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：29645230550

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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光的奥秘与掌控：一份关于激光技术的探索之旅 本书旨在为读者提供一个深入浅出、全面系统的激光原理及其广泛应用的学习框架，即便您尚未接触过“激光原理及应用(第3版)”这一特定著作，也能借此勾勒出激光技术迷人的全貌。我们将从最基础的光学概念出发，逐步深入到激光产生的核心机制，再到其丰富多彩的应用领域，力求让每一位对科技怀有好奇心的读者都能领略到激光的独特魅力。 第一章：光，不止于可见 在我们开始探索激光的奇妙世界之前，有必要回顾和巩固一些基本的光学知识。光，作为一种电磁波，其本质是能量的传播。我们能看到的可见光，只是电磁波谱中极小的一部分。光的波动性和粒子性是理解其行为的关键，无论是经典的干涉、衍射现象，还是光电效应等粒子行为，都构成了光学研究的基石。 光的本质与传播： 我们将回顾光是如何以波的形式传播的，以及其频率、波长、速度等基本属性。了解光在不同介质中的传播速度变化，为理解激光的生成环境打下基础。 光的干涉与衍射： 这些现象是光的波动性的有力证明。干涉使得光波能够叠加增强或减弱，而衍射则展现了光波绕过障碍物传播的能力。这些基本原理，虽然看似与激光产生无直接联系，但它们共同构成了我们理解光如何被“控制”的宏观视角。 光的偏振： 光波的电矢量振动方向的特定规律，即偏振，在许多光学器件和应用中扮演着重要角色。了解偏振有助于我们理解为何激光的光束具有方向性和聚焦性。 第二章：激光的诞生：从原子到相干之光 激光，英文 LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 的缩写，意为“受激辐射的光放大”。它的诞生，并非偶然，而是建立在量子力学对原子能级跃迁深刻理解的基础上。 原子能级与跃迁： 原子中的电子并非可以随意存在于任何能量状态，而是占据着离散的能级。当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量，通常以光子的形式。反之，吸收特定能量的光子，电子也能从低能级跃迁到高能级。 吸收、自发辐射与受激辐射： 这是激光产生的三种基本过程。 吸收 (Absorption): 原子在吸收一个光子后，电子从低能级跃迁到高能级。 自发辐射 (Spontaneous Emission): 处于高能级的电子，在没有外界干预的情况下，自发地跃迁到低能级，并释放出一个光子。这些光子的方向、相位、频率都是随机的。 受激辐射 (Stimulated Emission): 这是激光的关键。当一个原子处于高能级时，若有一个能量恰好等于其能级差的光子入射，这个光子会“激发”该原子，使其立刻跃迁到低能级，并辐射出一个与入射光子在方向、相位、频率、偏振等方面完全相同的光子。这样，一个光子变成了两个，并且性质相同，这就是“受激辐射的光放大”。 粒子数反转： 要实现光的放大，必须有足够多的原子处于高能级，才能使得受激辐射的概率大于吸收的概率。这种“高能级粒子数多于低能级粒子数”的状态，被称为“粒子数反转”，是激光产生的前提条件。通常需要通过“泵浦”机制来建立粒子数反转。 谐振腔： 粒子数反转只是光放大的基础，要形成一束强大的、方向性好的激光，还需要谐振腔。谐振腔由两个反射镜组成，一个全反射镜，一个部分反射镜。处于谐振腔内的光子，在两个反射镜之间来回反射，反复通过增益介质，不断激发更多的受激辐射，从而使光得到放大。同时，谐振腔也起到筛选作用，只有与谐振腔长度匹配特定频率的光才能被有效放大，从而形成单色性好的激光。 第三章：激光器的种类与特性 根据增益介质的不同，激光器可以分为多种类型，每种类型都有其独特的性能和适用范围。 气体激光器： 例如氦氖激光器 (He-Ne laser)、二氧化碳激光器 (CO2 laser)。它们利用气体分子或原子作为增益介质，具有输出功率高、波长稳定等优点。 固体激光器： 例如掺钕钇铝石榴石激光器 (Nd:YAG laser)、红宝石激光器。它们利用掺杂了激活离子的晶体或玻璃作为增益介质，输出功率和波长范围广泛。 半导体激光器： 这是目前应用最广泛的激光器类型，例如二极管激光器。它们利用半导体PN结的受激辐射原理，体积小、效率高、易于调制，广泛应用于光通信、信息存储等领域。 染料激光器： 利用有机染料分子作为增益介质，可以输出连续可调谐的激光，在光谱学研究和医疗领域有重要应用。 激光器产生的激光束具有以下显著特性： 方向性好： 激光束发散角极小，可以传播很远的距离而不发生明显扩散。 单色性好： 激光的波长非常单一，近似为单色光。 相干性好： 激光束中所有光子的相位都高度一致，即具有很高的相干性。 亮度高： 激光具有极高的能量密度。 第四章：激光的应用：无所不在的奇迹 激光的独特光束特性使其成为一项革命性的技术，渗透到我们生活的方方面面。 工业制造： 激光切割： 利用高功率激光束熔化或汽化材料，实现高精度、无接触的切割，适用于金属、塑料、木材等多种材料。 激光焊接： 激光束可以精确聚焦在焊接点上，实现高效、高质量的焊接，尤其适用于精密器件的焊接。 激光打标： 在产品表面进行永久性标记，信息清晰、持久，广泛应用于防伪和产品追溯。 表面处理： 如激光淬火、激光熔覆等，改善材料的表面性能。 通信技术： 光纤通信： 激光作为信息载体，通过光纤传输信息，极大地提高了通信带宽和传输速率，是现代通信的基石。 自由空间光通信： 在近距离或特定场合，激光也可直接在空气中进行信息传输。 医疗领域： 激光手术： 利用激光的切割、汽化或凝固作用，进行精确、微创的手术，如眼科手术、皮肤美容、肿瘤治疗等。 激光治疗： 如激光祛除纹身、治疗皮肤病变等。 激光诊断： 如激光诱导荧光光谱分析，用于疾病诊断。 科学研究： 光谱分析： 利用激光的单色性和高亮度，对物质进行高精度光谱分析，研究物质结构和性质。 精密测量： 如激光测距、激光干涉仪，实现高精度的长度和位移测量。 激光诱导等离子体： 在材料科学、核聚变研究等领域有重要应用。 非线性光学： 强激光与物质相互作用产生的非线性光学效应，为新的光源和光学器件提供了可能。 日常生活： 条形码扫描仪： 公共场所常见的激光扫描仪，用于读取商品条形码。 激光打印机： 利用激光在感光鼓上成像，再通过碳粉转印，实现高分辨率的打印。 DVD/蓝光光驱： 激光头读取光盘上的信息。 激光指示器： 用于演示或指示。 舞台灯光： 制造炫丽的舞台效果。 结语 激光技术的发展，是人类智慧与探索的结晶。从对光本质的微观理解，到宏观应用的无限拓展，激光已经深刻地改变了我们的世界。本书所涵盖的内容，仅仅是这个宏大领域的冰山一角。随着科学技术的不断进步，我们有理由相信，激光将在未来展现出更加令人惊叹的潜力，为人类的进步和发展贡献更大的力量。希望这份简介能激发您对激光原理及应用的进一步探索和学习。

评分☆☆☆☆☆

这本《量子光学导论》真是本让人醍醐灌顶的好书！我对光与物质相互作用的微观机制一直有点模糊，总觉得量子力学的部分太抽象，难以和实际的激光现象联系起来。这本书的作者显然深谙教学之道，他没有一开始就抛出复杂的哈密顿量，而是从光子的概念入手，用非常直观的方式解释了受激辐射和吸收的微观图像。特别是关于光场与原子能级跃迁的详细推导，每一步都像是剥洋葱一样清晰，让你明白为什么激光器需要特定的阈值才能工作，以及为什么光子的偏振态如此重要。读完前面关于量子场论基础的部分，我立刻对后半部分介绍的各种量子光学实验，比如压缩态光和量子纠缠光源，有了全新的认识。它不像有些教材那样堆砌公式，而是巧妙地将物理图像和数学工具结合起来，使得原本高冷的量子光学变得触手可及。我尤其欣赏它对经典光学与量子光学桥梁的构建，让有一定经典光学基础的学习者能平稳过渡。这本书无疑是我近年来读过的最优秀的物理教材之一，强烈推荐给所有想深入理解激光本质的同行和学生。

评分☆☆☆☆☆

《非线性光学：从基础到前沿进展》这本书的视野之广令人赞叹。我之前接触的非线性光学主要集中在二次谐波和倍频这些比较基础的内容上，这本书则将读者的视野一下子拉到了超快激光、高次谐波产生（HHG）乃至拉曼散射等前沿领域。作者在叙述时保持了一种非常优雅的平衡：既没有牺牲对洛伦兹振子模型等经典基础的深入探讨，又非常及时地引入了诸如克尔介质、光孤子等现代研究热点。特别是它对“有效非线性系数”的讨论，结合了不同材料的特性和激光的脉冲形状，这一点在实际进行频率转换实验时至关重要。我发现书中的例题和思考题设计得非常巧妙，它们往往不是简单的数值计算，而是引导读者思考特定实验条件下的物理限制。阅读这本书，就像是跟随一位经验丰富的大师在学术前沿进行一次系统而深刻的巡礼，它极大地拓宽了我对光与物质相互作用潜力边界的想象。

评分☆☆☆☆☆

我个人对《激光的物理学：原理与特性》这本书的体会是，它在理论深度上达到了一个极高的水准，但又保持了极强的逻辑连贯性。它不像工程手册那样专注于器件实现，也不像纯量子光学那样侧重于抽象的量子场论，而是将物理学的核心原理——能量、守恒、对称性——如何体现在激光现象中展现得淋漓尽致。例如，书中对激光振荡的稳定性分析，引入了深入的反馈理论和噪声分析，这使得我对激光输出的频率锁定和线宽抑制有了更深刻的理解。作者在处理介质增益和腔体损耗的耦合关系时，展现出了对系统动力学的深刻洞察力。它的行文节奏紧凑，需要读者有一定的数学基础和物理直觉。这本书更像是一本“思想的引导者”，它不是直接告诉你答案，而是通过严密的逻辑链条，让你自己推导出激光器工作的本质规律，读完之后会感觉自己的物理思维得到了极大的锻炼和升华。

评分☆☆☆☆☆

我手里拿着的这本《半导体激光器设计与制造》与其说是一本书，不如说是一本非常实用的工程手册。我之前主要做的是飞秒激光器那块，对半导体器件的能带结构和腔体设计接触不多，总觉得理论和实际应用之间隔着一层“黑箱”。这本书彻底改变了我的看法。它对异质结的形成、载流子的注入效率以及腔内损耗的计算描述得极其详尽。里面专门用了一章来分析不同类型的腔体（如DFB、DBR）的耦合系数和反馈机制，配有大量的图表和实际测量数据，简直就是教科书级别的“故障排除指南”。最让我惊喜的是，它还深入探讨了器件的退化机制和封装技术，这在很多纯理论书籍中是找不到的。这本书的行文风格非常务实、严谨，充满了工程师的思维，每一个公式的推导后面都紧跟着一个具体的工程意义。对于想从事激光器产品开发或者对光电器件集成感兴趣的人来说，这本书的价值无可替代，它教会你如何把理论知识转化为可靠、高效的光源。

评分☆☆☆☆☆

这本被誉为“激光百科全书”的《现代激光技术与应用》简直是信息的集大成者。我拿到书时，首先被它内容的广度震撼到了——从早期的红宝石激光器原理，到最新的飞秒光纤激光器、自由电子激光，甚至连激光在生物医学成像和精密加工中的应用案例都囊括其中。这本书的优点在于它的“百科全书”属性，它不是一本专注于某个特定理论深挖的专著，而是提供了一个极佳的宏观鸟瞰图。它的语言风格非常平实、清晰，即便是涉及到复杂的激光增益介质或谐振腔模式分析，也能用相对直白的工程语言进行阐述，避免了过多晦涩的数学推导，更侧重于“是什么”和“如何用”。对于初入激光领域的研究生或者需要快速了解某个细分应用领域的技术人员来说，这本书是绝佳的参考书。每当我对某个激光应用场景感到迷茫时，翻开这本书的相应章节，总能找到一个可靠的起点和关键的技术术语。