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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ISBN：9787121191886

商品編碼：29648356112

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

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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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基礎光學與光子學導論 本書旨在為讀者構建一個紮實的理論基礎，以理解現代光學科學的核心概念，並為進一步探索激光、光通信、光學成像等前沿應用打下堅實根基。我們將從光的基本性質齣發，逐步深入到光與物質的相互作用，並為讀者展現光學領域的廣闊前景。 第一章：光的本性——波粒二象性的探索 我們將從曆史的角度迴顧人類對光的認識曆程，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，以及十九世紀麥剋斯韋方程組的統一，最後抵達二十世紀量子力學革命下的光電效應和康普頓散射所揭示的光的粒子性。 光的波動性： 詳細介紹光的乾涉、衍射和偏振現象，通過菲涅爾衍射、夫琅禾費衍射以及馬呂斯定律等經典實驗，闡述光的波動本質。我們將深入探討不同類型的乾涉（如楊氏雙縫乾涉、薄膜乾涉）和衍射（如單縫衍射、圓孔衍射、光柵衍射），並解釋這些現象在光學儀器中的應用。 光的粒子性： 深入剖析光電效應，包括其發生條件、截止電壓和遏止頻率的概念，愛因斯坦光子假說的提齣及其對解釋光電效應的意義。我們將討論黑體輻射問題，普朗剋能量量子化的概念，以及康普頓散射實驗如何進一步證實光的粒子性。 波粒二象性的統一： 介紹德布羅意波的概念，電子衍射實驗的驗證，以及量子力學中波函數及其概率解釋，最終理解宏觀世界與微觀世界在光的錶現上存在的差異，以及波粒二象性作為一種基本物理規律如何被廣泛接受。 第二章：光與物質的相互作用——能量的傳遞與轉化 本章將聚焦於光與物質在微觀層麵發生的各種相互作用，這是理解許多光學現象和技術的基礎。 光的吸收： 深入研究原子和分子吸收光子的過程，包括能級躍遷、禁戒躍遷和允戒躍遷。我們將討論吸收光譜的形成，不同物質的吸收特性，以及其在光譜分析、光伏器件和光學濾波等領域的應用。 光的發射： 闡述自發輻射和受激輻射的概念。我們將詳細介紹受激輻射在激光器工作原理中的核心作用，並討論不同介質（氣體、固體、半導體）中激發態粒子數反轉的産生機製。 光的散射： 區分瑞利散射和米氏散射。瑞利散射解釋瞭天空為何呈藍色，落日為何呈現紅色。米氏散射則在霧、雲等粒子散射中扮演重要角色。我們將介紹拉曼散射，即光子與物質分子相互作用後發生能量變化散射的現象，及其在物質成分分析中的應用。 光與介質的摺射和反射： 迴顧斯涅爾定律，討論摺射率的定義及其與光速、介質性質的關係。我們將深入研究全反射現象，及其在光縴通信、棱鏡等應用中的關鍵作用。 第三章：幾何光學基礎——光綫的傳播與成像 本章將從宏觀角度，運用光綫概念來描述光的傳播和成像規律，這是設計和理解光學儀器不可或缺的部分。 光的直綫傳播： 介紹光的直綫傳播是幾何光學的基礎，並解釋其在小孔成像、影子形成等現象中的體現。 反射定律與摺射定律： 詳細復習和應用反射定律和摺射定律，探討平麵鏡和麯麵鏡的成像原理，包括虛實像、倒正、縮放等概念。 透鏡成像： 深入分析凸透鏡和凹透鏡的成像特點，介紹成像公式（高斯成像公式）、放大率，以及近視、遠視的成因和矯正原理。我們將討論透鏡組閤的成像效果。 光學儀器的基本原理： 簡要介紹顯微鏡、望遠鏡、照相機等基本光學儀器的成像原理，展示幾何光學在構建這些儀器中的基礎作用。 第四章：物理光學進階——乾涉、衍射與偏振的深入探討 本章將在前一章的基礎上，對光的波動性現象進行更深入和細緻的分析，為理解更復雜的光學現象打下基礎。 乾涉現象的詳細分析： 探討相乾光的産生條件（同頻率、同相或恒定相位差），以及不同乾涉裝置（如邁剋爾遜乾涉儀、惠更斯原理在乾涉中的應用）的工作原理。我們將分析薄膜乾涉的彩虹現象，以及其在減反射膜、增透膜等技術中的應用。 衍射現象的深入理解： 細緻分析夫琅禾費衍射和菲涅爾衍射的異同，重點討論光柵的衍射現象，包括光柵方程、分辨本領等概念。我們將探討衍射在全息術、精密測量等領域中的應用。 偏振光的産生與檢測： 介紹自然光、綫偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的性質。我們將討論偏振片的偏振原理，雙摺射現象，以及偏振光在液晶顯示、光學測量和通信等領域的應用。 第五章：光的統計特性與量子光學初步 本章將引導讀者初步接觸光的統計性質和量子性質，為理解更先進的光學領域（如量子通信、量子計算）做好鋪墊。 光的統計性質： 介紹相乾光和非相乾光在統計分布上的差異，以及光強度漲落的概念。 量子光學簡介： 簡單介紹量子光學研究的領域，例如單光子探測、量子糾纏等，為讀者勾勒齣未來光學研究的前沿圖景。 本書的內容設計遵循由淺入深、循序漸進的原則，力求在理論深度和概念清晰度之間取得平衡。通過本導論的學習，讀者將能夠： 理解光的本質，掌握其波粒二象性。 掌握光與物質相互作用的基本原理，理解能量在光與物質之間的傳遞與轉化。 熟練運用幾何光學原理分析光的傳播與成像。 深入理解乾涉、衍射和偏振等重要的物理光學現象。 初步接觸光的統計特性和量子光學概念。 這些知識將為讀者在光學、光電子學、通信工程、材料科學等相關領域的深入學習和研究奠定堅實的基礎，並能為理解現代科技中諸如光縴通信、激光技術、精密測量、生物醫學成像等應用提供必要的理論支撐。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對純粹的理論書籍敬而遠之，因為我更偏嚮於動手實踐和快速看到結果。因此，當我翻開《半導體激光器結構與製造工藝》時，一開始還有點擔心會像很多其他書籍一樣，充斥著晦澀的量子力學公式和復雜的能帶理論。然而，這本書的切入點非常巧妙，它用瞭大量的篇幅來介紹外延生長（如MBE和MOCVD）的工藝參數對器件性能的直接影響。它幾乎是把一個半導體激光二極管的製造流程，從襯底準備到最終封裝測試，完整地復盤瞭一遍。最讓我感到驚喜的是，它對缺陷控製和材料純度的影響做瞭非常細緻的分析，這些都是書本上很容易被一帶而過，但在實際晶圓廠裏卻是決定良率的關鍵因素。這本書的語言風格非常務實，更像是一本高級的技術手冊，而不是學術專著。對於那些希望自己動手搭建原型，或者想深入瞭解芯片製造“黑箱”內部運作的研發人員來說，這本書提供瞭無價的路綫圖。我甚至根據書裏提到的應力消除技術，改進瞭我們實驗室裏一個MOCVD反應器的溫控程序，效果齣奇地好。

評分☆☆☆☆☆

作為一名負責産品可靠性測試的工程師，我過去對激光器的認識主要停留在“輸入功率”和“輸齣功率”的簡單關係上。我對那些關於光束質量、閾值電流密度之類的參數總是感到一知半解。然而，這本《激光器性能錶徵與壽命預測》徹底改變瞭我的視角。它沒有過多糾纏於激光器內部的激發過程，而是將重點放在瞭如何科學、量化地評估一個激光産品從齣廠到報廢的全生命周期。書中詳盡地介紹瞭各種光束質量分析儀（如BCD/BPP測量）的操作規程和數據解讀，這一點對於我們進行供應商評估至關重要。最讓我受益匪淺的是關於“加速壽命測試”的方法論，它提供瞭一套嚴謹的統計學模型，用來預測激光器在實際工況下的平均無故障時間（MTTF）。這本書的語言非常清晰，充滿瞭實用的錶格和流程圖，完全可以作為我們部門的SOP（標準操作程序）的參考藍本。它讓我明白，評價一個激光産品的好壞，不僅僅是看它現在能打齣多亮的光，更重要的是它能穩定地持續多久，這本書為我們提供瞭一套科學的“體檢”和“診斷”工具。

評分☆☆☆☆☆

這本《光學係統設計與仿真》簡直是我的救星！我之前在做畢業設計的時候，對著一堆復雜的公式和參數簡直抓瞎，感覺自己像是在迷霧中摸索。市麵上那些教材要麼太理論化，要麼就是隻講瞭皮毛，根本沒法指導實際操作。直到我發現瞭這本書，它簡直是用最直觀的方式把復雜的概念掰開瞭揉碎瞭講，尤其是在Zemax和Code V等軟件的應用實例部分，簡直是手把手教學，每一步的邏輯都非常清晰。作者似乎深諳設計人員在實際工作中會遇到的那些“坑”，所以書裏的案例都是來源於真實的項目挑戰，讀起來特彆有代入感。我記得有一章專門講瞭如何優化非球麵鏡的設計，以前我覺得那是高深莫測的領域，讀完後發現，隻要掌握瞭書中的迭代思路和評價函數構建方法，其實也並非遙不可及。這本書的排版也很舒服，圖文並茂，很多光學係統的截麵圖都畫得非常精細，讓人一看就懂。對於一個想從理論走嚮工程實踐的學生來說，這本書的實用價值遠超其售價。它不僅僅是一本教科書，更像是一個經驗豐富的導師在你身邊指導你。

評分☆☆☆☆☆

我是一個在光通信領域摸爬滾打瞭十幾年的工程師，說實話，我對市麵上那些充斥著“最新技術”、“顛覆性創新”的圖書都抱有警惕心。大部分新書要麼是追趕熱點，內容浮於錶麵，要麼就是把一些成熟的技術又重新包裝一遍。然而，《高功率激光器中的熱效應控製》這本書給我的感覺完全不同，它深入骨髓地探討瞭熱力學和激光物理交叉領域的核心難題。它沒有停留在介紹“如何搭建一個激光器”的基礎層麵，而是直擊“如何讓這個激光器穩定高效地運行在高功率下”這個關鍵瓶頸。書中對腔內溫度分布的解析模型和有限元分析方法的結閤運用，非常具有前瞻性和指導性。特彆是它對新型冷卻介質和熱沉設計的深入探討，讓我對我們正在研發的一款韆瓦級光縴放大器的問題有瞭全新的認識。這本書的作者顯然是站在行業前沿的，他們分享的不僅僅是知識，更是多年積纍下來的寶貴經驗和教訓。讀完後，我立刻組織團隊對我們現有的熱管理方案進行瞭幾項關鍵的調整，效果立竿見影，可以說這本書直接提升瞭我們的産品性能上限。

評分☆☆☆☆☆

我最近在研究激光雷達（LiDAR）中用於脈衝壓縮的非綫性光學器件，感覺自己在尋找閤適的參考資料上浪費瞭不少時間。很多書要麼是講傳統激光器的，要麼就是泛泛而談新興的光電子技術。直到我遇到瞭《非綫性光學材料與器件原理》，這本書的深度和廣度完全超齣瞭我的預期。它對BBO、KDP等常用倍頻晶體的張量分析，以及如何通過晶體工程來優化二次諧波的産生效率，講解得極其透徹，公式推導嚴謹但又配有清晰的物理圖像解釋。更難能可貴的是，它還專門闢齣一章講解瞭光孤子和超快激光脈衝的産生機理，這對於理解鎖模激光器的運作至關重要。這本書的作者在理論深度上做到瞭極緻，但同時又沒有忘記將理論與實際應用掛鈎，每一章的結尾都會有相關的器件性能評估案例。我尤其欣賞它對材料非綫性係數的溫度和頻率依賴性的分析，這對於我設計一個寬帶激光源至關重要。這本書絕對是嚴肅的、麵嚮研究生的進階讀物，不適閤初學者，但對資深研究人員來說，絕對是案頭必備的工具書。