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杨玉玲著 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122227423

商品编码：29253337342

包装：平装

出版时间：2015-05-01

基本信息

书名：激光原理与应用

定价：58.00元

作者：杨玉玲著

出版社：化学工业出版社

出版日期：2015-05-01

ISBN：9787122227423

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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该书以激光产生的基础理论知识为主，同时对其广阔的应用领域进行了展望。既有基础理论，又有具体的应用，可供从事光电子技术和光通信技术的科技人员参考，也可以作为高等院校电子科学与技术、光信息科学与技术、光电信息工程和应用物理等专业本科生的教材。

内容提要

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本书首先对激光产生的物理基础；光与物质相互作用及机理、谱线加宽机制、速率方程组理论以及介质对光的增益；光学谐振腔的几何理论、激光振荡的形成及输出特性；光学谐振腔的衍射理论等基础知识进行了介绍。然后对改善激光器特性的各种技术以及激光在各领域的应用等进行了论述。
　　本书可供从事应用物理、光电子等研发的科研人员和技术人员参考，也可作为相关专业的本科生教材。

目录

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章 激光产生的物理基础
1.1 光的本质及激光的发展
1.1.1 光的本质
1.1.2 激光的发展简史
1.2 产生激光的能级理论
1.2.1 原子能级和简并度
1.2.2 单个原子的原子态及能级结构
1.2.3 能级跃迁理论
1.2.4 多原子系统的粒子分布
1.3 量子态的基本假设
1.3.1 光子的基本性质
1.3.2 光子的相干性
1.3.3 光波模式和光子态
1.3.4 光子简并度
1.3.5 激光的模式
1.4 激光的产生及特性
1.4.1 激光产生过程
1.4.2 激光器基本组成及类型
1.4.3 激光的特性
第2章 光与物质相互作用及机理
2.1 黑体辐射与普朗克公式
2.2 光与物质相互作用及爱因斯坦关系式
2.2.1 自发辐射
2.2.2 受激吸收
2.2.3 受激辐射
2.2.4 爱因斯坦三系数的关系
2.2.5 自发辐射与受激辐射的光功率
2.3 谱线加宽机制
2.3.1 光谱线的线型和线宽
2.3.2 均匀加宽
2.3.3 非均匀加宽
2.3.4 均匀加宽与非均匀加宽线型比较
2.3.5 综合加宽
2.4 速率方程组理论
2.4.1 修正的爱因斯坦三系数
2.4.2 三能级系统的速率方程组
2.4.3 四能级系统的速率方程组
2.5 稳态条件下粒子数密度反转分布及增益系数
2.5.1 小信号条件下反转粒子数分布
2.5.2 均匀加宽介质小信号增益系数
2.5.3 非均匀加宽介质小信号增益系数
2.5.4 均匀加宽大信号反转粒子数密度分布
2.5.5 反转粒子数密度的饱和效应
2.5.6 均匀加宽大信号增益系数
2.5.7 非均匀加宽大信号反转粒子数密度分布
2.5.8 非均匀加宽大信号增益系数
第3章 光学谐振腔的几何理论及输出特性
3.1 光学谐振腔的几何理论——光学变换矩阵
3.1.1 光线在自由空间传播的光学变换矩阵
3.1.2 光线经球面镜反射的光学变换矩阵
3.1.3 共轴球面谐振腔的光学变换矩阵
3.2 光学谐振腔的稳定性条件及其分类
3.2.1 光学谐振腔的稳定性条件
3.2.2 稳区图及其应用
3.2.3 共轴球面腔分类
3.3 光学谐振腔的损耗
3.3.1 平均单程损耗因子δ
3.3.2 谐振腔的寿命τ
3.3.3 谐振腔的品质因数
3.4 激光形成的阈值条件
3.4.1 阈值增益系数
3.4.2 阈值反转粒子数密度
3.4.3 激光上能级阈值粒子数密度
3.4.4 连续或长脉冲激光器的阈值泵浦功率
3.4.5 短脉冲激光器的阈值泵浦功率
3.5 模式竞争
3.5.1 起振模式数计算
3.5.2 均匀加宽激光器中的模式竞争
3.5.3 非均匀加宽激光器中的模式竞争
3.6 激光器的输出特性
3.6.1 连续或长脉冲激光器的输出功率
3.6.2 单模激光器的线宽极限
第4章 光学谐振腔的衍射理论
4.1 光学谐振腔的衍射理论——菲涅耳衍射积分方程
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
4.2 对称共焦腔光场分布特性
4.2.1 方形镜共焦腔自再现模积分方程及其解
4.2.2 方形镜共焦腔自再现模的特征
4.2.3 方形镜共焦腔中的行波场
4.2.4 圆形镜共焦腔自再现模积分方程的解
4.2.5 圆形镜共焦腔自再现模的特征
4.2.6 圆形镜共焦腔的行波场
4.3 基模高斯光束的基本特点
4.3.1 高斯光束的振幅分布和光斑尺寸
4.3.2 高斯光束的相位分布
4.3.3 模体积
4.3.4 高斯光束的远场发散角
4.4 透镜对高斯光束的作用
4.4.1 薄透镜对高斯光束的变换
4.4.2 薄透镜对高斯光束q参数的变换
4.4.3 高斯光束的聚焦
4.4.4 高斯光束的准直
第5章 激光技术
5.1 光波的调制技术
5.1.1 激光调制的概念
5.1.2 激光调制方法
5.2 激光器选模技术
5.2.1 选模的基本概念
5.2.2 激光单横模的选取方法
5.2.3 激光单纵模的选取方法
5.3 激光器的稳频技术
5.3.1 影响频率稳定的因素
5.3.2 稳频方法
5.4 激光调Q技术
5.4.1 影响Q的因素及调Q原理
5.4.2 调Q方法
第6章 激光应用技术
6.1 激光应用技术的理论基础
6.1.1 激光与材料相互作用
6.1.2 激光的吸收过程
6.1.3 激光的热效应
6.1.4 等离子体产生过程
6.1.5 激光烧蚀过程
6.2 激光技术在材料加工领域的应用
6.2.1 激光熔覆技术
6.2.2 激光焊接技术
6.2.3 激光打孔技术
6.2.4 激光切割
6.2.5 激光快速成型
6.3 激光在军事领域的应用
6.3.1 激光测距
6.3.2 激光雷达、激光导航和激光制导
6.3.3 激光武器
6.4 激光技术在生物、医学领域的应用
6.4.1 激光在生物检测中的应用
6.4.2 激光在医疗中的应用
6.4.3 激光在医疗器械上的应用——激光刀
6.5 其他新型激光应用技术
6.5.1 激光输电技术
6.5.2 激光空间碎片处理技术
6.5.3 激光降雨技术
附录
附录1 常用物理常数
附录2 常见光学元件的光学变换矩阵
附录3 常用激光晶体的典型技术参数
附录4 典型气体激光器基本实验数据
附录5 典型固体激光器工作物质参数
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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探索光的奥秘：现代科技的基石 光，作为一种最普遍存在的物理现象，自古以来就激发着人类无限的好奇与探索。从最初对日食的敬畏，到对彩虹的惊叹，再到如今对激光的神奇应用，人类对光的理解和利用从未止步。激光，作为一种高度集成的光，以其独特的单色性、方向性和相干性，彻底改变了我们认识和改造世界的方式，成为现代科技发展不可或缺的基石。 本书将带您深入探究激光的产生原理，揭示其蕴藏的深厚物理学奥秘。我们将从宏观的光学现象出发，逐步深入到微观的原子能级跃迁，理解光与物质相互作用的本质。您将了解到，激光并非凭空产生，而是基于量子力学中的受激发射原理，通过特定的增益介质和光学谐振腔，才能实现能量的集聚和定向输出。本书将详细阐述各种激光器的基本结构和工作机制，包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器以及染料激光器等，分析它们各自的特点、优势以及适用范围。 在深入理解了激光的产生原理之后，本书将带领您一同领略激光在各个领域的广泛应用。您会惊叹于激光技术如何革新了我们的日常生活和工业生产。在工业领域，激光凭借其高精度、高效率的特点，已成为切割、焊接、打标、钻孔等工艺的理想选择，极大地提升了生产效率和产品质量。例如，在汽车制造、航空航天等精密工业中，激光焊接能够实现无缝连接，保证结构强度；激光切割则能够以极高的精度加工各种材料，满足复杂零件的生产需求。 医疗领域同样受益于激光技术的飞速发展。从眼科手术中精密的视网膜光凝，到皮肤科中去除色斑和纹身的美容激光，再到肿瘤治疗中的光动力疗法，激光以其非侵入性、精准性和低创伤性的优势，为人类健康保驾护航。本书将为您详细介绍各种医疗激光的应用案例，解释其作用机理，以及对患者带来的福音。 信息技术是激光技术最为重要的应用领域之一。光纤通信，作为现代互联网的神经系统，正是依赖于激光器作为光源，将海量信息以光信号的形式高速传输。本书将深入剖析激光在光通信中的关键作用，以及如何通过激光实现数据的高速、长距离传输。此外，激光在数据存储、信息显示、条形码扫描等方面的应用，也深刻地改变了我们处理和获取信息的方式。 在科学研究领域，激光更是扮演着举足轻重的角色。强大的激光器能够模拟极端条件，用于高能物理、材料科学等前沿研究。例如，激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，能够快速准确地分析材料的元素成分；超快激光技术则可以捕捉极短时间尺度的物理化学过程，揭示物质的瞬态变化。本书将为您呈现激光在基础科学研究中的创新应用，展现其作为探索未知世界强大工具的价值。 此外，本书还将探讨激光在国防安全、测量测距、全息技术、以及文化艺术等领域的应用。从精确制导武器到激光雷达（LiDAR）用于三维测绘，再到激光全息技术在防伪和艺术品展示中的应用，激光的应用范围之广，超乎想象。 然而，光明的背后也伴随着挑战。本书不会回避激光技术发展中存在的一些问题和未来的发展趋势。例如，高功率激光器的安全性问题，新型激光材料的研发，以及激光在量子计算、仿生学等新兴领域的探索。我们将展望激光技术的未来发展方向，探讨其可能带来的颠覆性变革，以及我们如何更好地利用这项强大的技术，造福人类社会。 阅读本书，您将不仅仅是学习一项技术，更是开启一段探索光之奥秘的旅程。您将了解到，那些曾经只能在科幻小说中出现的场景，如今已经因为激光而成为现实。您将理解，我们身边的许多高科技产品，都离不开激光技术的支撑。这本书旨在为您提供一个全面、深入、生动的激光原理与应用知识体系，激发您对科学技术的热情，并可能为您在相关领域的学习和研究提供宝贵的启示。 本书的写作风格力求严谨而不失趣味，我们将运用清晰的语言、生动的图示和贴切的案例，将复杂的物理概念和技术原理讲解得通俗易懂。无论您是相关领域的专业人士，还是对激光技术充满好奇的爱好者，都能从中获得丰富的知识和深刻的理解。 让我们一同走进激光的世界，感受光的力量，探索它如何塑造我们的现在，并引领我们走向更美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在相关领域工作的从业者，我对这本书的实用性有着很高的期待。我翻看了一下目录，发现后面章节详细介绍了激光在不同行业的应用，这正是我最想深入了解的部分。比如，在工业加工领域，激光是如何实现高精度切割、焊接和打标的？它与传统的加工方式相比，有哪些显著的优势？在医疗领域，光动力疗法、激光手术又是如何应用的？书中会不会给出一些具体的工艺参数、设备介绍，或者成功案例分析？我特别希望能够从中获得一些实际的指导意义，了解激光技术在当前产业升级和技术革新中的具体体现。如果书中还能涉及到激光安全防护方面的知识，那就更完美了，毕竟任何高能技术的应用都离不开安全保障。我希望能从这本书中，不仅学到“是什么”，更能学到“怎么用”，并对激光技术未来的发展趋势有一些初步的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直对激光技术充满敬畏，觉得它既神秘又强大。这本《激光原理与应用》在介绍激光原理的时候，有没有提到一些关于“光子”的特性？比如它的波粒二象性，以及在受激辐射过程中是如何体现的？我还在思考，书中会不会对不同波长激光的产生和应用进行区分介绍？不同颜色的激光，比如红、绿、蓝，它们在光谱上的位置不同，能量和应用领域是不是也因此而有所差异？我期待书中能有一些关于激光与物质相互作用的深入讨论，比如激光的吸收、散射、反射等现象，以及这些现象在激光加工和测量中的应用。如果书中还能涉及到一些前沿的激光技术，例如超快激光、量子激光等，那就更令人兴奋了。总的来说，我希望这本书能够带我深入了解激光的本质，感受它强大的力量，并启发我对这个领域更深层次的思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计我一直都很喜欢，沉静的蓝色背景，配上银色烫金的字体，透着一股科学的严谨和深邃。拿到书的时候，沉甸甸的手感也让人觉得分量十足。虽然我还没有深入研读，但光是翻阅目录，就足以让我对激光的世界充满了好奇。从基础的量子力学概念，到各种激光器的类型和工作原理，再到激光在工业、医疗、科研等领域的广泛应用，感觉就像是打开了一扇通往新世界的大门。我特别期待能深入了解“受激辐射”这个核心概念，以及它如何转化为强大的激光束。还有那些不同种类的激光器，比如气体激光、半导体激光、固体激光等等，它们之间有什么样的区别？各自的优势又体现在哪里？这些问题都让我跃跃欲试。更不用说书末那些精彩的应用案例了，想想看，激光切割金属、修复视网膜、甚至在通讯领域扮演的角色，都让人惊叹不已。我预感这本书会是一本理论扎实、内容丰富的宝藏，值得我花时间和精力去慢慢品味，去发掘其中蕴含的科学魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量给我留下了深刻的印象。纸张的质感很好，不容易反光，长时间阅读也不会感到疲劳。文字清晰，图表精美，特别是那些原理示意图，绘制得非常细致，标注也很明确，对于理解复杂的物理过程非常有帮助。我注意到书中使用了大量的插图和照片，这使得原本可能枯燥的理论知识变得生动形象。例如，看到不同类型激光器的实物照片，以及它们在实际工作中的应用场景，会比单纯的文字描述更能激发我的学习兴趣。我尤其喜欢那种能够清晰展示激光光束传播路径、光腔结构以及光与物质相互作用的示意图，它们就像是为我打开了观察微观世界的窗口。这种精心设计的图文结合，无疑大大提升了这本书的学习体验，让我在阅读过程中能够更轻松地掌握知识，并且留下更深刻的记忆。

评分☆☆☆☆☆

这本《激光原理与应用》给我的第一印象是它的结构安排十分合理，循序渐进。开头部分似乎是对基础理论的铺垫，从物理学的基本原理出发，逐步引入与激光相关的概念，这对于我这种不是专业背景的读者来说，无疑是一种福音。能够从源头理解激光的形成机制，而不是仅仅停留在现象层面，这让我感到非常安心。我注意到其中提到了“光放大”的概念，以及“谐振腔”的作用，这些专业术语虽然听起来有点吓人，但结合上下文和图示，似乎也能体会到其中的奥妙。我尤其感兴趣的是，书中是如何将抽象的物理理论与具体的激光器类型联系起来的。是不是会详细讲解不同材料（比如红宝石、Nd:YAG晶体、半导体材料）在产生激光过程中扮演的角色？它们各自的能级结构、跃迁过程又是怎样的？这本书会不会提供清晰的原理图和公式推导，帮助读者更直观地理解这些复杂的物理过程？我很期待看到书中是如何在严谨的科学叙述中，又不失趣味性和可读性的，让“光”的魔力栩栩如生。