激光原理 袁晓东,刘肯 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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袁晓东，刘肯 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030472892

商品编码：29721292962

包装：平装

出版时间：2016-03-01

基本信息

书名：激光原理

定价：45.00元

作者：袁晓东,刘肯

出版社：科学出版社

出版日期：2016-03-01

ISBN：9787030472892

字数：

页码：248

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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内容提要

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《激光原理》首先阐述激光与普通光的本质区别，使读者对于激光有一个总体认识；接下来讨论激光谐振腔、高斯光束和高斯光束的变换，读者可以了解激光谐振腔和激光光束的性质，掌握激光光束的变换规律和操控方法；通过激光器经典理论和半经典理论的学习，读者能够了解激光放大和振荡的基本规律；激光器模式控制和脉冲激光器部分则主要讲述如何对激光器进行操控来实现激光的高频率分辨或者高时间分辨；后对于常见的典型激光器作了简单介绍，使读者对于不同类型激光器的特点有一个较全面的了解。
　　《激光原理》可作为高等工科院校本科生激光原理课程教材，也可供相关专业方向的高等院校师生及工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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前言

章 光波的相干性描述
1．1 激光的概念
1．2 光波的模式密度
1．3 光波的纵向相干性
1．4 横向相干性
1．5 集光率与辐射度
习题

第2章 光学谐振腔的一般性质
2．1 平行平面镜腔的光强透射率
2．2 谐振频率
2．3 模式频率宽度
2，4光子寿命与品质因子
习题

第3章 高斯光束与激光谐振腔
3．1 对称共焦腔中的自再现模
3．2 高斯光束
3．3 薄透镜对高斯光束的变换
3．4 -般球面镜光学谐振腔中的高斯光束
3．5 高阶模
3．6 谐振腔的谐振频率
习题

第4章 高斯光束传输变换
4．1 高斯光束的聚焦
4．2 高斯光束的准直
4．3 光线光学的矩阵方法和高斯光束的传输变换
习题

第5章 受激辐射和光增益
5．1 受激辐射
5．2 自发辐射的经典谐振子模型
5．3 激光增益
5．4 增益截面
5．5 非辐射跃迁和量子效率
习题

第6章 激光放大器
6，1三能级系统与四能级系统的粒子数变化的速率方程
6．2 增益饱和
6．3 放大器增益
6．4 光纤放大器
习题

第7章 连续波激光器
7．1 激光产生的条件
7．2 激光器稳态运转
习题

第8章 激光器的半经典理论
8．1 密度矩阵
8．2 集居数矩阵
8．3 电磁场方程
8．4 激光器的单模运转和速率方程解
8．5 激光器的多模运转
8．6 两模运转和模竞争问题
8．7 三模运转和锁模
习题

第9章 气体激光器
9．1 运动原子的多普勒效应
9．2 气体原子激光器振荡的定性讨论
9．3 气体原子辐射的频率分布
9．4 非均匀加宽增益介质的增益系数
9．5 气体介质激光器的输出光强
习题

0章 激光器模式控制
10．1 均匀加宽增益介质激光器
10．2 非均匀加宽增益介质激光器
10．3 激光器的稳频
习题

1章 脉冲激光器

2章 典型激光器简介

3章 半导体激光器
附录A 薄透镜对光束的变换性质
附录B 方形球面镜谐振腔的谐振频率
附录C 1章 式（11．4 5）的推导
附录D 布拉格声光光栅的衍射效率与光纤光栅的反射率
附录E 符号索引
附录F 习题参考答案与解答
参考文献

激光技术的奥秘：原理、发展与应用 内容简介 本书旨在为读者系统性地介绍激光这一颠覆性技术的深层原理、发展脉络及其在各个领域的广泛应用。我们将深入剖析激光的诞生机制，探索其独特的物理特性，并追溯其从实验室概念走向现实世界的漫长而辉煌的历程。同时，本书还将详细阐述激光技术如何深刻地改变了科学研究、工业生产、医疗健康、通信传输乃至军事国防等众多领域，勾勒出激光技术未来发展的前景与挑战。 第一章 激光的诞生：光子的奇妙旅程 在探寻激光的奥秘之前，我们首先需要理解“光”本身的本质。光，作为一种电磁波，同时又表现出粒子的性质，即“光子”。原子内部的电子围绕原子核运动，它们并非处于任意能量状态，而是遵循量子化的能级规则。当原子吸收能量时，其内部的电子会跃迁到更高能级的激发态；当电子从高能级跃迁回低能级时，就会释放出光子，这一过程被称为自发辐射。 然而，要产生激光，仅仅依靠自发辐射是远远不够的。激光的核心在于一种更为特殊的辐射方式——受激辐射。当一个处于激发态的原子遇到一个与其能量差恰好匹配的光子时，这个光子会“激发”该原子，使其电子立刻跃迁回低能级，并释放出一个与入射光子在频率、方向、相位和偏振都完全相同的“孪生”光子。这意味着，一旦存在一个光子，它就有可能引发一系列的受激辐射，从而产生大量同质化的光子，这就是激光的雏形。 为了实现持续的受激辐射，我们需要创造一种“粒子数反转”的态，即在某个能级上，处于高能级的原子数量要多于处于低能级的原子数量。在自然状态下，低能级上的原子数量总是多于高能级，因此难以形成受激辐射的链式反应。要实现粒子数反转，我们需要引入“泵浦”机制。泵浦可以是光学泵浦（利用其他光源激发）、电学泵浦（通过电场激发）或化学泵浦（通过化学反应）。通过泵浦，大量原子被激发到高能级，从而实现了粒子数反转。 第二章 激光器：制造“神奇之光”的机器 激光器是实现激光产生的核心装置。一个典型的激光器主要由三个关键部分组成： 1. 工作物质（增益介质）： 这是产生激光光子的核心。工作物质可以是固体（如红宝石、Nd:YAG晶体）、气体（如He-Ne、CO2）、液体（如染料）或半导体材料。不同的工作物质在不同的波长范围内具有特定的发射特性。 2. 泵浦源： 如前所述，泵浦源的目的是为工作物质提供能量，以实现粒子数反转。泵浦源的效率和功率直接影响激光器的性能。 3. 光学谐振腔： 这是激光器实现光放大和方向控制的关键。光学谐振腔通常由两个相互平行的反射镜组成，它们分别位于工作物质的两端。其中一个反射镜是全反射镜，另一个则为部分反射镜（输出镜）。在谐振腔内，光子在工作物质中不断来回反射，每一次通过工作物质都会引起更多的受激辐射，从而使激光束得到放大。输出镜则允许一部分激光束以极高的方向性、单色性和相干性输出，形成我们所熟知的激光。 根据工作物质的不同，激光器可以分为多种类型，例如： 气体激光器： 如He-Ne激光器，以其良好的单色性和稳定性而闻名，常用于测量、干涉等精密应用。CO2激光器则功率强大，适用于切割、焊接等工业领域。 固体激光器： 如Nd:YAG激光器，具有输出功率高、波长可调等优点，广泛应用于科研、医疗和工业。 半导体激光器： 体积小、效率高、易于集成，是我们日常生活中最常见的激光器，如CD/DVD播放器、条形码扫描仪、光纤通信中的光源等。 染料激光器： 能够输出可调谐的激光，在光谱学研究和激光医疗等领域具有重要价值。 第三章 激光的独特魅力：超乎寻常的光学特性 激光之所以能够取代许多传统光源，并创造出无数新的应用，源于其与生俱来的独特光学特性： 1. 单色性（Monochromaticity）： 激光的谱线非常狭窄，几乎只包含一个单一的波长。这意味着激光的颜色极其纯净，与普通光源发出的包含多种颜色的混合光截然不同。这种高度的单色性使得激光在光谱测量、干涉和衍射实验中具有无可比拟的优势。 2. 方向性（Directionality）： 激光束的发散角极小，即使在传播很远的距离后，光束仍然能保持很小的尺寸。这种高度的方向性使得激光能够精确地聚焦到微小的目标上，并能在长距离传输中保持能量密度。这是激光雷达、激光测量和激光通信等应用的基础。 3. 相干性（Coherence）： 激光的光波在时间和空间上都表现出高度的相干性。这意味着所有光子都以相同的相位向前传播，就像一支训练有素的军队。这种相干性使得激光能够产生干涉和衍射现象，并被广泛应用于全息术、激光测量和光学干涉仪等领域。 4. 高亮度（High Brightness）： 亮度是单位时间和单位面积发出的光功率。由于激光的单色性、方向性和相干性，其能量高度集中，因此具有极高的亮度，远超任何传统光源。高亮度使得激光能够实现超精细的加工、产生极高的温度，并在科学研究中探测极其微弱的信号。 第四章 激光技术的演进：从梦想走向现实 激光的诞生并非一蹴而就，而是经历了漫长的理论探索和实验验证过程。早在1917年，爱因斯坦就提出了受激辐射的概念，为激光的诞生奠定了理论基础。然而，真正将受激辐射转化为实际应用，还需要更多关键技术的突破。 1950年代，美国物理学家查尔斯·汤斯（Charles Townes）及其同事在微波领域实现了受激辐射的放大，发明了“微波激射器”（MASER），为激光器的问世铺平了道路。1960年，美国休斯实验室的西奥多·梅曼（Theodore Maiman）成功研制出世界上第一台激光器——红宝石激光器，标志着激光时代的正式开启。 自此，激光技术进入了快速发展的时期。科学家们不断开发出不同类型、不同波长、不同功率的激光器，其性能也日益提升。从最初的实验室研究工具，激光逐渐走入工业生产线，进入医疗机构，并最终融入我们的日常生活。每一次技术上的突破，都为激光器带来了新的应用领域和更广阔的市场。 第五章 激光的应用：点亮世界的“魔幻之光” 激光技术的蓬勃发展，极大地拓展了人类的能力边界，并在各个领域催生了无数革命性的应用： 工业领域： 激光焊接、激光切割、激光打标、激光精密加工等技术，因其高精度、高效率、低损伤的特点，已成为现代工业生产不可或缺的工具。从汽车制造到电子产品生产，激光技术都在默默地提升着产品质量和生产效率。 医疗领域： 激光在医疗上的应用可谓“包罗万象”。激光手术具有创伤小、出血少、恢复快的优点，广泛应用于眼科（近视矫正）、皮肤科（去除疤痕、雀斑）、外科（肿瘤切除）、牙科等。同时，激光还被用于辅助诊断（如光动力疗法）和医学成像。 信息通信： 光纤通信是现代通信的基石，而激光正是光纤通信中信息传输的“载体”。激光的高带宽和低损耗特性，使得信息能够以前所未有的速度和容量进行传输，支撑着互联网的飞速发展。 科学研究： 激光在基础科学研究中扮演着至关重要的角色。高强度激光可以模拟极端条件下的物理过程；高精度激光测量可以探测微小的位移和形变；激光光谱学可以分析物质的化学成分和结构；激光诱导的等离子体更是成为研究物质相变、核聚变等前沿领域的重要手段。 测量与检测： 激光测距仪、激光扫描仪、激光雷达（LiDAR）等技术，能够实现高精度、远距离的测量和三维建模，在地理测绘、自动驾驶、工业自动化、文物保护等领域发挥着关键作用。 军事国防： 激光在军事上的应用也日益广泛，包括激光制导武器、激光测距仪、激光干扰系统、激光探测设备等，能够提升武器的精确性和作战效能。 消费品领域： 我们日常生活中接触到的CD/DVD/蓝光播放器、激光打印机、条形码扫描仪、激光指示器、激光投影仪等，都离不开激光技术的支持。 第六章 激光技术的未来：无限可能，持续探索 尽管激光技术已经取得了举世瞩目的成就，但其发展仍未止步。未来的激光技术将更加注重以下几个方向： 更高功率、更高效率： 满足更广泛的工业加工和能源应用需求。 更短波长、更长波长： 拓展激光在光谱分析、精密加工和特定医疗领域的应用。 更高集成度、更低成本： 推动激光技术在消费电子和物联网领域的普及。 更智能化的激光系统： 结合人工智能和机器学习，实现激光应用的自动化和智能化。 新型激光材料与机制的探索： 如量子点激光、飞秒激光、超快激光等，将带来前所未有的新特性和新应用。 激光在新能源、量子计算、生物医学等前沿领域的深度融合： 激光有望在这些新兴领域扮演更加核心的角色。 激光，这一由人类智慧创造的“神奇之光”，正以其强大的能量和无限的可能，不断地改变着我们的世界，并将在未来的科技发展中继续扮演举足轻重的角色。本书的编写，正是希望能够激发读者对激光技术的好奇心，理解其背后的科学原理，并感受其为人类社会带来的巨大贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格非常独特，它不像某些教科书那样总是保持一种冰冷、绝对客观的语调。相反，它带有一种温和而坚定的学术权威感。作者在阐述复杂理论时，用词精准，但并不刻意卖弄深奥的术语，而是力求用最精确的语言来描述物理现象的本质。我特别欣赏其中一些地方的处理，比如对历史发展脉络的梳理，它没有生硬地列出时间线，而是将关键的科学发现融入到理论的演进中，让人感觉到科学知识的积累是一个不断试错和突破的过程。这种叙述方式，使得阅读过程充满了人文关怀，让人感觉自己不是在与冰冷的定律对话，而是在与一位经验丰富的导师交流，他既掌握了前沿知识，也理解初学者的困惑。

评分☆☆☆☆☆

我尝试着从内容编排的逻辑性来评估这本书的“易学”程度。坦白说，激光原理这个领域本身就充满了高深的物理概念和复杂的数学推导，很多教材往往一开始就将读者推入高深的境地，让人望而却步。然而，这本书在构建知识体系上展现了高超的技巧。它没有急于求成，而是循序渐进地从最基础的光学基础概念开始铺陈，像是搭建楼房的基石，打得非常牢固。对于一些核心概念的引入，作者似乎总能找到一个非常贴切的比喻或者一个简洁的物理图像来帮助理解，这比纯粹的公式轰炸要有效得多。比如，在讲解腔模结构的那一章节，我感觉作者似乎能‘看’到读者在哪个环节会卡住，并提前设置了“拐杖”，这使得我在攻克那些传统上被认为是难点的部分时，感觉阻力小了很多。这种对读者学习路径的体贴入微的关怀，是很多理论教材所欠缺的。

评分☆☆☆☆☆

从一个实践者的角度来看，这本书的实用性和深度达到了一个很好的平衡点。理论的讲解固然重要，但如果脱离了实际应用，知识很快就会变得空泛。我发现这本书在关键的理论推导完成后，往往会紧接着引入一些相关的工程应用实例或者实验设计思路。这些插叙虽然没有占去大量篇幅，但它们像指南针一样，为抽象的理论指明了方向。例如，在讨论了半导体激光器的效率问题后，书中自然地延伸到了光纤通信或者材料加工中的实际需求和限制，这极大地激发了我的兴趣，让我不仅仅满足于理解“是什么”，更想探究“为什么”以及“如何应用”。这种理论与实践的无缝对接，让这本书不仅仅是一本应试教材，更像是一本可以伴随职业生涯成长的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝配上烫金的书名，拿在手里就感觉分量十足，仿佛蕴含着无穷的知识。初翻开的时候，我最先注意到的是它的字体选择和排版布局。印刷质量无可挑剔，纸张的选择也偏向于那种略带磨砂质感的，长时间阅读眼睛不容易疲劳。尤其是那些复杂的公式和图表，印制得极其清晰锐利，丝毫没有模糊不清的现象，这对于理工科的学习资料来说简直是太重要了。每一章的章节标题都设计得简洁有力，让人对即将进入的主题有一个明确的预期。作者对细节的把控真的体现了专业水准，比如章节之间的过渡页和目录页的设计，都经过了精心的考量，读起来是一种享受，而不是枯燥的符号堆砌。整体来看，这本书的物理呈现，就已经为接下来的深度学习奠定了一个非常积极的心理基础，让人愿意沉下心来，仔细研读每一个字句。

评分☆☆☆☆☆

对我而言，衡量一本专业书籍价值的另一个重要维度是它的“可检索性”和“复习效率”。这本书在这方面做得非常出色。书中的术语定义都非常清晰，并且关键公式和结论往往被突出显示，这在考前快速回顾时提供了极大的便利。更重要的是，它建立了一套清晰的内部引用体系，使得我在回顾某个概念时，可以迅速追溯到它在前面章节的初始定义或推导步骤，而不用在全书中大海捞针。这种结构化的知识组织，极大地提高了信息的回溯效率。一本好书，不应该只在第一次阅读时提供价值，而应该在你后续需要查阅和巩固时，依然能迅速成为你的得力助手，这本书显然具备了这种长久的参考价值。