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本書為普通高等教育"十一五”國家級規劃教材。 本書從內容上分為兩部分。第1～5章介紹激光的基本理論，從激光的物理學基礎出發，著重闡明物理概念，以及激光輸出特性與激光器的參數之間的關系，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、醫學、信息技術，以及現代科技前沿問題中的應用，重點介紹各種應用的思路和方法。

彭潤玲，上海理工大學光電信息與計算機工程學院，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”國家級規劃教材《激光原理及應用》。

第1章輻射理論概要與激光產生的條件
11光的波粒二象性
111光波
112光子
12原子的能級和輻射躍遷
121原子能級和簡并度
122原子狀態的標記
123玻爾茲曼分布
124輻射躍遷和非輻射躍遷
13光的受激輻射
131黑體熱輻射
132光和物質的作用
133自發輻射、受激輻射和受激吸收之間的關系
134自發輻射光功率與受激輻射光功率
14光譜線增寬
141光譜線、線型和光譜線寬度
142自然增寬
143碰撞增寬
144多普勒增寬
145均勻增寬和非均勻增寬線型
146綜合增寬
15激光形成的條件
151介質中光的受激輻射放大
152光學諧振腔和閾值條件
思考練習題1
第2章激光器的工作原理
21光學諧振腔結構與穩定性
211共軸球面諧振腔的穩定性條件
212共軸球面腔的穩定圖及其分類
213穩定圖的應用
22速率方程組與粒子數反轉
221三能級系統和四能級系統
222速率方程組
223穩態工作時的粒子數密度反轉分布
224小信號工作時的粒子數密度反轉分布
225均勻增寬型介質的粒子數密度反轉分布
226均勻增寬型介質粒子數密度反轉分布的飽和效應
23均勻增寬介質的增益系數和增益飽和
231均勻增寬介質的增益系數
232均勻增寬介質的增益飽和
24非均勻增寬介質的增益飽和
241介質在小信號時的粒子數密度反轉分布值
242非均勻增寬型介質在小信號時的增益系數
243非均勻增寬型介質穩態粒子數密度反轉分布
244非均勻增寬型介質穩態情況下的增益飽和
25激光器的損耗與閾值條件
251激光器的損耗
252激光諧振腔內形成穩定光強的過程
253閾值條件
254對介質能級選取的討論
思考練習題2
第3章激光器的輸出特性
31光學諧振腔的衍射理論
311數學預備知識
312菲涅耳-基爾霍夫衍射公式
313光學諧振腔的自再現模積分方程
314激光諧振腔的諧振頻率和激光縱模
32對稱共焦腔內外的光場分布
321共焦腔鏡面上的場分布
322共焦腔中的行波場與腔內外的光場分布
33高斯光束的傳播特性
331高斯光束的振幅和強度分布
332高斯光束的相位分布
333高斯光束的遠場發散角
334高斯光束的高亮度
34穩定球面腔的光束傳播特性
341穩定球面腔的等價對稱共焦腔
342穩定球面腔的光束傳播特性
35其他幾種常用的激光光束
351厄米-高斯光束
352拉蓋爾-高斯光束
353貝塞爾光束
36激光器的輸出功率
361均勻增寬型介質激光器的輸出功率
362非均勻增寬型介質激光器的輸出功率
37激光器的線寬極限
38激光光束質量的品質因子M2
39模式激光的某些一階統計性質
391單模激光的一階統計性質
392多模激光的一階統計性質
思考練習題3
第4章激光的基本技術
41激光器輸出的選模
411激光單縱模的選取
412激光單橫模的選取
42激光器的穩頻
421影響頻率穩定的因素
422穩頻方法概述
423蘭姆凹陷法穩頻
424飽和吸收法穩頻
43激光束的變換
431高斯光束通過薄透鏡時的變換
432高斯光束的聚焦
433高斯光束的準直
434激光的擴束
44激光調制技術
441激光調制的基本概念
442電光強度調制
443電光相位調制
45激光偏轉技術
451機械偏轉
452電光偏轉
453聲光偏轉
46激光調Q技術
461激光諧振腔的品質因數Q
462調Q原理
463電光調Q
464聲光調Q
465染料調Q
47激光鎖模技術
471鎖模原理
472主動鎖模
473被動鎖模
思考練習題4
第5章典型激光器介紹
51固體激光器
511固體激光器的基本結構與工作物質
512固體激光器的泵浦系統
513固體激光器的輸出特性
514新型固體激光器
52氣體激光器
521氦氖(HeNe)激光器
522二氧化碳激光器
523Ar＋離子激光器
53染料激光器
531染料激光器的激發機理
532染料激光器的泵浦
533染料激光器的調諧
54半導體激光器
541半導體的能帶和產生受激輻射的條件
542PN結和粒子數反轉
543半導體激光器的工作原理和閾值條件
544同質結和異質結半導體激光器
55其他激光器
551準分子激光器
552自由電子激光器
553化學激光器
思考練習題5
第6章激光在精密測量中的應用
61激光干涉測長
611干涉測長的基本原理
612激光干涉測長系統的組成
613激光外差干涉測長技術
614激光干涉測長應用舉例
62激光衍射測量
621激光衍射測量原理
622激光衍射測量的方法
623激光衍射測量的應用
63激光測距
631激光脈沖測距
632激光相位測距
64激光準直及多自由度測量
641激光準直儀
642激光衍射準直儀
643激光多自由度測量
65激光多普勒測速
651運動微粒散射光的頻率
652差頻法測速
653激光多普勒測速技術的應用
66環形激光測量角度和角加速度
661環形激光精密測角
662光纖陀螺
67激光環境計量
68激光散射板干涉儀
思考練習題6
第7章激光加工技術
71激光熱加工原理
72激光表面改性技術
721激光淬火技術的原理與應用
722激光表面熔凝技術
723激光熔覆技術
73激光去除材料技術
731激光打孔
732激光切割
74激光焊接
741激光熱導焊
742激光深熔焊
743激光復合焊
75激光快速成型技術
751激光快速成型技術的原理及主要優點
752激光快速成型技術
753激光快速成型技術的重要應用
76其他激光加工技術
761激光清洗技術
762激光彎曲
思考練習題7
第8章激光在醫學中的應用
81激光與生物體的相互作用
811生物體的光學特性
812激光對生物體的作用
813激光對生物體應用的優點
82激光在臨床治療中的應用
821激光臨床治療的種類與現狀
822激光在皮膚科及整形外科領域中的應用
823激光在眼科中的應用
824激光在泌尿外科中的應用
825激光在耳鼻喉科中的應用
826最新的技術——間質激光光凝術
827光動力學治療
83激光在生物體檢測及診斷中的應用
831利用激光的生物體光譜測量及診斷
832激光斷層攝影
833激光顯微鏡
84醫用激光設備
841醫用激光光源
842醫用激光傳播用光纖
85激光應用于醫學的未來
851醫用激光新技術
852光動力學治療的前景
思考練習題8
第9章激光在信息技術中的應用
91光纖通信系統中的激光器和光放大器
911半導體激光器
912光纖激光器
913光放大器
92激光全息三維顯示
921全息術的歷史回顧
922激光全息術的基本原理和分類
923白光再現的全息三維顯示
924計算全息圖
925數字全息術
926全息三維顯示的優點
927全息三維顯示的應用
928全息三維顯示技術的展望
93激光存儲技術
931激光存儲的基本原理、分類及特點
932激光光盤存儲
933激光體全息光存儲
934激光存儲技術的新進展
94激光掃描和激光打印機
941激光掃描
942激光打印機
95量子光通信中的激光源
951量子光通信
952量子態發生器及應用
思考練習題9
第10章激光在科學技術前沿問題中的應用
101激光核聚變
1011受控核聚變
1012磁力約束和慣性約束控制方法
1013激光壓縮點燃核聚變的原理
102激光冷卻
103激光操縱微粒
1031光捕獲
1032微粒操縱
104超越經典衍射極限的分辨率
1041解析延拓
1042綜合孔徑傅里葉全息術
1043傅里葉疊層算法
1044相干譜復用
1045非相干結構光照明成像
1046超分辨熒光顯微鏡
105激光光譜學
1051拉曼光譜
1052空間高分辨的激光顯微光譜
1053頻率高分辨的雙光子光譜
1054時間高分辨的激光閃光光譜
1055各種特殊效能的激光光譜技術
106激光用于反常多普勒效應的基礎物理研究
1061電磁波的正常多普勒效應
1062在負折射率材料中傳播的電磁波的反常多普勒效應
1063折射光子晶體棱鏡的設計以及負折射性質的實驗驗證
1064反常多普勒效應的測量光路設計及理論分析
1065反常多普勒效應的測量實驗結果
思考練習題10
附錄A隨機變量
A1概率的定義和隨機變量
A2分布函數和密度函數
A3推廣到兩個或多個聯合隨機變量
A4統計平均
附錄B隨機過程
B1隨機過程的定義和描述
B2平穩性和遍歷性
參考文獻