453聲光偏轉(zhuǎn)
46激光調(diào)Q技術(shù)
461激光諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q
462調(diào)Q原理
463電光調(diào)Q
464聲光調(diào)Q
465染料調(diào)Q
47激光鎖模技術(shù)
471鎖模原理
472主動鎖模
473被動鎖模
思考練習(xí)題4
第5章典型激光器介紹
51固體激光器
511固體激光器的基本結(jié)構(gòu)與工作物質(zhì)
512固體激光器的泵浦系統(tǒng)
513固體激光器的輸出特性
514新型固體激光器
52氣體激光器
521氦氖(HeNe)激光器
522二氧化碳激光器
523Ar＋離子激光器
53染料激光器
531染料激光器的激發(fā)機(jī)理
532染料激光器的泵浦
533染料激光器的調(diào)諧
54半導(dǎo)體激光器
541半導(dǎo)體的能帶和產(chǎn)生受激輻射的條件
542PN結(jié)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
543半導(dǎo)體激光器的工作原理和閾值條件
544同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器
55其他激光器
551準(zhǔn)分子激光器
552自由電子激光器
553化學(xué)激光器
思考練習(xí)題5
第6章激光在精密測量中的應(yīng)用
61激光干涉測長
611干涉測長的基本原理
612激光干涉測長系統(tǒng)的組成
613激光外差干涉測長技術(shù)
614激光干涉測長應(yīng)用舉例
62激光衍射測量
621激光衍射測量原理
622激光衍射測量的方法
623激光衍射測量的應(yīng)用
63激光測距
631激光脈沖測距
632激光相位測距
64激光準(zhǔn)直及多自由度測量
641激光準(zhǔn)直儀
642激光衍射準(zhǔn)直儀
643激光多自由度測量
65激光多普勒測速
651運動微粒散射光的頻率
652差頻法測速
653激光多普勒測速技術(shù)的應(yīng)用
66環(huán)形激光測量角度和角加速度
661環(huán)形激光精密測角
662光纖陀螺
67激光環(huán)境計量
68激光散射板干涉儀
思考練習(xí)題6
第7章激光加工技術(shù)
71激光熱加工原理
72激光表面改性技術(shù)
721激光淬火技術(shù)的原理與應(yīng)用
722激光表面熔凝技術(shù)
723激光熔覆技術(shù)
73激光去除材料技術(shù)
731激光打孔
732激光切割
74激光焊接
741激光熱導(dǎo)焊
742激光深熔焊
743激光復(fù)合焊
75激光快速成型技術(shù)
751激光快速成型技術(shù)的原理及主要優(yōu)點
752激光快速成型技術(shù)
753激光快速成型技術(shù)的重要應(yīng)用
76其他激光加工技術(shù)
761激光清洗技術(shù)
762激光彎曲
思考練習(xí)題7
第8章激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
81激光與生物體的相互作用
811生物體的光學(xué)特性
812激光對生物體的作用
813激光對生物體應(yīng)用的優(yōu)點
82激光在臨床治療中的應(yīng)用
821激光臨床治療的種類與現(xiàn)狀
822激光在皮膚科及整形外科領(lǐng)域中的應(yīng)用
823激光在眼科中的應(yīng)用
824激光在泌尿外科中的應(yīng)用
825激光在耳鼻喉科中的應(yīng)用
826最新的技術(shù)——間質(zhì)激光光凝術(shù)
827光動力學(xué)治療
83激光在生物體檢測及診斷中的應(yīng)用
831利用激光的生物體光譜測量及診斷
832激光斷層攝影
833激光顯微鏡
84醫(yī)用激光設(shè)備
841醫(yī)用激光光源
842醫(yī)用激光傳播用光纖
85激光應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的未來
851醫(yī)用激光新技術(shù)
852光動力學(xué)治療的前景
思考練習(xí)題8
第9章激光在信息技術(shù)中的應(yīng)用
91光纖通信系統(tǒng)中的激光器和光放大器
911半導(dǎo)體激光器
912光纖激光器
913光放大器
92激光全息三維顯示
921全息術(shù)的歷史回顧
922激光全息術(shù)的基本原理和分類
923白光再現(xiàn)的全息三維顯示
924計算全息圖
925數(shù)字全息術(shù)
926全息三維顯示的優(yōu)點
927全息三維顯示的應(yīng)用
928全息三維顯示技術(shù)的展望
93激光存儲技術(shù)
931激光存儲的基本原理、分類及特點
932激光光盤存儲
933激光體全息光存儲
934激光存儲技術(shù)的新進(jìn)展
94激光掃描和激光打印機(jī)
941激光掃描
942激光打印機(jī)
95量子光通信中的激光源
951量子光通信
952量子態(tài)發(fā)生器及應(yīng)用
思考練習(xí)題9
第10章激光在科學(xué)技術(shù)前沿問題中的應(yīng)用
101激光核聚變
1011受控核聚變
1012磁力約束和慣性約束控制方法
1013激光壓縮點燃核聚變的原理
102激光冷卻
103激光操縱微粒
1031光捕獲
1032微粒操縱
104超越經(jīng)典衍射極限的分辨率
1041解析延拓
1042綜合孔徑傅里葉全息術(shù)
1043傅里葉疊層算法
1044相干譜復(fù)用
1045非相干結(jié)構(gòu)光照明成像
1046超分辨熒光顯微鏡
105激光光譜學(xué)
1051拉曼光譜
1052空間高分辨的激光顯微光譜
1053頻率高分辨的雙光子光譜
1054時間高分辨的激光閃光光譜
1055各種特殊效能的激光光譜技術(shù)
106激光用于反常多普勒效應(yīng)的基礎(chǔ)物理研究
1061電磁波的正常多普勒效應(yīng)
1062在負(fù)折射率材料中傳播的電磁波的反常多普勒效應(yīng)
1063折射光子晶體棱鏡的設(shè)計以及負(fù)折射性質(zhì)的實驗驗證
1064反常多普勒效應(yīng)的測量光路設(shè)計及理論分析
1065反常多普勒效應(yīng)的測量實驗結(jié)果
思考練習(xí)題10
附錄A隨機(jī)變量
A1概率的定義和隨機(jī)變量
A2分布函數(shù)和密度函數(shù)
A3推廣到兩個或多個聯(lián)合隨機(jī)變量
A4統(tǒng)計平均
附錄B隨機(jī)過程
B1隨機(jī)過程的定義和描述
B2平穩(wěn)性和遍歷性
參考文獻(xiàn)
書單推薦
