内容简介

本书系统阐述激光的产生原理、特性、控制技术及应用发展。全书共8章:第1章为导论，介绍激光发展简史、基本概念与特点:第2章阐述激光产生的物理基础，包括光与物质相互作用、粒子数反转条件及光谱线型;第3章解析激光器工作原理，涵盖基本结构、光学谐振腔与速率方程理论;第4章分析激光输出特性，如谐振腔衍射理论、高斯光束传播特性及关键输出参数;第5章详述激光特性控制技术，包括选模、稳频、调制、调0与锁模:第6章介绍不同波段的激光器，涵盖紫外激光、可见光、近红外激光、中红外及太赫兹激光;第7章探讨连续激光到阿秒脉冲激光的原理与典型应用;第8章聚焦高功率强激光器的发展及其前沿应用。

本书主要面向激光相关专业的本科院校师生、科研机构工作者、光学交又领域企业技术人员及科研管理人员。

目录

目录

第 1 章 激光原理导论
1.1 激光的发展简史
1.2 激光的基本概念
1.2.1 激光器的类型
1.2.2 激光器的分级
1.3 激光的特点
本章重点总结与复习
习题

第 2 章 激光产生的原理与条件
2.1 黑体辐射的普朗克公式
2.2 原子结构与能级
2.2.1 原子的结构
2.2.2 原子的能级
2.3 原子核外电子排布规律
2.3.1 电子排布基本规律
2.3.2 玻尔兹曼分布
2.4 光与物质相互作用的过程
2.4.1 自发辐射
2.4.2 受激辐射
2.4.3 受激吸收
2.4.4 爱因斯坦系数关系
2.5 激光产生的条件
2.5.1 受激辐射光放大
2.5.2 粒子数反转
2.5.3 激活粒子的能级系统
2.5.4 光的自激振荡
2.6 光谱线型
2.6.1 光谱线的线型和宽度定义
2.6.2 光谱线型对光与物质的作用的影响
2.6.3 光谱线的增宽机制
2.6.4 均匀增宽线型和非均匀增宽线型
本章重点总结与复习
习题

第 3 章 激光器的工作原理
3.1 激光器的基本构成
3.1.1 激光工作物质
3.1.2 泵浦源
3.1.3 光学谐振腔
3.2 光学谐振腔理论
3.2.1 光学谐振腔的稳定条件
3.2.2 谐振腔的衍射理论
3.3 速率方程组与粒子数反转
3.3.1 三能级系统和四能级系统
3.3.2 速率方程组
3.3.3 稳态工作时的粒子数密度反转分布
本章重点总结与复习
习题

第 4 章 激光器的输出特性
4.1 光学谐振腔的衍射理论
4.1.1 菲涅耳 - 基尔霍夫衍射公式
4.1.2 自再现模积分方程和激光横模
4.1.3 谐振频率和激光纵模
4.2 对称共焦腔内外的光场分布
4.2.1 方形镜对称共焦腔
4.2.2 圆形镜对称共焦腔
4.2.3 共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
4.3 高斯光束的传播特性
4.3.1 高斯光束的振幅和强度分布
4.3.2 高斯光束的相位分布
4.3.3 高斯光束的远场发散角
4.3.4 高斯光束的高亮度
4.3.5 高斯光束的变换
4.3.6 高斯光束的聚焦与准直
4.4 稳定球面腔的光束传播特性
4.4.1 稳定球面腔的等价对称共焦腔
4.4.2 基横模光束传播特性与稳定球面腔谐振频率
4.5 激光器的输出参数
4.5.1 激光器的输出功率
4.5.2 光学参量
4.5.3 激光器的线宽极限
4.5.4 光束质量的品质因子 M²
本章重点总结与复习
习题

第 5 章 激光输出特性的控制技术
5.1 激光器输出的选模
5.1.1 激光单纵模的选取
5.1.2 激光单横模的选取
5.2 激光器的稳频
5.2.1 影响频率稳定的因素
5.2.2 稳频方法概述
5.2.3 兰姆凹陷稳频
5.2.4 饱和吸收稳频
5.3 激光调制技术
5.3.1 电光调制
5.3.2 声光调制
5.3.3 磁光调制
5.4 调 Q 技术
5.4.1 概述
5.4.2 转镜调 Q 技术
5.4.3 声光调 Q 技术
5.4.4 电光调 Q 技术
5.5 锁模技术
5.5.1 多模激光器的输出特性
5.5.2 锁模的基本原理
5.5.3 锁模方法
本章重点总结与复习
习题

第 6 章 “五颜六色” 的激光
6.1 紫外激光
6.1.1 常用紫外激光器
6.1.2 光刻机中的紫外激光
6.2 可见光激光
6.2.1 可见光激光器的产生方法
6.2.2 可见光激光器的典型应用
6.3 近红外激光
6.3.1 近红外激光增益介质
6.3.2 通信类近红外激光
6.3.3 加工类近红外激光
6.4 中红外激光
6.4.1 中红外激光的定义与特点
6.4.2 中红外激光器分类介绍
6.4.3 中红外激光典型应用
6.5 太赫兹激光
6.5.1 太赫兹激光技术的发展背景
6.5.2 太赫兹激光器的分类
6.5.3 光泵浦太赫兹气体激光器
6.5.4 量子级联太赫兹激光器
本章重点总结与复习
习题

第 7 章 从连续激光到阿秒脉冲激光
7.1 连续激光与脉冲激光
7.1.1 连续激光的干涉测量
7.1.2 激光测距
7.2 纳秒激光
7.2.1 纳秒激光的产生方法
7.2.2 基于纳秒激光的焊接技术
7.2.3 激光切割
7.3 皮秒和飞秒脉冲激光
7.3.1 超短脉冲激光产生
7.3.2 载波包络相位
7.3.3 光学频率计量
7.3.4 飞秒激光光刻
7.4 阿秒脉冲激光
本章重点总结与复习
习题

第 8 章 强激光的发展与应用
8.1 高功率连续的激光器
8.1.1 高功率连续激光的产生方法
8.1.2 高功率连续激光器在加工中的应用
8.2 兆瓦级峰值功率超短脉冲激光器
8.2.1 克尔透镜锁模技术
8.2.2 掺钛蓝宝石激光振荡器
8.3 太瓦级峰值功率超短脉冲激光器
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