激光原理及应用(第3版) 9787121191886 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈家璧，彭润玲 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121191886

商品编码：29642497121

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名：激光原理及应用(第3版)

定价：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

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页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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　　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

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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

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文摘

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序言

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《光学之魅：从基础到前沿》 内容简介 本书旨在深入浅出地阐述光学这一迷人科学的本质，并系统介绍其在现代科技和日常生活中广泛而深刻的应用。内容从基础的光学原理讲起，逐步深入到当前光学研究的前沿领域，力求为读者构建一个全面、清晰的光学知识体系。全书不涉及激光器的工作原理、具体型号或其特殊应用，而是侧重于光学现象、成像、衍射、干涉、波动性、粒子性以及各类光学器件的工作机制等基础理论。 第一篇：光学的基石——基础理论 第一章：光的本质与传播 本章将追溯人类对光认识的历史演变，从古希腊的几何光学猜想到牛顿的微粒说，再到惠更斯的波动说，直至普朗克的量子假说和爱因斯坦的光电效应解释。我们将详细探讨光的两种基本属性：波动性和粒子性，以及这两者如何统一在量子力学的框架下，形成光子概念。在此基础上，本章将深入阐述光在均匀介质中的直线传播规律，包括反射和折射定律，并介绍全反射现象及其重要应用，如光纤通信（但不涉及具体的光纤制造和激光光源）。同时，还将讨论光的相干性，即相干光与非相干光的区别，以及相干性在光学干涉中的关键作用。 第二章：几何光学：光的路径与成像 几何光学是理解光学现象的入门学科，本章将详细介绍光的几何传播模型。我们将重点讲解平面镜和球面镜的成像原理，包括物像关系、放大率、虚实像的区分等。接着，我们将深入分析透镜的光学特性，包括凸透镜和凹透镜的成像规律，并推导出薄透镜成像公式。通过对多个透镜组合的分析，我们将阐释望远镜、显微镜等基本光学仪器的成像过程，以及它们在科学探索和日常生活中的重要作用。此外，本章还将探讨人眼的光学模型，解释人眼如何通过晶状体的调节来聚焦不同距离的物体，并简要提及常见的视力问题及其光学矫正方法。 第三章：波动光学：光的干涉与衍射 波动光学揭示了光具有波的特性，本章将聚焦于光的干涉和衍射现象。我们将从惠更斯原理出发，解释波的传播方式。通过杨氏双缝干涉实验，我们将清晰地展示干涉条纹的形成机制，并推导出干涉条纹的间距公式。在此基础上，我们将探讨分振幅干涉，如肥皂泡、薄膜干涉等，分析其色彩的产生原因。接着，我们将转向光的衍射，重点介绍单缝衍射和圆孔衍射，阐述衍射现象与光的波长、缝宽等的关系。最后，我们将介绍夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的区别，以及它们在光谱仪、光学成像等领域的应用基础。 第四章：光的偏振与散射 光的偏振是描述光波横波特性的重要现象，本章将系统介绍光的偏振。我们将讲解自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的概念和产生机制，以及马吕斯定律等描述偏振光强度的规律。我们将详细介绍几种产生偏振光的方法，如反射、透射、散射以及使用偏振片。偏振光在液晶显示、立体电影、光通信等领域有着广泛的应用。此外，本章还将讨论光的散射现象，包括瑞利散射和米氏散射。我们将解释天空为何呈现蓝色，夕阳为何是红色的，以及雨滴为何会呈现出彩虹等自然奇观。 第二篇：光学的应用——现代科技的驱动力 第五章：光学成像与记录技术 本章将深入探讨光学成像的原理及其在各类成像设备中的应用。我们将回顾相机的发展历程，从最初的暗箱到现代数码相机，重点解析相机镜头的光学设计原理，包括不同焦距、光圈对成像的影响。我们将介绍显微镜的光学放大原理，以及其在生物学、材料科学等领域的不可替代的作用。接着，我们将探讨光学记录技术，包括传统的胶片成像原理、光学存储介质（如DVD、蓝光碟片）的信息记录和读取方式（但不涉及激光的读写具体过程）。我们将强调光学成像技术在医学诊断（如X射线成像、内窥镜检查）和安全监控等方面的价值。 第六章：光信号传输与处理 本章将聚焦于光在信息传输和处理中的角色。我们将详细阐述光纤通信的基本原理，包括光在光纤中的全反射传输过程，以及光信号的产生、传输和接收。我们将讨论光信号的编码和解码技术，以及光信号的调制和解调原理（但不深入激光器的光源特性）。此外，我们还将介绍光学信息处理技术，包括光学傅里叶变换、光学图像处理等，探讨这些技术在模式识别、信号分析等领域的潜力。 第七章：可见光光谱与颜色感知 本章将从光的物理本质出发，探讨可见光光谱的构成以及人类感知颜色的生理和心理机制。我们将介绍不同波长的可见光所对应的颜色，以及光谱的连续性和离散性。我们将详细阐述人眼视锥细胞和视杆细胞的结构和功能，以及大脑如何处理来自视网膜的光信号，形成我们所感知到的丰富多彩的世界。我们将讨论颜色混合的原理，如加色混合和减色混合，以及色彩在艺术、设计、工业生产中的重要性。 第八章：先进光学技术概览 本章将对一些前沿的光学技术进行概览性的介绍，拓展读者的视野。我们将简要介绍非线性光学现象，如二次谐波产生，以及其在光学频率转换中的应用。我们还将探讨光镊技术，即利用光力来操控微小粒子，以及其在生物学和纳米技术研究中的应用。此外，我们还将简要提及全息技术，即记录和再现三维图像的原理。本章旨在展示光学学科的持续发展和创新活力，激发读者对更深层次光学知识的兴趣。 结语 本书力求以清晰的逻辑、丰富的实例和严谨的科学态度，带领读者领略光学世界的无限魅力。通过对光学基础原理的深入剖析和对其广泛应用的细致梳理，我们希望能够为读者提供一个扎实的知识基础，无论您是初次接触光学，还是希望深化对光学理解的研究者，都能从中获益。光学作为一门基础而又充满活力的学科，其发展仍在不断加速，并持续推动着人类科技的进步和生活品质的提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧质量也值得一提，这直接影响了阅读体验，尤其对于一本需要反复翻阅的专业书籍而言。纸张的质感非常好，光线反射柔和，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对于需要长时间伏案研究的我来说非常重要。书中的每一个公式、每一个图例，似乎都经过了精心的排版校对，几乎找不到任何让人分心的印刷错误或格式混乱之处。更重要的是，第三版在内容上明显做了大量的更新，特别是关于超快激光技术，比如飞秒脉冲的产生机制和应用，这部分内容在老版本中可能还比较初级，但在新版中已经深入到更前沿的非线性光学领域，包含了最新的研究进展。我记得书中关于腔内四波混频的描述，图示清晰地展示了不同频率分量的耦合，这对于理解如何利用现有激光器产生新的波长至关重要。这本书的更新速度跟得上技术发展的步伐，这让它始终保持着“与时俱进”的活力，而不是一本停留在上个世纪知识体系中的陈旧文献。

评分☆☆☆☆☆

说实话，作为一名对激光技术有浓厚兴趣的自学者，我最怕的就是那种翻译腔过重、术语堆砌的教材。幸运的是，这本《激光原理及应用（第3版）》的文字表达极其流畅自然，一点都没有那种生硬的学术腔调。它的逻辑铺陈极其细腻，就好像一位经验丰富的老师在面对面地为你讲解每一个难点。比如说，在解释激光的“受激辐射”这一核心概念时，作者没有直接抛出爱因斯坦的系数方程，而是先通过生动的比喻和图解，解释了粒子数反转的物理意义，然后才引出数学模型。这种“先建立直觉，再深入数学”的教学方法，极大地降低了理解门槛。我特别喜欢它在探讨激光安全性和应用伦理的部分，这在很多技术导向的教材中是被忽略的。作者提醒读者，掌握强大的技术力量的同时，必须肩负起相应的社会责任，这种人文关怀使得这本书的价值得到了提升。它不仅仅是传授“术”的知识，更是在培养科学家的“道”的精神。每当我对某个知识点感到困惑时，我总能在这本书里找到清晰、多维度的解释，它总能把我从思维的死胡同里引导出来。

评分☆☆☆☆☆

我本来是抱着“随便翻翻”的心态来接触这本关于激光技术的书的，毕竟市面上讲激光原理的书籍汗牛充栋，大同小异。然而，这本书的第三版，在内容更新和讲解方式上，确实体现了编著者下了大功夫的。我尤其欣赏它对“应用”这块的重视程度。很多理论书读完后，你依然搞不清楚如何把这些知识应用到实际的工业或医疗场景中去，但这本书不一样，它在介绍完某个激光器类型的工作原理后，紧接着就会分析它在实际系统中的具体实现和面临的挑战，比如高功率光纤激光器在散热和光束质量控制方面的工程难题。这对于我们做系统集成的工程师来说，简直是雪中送炭。书中的图表绘制得非常专业且清晰，很多公式的推导过程都做到了详略得当，既保证了理论的严谨性，又不会让初学者望而却步。我发现，即便是相对冷门的自由电子激光器的部分，作者也给予了足够的篇幅进行介绍，这使得这本书的知识覆盖面非常广，足以支撑从本科生到博士后，乃至行业资深人士的阅读需求。这本书的实用性远超我的预期，它更像是一本能陪伴你度过整个职业生涯的“案头宝典”。

评分☆☆☆☆☆

如果用一个词来形容我对这本书的整体感受，那就是“系统性”与“前瞻性的完美结合”。它构建了一个完整的激光知识体系框架，从最基本的电磁波理论、原子跃迁，到各种类型的激光器（气体、固体、半导体、染料），再到后期的应用技术（如激光加工、测量、医疗），每一个模块之间的衔接都如同严密的齿轮咬合，没有丝毫的突兀感。对于我这种需要跨学科学习的人来说，这种结构简直是效率的保证。我尤其赞赏它在介绍新型激光技术时所展现出的前瞻性，比如对光子晶体激光器和新型量子级联激光器的探讨，这些都是当前研究的热点。作者没有仅仅停留在理论描述，而是对这些新兴技术的潜在性能瓶颈和未来发展方向进行了有益的探讨。阅读这本书的过程，就像是进行了一次从微观粒子到宏观应用的全面而深入的“激光之旅”。它不仅教会了我“是什么”和“为什么”，更重要的是，它引导我去思考“还能怎样”。这本书无疑是理工科学生和工程师案头不可或缺的工具书，其价值无法用简单的分数来衡量。

评分☆☆☆☆☆

这本《激光原理及应用（第3版）》真是让我爱不释手，尽管我接触光学和物理学已经有一段时间了，但这本书的讲解深度和广度还是让我眼前一亮。它不仅仅是教科书的堆砌，更像是一本精心打磨的工具书，里面对激光器从基础的光学腔理论到具体的半导体激光器工作原理，都做了极其详尽的阐述。特别是关于腔模稳定性的分析部分，作者没有停留在公式的罗列，而是结合了大量的图示和实际案例，让我这个在实验中经常遇到腔体失谐问题的“老兵”也找到了很多新的思路。我记得有一次调试一个固体激光器，怎么也找不到最佳的泵浦条件，翻阅了这本书的相应章节后，茅塞顿开，原来是忽略了温度变化对增益介质折射率的影响。这本书的价值就在于，它能把那些看似抽象的物理概念，通过清晰的逻辑链条，牢牢地锚定在实际工程应用上。它涵盖的内容非常全面，即便是对于我这种需要进行前沿研究的人来说，其中的一些高级主题，比如光纤激光器中的非线性效应和超快激光的锁模技术，也提供了非常扎实和深入的理论基础。这本书的结构安排也十分合理，从基础理论到具体技术，层层递进，让人在阅读过程中有一种步步为营，豁然开朗的阅读体验。