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目录 1

第1篇 激光基础 1

第1章 辐射的基本概念 1

1.1 概述 1

1.2 辐射与物质的相互作用 3

1.2.1 辐射现象 3

1.2.2 线型及线型加宽机制 4

1.2.3 增益介质的饱和现象 8

1.3 总结 11

1.3.1 高能级粒子的寿命τ的测量方法 11

1.3.2 吸收截面σ的测量方法 12

思考练习题 13

第2章 激光器的基本工作原理 14

2.1 概述 14

2.2 泵浦过程 14

2.2.1 光泵浦过程 14

2.2.2 电泵浦过程 15

2.3 激光器分类及常用激光器 16

2.3.1 激光器的分类法 16

2.3.2 常用激光器的介绍 16

2.4 激光模式和被动光学谐振腔 19

2.4.1 激光模式 19

2.4.2 被动光学谐振腔 21

2.5 速率方程讨论氦-氖激光器 31

2.5.2 四能级激光器的输出功率 32

2.5.1 阈值粒子数密度反转和临界泵浦速率 32

2.5.3 四能级激光器的工作物质条件 33

2.5.4 最佳输出功率 33

2.6 激光工作物质对谐振腔模频率的影响 34

2.6.1 限制激光单色性的因素 34

2.6.2 工作物质引起的模牵引 35

思考练习题 39

3.2.1 多色场的复数表示 41

3.2 相干性 41

3.1 概述 41

第3章 激光束的特征 41

3.2.2 解析函数表示场量的特点 42

3.2.3 表征电磁场重要特征的空间和时间相干度 43

3.2.4 空间相干度和时间相干度的测量 44

3.2.5 相干时间与单色性 45

3.2.6 典型氦-氖激光器的相干性 47

3.3 光束的方向性 47

3.4 光束亮度 48

3.5 高斯光束分析激光 49

3.5.1 激光束的高斯光束表示 49

3.5.2 高斯光束在自由空间的传播规律 50

3.5.3 高斯光束的扩束和聚焦 52

3.5.4 高斯光束的基模匹配 57

3.5.5 q参数讨论高斯光束传播 59

思考练习题 62

4.2.1 晶体的光学性质表示方法——光学示性图 63

4.2 晶体的电光效应 63

第2篇 应用激光技术基础 63

4.1 概述 63

第4章 激光调制与偏转技术 63

4.2.2 晶片的正交和平行偏振光干涉 69

4.2.3 晶体的一次电光效应 70

4.3 声光效应 78

4.3.1 拉曼-奈斯衍射 78

4.3.2 行波和驻波声波的拉曼-奈斯衍射 81

4.3.3 布拉格衍射 82

4.3.4 衡量声光介质质量的参数 84

4.4 晶体的磁光效应和磁光调制 86

4.5 声光调制和偏转原理 87

4.5.1 声光调制器 87

4.5.2 声光偏转器 89

4.6.1 电光调制器 92

4.6 电光调制器和偏转器 92

4.6.2 电光效应数字式偏转器——离散角偏转器 94

4.6.3 连续偏转器 95

4.7 几种典型的激光调制器件 97

4.7.1 用于外差检测CO2激光测距仪声光调制器 97

4.7.2 DC-3DJG型激光测距仪电光调制器 99

思考练习题 103

第5章 激光频率稳定技术 104

5.1 概述 104

5.1.1 频率稳定度 104

5.1.2 频率再现（重复）性 105

5.2 频率变化原因和简单的稳频措施 105

5.2.1 频率变化原因 105

5.2.2 简单的稳频措施 106

5.3 常用的稳频方法 107

5.3.1 拉姆下陷稳频法 107

5.3.2 饱和吸收法 108

5.3.3 塞曼效应法 109

5.3.4 干涉腔法 111

思考练习题 111

第3篇 激光应用 112

第6章 激光在精密计量中的应用 112

6.1 概述 112

6.2 激光在几何量计量中的应用 113

6.2.1 激光干涉计量示例 113

6.2.2 激光衍射测量和应用示例 114

6.2.3 双频激光干涉仪 125

6.2.4 高精度动态光电显微镜 128

6.2.5 全息干涉计量法 131

6.2.6 双Fabry-Perot干涉术与引力波探测 135

思考练习题 136

第7章 激光在军事和民用工业中的应用 138

7.1 概述 138

7.2 半导体激光测距仪 140

7.2.1 光速不变时间测距 141

7.2.2 相位测距法 142

7.2.3 自动数字测相 143

7.3 激光陀螺 147

7.3.1 激光陀螺的工作原理 147

7.3.2 激光陀螺的关键问题及解决措施 149

第8章 激光在医药、食品、卫生和环境保护中的应用 151

8.1 概述 151

8.1.1 激光在生物学中的应用 151

8.1.2 激光在医学中的应用 151

8.2 激光光谱分析 152

8.2.1 基本概念 152

8.2.2 典型色散元件 154

8.2.3 现代激光光谱术 156

8.3 激光雷达 160

9.1 概述 163

第9章 激光在物理、生化等科学研究中的应用 163

9.2 激光制冷 165

9.2.1 热力学基本概念 165

9.2.2 激光制冷原理 169

9.2.3 激光制冷技术 170

9.2.4 激光制冷的应用 176

9.3 扫描光学隧道显微术 179

9.3.1 集光式PSTM 180

9.3.2 照明式PSTM 181

9.3.3 PSTM在光子晶体结构研究中的应用 182

附录A 推导普朗克辐射公式 184

附录B 张量 186

附录C 稳频时的调制与输出 188

附录D 光学简史 190

附录E 单位制和量纲 192

参考文献 196