本教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材和江蘇省高等學校立項建設的精品教材。主要內容包括：雷射發展簡史及雷射的特性，雷射產生的基本原理，光學諧振腔與雷射模式，高斯光束，雷射工作物質的增益特性，雷射器的工作特性，雷射特性的控制與改善，典型雷射器，半導體雷射器，光通信系統中的雷射器和放大器，雷射全息技術，雷射與物質的相互作用，以及雷射在其他領域的套用。
本書可作為高等院校電子科學與技術、光信息科學與技術、光電信息工程和套用物理等專業本科生的教材，也可供高校相關專業的師生及從事光電子技術和光通信技術的科技人員參考。
基本介紹
- 書名：雷射原理及套用（第3版）
- 作者：陳家璧 彭潤玲
- ISBN：9787121306082
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2017-01-01
圖書內容,目 錄,
圖書內容
本教材是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材和江蘇省高等學校立項建設的精品教材。主要內容包括：雷射發展簡史及雷射的特性，雷射產生的基本原理，光學諧振腔與雷射模式，高斯光束，雷射工作物質的增益特性，雷射器的工作特性，雷射特性的控制與改善，典型雷射器，半導體雷射器，光通信系統中的雷射器和放大器，雷射全息技術，雷射與物質的相互作用，以及雷射在其他領域的套用。
本書可作為高等院校電子科學與技術、光信息科學與技術、光電信息工程和套用物理等專業本科生的教材，也可供高校相關專業的師生及從事光電子技術和光通信技術的科技人員參考。
目 錄
第1章 概述
1.1 雷射發展簡史
1.2 雷射的特性
1.2.1 高方向性
1.2.2 單色性
1.2.3 相干性
1.2.4 高亮度
1.3 雷射套用簡介
習題與思考題一
第2章 雷射產生的基本原理
2.1 原子發光的機理
2.1.1 原子的結構
2.1.2 原子的能級
2.1.3 原子發光的機理
2.2 自發輻射、受激輻射和受激吸收
2.2.1 自發輻射
2.2.2 受激輻射
2.2.3 受激吸收
2.2.4 三個愛因斯坦係數之間的關係
2.3 雷射產生的條件
2.3.1 受激輻射光放大
2.3.2 集居數反轉
2.3.3 激活粒子的能級系統
2.3.4 光的自激振盪
2.4 雷射器的基本組成與分類
2.4.1 雷射器的基本組成
2.4.2 雷射工作物質
2.4.3 泵浦源
2.4.4 光學諧振腔
2.4.5 雷射器的分類
習題與思考題二
第3章 光學諧振腔與雷射模式
3.1 光學諧振腔的構成和分類
3.1.1 光學諧振腔的構成和分類
3.1.2 典型開放式光學諧振腔
3.2 雷射模式
3.2.1 駐波與諧振頻率
3.2.2 縱模
3.2.3 橫模
3.3 光學諧振腔的損耗
3.3.1 光腔的損耗
3.3.2 光子在腔內的平均壽命
3.3.3 無源腔的品質因數——Q值
3.4 光學諧振腔的穩定性條件
3.4.1 腔內光線往返傳播的矩陣表示
3.4.2 共軸球面腔的穩定性條件
3.4.3 臨界腔
3.5 光學諧振腔的衍射理論基礎
3.5.1 自再現模
3.5.2 菲涅耳—基爾霍夫衍射積分
3.5.3 自再現模積分方程
3.5.4 自再現模積分方程解的物理意義
3.6 平行平面腔的自再現模
3.6.1 平行平面鏡腔的自再現模積分方程
3.6.2 平行平面腔模的數值疊代解法
3.6.3 單程衍射損耗、單程相移與諧振頻率
3.7 對稱共焦腔的自再現模
3.7.1 方形鏡對稱共焦腔
3.7.2 圓形鏡共焦腔
3.8 一般穩定球面腔的模式理論
3.8.1 一般穩定球面腔與共焦腔的等價性
3.8.2 一般穩定球面腔的模式特徵
3.9 非穩定諧振腔
3.9.1 非穩腔的基本結構
3.9.2 非穩腔的幾何自再現波型
3.9.3 非穩腔的幾何放大率
3.9.4 非穩腔的能量損耗
3.9.5 非穩腔的輸出耦合方式
3.9.6 非穩腔的主要特點
習題與思考題三
第4章 高斯光束
4.1 高斯光束的基本性質
4.1.1 高斯光束
4.1.2 高斯光束的基本性質
4.1.3 高斯光束的特徵參數
4.2 高斯光束的傳輸與變換規律
4.2.1 高斯光束的傳輸與變換規律
4.2.2 實例分析
4.3 高斯光束的聚焦和準直
4.3.1 高斯光束的聚焦
4.3.2 高斯光束的準直
4.4 高斯光束的自再現變換
4.4.1 利用薄透鏡實現自再現變換
4.4.2 球面反射鏡對高斯光束的自再現變換
4.5 高斯光束的匹配
4.6 雷射束質量因子
習題與思考題四
第5章 雷射工作物質的增益特性
5.1 譜線加寬與線型函式
5.1.1 譜線加寬概述
5.1.2 光譜線加寬的機理
5.1.3 均勻加寬、非均勻加寬和綜合加寬
5.2 速率方程
5.2.1 對自發輻射、受激輻射、受激吸收概
率的修正
5.2.2 單模振盪速率方程
5.2.3 多模振盪速率方程
5.3 均勻加寬雷射工作物質對光的增益
5.3.1 增益係數
5.3.2 反轉集居數飽和
5.3.3 增益飽和
5.4 非均勻加寬雷射工作物質對光的增益
5.4.1 增益飽和
5.4.2 燒孔效應
習題與思考題五
第6章 雷射器的工作特性
6.1 連續與脈衝工作方式
6.1.1 短脈衝運轉
6.1.2 長脈衝和連續運轉
6.2 雷射器的振盪閾值
6.2.1 閾值增益係數
6.2.2 閾值反轉集居數密度
6.2.3 閾值泵浦功率和能量
6.3 雷射器的振盪模式
6.3.1 起振縱模數
6.3.2 均勻加寬雷射器的輸出模式
6.3.3 非均勻加寬雷射器的輸出模式
6.4 連續雷射器的輸出功率
6.4.1 均勻加寬單模雷射器的輸出功率
6.4.2 非均勻加寬單模雷射器的輸出功率
6.4.3 多模雷射器
6.5 脈衝雷射器的工作特性
6.5.1 短脈衝雷射器的輸出能量
6.5.2 弛豫振盪
習題與思考題六
第7章 雷射特性的控制與改善
7.1 模式選擇
7.1.1 橫模選擇
7.1.2 縱模選擇
7.2 穩頻技術
7.2.1 頻率的穩定性
7.2.2 穩頻方法
7.3 調Q技術
7.3.1 調Q雷射器工作原理
7.3.2 Q調製方法
7.3.3 調Q雷射器基本理論
7.4 超短脈衝技術
7.4.1 鎖模原理
7.4.2 鎖模方法
7.4.3 均勻加寬雷射器主動鎖模自洽理論
7.4.4 阿秒雷射的產生與測量
7.5 雷射調製技術
7.5.1 雷射調製的基本概念
7.5.2 電光調製、聲光調製和磁光調製
7.5.3 直接調製
7.6 雷射偏轉技術
7.6.1 機械偏轉
7.6.2 電光偏轉
7.6.3 聲光偏轉
7.7 光電器件設計及參數選用原則
7.7.1 電光調製器的設計
7.7.2 電光調Q雷射器的設計
7.7.3 聲光調製器的設計
習題與思考題七
第8章 典型雷射器
8.1 固體雷射器
8.1.1 固體雷射器的基本結構和泵浦方式
8.1.2 紅寶石雷射器
8.1.3 釹雷射器
8.1.4 摻鈦藍寶石雷射器
8.2 氣體雷射器
8.2.1 氣體雷射器的泵浦方式
8.2.2 氦氖雷射器
8.2.3 二氧化碳雷射器
8.2.4 氬離子雷射器
8.3 染料雷射器
8.3.1 染料雷射器的泵浦方式與基本結構
8.3.2 染料雷射器的工作原理
8.4 新型雷射器
8.4.1 準分子雷射器
8.4.2 自由電子雷射器
8.4.3 化學雷射器
8.4.4 聲子雷射器
8.4.5 納米雷射器
8.4.6 生物雷射器
習題與思考題八
第9章 半導體雷射器
9.1 半導體雷射器物理基礎
9.1.1 半導體的能帶結構和電子狀態
9.1.2 半導體中載流子的分布與複合發光
9.1.3 PN結
9.1.4 半導體雷射材料
9.2 半導體雷射器的工作原理
9.2.1 半導體雷射器受激發光條件
9.2.2 半導體雷射器有源介質的增益係數
9.2.3 閾值條件
9.2.4 半導體雷射器的速率方程及其穩態解
9.3 半導體雷射器有源區對載流子和光子的限制
9.3.1 異質結半導體雷射器
9.3.2 量子阱雷射器
9.3.3 光約束因子
9.4 半導體雷射器的諧振腔結構
9.4.1 FP腔半導體雷射器
9.4.2 分布反饋式半導體雷射器與布拉格反射式半導體雷射器
9.4.3 垂直腔表面發射半導體雷射器
9.5 半導體雷射器的特性
9.5.1 閾值特性
9.5.2 半導體雷射器的效率與輸出功率
9.5.3 半導體雷射器的輸出模式
9.5.4 動態特性
習題與思考題九
第10章 光通信系統中的雷射器和放大器
10.1 半導體雷射器在光纖通信中的套用
10.1.1 作為光纖通信光源的半導體雷射器
10.1.2 半導體雷射器在光纖通信中的套用與發展
10.2 光放大器
10.2.1 半導體光放大器
10.2.2 光纖放大器
10.2.3 半導體光放大器和光纖放大器的比較
10.3 光纖雷射器
10.3.1 摻雜光纖雷射器
10.3.2 其他類型的光纖雷射器
10.4 光子晶體雷射器
10.4.1 光子晶體
10.4.2 光子晶體雷射器
10.4.3 光子晶體雷射器的套用前景
10.5 用於無線雷射通信的雷射器
10.5.1 無線雷射通信
10.5.2 用於無線雷射通信的雷射器
10.6 光通信系統設計與實例
10.6.1 光纖通信系統的設計
10.6.2 空間光通信系統設計實例
習題與思考題十
第11章 雷射全息技術
11.1 雷射全息技術的原理和分類
11.1.1 雷射全息的原理
11.1.2 全息照相的特點
11.1.3 雷射全息技術的分類
11.2 白光再現的全息技術
11.2.1 白光反射全息
11.2.2 像面全息
11.2.3 彩虹全息
11.2.4 真彩色全息
11.3 幾種特殊的全息技術
11.3.1 計算全息
11.3.2 數字全息
11.3.3 合成全息
11.3.4 雷射超聲全息
11.3.5 瞬態全息
11.4 雷射全息技術的套用
11.4.1 全息顯示和全息電影
11.4.2 全息干涉計量
11.4.3 全息顯微技術
11.4.4 全息光學元件
11.4.5 全息技術的其他套用
習題與思考題十一
第12章 雷射與物質的相互作用
12.1 雷射在物質中的傳播
12.1.1 雷射在物質中的傳播和吸收
12.1.2 雷射的散射
12.2 雷射在晶體中的非線性光學現象
12.2.1 倍頻光的產生
12.2.2 相位匹配
12.3 雷射對物質的加熱與蒸發
12.3.1 雷射熱蒸發
12.3.2 光化學效應雷射蒸發
12.4 雷射誘導化學過程
12.4.1 雷射切斷分子
12.4.2 雷射引起的多光子吸收
12.4.3 液體、固體的光化學反應
習題與思考題十二
第13章 雷射在其他領域的套用
13.1 雷射在信息領域的套用
13.1.1 雷射存儲
13.1.2 雷射計算機
13.1.3 雷射掃描
13.1.4 雷射印表機
13.2 雷射在工業領域的套用
13.2.1 雷射在精密計量中的套用
13.2.2 雷射在材料加工中的套用
13.3 雷射在生物醫學領域的套用
13.3.1 雷射與生物體的相互作用
13.3.2 雷射在生物體檢測及診斷中的套用
13.3.3 雷射醫療
13.3.4 醫用雷射光源
13.4 雷射在國防科技領域的套用
13.4.1 雷射測距
13.4.2 雷射雷達
13.4.3 雷射制導
13.4.4 雷射陀螺
13.4.5 雷射武器
13.5 雷射在科學技術前沿中的套用
13.5.1 雷射光譜學
13.5.2 雷射核聚變
13.5.3 超短脈衝雷射技術
13.5.4 雷射冷卻與原子捕陷
13.5.5 利用雷射操縱微粒
習題與思考題十三
附錄A 典型氣體雷射器基本實驗數據
附錄B 典型固體雷射工作物質參數
參考文獻
