基本信息
书名:激光原理及应用(第3版)
:39.90元
作者:陈家璧,彭润玲
出版社:电子工业出版社
出版日期:2013-01-01
ISBN:9787121191886
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装
开本:16开
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内容提要
本书为普通高等教育“十一五”规划教材。本书从内容上分为两部分。第1~5章介绍激光的基本理论,从激光的物理学基础出发,着重阐明物理概念,以及激光输出特性与激光器的参数之间的关系,尽量避免过多的理论计算,以掌握激光器的选择和使用为主要目的;第6~10章介绍激光在计量、加工、医学、信息技术,以及现代科技前沿问题中的应用,重点介绍各种应用的思路和方法。
目录
第1章 辐射理论概要与激光产生的条件
1.1 光的波粒二象性
1.1.1 光波
1.1.2 光子
1.2 原子的能级和辐射跃迁
1.2.1 原子能级和简并度
1.2.2 原子状态的标记
1.2.3 玻尔兹曼分布
1.2.4 辐射跃迁和非辐射跃迁
1.3 光的受激辐射
1.3.1 黑体热辐射
1.3.2 光和物质的作用
1.3.3 自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
1.3.4 自发辐射光功率与受激辐射光功率
1.4 光谱线增宽
1.4.1 光谱线、线型和光谱线宽度
1.4.2 自然增宽
1.4.3 碰撞增宽
1.4.4 多普勒增宽
1.4.5 均匀增宽和非均匀增宽线型
1.4.6 综合增宽
1.5 激光形成的条件
1.5.1 介质中光的受激辐射放大
1.5.2 光学谐振腔和阈值条件
思考练习题1
第2章 激光器的工作原理
2.1 光学谐振腔结构与稳定性
2.1.1 共轴球面谐振腔的稳定性条件
2.1.2 共轴球面腔的稳定图及其分类
2.1.3 稳定图的应用
2.2 速率方程组与粒子数反转
2.2.1 三能级系统和四能级系统
2.2.2 速率方程组
2.2.3 稳态工作时的粒子数密度反转分布
2.2.4 小信号工作时的粒子数密度反转分布
2.2.5 均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
2.2.6 均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
2.3 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
2.3.1 均匀增宽介质的增益系数
2.3.2 均匀增宽介质的增益饱和
2.4 非均匀增宽介质的增益饱和
2.4.1 介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
2.4.2 非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
2.4.3 非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
2.4.4 非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
2.5 激光器的损耗与阈值条件
2.5.1 激光器的损耗
2.5.2 激光谐振腔内形成稳定光强的过程
2.5.3 阈值条件
2.5.4 对介质能级选取的讨论
思考练习题2
第3章 激光器的输出特性
3.1 光学谐振腔的衍射理论
3.1.1 菲涅耳基尔霍夫衍射公式
3.1.2 光学谐振腔的自再现模积分方程
3.1.3 激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
3.2 对称共焦腔内外的光场分布
3.2.1 共焦腔镜面上的场分布
3.2.2 共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
3.3 高斯光束的传播特性
3.3.1 高斯光束的振幅和强度分布
3.3.2 高斯光束的相位分布
3.3.3 高斯光束的远场发散角
3.3.4 高斯光束的高亮度
3.4 稳定球面腔的光束传播特性
3.4.1 稳定球面腔的等价对称共焦腔
3.4.2 稳定球面腔的光束传播特性
3.5 激光器的输出功率
3.5.1 均匀增宽型介质激光器的输出功率
3.5.2 非均匀增宽型介质激光器的输出功率
3.6 激光器的线宽极限
3.7 激光光束质量的品质因子M2
思考练习题3
第4章 激光的基本技术
4.1 激光器输出的选模
4.1.1 激光单纵模的选取
4.1.2 激光单横模的选取
4.2 激光器的稳频
4.2.1 影响频率稳定的因素
4.2.2 稳频方法概述
4.2.3 兰姆凹陷法稳频
4.2.4 饱和吸收法稳频
4.3 激光束的变换
4.3.1 高斯光束通过薄透镜时的变换
4.3.2 高斯光束的聚焦
4.3.3 高斯光束的准直
4.3.4 激光的扩束
4.4 激光调制技术
4.4.1 激光调制的基本概念
4.4.2 电光强度调制
4.4.3 电光相位调制
4.5 激光偏转技术
4.5.1 机械偏转
4.5.2 电光偏转
4.5.3 声光偏转
4.6 激光调Q技术
4.6.1 激光谐振腔的品质因数Q
4.6.2 调Q原理
4.6.3 电光调Q
4.6.4 声光调Q
4.6.5 染料调Q
4.7 激光锁模技术
4.7.1 锁模原理
4.7.2 主动锁模
4.7.3 被动锁模
思考练习题4
第5章 典型激光器介绍
5.1 固体激光器
5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
5.1.2 固体激光器的泵浦系统
5.1.3 固体激光器的输出特性
5.1.4 新型固体激光器
5.2 气体激光器
5.2.1 氦氖(HeNe)激光器
5.2.2 二氧化碳激光器
5.2.3 Ar+离子激光器
5.3 染料激光器
5.3.1 染料激光器的激发机理
5.3.2 染料激光器的泵浦
5.3.3 染料激光器的调谐
5.4 半导体激光器
5.4.1 半导体的能带和产生受激辐射的条件
5.4.2 PN结和粒子数反转
5.4.3 半导体激光器的工作原理和阈值条件
5.4.4 同质结和异质结半导体激光器
5.5 其他激光器
5.5.1 准分子激光器
5.5.2 自由电子激光器
5.5.3 化学激光器
思考练习题5
第6章 激光在精密测量中的应用
6.1 激光干涉测长
6.1.1 干涉测长的基本原理
6.1.2 激光干涉测长系统的组成
6.1.3 激光外差干涉测长技术
6.1.4 激光干涉测长应用举例
6.2 激光衍射测量
6.2.1 激光衍射测量原理
6.2.2 激光衍射测量的方法
6.2.3 激光衍射测量的应用
6.3 激光测距
6.3.1 激光脉冲测距
6.3.2 激光相位测距
6.4 激光准直及多自由度测量
6.4.1 激光准直仪
6.4.2 激光衍射准直仪
6.4.3 激光多自由度测量
6.5 激光多普勒测速
6.5.1 运动微粒散射光的频率
6.5.2 差频法测速
6.5.3 激光多普勒测速技术的应用
6.6 环形激光测量角度和角加速度
6.6.1 环形激光精密测角
6.6.2 光纤陀螺
6.7 激光环境计量
6.8 激光散射板干涉仪
思考练习题6
第7章 激光加工技术
7.1 激光热加工原理
7.2 激光表面改性技术
7.2.1 激光淬火技术的原理与应用
7.2.2 激光表面熔凝技术
7.2.3 激光熔覆技术
7.3 激光去除材料技术
7.3.1 激光打孔
7.3.2 激光切割
7.4 激光焊接
7.4.1 激光热导焊
7.4.2 激光深熔焊
7.4.3 激光复合焊
7.5 激光快速成型技术
7.5.1 激光快速成型技术的原理及主要优点
7.5.2 激光快速成型技术
7.5.3 激光快速成型技术的重要应用
7.6 其他激光加工技术
7.6.1 激光清洗技术
7.6.2 激光弯曲
思考练习题7
第8章 激光在医学中的应用
8.1 激光与生物体的相互作用
8.1.1 生物体的光学特性
8.1.2 激光对生物体的作用
8.1.3 激光对生物体应用的优点
8.2 激光在临床治疗中的应用
8.2.1 激光临床治疗的种类与现状
8.2.2 激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
8.2.3 激光在眼科中的应用
8.2.4 激光在泌尿外科中的应用
8.2.5 激光在耳鼻喉科中的应用
8.2.6 新的技术——间质激光光凝术
8.2.7 光动力学治疗
8.3 激光在生物体检测及诊断中的应用
8.3.1 利用激光的生物体光谱测量及诊断
8.3.2 激光断层摄影
8.3.3 激光显微镜
8.4 医用激光设备
8.4.1 医用激光光源
8.4.2 医用激光传播用光纤
8.5 激光应用于医学的未来
8.5.1 医用激光新技术
8.5.2 光动力学治疗的前景
思考练习题8
第9章 激光在信息技术中的应用
9.1 光纤通信系统中的激光器和光放大器
9.1.1 半导体激光器
9.1.2 光纤激光器
9.1.3 光放大器
9.2 激光全息三维显示
9.2.1 全息术的历史回顾
9.2.2 激光全息术的基本原理和分类
9.2.3 白光再现的全息三维显示
9.2.4 计算全息图
9.2.5 数字全息术
9.2.6 全息三维显示的优点
9.2.7 全息三维显示的应用
9.2.8 全息三维显示技术的展望
9.3 激光存储技术
9.3.1 激光存储的基本原理、分类及特点
9.3.2 激光光盘存储
9.3.3 激光体全息光存储
9.3.4 激光存储技术的新进展[77,85,90,91,92]
9.4 激光扫描和激光打印机
9.4.1 激光扫描
9.4.2 激光打印机
9.5 量子光通信中的激光源
9.5.1 量子光通信
9.5.2 量子态发生器及应用
思考练习题9
第10章 激光在科学技术前沿问题中的应用
10.1 激光核聚变
10.1.1 受控核聚变
10.1.2 磁力约束和惯性约束控制方法
10.1.3 激光压缩点燃核聚变的原理
10.2 激光冷却
10.3 激光操纵微粒
10.3.1 光捕获
10.3.2 微粒操纵
10.4 激光诱导化学过程
10.4.1 激光波长和离解能的关系
10.4.2 激光切断分子
10.4.3 液体、固体的光化学反应
10.5 激光光谱学
10.5.1 拉曼光谱
10.5.2 空间高分辨的激光显微光谱
10.5.3 频率高分辨的双光子光谱
10.5.4 时间高分辨的激光闪光光谱
10.5.5 各种特殊效能的激光光谱技术
10.6 激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
10.6.1 电磁波的正常多普勒效应
10.6.2 在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应
10.6.3 折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证
10.6.4 反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
10.6.5 反常多普勒效应的测量实验结果
思考练习题10
作者介绍
文摘
序言
我最近在学习《量子光学导论》,不得不说,这本书的内容真是既前沿又实用。尤其对相干态、压缩态的讲解,让我对光场的量子特性有了更深刻的认识。作者从泊松分布出发,引入了光子数算符,进而推导出相干态的定义。我之前一直以为激光就是一种“纯粹”的光,但通过这本书我才了解到,即使是激光,其光子数也存在统计涨落,而相干态则是在这种涨落中表现出最接近经典电磁波特性的状态。关于压缩态的部分更是令人着迷,它揭示了量子力学中的不确定性原理在光场中的具体表现,以及如何通过技术手段“压缩”某个特定观测量的涨落,从而在精度上超越经典极限。书中对这些量子态的数学描述,如算符的表示和演化,虽然需要一定的量子力学基础,但作者的讲解非常有条理,结合具体的例子,让原本抽象的概念变得触手可及。我特别喜欢书中关于量子成像和量子通信应用的讨论,这些章节让我看到了量子光学在未来科技发展中的巨大潜力,激发了我进一步探索的兴趣。
评分这本《固体物理学》确实是一本值得深入研读的经典之作。我尤其欣赏其对晶体结构和布里渊区的详尽阐述。从最基础的周期性势场和倒易点阵,到复杂的费米面形状,作者循序渐进,逻辑清晰。书中对布里渊区边界的推导过程,通过引入倒易矢量和晶面法向的关系,展现了如何通过几何学来理解电子在晶体中的能带结构。我花了相当多的时间去理解和绘制不同晶系的布里渊区,这个过程虽然烧脑,但一旦理解了,就仿佛打开了理解固体导电性、光学性质等诸多宏观现象的钥匙。特别是关于特殊布里渊区边界条件的讨论,以及它们如何决定了电子的允许能带和禁带,这一点对我启发很大。书中的插图也非常精美,准确地描绘了各种晶格结构和倒易点阵,这对于直观理解抽象概念起到了至关重要的作用。虽然书中涉及不少数学推导,但作者的处理方式使得这些数学工具能够有效地服务于物理概念的理解,而非堆砌冰冷的公式。对于希望系统学习固体物理,并从中领略其内在美学的读者来说,这本书无疑是一份宝藏。
评分我最近在阅读《纳米材料的制备与表征》这本书,其中的电子显微学部分给我留下了深刻印象。特别是透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的工作原理及其在纳米材料研究中的应用,作者的讲解非常到位。对于TEM,书中详细介绍了电子的加速、聚焦、穿透样品以及成像的过程,并解释了衍衬成像和明场/暗场成像的原理,如何通过这些技术来观察纳米颗粒的形貌、尺寸分布以及晶体结构。对于SEM,书中则侧重于二次电子和背散射电子的产生机制,以及如何利用它们来获得样品的表面形貌和成分信息。我尤其欣赏书中关于样品制备的讨论,因为纳米材料的制备过程直接影响到后续的表征结果,而不同的显微技术对样品的要求也各不相同。书中给出的具体案例,展示了如何利用这些显微技术来分析纳米线的生长情况、量子点的形貌以及纳米复合材料的微观结构,这些都让我受益匪浅。对于想要利用电子显微学来研究纳米材料的科研人员来说,这本书提供了扎实的理论基础和丰富的实践指导。
评分《高分子化学》这本书,绝对是我学习高分子合成方法的一个重要里程碑。我之前对高分子合成的理解仅限于一些基本概念,但这本书全面地梳理了自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合以及配位聚合等各种链增长聚合机理,并深入分析了每种机理的特点、引发条件、链增长和链终止的过程。特别是对自由基聚合的详细介绍,从引发剂的分解、链的增长到链的终止方式(如复合终止和歧化终止),每一环节都进行了细致的分析。书中还介绍了活性聚合和可控聚合,这部分内容对我来说尤其具有价值,它解释了如何通过精确控制聚合过程来获得具有特定分子量、窄分子量分布以及特定结构的聚合物,这对于设计和制备高性能高分子材料至关重要。书中提供的反应机理图和速率方程推导,虽然需要耐心去理解,但一旦掌握,就能更深刻地理解各种聚合方法的优缺点以及如何选择合适的合成策略。对于任何从事高分子研究或希望深入了解高分子合成的读者,这本书都是一本不可或缺的参考书。
评分这本书《热力学与统计物理学》可以说是系统学习热力学和统计物理的绝佳教材。我非常喜欢作者对于熵概念的阐释。从宏观热力学角度,熵被定义为系统状态的度量,是不可逆过程的标志;从微观统计物理角度,熵又与系统的微观状态数量(或称“多重性”)紧密相关,即$S = k ln Omega$。这种多角度的解读,让我彻底理解了熵的本质,它不仅仅是一个物理量,更是对系统无序程度的深刻反映。书中关于热力学基本定律的推导,以及能量、功、热之间的关系,都阐述得非常清晰。而统计物理部分,从玻尔兹曼分布到费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布,作者循序渐进地讲解了不同类型的粒子在不同能量状态下的分布规律,这对于理解物质的宏观性质(如比热、磁化率等)是如何从微观粒子的行为演化而来至关重要。书中大量的例题和习题,帮助我巩固了知识,并学会了如何运用这些理论工具来解决实际问题。这本书不仅是知识的宝库,更是思维的启迪。
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