激光原理及應用 第3版 2017年版 陳鶴鳴等編著(zhù)

激光原理及應用 第3版 作者： 陳鶴鳴等編著(zhù) 出版時(shí)間：2017年版 內容簡(jiǎn)介 本教材是“十二五”普通高等教育本科*規劃教材和江蘇省高等學(xué)校立項建設的精品教材。主要內容包括：激光發(fā)展簡(jiǎn)史及激光的特性，激光產(chǎn)生的基本原理，光學(xué)諧振腔與激光模式，高斯光束，激光工作物質(zhì)的增益特性，激光器的工作特性，激光特性的控制與改善，典型激光器，半導體激光器，光通信系統中的激光器和放大器，激光全息技術(shù)，激光與物質(zhì)的相互作用，以及激光在其他領(lǐng)域的應用。本書(shū)可作為高等院校電子科學(xué)與技術(shù)、光信息科學(xué)與技術(shù)、光電信息工程和應用物理等專(zhuān)業(yè)本科生的教材，也可供高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生及從事光電子技術(shù)和光通信技術(shù)的科技人員參考。 目錄 目 錄 第1章 概述 1.1 激光發(fā)展簡(jiǎn)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(jiǎn)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 原子的結構 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(gè)愛(ài)因斯坦系數之間的關(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 集居數反轉 2.3.3 激活粒子的能級系統 2.3.4 光的自激振蕩 2.4 激光器的基本組成與分類(lèi) 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(xué)諧振腔 2.4.5 激光器的分類(lèi) 習題與思考題二 第3章 光學(xué)諧振腔與激光模式 3.1 光學(xué)諧振腔的構成和分類(lèi) 3.1.1 光學(xué)諧振腔的構成和分類(lèi) 3.1.2 典型開(kāi)放式光學(xué)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(xué)諧振腔的損耗 3.3.1 光腔的損耗 3.3.2 光子在腔內的平均壽命 3.3.3 無(wú)源腔的品質(zhì)因數——Q值 3.4 光學(xué)諧振腔的穩定性條件 3.4.1 腔內光線(xiàn)往返傳播的矩陣表示 3.4.2 共軸球面腔的穩定性條件 3.4.3 臨界腔 3.5 光學(xué)諧振腔的衍射理論基礎 3.5.1 自再現模 3.5.2 菲涅耳—基爾霍夫衍射積分 3.5.3 自再現模積分方程 3.5.4 自再現模積分方程解的物理意義 3.6 平行平面腔的自再現模 3.6.1 平行平面鏡腔的自再現模積分方程 3.6.2 平行平面腔模的數值迭代解法 3.6.3 單程衍射損耗、單程相移與諧振頻率 3.7 對稱(chēng)共焦腔的自再現模 3.7.1 方形鏡對稱(chēng)共焦腔 3.7.2 圓形鏡共焦腔 3.8 一般穩定球面腔的模式理論 3.8.1 一般穩定球面腔與共焦腔的等價(jià)性 3.8.2 一般穩定球面腔的模式特征 3.9 非穩定諧振腔 3.9.1 非穩腔的基本結構 3.9.2 非穩腔的幾何自再現波型 3.9.3 非穩腔的幾何放大率 3.9.4 非穩腔的能量損耗 3.9.5 非穩腔的輸出耦合方式 3.9.6 非穩腔的主要特點(diǎn) 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 4.2 高斯光束的傳輸與變換規律 4.2.1 高斯光束的傳輸與變換規律 4.2.2 實(shí)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 高斯光束的自再現變換 4.4.1 利用薄透鏡實(shí)現自再現變換 4.4.2 球面反射鏡對高斯光束的自再現變換 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(xiàn)加寬與線(xiàn)型函數 5.1.1 譜線(xiàn)加寬概述 5.1.2 光譜線(xiàn)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 5.3.2 反轉集居數飽和 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 連續與脈沖工作方式 6.1.1 短脈沖運轉 6.1.2 長(cháng)脈沖和連續運轉 6.2 激光器的振蕩閾值 6.2.1 閾值增益系數 6.2.2 閾值反轉集居數密度 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 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 穩頻技術(shù) 7.2.1 頻率的穩定性 7.2.2 穩頻方法 7.3 調Q技術(shù) 7.3.1 調Q激光器工作原理 7.3.2 Q調制方法 7.3.3 調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(dòng)鎖模自洽理論 7.4.4 阿秒激光的產(chǎn)生與測量 7.5 激光調制技術(shù) 7.5.1 激光調制的基本概念 7.5.2 電光調制、聲光調制和磁光調制 7.5.3 直接調制 7.6 激光偏轉技術(shù) 7.6.1 機械偏轉 7.6.2 電光偏轉 7.6.3 聲光偏轉 7.7 光電器件設計及參數選用原則 7.7.1 電光調制器的設計 7.7.2 電光調Q激光器的設計 7.7.3 聲光調制器的設計 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構和泵浦方式 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構 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(xué)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 半導體的能帶結構和電子狀態(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 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 9.2.3 閾值條件 9.2.4 半導體激光器的速率方程及其穩態(tài)解 9.3 半導體激光器有源區對載流子和光子的限制 9.3.1 異質(zhì)結半導體激光器 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構 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(dòng)態(tài)特性 習題與思考題九 第10章 光通信系統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(lèi)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(wú)線(xiàn)激光通信的激光器 10.5.1 無(wú)線(xiàn)激光通信 10.5.2 用于無(wú)線(xiàn)激光通信的激光器 10.6 光通信系統設計與實(shí)例 10.6.1 光纖通信系統的設計 10.6.2 空間光通信系統設計實(shí)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(lèi) 11.1.1 激光全息的原理 11.1.2 全息照相的特點(diǎn) 11.1.3 激光全息技術(shù)的分類(lèi) 11.2 白光再現的全息技術(shù) 11.2.1 白光反射全息