书名:激光原理及应用(第3版)
定价:39.90元
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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:
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版次:1
装帧:平装
开本:16开
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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。~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。
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
0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
一直以来,我对激光这个概念都停留在一种模糊的认识层面,知道它很“厉害”,但具体是怎么“厉害”的,就说不清了。直到我翻开了《激光原理及应用(第3版)》,才算真正走进了激光的奇妙世界。这本书最大的优点在于它的“易懂性”,尤其是在讲解“激光振荡器”这一核心部分时,作者运用了很多类比和直观的解释。比如,他把激光腔体比作一个“放大器”,把反射镜比作“镜子”,通过不断地“反射”和“放大”光,最终形成高能量密度的激光束。这种讲解方式,即使对于没有深厚物理基础的读者来说,也能轻松理解。我尤其喜欢书中关于“阈值功率”和“饱和效应”的讨论,这让我明白了激光器并非“想亮就亮”,而是需要达到一定的“触发条件”,并且功率的增加也并非无限有效。这种对工作状态的深入剖析,对于理解激光器的性能限制和优化操作非常有帮助。另外,我对于书中关于“激光的模式”的介绍也印象深刻,了解到不同模式的激光在光斑形状和能量分布上的差异,这直接关系到激光在不同应用中的效果。这本书让我感觉到,原来那些听起来很高深的科学名词,也可以如此生动有趣。
评分作为一名在光学领域摸爬滚打多年的老兵,我对市面上关于激光的各类书籍都有所涉猎,但《激光原理及应用(第3版)》这本书,依然带给了我不少惊喜。它最大的特点在于其“前沿性”和“应用性”的完美结合。在“激光器的发展趋势”和“新型激光技术”等章节,作者并没有仅仅罗列一些概念,而是深入分析了当前激光技术发展的瓶颈和未来可能突破的方向,比如超快激光、自由电子激光等。这些内容对于我这种需要跟上行业发展步伐的人来说,非常有价值。我尤其关注书中对“量子级联激光器”的介绍,它在太赫兹波段的应用前景令我耳目一新,也为我拓展了新的研究思路。同时,这本书在“激光在生物医学领域的应用”方面也进行了详实的论述,从激光手术到光动力疗法,都给出了专业的分析和案例。我深知,将基础理论与实际应用紧密结合,才是真正有价值的研究。这本书在这方面做得非常出色,它不仅解释了原理,更展示了激光如何改变我们的生活和工作。这本书的参考文献也十分丰富,为读者提供了进一步深入研究的宝贵资源。总而言之,这本《激光原理及应用(第3版)》是一本集理论深度、前沿视野和实践指导于一体的优秀著作,值得反复研读。
评分在我最近的一次项目需求中,我需要对激光在材料加工领域的应用进行深入研究,这直接促使我开始寻找一本全面且专业的书籍。《激光原理及应用(第3版)》正是这样一本让我眼前一亮的书。它不仅仅是一本理论教科书,更是一本实用的技术指南。我尤其欣赏它在“激光与物质的相互作用”这部分的详尽阐述。作者并没有止步于理论公式,而是通过大量的实例,生动地描绘了激光在切割、焊接、打标等工艺中的具体表现。我曾经对激光切割为何能如此精确感到困惑,看完这部分,我才了解到激光的能量密度、波长以及脉冲宽度等参数,是如何直接影响材料的熔化、汽化过程,从而实现高精度的加工。书中对“激光焊接”的讲解也让我受益匪浅,它详细分析了不同类型激光器在焊接过程中的优势,比如CO2激光器和光纤激光器在焊接不同金属材料时的性能差异。这对于我选择合适的加工设备提供了非常有价值的参考。而且,这本书并没有停留在基础原理上,它还探讨了“激光安全”以及“激光测量技术”等实际应用方面的内容,这对于确保操作安全和提高生产效率都至关重要。整体而言,这本书对于需要将激光技术应用于实际生产和研发的工程师和技术人员来说,无疑是一本不可多得的参考书。
评分刚拿到这本《激光原理及应用(第3版)》的时候,我其实是有点忐忑的。毕竟是“第3版”,意味着知识体系可能更新了不少,而且“激光原理”这个主题本身就带着点高深莫测的味道。打开目录,一看到“半导体激光器”、“光纤激光器”这些章节,我的第一反应是:“这下可有的啃了”。不过,翻了几页之后,感觉立刻就不一样了。作者的叙述方式相当的平实,虽然是专业书籍,但并没有过多的晦涩术语堆砌,而是力图用清晰的逻辑和逐步递进的方式来讲解。比如,在讲到“激光器的工作原理”时,作者没有一开始就抛出复杂的量子力学公式,而是从“受激发射”、“粒子数反转”这些基本概念讲起,再辅以形象的比喻和图示,让人很容易理解激光诞生的“幕后英雄”。我特别喜欢它在讲解不同类型激光器时,会对比它们的优缺点以及适用场景,这对于我这种需要实际应用知识的人来说,简直是福音。我之前对光纤激光器一直有点模糊的概念,看完这部分,算是彻底弄明白了它的工作机理和在通信、工业领域的广泛应用。这本书的排版也很舒服,字号适中,留白恰当,阅读起来不会有压迫感。总的来说,它是一本既有深度又不失温度的专业教材,对于想要深入了解激光技术的人来说,绝对是值得入手的一本。
评分坦白说,我一直以来都对物理学的某些分支感到些许畏惧,尤其涉及到“光学”和“量子力学”的部分,总觉得离我的日常工作太远。然而,《激光原理及应用(第3版)》这本书,却像是一盏明灯,照亮了我认知激光世界的道路。我之所以会选择这本书,更多的是出于一种好奇心,想知道那些闪耀的激光束背后到底蕴藏着怎样的奥秘。刚开始阅读时,我最担心的就是能否跟上作者的思路,毕竟,我不是科班出身。但出乎意料的是,作者在“激光的产生”这一核心章节的处理上,做到了令人称赞的平衡。他没有回避理论的深度,但也没有让理论束之高阁。他巧妙地将物理学中的基本原理,例如“能量守恒”、“电磁波理论”等,巧妙地融入到激光的讲解中。我印象最深刻的是关于“增益介质”的论述,作者列举了多种增益介质的特性,并分析了它们在不同激光器中的作用。这种系统性的讲解,让我能够从宏观到微观,一步步理解激光的形成过程。此外,书中对“激光的性质”进行的详细阐述,比如“方向性”、“单色性”、“相干性”,不仅解释了这些性质的由来,更重要的是,它为我理解激光在实际应用中的优势提供了坚实的基础。我开始意识到,原来那些我们在电影中看到的科幻场景,背后都有着如此扎实的科学依据。
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