雷射原理及套用（第4版）

《雷射原理及套用（第4版）》是2019年10月電子工業出版社出版的圖書，作者是陳家璧、彭潤玲。

基本介紹

• 中文名：雷射原理及套用（第4版）
• 作者：陳家璧、彭潤玲
• 出版時間：2019年10月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：348 頁
• ISBN：9787121371035
• 定價：65.9 元
• 開本：16 開

內容簡介

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章介紹雷射的基本理論，從雷射的物理學基礎出發，著重闡明物理概念，以及雷射輸出特性與雷射器的參數之間的關係，儘量避免過多的理論計算，以掌握雷射器的選擇和使用為主要目的；第6～10章介紹雷射在計量、加工、醫學、信息技術，以及現代科技前沿問題中的套用，重點介紹各種套用的思路和方法。

圖書目錄

第1章輻射理論概要與雷射產生的條件

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原子能級和簡併度

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係

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都卜勒增寬

1.4.5均勻增寬和非均勻增寬線型

1.4.6綜合增寬

1.5雷射形成的條件

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章雷射器的工作原理

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穩定圖的套用

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係數和增益飽和

2.3.1均勻增寬介質的增益係數

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係數

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雷射器的損耗與閾值條件

2.5.1雷射器的損耗

2.5.2雷射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章雷射器的輸出特性

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雷射諧振腔的諧振頻率和雷射縱模

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其他幾種常用的雷射光束

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雷射器的輸出功率

3.6.1均勻增寬型介質雷射器的輸出功率

3.6.2非均勻增寬型介質雷射器的輸出功率

3.7雷射器的線寬極限

3.8雷射光束質量的品質因子M2

3.9模式雷射的某些一階統計性質

3.9.1單模雷射的一階統計性質

3.9.2多模雷射的一階統計性質

思考練習題3

第4章雷射的基本技術

4.1雷射器輸出的選模

4.1.1雷射單縱模的選取

4.1.2雷射單橫模的選取

4.2雷射器的穩頻

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雷射束的變換

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雷射的擴束

4.4雷射調製技術

4.4.1雷射調製的基本概念

4.4.2電光強度調製

4.4.3電光相位調製

4.5雷射偏轉技術

4.5.1機械偏轉

4.5.2電光偏轉

4.5.3聲光偏轉

4.6雷射調Q技術

4.6.1雷射諧振腔的品質因數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雷射鎖模技術

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章典型雷射器介紹

5.1固體雷射器

5.1.1固體雷射器的基本結構與工作物質

5.1.2固體雷射器的泵浦系統

5.1.3固體雷射器的輸出特性

5.1.4新型固體雷射器

5.2氣體雷射器

5.2.1氦氖(HeNe)雷射器

5.2.2二氧化碳雷射器

5.2.3Ar+離子雷射器

5.3染料雷射器

5.3.1染料雷射器的激發機理

5.3.2染料雷射器的泵浦

5.3.3染料雷射器的調諧

5.4半導體雷射器

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半導體雷射器的工作原理和閾值條件

5.4.4同質結和異質結半導體雷射器

5.5其他雷射器

5.5.1準分子雷射器

5.5.2自由電子雷射器

5.5.3化學雷射器

思考練習題5

第6章雷射在精密測量中的套用

6.1雷射干涉測長

6.1.1干涉測長的基本原理

6.1.2雷射干涉測長系統的組成

6.1.3雷射外差干涉測長技術

6.1.4雷射干涉測長套用舉例

6.2雷射衍射測量

6.2.1雷射衍射測量原理

6.2.2雷射衍射測量的方法

6.2.3雷射衍射測量的套用

6.3雷射測距

6.3.1雷射脈衝測距

6.3.2雷射相位測距

6.4雷射準直及多自由度測量

6.4.1雷射準直儀

6.4.2雷射衍射準直儀

6.4.3雷射多自由度測量

6.5雷射都卜勒測速

6.5.1運動微粒散射光的頻率

6.5.2差頻法測速

6.5.3雷射都卜勒測速技術的套用

6.6環形雷射測量角度和角加速度

6.6.1環形雷射精密測角

6.6.2光纖陀螺

6.7雷射環境計量

6.8雷射散射板干涉儀

思考練習題6

第7章雷射加工技術

7.1雷射熱加工原理

7.2雷射表面改性技術

7.2.1雷射淬火技術的原理與套用

7.2.2雷射表面熔凝技術

7.2.3雷射熔覆技術

7.3雷射去除材料技術

7.3.1雷射打孔

7.3.2雷射切割

7.4雷射焊接

7.4.1雷射熱導焊

7.4.2雷射深熔焊

7.4.3雷射複合焊

7.5雷射快速成型技術

7.5.1雷射快速成型技術的原理及主要優點

7.5.2雷射快速成型技術

7.5.3雷射快速成型技術的重要套用

7.6其他雷射加工技術

7.6.1雷射清洗技術

7.6.2雷射彎曲

思考練習題7

第8章雷射在醫學中的套用

8.1雷射與生物體的相互作用

8.1.1生物體的光學特性

8.1.2雷射對生物體的作用

8.1.3雷射對生物體套用的優點

8.2雷射在臨床治療中的套用

8.2.1雷射臨床治療的種類與現狀

8.2.2雷射在皮膚科及整形外科領域中的套用

8.2.3雷射在眼科中的套用

8.2.4雷射在泌尿外科中的套用

8.2.5雷射在耳鼻喉科中的套用

8.2.6最新的技術——間質雷射光凝術

8.2.7光動力學治療

8.3雷射在生物體檢測及診斷中的套用

8.3.1利用雷射的生物體光譜測量及診斷

8.3.2雷射斷層攝影

8.3.3雷射顯微鏡

8.4醫用雷射設備

8.4.1醫用雷射光源

8.4.2醫用雷射傳播用光纖

8.5雷射套用於醫學的未來

8.5.1醫用雷射新技術

8.5.2光動力學治療的前景

思考練習題8

第9章雷射在信息技術中的套用

9.1光纖通信系統中的雷射器和光放大器

9.1.1半導體雷射器

9.1.2光纖雷射器

9.1.3光放大器

9.2雷射全息三維顯示

9.2.1全息術的歷史回顧

9.2.2雷射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全息三維顯示的套用

9.2.8全息三維顯示技術的展望

9.3雷射存儲技術

9.3.1雷射存儲的基本原理、分類及特點

9.3.2雷射光碟存儲

9.3.3雷射體全息光存儲

9.3.4雷射存儲技術的新進展

9.4雷射掃描和雷射印表機

9.4.1雷射掃描

9.4.2雷射印表機

9.5量子光通信中的雷射源

9.5.1量子光通信

9.5.2量子態發生器及套用

思考練習題9

第10章雷射在科學技術前沿問題中的套用

10.1雷射核聚變

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雷射壓縮點燃核聚變的原理

10.2雷射冷卻

10.3雷射操縱微粒

10.3.1光捕獲

10.3.2微粒操縱

10.4超越經典衍射極限的解析度

10.4.1解析延拓

10.4.2綜合孔徑傅立葉全息術

10.4.3傅立葉疊層算法

10.4.4相干譜復用

10.4.5非相干結構光照明成像

10.4.6超分辨螢光顯微鏡

10.5雷射光譜學

10.5.1拉曼光譜

10.5.2空間高分辨的雷射顯微光譜

10.5.3頻率高分辨的雙光子光譜

10.5.4時間高分辨的雷射閃光光譜

10.5.5各種特殊效能的雷射光譜技術

10.6雷射用於反常都卜勒效應的基礎物理研究

10.6.1電磁波的正常都卜勒效應

10.6.2在負折射率材料中傳播的電磁波的反常都卜勒效應

10.6.3折射光子晶體稜鏡的設計以及負折射性質的實驗驗證

10.6.4反常都卜勒效應的測量光路設計及理論分析

10.6.5反常都卜勒效應的測量實驗結果

思考練習題10

附錄A隨機變數

A.1機率的定義和隨機變數

A.2分布函式和密度函式

A.3推廣到兩個或多個聯合隨機變數

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