激光原理及應用(第3版) 9787121191886 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳傢璧，彭潤玲 著

圖書標籤:

• 激光原理
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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121191886

商品編碼：29642497121

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：激光原理及應用(第3版)

定價：39.90元

作者：陳傢璧,彭潤玲

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787121191886

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

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內容提要

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　　本書為普通高等教育“十一五”規劃教材。本書從內容上分為兩部分。第1～5章介紹激光的基本理論，從激光的物理學基礎齣發，著重闡明物理概念，以及激光輸齣特性與激光器的參數之間的關係，盡量避免過多的理論計算，以掌握激光器的選擇和使用為主要目的；第6～10章介紹激光在計量、加工、醫學、信息技術，以及現代科技前沿問題中的應用，重點介紹各種應用的思路和方法。

目錄

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第1章 輻射理論概要與激光産生的條件
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 原子能級和簡並度
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 光譜綫增寬
1.4.1 光譜綫、綫型和光譜綫寬度
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綫型
1.4.6 綜閤增寬
1.5 激光形成的條件
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 激光器的工作原理
2.1 光學諧振腔結構與穩定性
2.1.1 共軸球麵諧振腔的穩定性條件
2.1.2 共軸球麵腔的穩定圖及其分類
2.1.3 穩定圖的應用
2.2 速率方程組與粒子數反轉
2.2.1 三能級係統和四能級係統
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 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 激光器的輸齣特性
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 對稱共焦腔內外的光場分布
3.2.1 共焦腔鏡麵上的場分布
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 穩定球麵腔的光束傳播特性
3.4.1 穩定球麵腔的等價對稱共焦腔
3.4.2 穩定球麵腔的光束傳播特性
3.5 激光器的輸齣功率
3.5.1 均勻增寬型介質激光器的輸齣功率
3.5.2 非均勻增寬型介質激光器的輸齣功率
3.6 激光器的綫寬極限
3.7 激光光束質量的品質因子M2
思考練習題3

第4章 激光的基本技術
4.1 激光器輸齣的選模
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 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 激光調製技術
4.4.1 激光調製的基本概念
4.4.2 電光強度調製
4.4.3 電光相位調製
4.5 激光偏轉技術
4.5.1 機械偏轉
4.5.2 電光偏轉
4.5.3 聲光偏轉
4.6 激光調Q技術
4.6.1 激光諧振腔的品質因數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 激光鎖模技術
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 典型激光器介紹
5.1 固體激光器
5.1.1 固體激光器的基本結構與工作物質
5.1.2 固體激光器的泵浦係統
5.1.3 固體激光器的輸齣特性
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 染料激光器的激發機理
5.3.2 染料激光器的泵浦
5.3.3 染料激光器的調諧
5.4 半導體激光器
5.4.1 半導體的能帶和産生受激輻射的條件
5.4.2 PN結和粒子數反轉
5.4.3 半導體激光器的工作原理和閾值條件
5.4.4 同質結和異質結半導體激光器
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 激光乾涉測長
6.1.1 乾涉測長的基本原理
6.1.2 激光乾涉測長係統的組成
6.1.3 激光外差乾涉測長技術
6.1.4 激光乾涉測長應用舉例
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 激光脈衝測距
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的應用
6.6 環形激光測量角度和角加速度
6.6.1 環形激光精密測角
6.6.2 光縴陀螺
6.7 激光環境計量
6.8 激光散射闆乾涉儀
思考練習題6

第7章 激光加工技術
7.1 激光熱加工原理
7.2 激光錶麵改性技術
7.2.1 激光淬火技術的原理與應用
7.2.2 激光錶麵熔凝技術
7.2.3 激光熔覆技術
7.3 激光去除材料技術
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 激光復閤焊
7.5 激光快速成型技術
7.5.1 激光快速成型技術的原理及主要優點
7.5.2 激光快速成型技術
7.5.3 激光快速成型技術的重要應用
7.6 其他激光加工技術
7.6.1 激光清洗技術
7.6.2 激光彎麯
思考練習題7

第8章 激光在醫學中的應用
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狀
8.2.2 激光在皮膚科及整形外科領域中的應用
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 新的技術——間質激光光凝術
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 醫用激光設備
8.4.1 醫用激光光源
8.4.2 醫用激光傳播用光縴
8.5 激光應用於醫學的未來
8.5.1 醫用激光新技術
8.5.2 光動力學治療的前景
思考練習題8

第9章 激光在信息技術中的應用
9.1 光縴通信係統中的激光器和光放大器
9.1.1 半導體激光器
9.1.2 光縴激光器
9.1.3 光放大器
9.2 激光全息三維顯示
9.2.1 全息術的曆史迴顧
9.2.2 激光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 全息三維顯示的應用
9.2.8 全息三維顯示技術的展望
9.3 激光存儲技術
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 激光存儲技術的新進展［77，85，90，91，92］
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
9.5 量子光通信中的激光源
9.5.1 量子光通信
9.5.2 量子態發生器及應用
思考練習題9

第10章 激光在科學技術前沿問題中的應用
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製方法
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係
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
10.6 激光用於反常多普勒效應的基礎物理研究
10.6.1 電磁波的正常多普勒效應
10.6.2 在負摺射率材料中傳播的電磁波的反常多普勒效應
10.6.3 摺射光子晶體棱鏡的設計以及負摺射性質的實驗驗證
10.6.4 反常多普勒效應的測量光路設計及理論分析
10.6.5 反常多普勒效應的測量實驗結果
思考練習題10

作者介紹

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文摘

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序言

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《光學之魅：從基礎到前沿》 內容簡介 本書旨在深入淺齣地闡述光學這一迷人科學的本質，並係統介紹其在現代科技和日常生活中廣泛而深刻的應用。內容從基礎的光學原理講起，逐步深入到當前光學研究的前沿領域，力求為讀者構建一個全麵、清晰的光學知識體係。全書不涉及激光器的工作原理、具體型號或其特殊應用，而是側重於光學現象、成像、衍射、乾涉、波動性、粒子性以及各類光學器件的工作機製等基礎理論。 第一篇：光學的基石——基礎理論 第一章：光的本質與傳播 本章將追溯人類對光認識的曆史演變，從古希臘的幾何光學猜想到牛頓的微粒說，再到惠更斯的波動說，直至普朗剋的量子假說和愛因斯坦的光電效應解釋。我們將詳細探討光的兩種基本屬性：波動性和粒子性，以及這兩者如何統一在量子力學的框架下，形成光子概念。在此基礎上，本章將深入闡述光在均勻介質中的直綫傳播規律，包括反射和摺射定律，並介紹全反射現象及其重要應用，如光縴通信（但不涉及具體的光縴製造和激光光源）。同時，還將討論光的相乾性，即相乾光與非相乾光的區彆，以及相乾性在光學乾涉中的關鍵作用。 第二章：幾何光學：光的路徑與成像 幾何光學是理解光學現象的入門學科，本章將詳細介紹光的幾何傳播模型。我們將重點講解平麵鏡和球麵鏡的成像原理，包括物像關係、放大率、虛實像的區分等。接著，我們將深入分析透鏡的光學特性，包括凸透鏡和凹透鏡的成像規律，並推導齣薄透鏡成像公式。通過對多個透鏡組閤的分析，我們將闡釋望遠鏡、顯微鏡等基本光學儀器的成像過程，以及它們在科學探索和日常生活中的重要作用。此外，本章還將探討人眼的光學模型，解釋人眼如何通過晶狀體的調節來聚焦不同距離的物體，並簡要提及常見的視力問題及其光學矯正方法。 第三章：波動光學：光的乾涉與衍射 波動光學揭示瞭光具有波的特性，本章將聚焦於光的乾涉和衍射現象。我們將從惠更斯原理齣發，解釋波的傳播方式。通過楊氏雙縫乾涉實驗，我們將清晰地展示乾涉條紋的形成機製，並推導齣乾涉條紋的間距公式。在此基礎上，我們將探討分振幅乾涉，如肥皂泡、薄膜乾涉等，分析其色彩的産生原因。接著，我們將轉嚮光的衍射，重點介紹單縫衍射和圓孔衍射，闡述衍射現象與光的波長、縫寬等的關係。最後，我們將介紹夫琅禾費衍射和菲涅耳衍射的區彆，以及它們在光譜儀、光學成像等領域的應用基礎。 第四章：光的偏振與散射 光的偏振是描述光波橫波特性的重要現象，本章將係統介紹光的偏振。我們將講解自然光、綫偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的概念和産生機製，以及馬呂斯定律等描述偏振光強度的規律。我們將詳細介紹幾種産生偏振光的方法，如反射、透射、散射以及使用偏振片。偏振光在液晶顯示、立體電影、光通信等領域有著廣泛的應用。此外，本章還將討論光的散射現象，包括瑞利散射和米氏散射。我們將解釋天空為何呈現藍色，夕陽為何是紅色的，以及雨滴為何會呈現齣彩虹等自然奇觀。 第二篇：光學的應用——現代科技的驅動力 第五章：光學成像與記錄技術 本章將深入探討光學成像的原理及其在各類成像設備中的應用。我們將迴顧相機的發展曆程，從最初的暗箱到現代數碼相機，重點解析相機鏡頭的光學設計原理，包括不同焦距、光圈對成像的影響。我們將介紹顯微鏡的光學放大原理，以及其在生物學、材料科學等領域的不可替代的作用。接著，我們將探討光學記錄技術，包括傳統的膠片成像原理、光學存儲介質（如DVD、藍光碟片）的信息記錄和讀取方式（但不涉及激光的讀寫具體過程）。我們將強調光學成像技術在醫學診斷（如X射綫成像、內窺鏡檢查）和安全監控等方麵的價值。 第六章：光信號傳輸與處理 本章將聚焦於光在信息傳輸和處理中的角色。我們將詳細闡述光縴通信的基本原理，包括光在光縴中的全反射傳輸過程，以及光信號的産生、傳輸和接收。我們將討論光信號的編碼和解碼技術，以及光信號的調製和解調原理（但不深入激光器的光源特性）。此外，我們還將介紹光學信息處理技術，包括光學傅裏葉變換、光學圖像處理等，探討這些技術在模式識彆、信號分析等領域的潛力。 第七章：可見光光譜與顔色感知 本章將從光的物理本質齣發，探討可見光光譜的構成以及人類感知顔色的生理和心理機製。我們將介紹不同波長的可見光所對應的顔色，以及光譜的連續性和離散性。我們將詳細闡述人眼視錐細胞和視杆細胞的結構和功能，以及大腦如何處理來自視網膜的光信號，形成我們所感知到的豐富多彩的世界。我們將討論顔色混閤的原理，如加色混閤和減色混閤，以及色彩在藝術、設計、工業生産中的重要性。 第八章：先進光學技術概覽 本章將對一些前沿的光學技術進行概覽性的介紹，拓展讀者的視野。我們將簡要介紹非綫性光學現象，如二次諧波産生，以及其在光學頻率轉換中的應用。我們還將探討光鑷技術，即利用光力來操控微小粒子，以及其在生物學和納米技術研究中的應用。此外，我們還將簡要提及全息技術，即記錄和再現三維圖像的原理。本章旨在展示光學學科的持續發展和創新活力，激發讀者對更深層次光學知識的興趣。 結語 本書力求以清晰的邏輯、豐富的實例和嚴謹的科學態度，帶領讀者領略光學世界的無限魅力。通過對光學基礎原理的深入剖析和對其廣泛應用的細緻梳理，我們希望能夠為讀者提供一個紮實的知識基礎，無論您是初次接觸光學，還是希望深化對光學理解的研究者，都能從中獲益。光學作為一門基礎而又充滿活力的學科，其發展仍在不斷加速，並持續推動著人類科技的進步和生活品質的提升。

評分☆☆☆☆☆

說實話，作為一名對激光技術有濃厚興趣的自學者，我最怕的就是那種翻譯腔過重、術語堆砌的教材。幸運的是，這本《激光原理及應用（第3版）》的文字錶達極其流暢自然，一點都沒有那種生硬的學術腔調。它的邏輯鋪陳極其細膩，就好像一位經驗豐富的老師在麵對麵地為你講解每一個難點。比如說，在解釋激光的“受激輻射”這一核心概念時，作者沒有直接拋齣愛因斯坦的係數方程，而是先通過生動的比喻和圖解，解釋瞭粒子數反轉的物理意義，然後纔引齣數學模型。這種“先建立直覺，再深入數學”的教學方法，極大地降低瞭理解門檻。我特彆喜歡它在探討激光安全性和應用倫理的部分，這在很多技術導嚮的教材中是被忽略的。作者提醒讀者，掌握強大的技術力量的同時，必須肩負起相應的社會責任，這種人文關懷使得這本書的價值得到瞭提升。它不僅僅是傳授“術”的知識，更是在培養科學傢的“道”的精神。每當我對某個知識點感到睏惑時，我總能在這本書裏找到清晰、多維度的解釋，它總能把我從思維的死鬍同裏引導齣來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀質量也值得一提，這直接影響瞭閱讀體驗，尤其對於一本需要反復翻閱的專業書籍而言。紙張的質感非常好，光綫反射柔和，長時間閱讀眼睛不容易疲勞，這對於需要長時間伏案研究的我來說非常重要。書中的每一個公式、每一個圖例，似乎都經過瞭精心的排版校對，幾乎找不到任何讓人分心的印刷錯誤或格式混亂之處。更重要的是，第三版在內容上明顯做瞭大量的更新，特彆是關於超快激光技術，比如飛秒脈衝的産生機製和應用，這部分內容在老版本中可能還比較初級，但在新版中已經深入到更前沿的非綫性光學領域，包含瞭最新的研究進展。我記得書中關於腔內四波混頻的描述，圖示清晰地展示瞭不同頻率分量的耦閤，這對於理解如何利用現有激光器産生新的波長至關重要。這本書的更新速度跟得上技術發展的步伐，這讓它始終保持著“與時俱進”的活力，而不是一本停留在上個世紀知識體係中的陳舊文獻。

評分☆☆☆☆☆

我本來是抱著“隨便翻翻”的心態來接觸這本關於激光技術的書的，畢竟市麵上講激光原理的書籍汗牛充棟，大同小異。然而，這本書的第三版，在內容更新和講解方式上，確實體現瞭編著者下瞭大功夫的。我尤其欣賞它對“應用”這塊的重視程度。很多理論書讀完後，你依然搞不清楚如何把這些知識應用到實際的工業或醫療場景中去，但這本書不一樣，它在介紹完某個激光器類型的工作原理後，緊接著就會分析它在實際係統中的具體實現和麵臨的挑戰，比如高功率光縴激光器在散熱和光束質量控製方麵的工程難題。這對於我們做係統集成的工程師來說，簡直是雪中送炭。書中的圖錶繪製得非常專業且清晰，很多公式的推導過程都做到瞭詳略得當，既保證瞭理論的嚴謹性，又不會讓初學者望而卻步。我發現，即便是相對冷門的自由電子激光器的部分，作者也給予瞭足夠的篇幅進行介紹，這使得這本書的知識覆蓋麵非常廣，足以支撐從本科生到博士後，乃至行業資深人士的閱讀需求。這本書的實用性遠超我的預期，它更像是一本能陪伴你度過整個職業生涯的“案頭寶典”。

評分☆☆☆☆☆

這本《激光原理及應用（第3版）》真是讓我愛不釋手，盡管我接觸光學和物理學已經有一段時間瞭，但這本書的講解深度和廣度還是讓我眼前一亮。它不僅僅是教科書的堆砌，更像是一本精心打磨的工具書，裏麵對激光器從基礎的光學腔理論到具體的半導體激光器工作原理，都做瞭極其詳盡的闡述。特彆是關於腔模穩定性的分析部分，作者沒有停留在公式的羅列，而是結閤瞭大量的圖示和實際案例，讓我這個在實驗中經常遇到腔體失諧問題的“老兵”也找到瞭很多新的思路。我記得有一次調試一個固體激光器，怎麼也找不到最佳的泵浦條件，翻閱瞭這本書的相應章節後，茅塞頓開，原來是忽略瞭溫度變化對增益介質摺射率的影響。這本書的價值就在於，它能把那些看似抽象的物理概念，通過清晰的邏輯鏈條，牢牢地錨定在實際工程應用上。它涵蓋的內容非常全麵，即便是對於我這種需要進行前沿研究的人來說，其中的一些高級主題，比如光縴激光器中的非綫性效應和超快激光的鎖模技術，也提供瞭非常紮實和深入的理論基礎。這本書的結構安排也十分閤理，從基礎理論到具體技術，層層遞進，讓人在閱讀過程中有一種步步為營，豁然開朗的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

如果用一個詞來形容我對這本書的整體感受，那就是“係統性”與“前瞻性的完美結閤”。它構建瞭一個完整的激光知識體係框架，從最基本的電磁波理論、原子躍遷，到各種類型的激光器（氣體、固體、半導體、染料），再到後期的應用技術（如激光加工、測量、醫療），每一個模塊之間的銜接都如同嚴密的齒輪咬閤，沒有絲毫的突兀感。對於我這種需要跨學科學習的人來說，這種結構簡直是效率的保證。我尤其贊賞它在介紹新型激光技術時所展現齣的前瞻性，比如對光子晶體激光器和新型量子級聯激光器的探討，這些都是當前研究的熱點。作者沒有僅僅停留在理論描述，而是對這些新興技術的潛在性能瓶頸和未來發展方嚮進行瞭有益的探討。閱讀這本書的過程，就像是進行瞭一次從微觀粒子到宏觀應用的全麵而深入的“激光之旅”。它不僅教會瞭我“是什麼”和“為什麼”，更重要的是，它引導我去思考“還能怎樣”。這本書無疑是理工科學生和工程師案頭不可或缺的工具書，其價值無法用簡單的分數來衡量。