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
  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(jí)和輻射躍遷
  1.2.1  原子能級(jí)和簡(jiǎn)并度
  1.2.2原子狀態(tài)的標(biāo)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(xiàn)增寬
  1.4.1  光譜線(xiàn)、線(xiàn)型和光譜線(xiàn)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(xiàn)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(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
  2.1  光學(xué)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(lèi)
  2.1.3  穩(wěn)定圖的應(yīng)用
  2.2  速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)
  2.2.1  三能級(jí)系統(tǒng)和四能級(jí)系統(tǒng)
  2.2.2速率方程組
  2.2.3  穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布
  2.2.4  小信號(hào)工作時(shí)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(yīng)
  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(hào)時(shí)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(hào)時(shí)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(qiáng)的過(guò)程
  2.5.3  閾值條件
  2.5.4對(duì)介質(zhì)能級(jí)選取的討論
  思考練習(xí)題2
第3章  激光器的輸出特性
  3.1  光學(xué)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(xué)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(duì)稱(chēng)共焦腔內(nèi)外的光場(chǎng)分布
  3.2.1  共焦腔鏡面上的場(chǎng)分布
  3.2.2  共焦腔中的行波場(chǎng)與腔內(nèi)外的光場(chǎng)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(qiáng)度分布
  3.3.2  高斯光束的相位分布
  3.3.3  高斯光束的遠(yuǎn)場(chǎng)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(jià)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(xiàn)寬極限
  思考練習(xí)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(guò)薄透鏡時(shí)的變換
  4.3.2  高斯光束的聚焦
  4.3.3  高斯光束的準(zhǔn)直
  4.3.4  激光的擴(kuò)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(qiáng)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(jī)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(dòng)鎖模
  4.7.3  被動(dòng)鎖模
  思考練習(xí)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(jī)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(dǎo)體激光器
  5.4.1  半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體激光器
  5.5  其他激光器
  5.5.1  準(zhǔn)分子激光器
  5.5.2  自由電子激光器
  5.5.3  化學(xué)激光器
  思考練習(xí)題5
第6章  激光在精密測(cè)量中的應(yīng)用
  6.1  激光干涉測(cè)長(zhǎng)
  6.1.1  干涉測(cè)長(zhǎng)的基本原理
  6.1.2  激光干涉測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的組成
  6.1.3  激光外差干涉測(cè)長(zhǎng)技術(shù)
  6.1.4  激光干涉測(cè)長(zhǎng)應(yīng)用舉例
  6.2  激光衍射測(cè)量
  6.2.1  激光衍射測(cè)量原理
  6.2.2  激光衍射測(cè)量的方法
  6.2.3  激光衍射測(cè)量的應(yīng)用
  6.3  激光測(cè)距
  6.3.1  激光脈沖測(cè)距
  6.3.2  激光相位測(cè)距
  6.4  激光準(zhǔn)直及多自由度測(cè)量
  6.4.1  激光準(zhǔn)直儀
  6.4.2  激光衍射準(zhǔn)直儀
  6.4.3  激光多自由度測(cè)量
  6.5  激光多普勒測(cè)速
  6.5.1  運(yùn)動(dòng)微粒散射光的頻率
  6.5.2差頻法測(cè)速
  6.5.3  激光多普勒測(cè)速技術(shù)的應(yīng)用
  6.6  環(huán)形激光測(cè)量角度和角加速度
  6.6.1  環(huán)形激光精密測(cè)角
  6.6.2  光纖陀螺
  6.7  激光環(huán)境計(jì)量
  思考練習(xí)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(yīng)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(dǎo)焊
  7.4.2  激光深熔焊
  7.4.3  激光焊的優(yōu)點(diǎn)
  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(diǎn)
  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(yīng)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(xí)題7
第8章  激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
  8.1  激光與生物體的相互作用
  8.1.1  生物體的光學(xué)特性
  8.1.2  激光對(duì)生物體的作用
  8.1.3  激光對(duì)生物體應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)
  8.2  激光在臨床治療中的應(yīng)用
  8.2.1  激光臨床治療的種類(lèi)與現(xiàn)狀
  8.2.2  激光在皮膚科及整形外科領(lǐng)域中的應(yīng)用
  8.2.3  激光在眼科中的應(yīng)用
  8.2.4  激光在泌尿外科中的應(yīng)用
  8.2.5  激光在耳鼻喉科中的應(yīng)用
  8.2.6  最新的技術(shù)間質(zhì)激光光凝術(shù)
  8.2.7光動(dòng)力學(xué)治療
  8.3  激光在生物體檢測(cè)及診斷中的應(yīng)用
  8.3.1  利用激光的生物體光譜測(cè)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(yīng)用于醫(yī)學(xué)的未來(lái)
  8.5.1  醫(yī)用激光新技術(shù)
  8.5.2  光動(dòng)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
  9.1  光纖通信系統(tǒng)中的激光器和光放大器
  9.1.1  半導(dǎo)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(lèi)
  9.2.3  白光再現(xiàn)的全息三維顯示
  9.2.4  計(jì)算全息圖：.
  9.2.5  激光全息三維顯示的優(yōu)點(diǎn)
  9.2.6  激光全息三維顯示的應(yīng)用
  9.2.7  激光全息三維顯示技術(shù)的展望
9.3  激光存儲(chǔ)技術(shù)
  9.3.1  激光存儲(chǔ)的基本原理、分類(lèi)及特點(diǎn)
  9.3.2  激光光盤(pán)存儲(chǔ)
  9.3.3  激光體全息光存儲(chǔ)
  9.3.4  激光存儲(chǔ)技術(shù)的新進(jìn)展
9.4  激光掃描和激光打印機(jī)
  9.4.1  激光掃描
  9.4.2  激光打印機(jī)
思考練習(xí)題9
第10章  激光在科學(xué)技術(shù)前沿問(wèn)題中的應(yīng)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(diǎn)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(dǎo)化學(xué)過(guò)程
  10.4.1  激光波長(zhǎng)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(xué)反應(yīng)
  10.5  激光光譜學(xué)
  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(shí)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(xí)題10
參考文獻(xiàn)