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：29648356112

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

字数：

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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基础光学与光子学导论 本书旨在为读者构建一个扎实的理论基础，以理解现代光学科学的核心概念，并为进一步探索激光、光通信、光学成像等前沿应用打下坚实根基。我们将从光的基本性质出发，逐步深入到光与物质的相互作用，并为读者展现光学领域的广阔前景。 第一章：光的本性——波粒二象性的探索 我们将从历史的角度回顾人类对光的认识历程，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，以及十九世纪麦克斯韦方程组的统一，最后抵达二十世纪量子力学革命下的光电效应和康普顿散射所揭示的光的粒子性。 光的波动性： 详细介绍光的干涉、衍射和偏振现象，通过菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射以及马吕斯定律等经典实验，阐述光的波动本质。我们将深入探讨不同类型的干涉（如杨氏双缝干涉、薄膜干涉）和衍射（如单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射），并解释这些现象在光学仪器中的应用。 光的粒子性： 深入剖析光电效应，包括其发生条件、截止电压和遏止频率的概念，爱因斯坦光子假说的提出及其对解释光电效应的意义。我们将讨论黑体辐射问题，普朗克能量量子化的概念，以及康普顿散射实验如何进一步证实光的粒子性。 波粒二象性的统一： 介绍德布罗意波的概念，电子衍射实验的验证，以及量子力学中波函数及其概率解释，最终理解宏观世界与微观世界在光的表现上存在的差异，以及波粒二象性作为一种基本物理规律如何被广泛接受。 第二章：光与物质的相互作用——能量的传递与转化 本章将聚焦于光与物质在微观层面发生的各种相互作用，这是理解许多光学现象和技术的基础。 光的吸收： 深入研究原子和分子吸收光子的过程，包括能级跃迁、禁戒跃迁和允戒跃迁。我们将讨论吸收光谱的形成，不同物质的吸收特性，以及其在光谱分析、光伏器件和光学滤波等领域的应用。 光的发射： 阐述自发辐射和受激辐射的概念。我们将详细介绍受激辐射在激光器工作原理中的核心作用，并讨论不同介质（气体、固体、半导体）中激发态粒子数反转的产生机制。 光的散射： 区分瑞利散射和米氏散射。瑞利散射解释了天空为何呈蓝色，落日为何呈现红色。米氏散射则在雾、云等粒子散射中扮演重要角色。我们将介绍拉曼散射，即光子与物质分子相互作用后发生能量变化散射的现象，及其在物质成分分析中的应用。 光与介质的折射和反射： 回顾斯涅尔定律，讨论折射率的定义及其与光速、介质性质的关系。我们将深入研究全反射现象，及其在光纤通信、棱镜等应用中的关键作用。 第三章：几何光学基础——光线的传播与成像 本章将从宏观角度，运用光线概念来描述光的传播和成像规律，这是设计和理解光学仪器不可或缺的部分。 光的直线传播： 介绍光的直线传播是几何光学的基础，并解释其在小孔成像、影子形成等现象中的体现。 反射定律与折射定律： 详细复习和应用反射定律和折射定律，探讨平面镜和曲面镜的成像原理，包括虚实像、倒正、缩放等概念。 透镜成像： 深入分析凸透镜和凹透镜的成像特点，介绍成像公式（高斯成像公式）、放大率，以及近视、远视的成因和矫正原理。我们将讨论透镜组合的成像效果。 光学仪器的基本原理： 简要介绍显微镜、望远镜、照相机等基本光学仪器的成像原理，展示几何光学在构建这些仪器中的基础作用。 第四章：物理光学进阶——干涉、衍射与偏振的深入探讨 本章将在前一章的基础上，对光的波动性现象进行更深入和细致的分析，为理解更复杂的光学现象打下基础。 干涉现象的详细分析： 探讨相干光的产生条件（同频率、同相或恒定相位差），以及不同干涉装置（如迈克尔逊干涉仪、惠更斯原理在干涉中的应用）的工作原理。我们将分析薄膜干涉的彩虹现象，以及其在减反射膜、增透膜等技术中的应用。 衍射现象的深入理解： 细致分析夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的异同，重点讨论光栅的衍射现象，包括光栅方程、分辨本领等概念。我们将探讨衍射在全息术、精密测量等领域中的应用。 偏振光的产生与检测： 介绍自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的性质。我们将讨论偏振片的偏振原理，双折射现象，以及偏振光在液晶显示、光学测量和通信等领域的应用。 第五章：光的统计特性与量子光学初步 本章将引导读者初步接触光的统计性质和量子性质，为理解更先进的光学领域（如量子通信、量子计算）做好铺垫。 光的统计性质： 介绍相干光和非相干光在统计分布上的差异，以及光强度涨落的概念。 量子光学简介： 简单介绍量子光学研究的领域，例如单光子探测、量子纠缠等，为读者勾勒出未来光学研究的前沿图景。 本书的内容设计遵循由浅入深、循序渐进的原则，力求在理论深度和概念清晰度之间取得平衡。通过本导论的学习，读者将能够： 理解光的本质，掌握其波粒二象性。 掌握光与物质相互作用的基本原理，理解能量在光与物质之间的传递与转化。 熟练运用几何光学原理分析光的传播与成像。 深入理解干涉、衍射和偏振等重要的物理光学现象。 初步接触光的统计特性和量子光学概念。 这些知识将为读者在光学、光电子学、通信工程、材料科学等相关领域的深入学习和研究奠定坚实的基础，并能为理解现代科技中诸如光纤通信、激光技术、精密测量、生物医学成像等应用提供必要的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本《光学系统设计与仿真》简直是我的救星！我之前在做毕业设计的时候，对着一堆复杂的公式和参数简直抓瞎，感觉自己像是在迷雾中摸索。市面上那些教材要么太理论化，要么就是只讲了皮毛，根本没法指导实际操作。直到我发现了这本书，它简直是用最直观的方式把复杂的概念掰开了揉碎了讲，尤其是在Zemax和Code V等软件的应用实例部分，简直是手把手教学，每一步的逻辑都非常清晰。作者似乎深谙设计人员在实际工作中会遇到的那些“坑”，所以书里的案例都是来源于真实的项目挑战，读起来特别有代入感。我记得有一章专门讲了如何优化非球面镜的设计，以前我觉得那是高深莫测的领域，读完后发现，只要掌握了书中的迭代思路和评价函数构建方法，其实也并非遥不可及。这本书的排版也很舒服，图文并茂，很多光学系统的截面图都画得非常精细，让人一看就懂。对于一个想从理论走向工程实践的学生来说，这本书的实用价值远超其售价。它不仅仅是一本教科书，更像是一个经验丰富的导师在你身边指导你。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对纯粹的理论书籍敬而远之，因为我更偏向于动手实践和快速看到结果。因此，当我翻开《半导体激光器结构与制造工艺》时，一开始还有点担心会像很多其他书籍一样，充斥着晦涩的量子力学公式和复杂的能带理论。然而，这本书的切入点非常巧妙，它用了大量的篇幅来介绍外延生长（如MBE和MOCVD）的工艺参数对器件性能的直接影响。它几乎是把一个半导体激光二极管的制造流程，从衬底准备到最终封装测试，完整地复盘了一遍。最让我感到惊喜的是，它对缺陷控制和材料纯度的影响做了非常细致的分析，这些都是书本上很容易被一带而过，但在实际晶圆厂里却是决定良率的关键因素。这本书的语言风格非常务实，更像是一本高级的技术手册，而不是学术专著。对于那些希望自己动手搭建原型，或者想深入了解芯片制造“黑箱”内部运作的研发人员来说，这本书提供了无价的路线图。我甚至根据书里提到的应力消除技术，改进了我们实验室里一个MOCVD反应器的温控程序，效果出奇地好。

评分☆☆☆☆☆

我是一个在光通信领域摸爬滚打了十几年的工程师，说实话，我对市面上那些充斥着“最新技术”、“颠覆性创新”的图书都抱有警惕心。大部分新书要么是追赶热点，内容浮于表面，要么就是把一些成熟的技术又重新包装一遍。然而，《高功率激光器中的热效应控制》这本书给我的感觉完全不同，它深入骨髓地探讨了热力学和激光物理交叉领域的核心难题。它没有停留在介绍“如何搭建一个激光器”的基础层面，而是直击“如何让这个激光器稳定高效地运行在高功率下”这个关键瓶颈。书中对腔内温度分布的解析模型和有限元分析方法的结合运用，非常具有前瞻性和指导性。特别是它对新型冷却介质和热沉设计的深入探讨，让我对我们正在研发的一款千瓦级光纤放大器的问题有了全新的认识。这本书的作者显然是站在行业前沿的，他们分享的不仅仅是知识，更是多年积累下来的宝贵经验和教训。读完后，我立刻组织团队对我们现有的热管理方案进行了几项关键的调整，效果立竿见影，可以说这本书直接提升了我们的产品性能上限。

评分☆☆☆☆☆

作为一名负责产品可靠性测试的工程师，我过去对激光器的认识主要停留在“输入功率”和“输出功率”的简单关系上。我对那些关于光束质量、阈值电流密度之类的参数总是感到一知半解。然而，这本《激光器性能表征与寿命预测》彻底改变了我的视角。它没有过多纠缠于激光器内部的激发过程，而是将重点放在了如何科学、量化地评估一个激光产品从出厂到报废的全生命周期。书中详尽地介绍了各种光束质量分析仪（如BCD/BPP测量）的操作规程和数据解读，这一点对于我们进行供应商评估至关重要。最让我受益匪浅的是关于“加速寿命测试”的方法论，它提供了一套严谨的统计学模型，用来预测激光器在实际工况下的平均无故障时间（MTTF）。这本书的语言非常清晰，充满了实用的表格和流程图，完全可以作为我们部门的SOP（标准操作程序）的参考蓝本。它让我明白，评价一个激光产品的好坏，不仅仅是看它现在能打出多亮的光，更重要的是它能稳定地持续多久，这本书为我们提供了一套科学的“体检”和“诊断”工具。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究激光雷达（LiDAR）中用于脉冲压缩的非线性光学器件，感觉自己在寻找合适的参考资料上浪费了不少时间。很多书要么是讲传统激光器的，要么就是泛泛而谈新兴的光电子技术。直到我遇到了《非线性光学材料与器件原理》，这本书的深度和广度完全超出了我的预期。它对BBO、KDP等常用倍频晶体的张量分析，以及如何通过晶体工程来优化二次谐波的产生效率，讲解得极其透彻，公式推导严谨但又配有清晰的物理图像解释。更难能可贵的是，它还专门辟出一章讲解了光孤子和超快激光脉冲的产生机理，这对于理解锁模激光器的运作至关重要。这本书的作者在理论深度上做到了极致，但同时又没有忘记将理论与实际应用挂钩，每一章的结尾都会有相关的器件性能评估案例。我尤其欣赏它对材料非线性系数的温度和频率依赖性的分析，这对于我设计一个宽带激光源至关重要。这本书绝对是严肃的、面向研究生的进阶读物，不适合初学者，但对资深研究人员来说，绝对是案头必备的工具书。