激光原理及應用

第1章  輻射理論概要與激光產(chǎn)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(tài)的標記
  1.2.3玻耳茲曼分布
  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(zhì)的作用
  1.3.3  自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系
  1.3.4  自發(fā)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(zhì)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(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
  2.1.1  共軸球面諧振腔的穩(wěn)定性條件
  2.1.2  共軸球面腔的穩(wěn)定圖及其分類
  2.1.3  穩(wěn)定圖的應用
  2.2  速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
  2.2.1  三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)
  2.2.2速率方程組
  2.2.3  穩(wěn)態(tài)工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
  2.2.4  小信號工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
  2.2.5  均勻增寬型介質(zhì)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
  2.2.6  均勻增寬型介質(zhì)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布的飽和效應
  2.3  均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和
  2.3.1  均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)
  2.3.2  均勻增寬介質(zhì)的增益飽和
  2.4  非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和
  2.4.1  介質(zhì)在小信號時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布值
  2.4.2  非均勻增寬型介質(zhì)在小信號時的增益系數(shù)
  2.4.3  非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
  2.4.4  非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)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(nèi)形成穩(wěn)定光強的過程
  2.5.3  閾值條件
  2.5.4對介質(zhì)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  菲涅耳基爾霍夫衍射公式
  3.1.2  光學諧振腔的自再現(xiàn)模積分方程
  3.1.3  激光諧振腔的諧振頻率和激光縱模
  3.2  對稱共焦腔內(nèi)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(nèi)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(fā)散角
  3.3.4  高斯光束的高亮度
  3.4  穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性
  3.4.1  穩(wěn)定球面腔的等價共焦腔
  3.4.2穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性
  3.5  激光器的輸出功率
  3.5.1  均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率
  3.5.2  非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率
  3.6  激光器的線寬極限
  思考練習題3
第4章  激光的基本技術(shù)
  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(wěn)頻
  4.2.1  影響頻率穩(wěn)定的因素
  4.2.2穩(wěn)頻方法概述
  4.2.3  蘭姆凹陷法穩(wěn)頻
  4.2.4  飽和吸收法穩(wěn)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(diào)制技術(shù)
  4.4.1  激光調(diào)制的基本概念
  4.4.2  電光強度調(diào)制
  4.4.3  電光相位調(diào)制
  4.5  激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)
  4.5.1  機械偏轉(zhuǎn)
  4.5.2  電光偏轉(zhuǎn)
  4.5.3  聲光偏轉(zhuǎn)
  4.6  激光調(diào)Q技術(shù)
  4.6.1  激光諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q
  4.6.2  調(diào)Q原理
  4.6.3  電光調(diào)Q
  4.6.4  聲光調(diào)Q
  4.6.5  染料調(diào)Q
  4.7  激光鎖模技術(shù)
  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(jié)構(gòu)與工作物質(zhì)
  5.1.2  固體激光器的泵浦系統(tǒng)
  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(HeNe)激光器
  5.2.2  二氧化碳激光器
  5.2.3  Ar+離子激光器
  5.3  染料激光器
  5.3.1  染料激光器的激發(fā)機理
  5.3.2  染料激光器的泵浦
  5.3.3  染料激光器的調(diào)諧
  5.4  半導體激光器
  5.4.1  半導體的能帶和產(chǎn)生受激輻射的條件
  5.4.2  PN結(jié)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
  5.4.3  半導體激光器的工作原理和閾值條件
  5.4.4  同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)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(tǒng)的組成
  6.1.3  激光外差干涉測長技術(shù)
  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(shù)的應用
  6.6  環(huán)形激光測量角度和角加速度
  6.6.1  環(huán)形激光精密測角
  6.6.2  光纖陀螺
  6.7  激光環(huán)境計量
  思考練習題6
第7章  激光加工技術(shù)
  7.1  激光熱加工原理
  7.2  激光表面改性技術(shù)
  7.2.1  激光淬火技術(shù)的原理與應用
  7.2.2  激光表面熔凝技術(shù)
  7.2.3  激光熔覆技術(shù)
  7.3  激光去除材料技術(shù)
  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  激光焊的優(yōu)點
  7.5  激光快速成型技術(shù)
  7.5.1  激光快速成型技術(shù)的原理及主要優(yōu)點
  7.5.2  激光快速成型技術(shù)
  7.5.3  激光快速成型技術(shù)的重要應用
  7.6  其他激光加工技術(shù)
  7.6.1  激光清洗技術(shù)
  7.6.2  激光彎曲
  思考練習題7
第8章  激光在醫(yī)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(yōu)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(xiàn)狀
  8.2.2  激光在皮膚科及整形外科領(lǐng)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(shù)間質(zhì)激光光凝術(shù)
  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(yī)用激光設(shè)備
  8.4.1  醫(yī)用激光光源
  8.4.2  醫(yī)用激光傳播用光纖
  8.5  激光應用于醫(yī)學的未來
  8.5.1  醫(yī)用激光新技術(shù)
  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(shù)中的應用
  9.1  光纖通信系統(tǒng)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(shù)的歷史回顧
  9.2.2  激光全息術(shù)的基本原理和分類
  9.2.3  白光再現(xiàn)的全息三維顯示
  9.2.4  計算全息圖：.
  9.2.5  激光全息三維顯示的優(yōu)點
  9.2.6  激光全息三維顯示的應用
  9.2.7  激光全息三維顯示技術(shù)的展望
9.3  激光存儲技術(shù)
  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(shù)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
思考練習題9
第10章  激光在科學技術(shù)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  激光誘導化學過程
  10.4.1  激光波長和離解能的關(guān)系
  10.4.2激光切斷分子
  10.4.3  液體、固體的光化學反應
  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(shù)
思考練習題10
參考文獻