激光原理及應用（第3版）

目 錄
第1章 概述
1.1 激光發(fā)展簡史
1.2 激光的特性
1.2.1 高方向性
1.2.2 單色性
1.2.3 相干性
1.2.4 高亮度
1.3 激光應用簡介
習題與思考題一
第2章 激光產(chǎn)生的基本原理
2.1 原子發(fā)光的機理
2.1.1 原子的結(jié)構(gòu)
2.1.2 原子的能級
2.1.3 原子發(fā)光的機理
2.2 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收
2.2.1 自發(fā)輻射
2.2.2 受激輻射
2.2.3 受激吸收
2.2.4 三個愛因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系
2.3 激光產(chǎn)生的條件
2.3.1 受激輻射光放大
2.3.2 集居數(shù)反轉(zhuǎn)
2.3.3 激活粒子的能級系統(tǒng)
2.3.4 光的自激振蕩
2.4 激光器的基本組成與分類
2.4.1 激光器的基本組成
2.4.2 激光工作物質(zhì)
2.4.3 泵浦源
2.4.4 光學諧振腔
2.4.5 激光器的分類
習題與思考題二
第3章 光學諧振腔與激光模式
3.1 光學諧振腔的構(gòu)成和分類
3.1.1 光學諧振腔的構(gòu)成和分類
3.1.2 典型開放式光學諧振腔
3.2 激光模式
3.2.1 駐波與諧振頻率
3.2.2 縱模
3.2.3 橫模
3.3 光學諧振腔的損耗
3.3.1 光腔的損耗
3.3.2 光子在腔內(nèi)的平均壽命
3.3.3 無源腔的品質(zhì)因數(shù)——Q值
3.4 光學諧振腔的穩(wěn)定性條件
3.4.1 腔內(nèi)光線往返傳播的矩陣表示
3.4.2 共軸球面腔的穩(wěn)定性條件
3.4.3 臨界腔
3.5 光學諧振腔的衍射理論基礎
3.5.1 自再現(xiàn)模
3.5.2 菲涅耳—基爾霍夫衍射積分
3.5.3 自再現(xiàn)模積分方程
3.5.4 自再現(xiàn)模積分方程解的物理意義
3.6 平行平面腔的自再現(xiàn)模
3.6.1 平行平面鏡腔的自再現(xiàn)模積分方程
3.6.2 平行平面腔模的數(shù)值迭代解法
3.6.3 單程衍射損耗、單程相移與諧振頻率
3.7 對稱共焦腔的自再現(xiàn)模
3.7.1 方形鏡對稱共焦腔
3.7.2 圓形鏡共焦腔
3.8 一般穩(wěn)定球面腔的模式理論
3.8.1 一般穩(wěn)定球面腔與共焦腔的等價性
3.8.2 一般穩(wěn)定球面腔的模式特征
3.9 非穩(wěn)定諧振腔
3.9.1 非穩(wěn)腔的基本結(jié)構(gòu)
3.9.2 非穩(wěn)腔的幾何自再現(xiàn)波型
3.9.3 非穩(wěn)腔的幾何放大率
3.9.4 非穩(wěn)腔的能量損耗
3.9.5 非穩(wěn)腔的輸出耦合方式
3.9.6 非穩(wěn)腔的主要特點
習題與思考題三
第4章 高斯光束
4.1 高斯光束的基本性質(zhì)
4.1.1 高斯光束
4.1.2 高斯光束的基本性質(zhì)
4.1.3 高斯光束的特征參數(shù)
4.2 高斯光束的傳輸與變換規(guī)律
4.2.1 高斯光束的傳輸與變換規(guī)律
4.2.2 實例分析
4.3 高斯光束的聚焦和準直
4.3.1 高斯光束的聚焦
4.3.2 高斯光束的準直
4.4 高斯光束的自再現(xiàn)變換
4.4.1 利用薄透鏡實現(xiàn)自再現(xiàn)變換
4.4.2 球面反射鏡對高斯光束的自再現(xiàn)變換
4.5 高斯光束的匹配
4.6 激光束質(zhì)量因子
習題與思考題四
第5章 激光工作物質(zhì)的增益特性
5.1 譜線加寬與線型函數(shù)
5.1.1 譜線加寬概述
5.1.2 光譜線加寬的機理
5.1.3 均勻加寬、非均勻加寬和綜合加寬
5.2 速率方程
5.2.1 對自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收概
率的修正
5.2.2 單模振蕩速率方程
5.2.3 多模振蕩速率方程
5.3 均勻加寬激光工作物質(zhì)對光的增益
5.3.1 增益系數(shù)
5.3.2 反轉(zhuǎn)集居數(shù)飽和
5.3.3 增益飽和
5.4 非均勻加寬激光工作物質(zhì)對光的增益
5.4.1 增益飽和
5.4.2 燒孔效應
習題與思考題五
第6章 激光器的工作特性
6.1 連續(xù)與脈沖工作方式
6.1.1 短脈沖運轉(zhuǎn)
6.1.2 長脈沖和連續(xù)運轉(zhuǎn)
6.2 激光器的振蕩閾值
6.2.1 閾值增益系數(shù)
6.2.2 閾值反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度
6.2.3 閾值泵浦功率和能量
6.3 激光器的振蕩模式
6.3.1 起振縱模數(shù)
6.3.2 均勻加寬激光器的輸出模式
6.3.3 非均勻加寬激光器的輸出模式
6.4 連續(xù)激光器的輸出功率
6.4.1 均勻加寬單模激光器的輸出功率
6.4.2 非均勻加寬單模激光器的輸出功率
6.4.3 多模激光器
6.5 脈沖激光器的工作特性
6.5.1 短脈沖激光器的輸出能量
6.5.2 弛豫振蕩
習題與思考題六
第7章 激光特性的控制與改善
7.1 模式選擇
7.1.1 橫模選擇
7.1.2 縱模選擇
7.2 穩(wěn)頻技術(shù)
7.2.1 頻率的穩(wěn)定性
7.2.2 穩(wěn)頻方法
7.3 調(diào)Q技術(shù)
7.3.1 調(diào)Q激光器工作原理
7.3.2 Q調(diào)制方法
7.3.3 調(diào)Q激光器基本理論
7.4 超短脈沖技術(shù)
7.4.1 鎖模原理
7.4.2 鎖模方法
7.4.3 均勻加寬激光器主動鎖模自洽理論
7.4.4 阿秒激光的產(chǎn)生與測量
7.5 激光調(diào)制技術(shù)
7.5.1 激光調(diào)制的基本概念
7.5.2 電光調(diào)制、聲光調(diào)制和磁光調(diào)制
7.5.3 直接調(diào)制
7.6 激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)
7.6.1 機械偏轉(zhuǎn)
7.6.2 電光偏轉(zhuǎn)
7.6.3 聲光偏轉(zhuǎn)
7.7 光電器件設計及參數(shù)選用原則
7.7.1 電光調(diào)制器的設計
7.7.2 電光調(diào)Q激光器的設計
7.7.3 聲光調(diào)制器的設計
習題與思考題七
第8章 典型激光器
8.1 固體激光器
8.1.1 固體激光器的基本結(jié)構(gòu)和泵浦方式
8.1.2 紅寶石激光器
8.1.3 釹激光器
8.1.4 摻鈦藍寶石激光器
8.2 氣體激光器
8.2.1 氣體激光器的泵浦方式
8.2.2 氦氖激光器
8.2.3 二氧化碳激光器
8.2.4 氬離子激光器
8.3 染料激光器
8.3.1 染料激光器的泵浦方式與基本結(jié)構(gòu)
8.3.2 染料激光器的工作原理
8.4 新型激光器
8.4.1 準分子激光器
8.4.2 自由電子激光器
8.4.3 化學激光器
8.4.4 聲子激光器
8.4.5 納米激光器
8.4.6 生物激光器
習題與思考題八
第9章 半導體激光器
9.1 半導體激光器物理基礎
9.1.1 半導體的能帶結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)
9.1.2 半導體中載流子的分布與復合發(fā)光
9.1.3 PN結(jié)
9.1.4 半導體激光材料
9.2 半導體激光器的工作原理
9.2.1 半導體激光器受激發(fā)光條件
9.2.2 半導體激光器有源介質(zhì)的增益系數(shù)
9.2.3 閾值條件
9.2.4 半導體激光器的速率方程及其穩(wěn)態(tài)解
9.3 半導體激光器有源區(qū)對載流子和光子的限制
9.3.1 異質(zhì)結(jié)半導體激光器
9.3.2 量子阱激光器
9.3.3 光約束因子
9.4 半導體激光器的諧振腔結(jié)構(gòu)
9.4.1 FP腔半導體激光器
9.4.2 分布反饋式半導體激光器與布拉格反射式半導體激光器
9.4.3 垂直腔表面發(fā)射半導體激光器
9.5 半導體激光器的特性
9.5.1 閾值特性
9.5.2 半導體激光器的效率與輸出功率
9.5.3 半導體激光器的輸出模式
9.5.4 動態(tài)特性
習題與思考題九
第10章 光通信系統(tǒng)中的激光器和放大器
10.1 半導體激光器在光纖通信中的應用
10.1.1 作為光纖通信光源的半導體激光器
10.1.2 半導體激光器在光纖通信中的應用與發(fā)展
10.2 光放大器
10.2.1 半導體光放大器
10.2.2 光纖放大器
10.2.3 半導體光放大器和光纖放大器的比較
10.3 光纖激光器
10.3.1 摻雜光纖激光器
10.3.2 其他類型的光纖激光器
10.4 光子晶體激光器
10.4.1 光子晶體
10.4.2 光子晶體激光器
10.4.3 光子晶體激光器的應用前景
10.5 用于無線激光通信的激光器
10.5.1 無線激光通信
10.5.2 用于無線激光通信的激光器
10.6 光通信系統(tǒng)設計與實例
10.6.1 光纖通信系統(tǒng)的設計
10.6.2 空間光通信系統(tǒng)設計實例
習題與思考題十
第11章 激光全息技術(shù)
11.1 激光全息技術(shù)的原理和分類
11.1.1 激光全息的原理
11.1.2 全息照相的特點
11.1.3 激光全息技術(shù)的分類
11.2 白光再現(xiàn)的全息技術(shù)
11.2.1 白光反射全息