內容大鋼
本書系統闡述激光的產生原理、特性、控制技術及應用發展。全書共8章：第1章為導論，介紹激光發展簡史、基本概念與特點；第2章闡述激光產生的物理基礎，包括光與物質相互作用、粒子數反轉條件及光譜線型；第3章解析激光器工作原理，涵蓋基本結構、光學諧振腔與速率方程理論；第4章分析激光輸出特性，如諧振腔衍射理論、高斯光束傳播特性及關鍵輸出參數；第5章詳述激光特性控制技術，包括選模、穩頻、調製、調Q與鎖模；第6章介紹不同波段的激光器，涵蓋紫外激光、可見光、近紅外激光、中紅外及太赫茲激光；第7章探討連續激光到阿秒脈衝激光的原理與典型應用；第8章聚焦高功率強激光器的發展及其前沿應用。
本書主要面向激光相關專業的本科院校師生、科研機構工作者、光學交叉領域企業技術人員及科研管理人員。
作者介紹
編者:彭?//金鑽明//袁帥//楊康文//吳旭|責編:肖姝//王笑
目錄
第1章 激光原理導論
1.1 激光的發展簡史
1.2 激光的基本概念
1.2.1 激光器的類型
1.2.2 激光器的分級
1.3 激光的特點
本章重點總結與複習
習題
第2章 激光產生的原理與條件
2.1 黑體輻射的普朗克公式
2.2 原子結構與能級
2.2.1 原子的結構
2.2.2 原子的能級
2.3 原子核外電子排布規律
2.3.1 電子排布基本規律
2.3.2 玻爾茲曼分佈
2.4 光與物質相互作用的過程
2.4.1 自發輻射
2.4.2 受激輻射
2.4.3 受激吸收
2.4.4 愛因斯坦係數關係
2.5 激光產生的條件
2.5.1 受激輻射光放大
2.5.2 粒子數反轉
2.5.3 激活粒子的能級系統
2.5.4 光的自激振蕩
2.6 光譜線型
2.6.1 光譜線的線型和寬度定義
2.6.2 光譜線型對光與物質的作用的影響
2.6.3 光譜線的增寬機制
2.6.4 均勻增寬線型和非均勻增寬線型
本章重點總結與複習
習題
第3章 激光器的工作原理
3.1 激光器的基本構成
3.1.1 激光工作物質
3.1.2 泵浦源
3.1.3 光學諧振腔
3.2 光學諧振腔理論
3.2.1 光學諧振腔的穩定條件
3.2.2 諧振腔的衍射理論
3.3 速率方程組與粒子數反轉
3.3.1 三能級系統和四能級系統
3.3.2 速率方程組
3.3.3 穩態工作時的粒子數密度反轉分佈
本章重點總結與複習
習題
第4章 激光器的輸出特性
4.1 光學諧振腔的衍射理論
4.1.1 菲涅耳-基爾霍夫衍射公式
4.1.2 自再現模積分方程和激光橫模
4.1.3 諧振頻率和激光縱模
4.2 對稱共焦腔內外的光場分佈
4.2.1 方形鏡對稱共焦腔
4.2.2 圓形鏡對稱共焦腔
4.2.3 共焦腔中的行波場與腔內外的光場分佈
4.3 高斯光束的傳播特性
4.3.1 高斯光束的振幅和強度分佈
4.3.2 高斯光束的相位分佈
4.3.3 高斯光束的遠場發散角
4.3.4 高斯光束的高亮度
4.3.5 高斯光束的變換
4.3.6 高斯光束的聚焦與准直
4.4 穩定球面腔的光束傳播特性
4.4.1 穩定球面腔的等價對稱共焦腔
4.4.2 基橫模光束傳播特性與穩定球面腔諧振頻率
4.5 激光器的輸出參數
4.5.1 激光器的輸出功率
4.5.2 光學參量
4.5.3 激光器的線寬極限
4.5.4 光束質量的品質因子M^{2}
本章重點總結與複習
習題
第5章 激光輸出特性的控制技術
5.1 激光器輸出的選模
5.1.1 激光單縱模的選取
5.1.2 激光單橫模的選取
5.2 激光器的穩頻
5.2.1 影響頻率穩定的因素
5.2.2 穩頻方法概述
5.2.3 蘭姆凹陷穩頻
5.2.4 飽和吸收穩頻
5.3 激光調製技術
5.3.1 電光調製
5.3.2 聲光調製
5.3.3 磁光調製
5.4 調Q技術
5.4.1 概述
5.4.2 轉鏡調Q技術
5.4.3 聲光調Q技術
5.4.4 電光調Q技術
5.5 鎖模技術
5.5.1 多模激光器的輸出特性
5.5.2 鎖模的基本原理
5.5.3 鎖模方法
本章重點總結與複習
習題
第6章 「五顏六色」的激光
6.1 紫外激光
6.1.1 常用紫外激光器
6.1.2 光刻機中的紫外激光
6.2 可見光激光
6.2.1 可見光激光器的產生方法
6.2.2 可見光激光器的典型應用
6.3 近紅外激光
6.3.1 近紅外激光增益介質
6.3.2 通信類近紅外激光
6.3.3 加工類近紅外激光
6.4 中紅外激光
6.4.1 中紅外激光的定義與特點
6.4.2 中紅外激光器分類介紹
6.4.3 中紅外激光典型應用
6.5 太赫茲激光
6.5.1 太赫茲激光技術的發展背景
6.5.2 太赫茲激光器的分類
6.5.3 光泵浦太赫茲氣體激光器
6.5.4 量子級聯太赫茲激光器
本章重點總結與複習
習題
第7章 從連續激光到阿秒脈衝激光
7.1 連續激光與脈衝激光
7.1.1 連續激光的干涉測量
7.1.2 激光測距
7.2 納秒激光
7.2.1 納秒激光的產生方法
7.2.2 基於納秒激光的焊接技術
7.2.3 激光切割
7.3 皮秒和飛秒脈衝激光
7.3.1 超短脈衝激光產生
7.3.2 載波包絡相位
7.3.3 光學頻率計量
7.3.4 飛秒激光光刻
7.4 阿秒脈衝激光
本章重點總結與複習
習題
第8章 強激光的發展與應用
8.1 高功率連續的激光器
8.1.1 高功率連續激光的產生方法
8.1.2 高功率連續激光器在加工中的應用
8.2 兆瓦級峰值功率超短脈衝激光器
8.2.1 克爾透鏡鎖模技術
8.2.2 摻鈦藍寶石激光振蕩器
8.3 太瓦級峰值功率超短脈衝激光器
8.3.1 啁啾脈衝放大技術原理與結構
8.3.2 展寬器和壓縮器
8.3.3 桌面級啁啾脈衝放大器實例
8.4 拍瓦級峰值功率超短脈衝激光器
8.4.1 光學參量放大技術
8.4.2 晶體尺寸的突破
8.4.3 寄生振蕩的消除
8.4.4 國內外研究進展
8.5 超短超強激光器的典型應用
8.5.1 超強超短脈衝激光加工
8.5.2 超強超短激光碟機動產生超快、多光譜、高亮度光源
8.5.3 超強激光孕育新興交叉學科
8.6 強激光與物質的相互作用
8.6.1 激光在物質中的傳播
8.6.2 激光在晶體中的非線性光學現象
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