激光原理(普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

袁曉東劉肯 編

圖書標籤:

• 激光原理
• 激光技術
• 光學
• 物理學
• 電子科學與技術
• 高等教育
• 教材
• 光電子技術
• 激光應用
• 半導體激光器

店鋪： 木垛圖書旗艦店

齣版社： 科學

ISBN：9787030472892

商品編碼：29734831303

開本：16

齣版時間：2016-03-01

基本信息

• 商品名稱：激光原理(普通高等教育電子科學與技術類特色專業係列規劃教材)
• 作者：編者:袁曉東//劉肯
• 定價：59
• 齣版社：科學
• ISBN號：9787030472892

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2016-03-01
• 印刷時間：2018-05-01
• 版次：1
• 印次：3
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：248
• 字數：415韆字

內容提要

袁曉東、劉肯編著的《激光原理（普通高等教育 電子科學與技術類特色專業係列規劃教材）》首先闡 述激光與普通光的本質區彆，使讀者對於激光有一個 總體認識；接下來討論激光諧振腔、高斯光束和高斯 光束的變換，讀者可以瞭解激光諧振腔和激光光束的 性質，掌握激光光束的變換規律和操控方法；通過激 光器經典理論和半經典理論的學習，讀者能夠瞭解激 光放大和振蕩的基本規律；激光器模式控製和脈衝激 光器部分則主要講述如何對激光器進行操控來實現激 光的高頻率分辨或者高時間分辨；*後對於常見的典 型激光器作瞭簡單介紹，使讀者對於不同類型激光器 的特點有一個較全麵的瞭解。
     本書可作為高等工科院校本科生激光原理課程教 材，也可供相關專業方嚮的高等院校師生及工程技術 人員參考。
    

目錄

前言
第1章 光波的相乾性描述
1.1 激光的概念
1.2 光波的模式密度
1.3 光波的縱嚮相乾性
1.4 橫嚮相乾性
1.5 集光率與輻射度
習題
第2章 光學諧振腔的一般性質
2.1 平行平麵鏡腔的光強透射率
2.2 諧振頻率
2.3 模式頻率寬度
2.4 光子壽命與品質因子
習題
第3章 高斯光束與激光諧振腔
3.1 對稱共焦腔中的自再現模
3.2 高斯光束
3.3 薄透鏡對高斯光束的變換
3.4 一般球麵鏡光學諧振腔中的高斯光束
3.5 高階模
3.6 諧振腔的諧振頻率
習題
第4章 高斯光束傳輸變換
4.1 高斯光束的聚焦
4.2 高斯光束的準直
4.3 光綫光學的矩陣方法和高斯光束的傳輸變換
習題
第5章 受激輻射和光增益
5.1 受激輻射
5.2 自發輻射的經典諧振子模型
5.3 激光增益
5.4 增益截麵
5.5 非輻射躍遷和量子效率
習題
第6章 激光放大器
6.1 三能級係統與四能級係統的粒子數變化的速率方程
6.2 增益飽和
6.3 放大器增益
6.4 光縴放大器
習題
第7章 連續波激光器
7.1 激光産生的條件
7.2 激光器穩態運轉
習題
第8章 激光器的半經典理論
8.1 密度矩陣
8.2 集居數矩陣
8.3 電磁場方程
8.4 激光器的單模運轉和速率方程解
8.5 激光器的多模運轉
8.6 兩模運轉和模競爭問題
8.7 三模運轉和鎖模
習題
第9章 氣體激光器
9.1 運動原子的多普勒效應
9.2 氣體原子激光器振蕩的定性討論
9.3 氣體原子輻射的頻率分布
9.4 非均勻加寬增益介質的增益係數
9.5 氣體介質激光器的輸齣光強
習題
**0章 激光器模式控製
10.1 均勻加寬增益介質激光器
10.2 非均勻加寬增益介質激光器
10.3 激光器的穩頻
習題
**1章 脈衝激光器
11.1 Q開關激光器理論
11.2 Q開關激光器産生激光脈衝的過程
11.3 激光器Q開關實現方法
11.4 激光器鎖模原理
11.5 激光器鎖模的方法
習題
**2章 典型激光器簡介
12.1 原子激光器
12.2 分子激光器
12.3 離子激光器和準分子激光器
12.4 固體激光器
12.5 光縴激光器
習題
**3章 半導體激光器
13.1 半導體材料的性質
13.2 半導體激光器的諧振腔
13.3 半導體激光器的工作原理
13.4 半導體激光器的速率方程
習題
附錄A 薄透鏡對光束的變換性質
附錄B 方形球麵鏡諧振腔的諧振頻率
附錄C **1章式（1145）的推導
附錄D 布拉格聲光光柵的衍射效率與光縴光柵的反射率
附錄E 符號索引
附錄F 習題參考答案與解答
參考文獻

激光的世界：光能的奧秘與無限可能 引言： 自問世以來，激光以其獨特的單色性、相乾性、方嚮性和高亮度，深刻地改變瞭科學研究、工業生産、醫療健康、通信技術乃至日常生活。它不再僅僅是實驗室裏的奇妙發明，而是驅動現代社會進步的重要技術引擎。本書旨在揭示激光的深層原理，帶領讀者穿越光波的奇幻世界，探索其誕生、發展以及如何被巧妙地應用於解決現實世界的挑戰。我們不求麵麵俱到，而是聚焦於激光核心的物理機製，並結閤當下具有代錶性的應用場景，勾勒齣激光技術廣闊而令人興奮的圖景。 第一章：光的本質與量子革命——激光的哲學基石 要理解激光，首先必須迴到光的本源。光，作為一種基本粒子和波動的統一體，其行為的奇特性遠超我們日常的直觀感受。本章將從經典電磁波理論齣發，深入淺齣地闡述光的波動性，包括乾涉、衍射等現象，這些是理解激光相乾性的重要基礎。然而，經典理論在解釋黑體輻射、光電效應等現象時顯得捉襟見肘。在這裏，量子力學的曙光——普朗剋的光量子假說應運而生，宣告瞭微觀世界的革命。愛因斯坦的光電效應解釋，更是確立瞭光子的概念，為理解光與物質的相互作用提供瞭全新的視角。我們將詳細探討這些裏程碑式的理論突破，揭示“光子”這一微觀能量粒子的誕生，以及它們如何在宏觀世界的尺度上，編織齣激光的奇跡。理解瞭光的量子本質，我們纔能真正走進激光的核心——受激輻射。 第二章：原子在光場中的舞蹈——受激輻射的奧秘 當一個原子被一個具有特定能量的光子激發後，它會進入一個高能態。然而，高能態是不穩定的，原子傾嚮於迴到低能態，並在此過程中釋放齣能量。這一過程可以是自發輻射，也可以是受激輻射。自發輻射的光子方嚮、相位和偏振都是隨機的，就像普通光源發齣的光。而受激輻射，則是激光的靈魂所在。當一個處於高能態的原子，遇到一個能量恰好等於其能級差的光子時，這個外來光子會“引導”原子躍遷迴低能態，並釋放齣一個與外來光子在方嚮、相位、偏振、頻率上完全一緻的光子。這就像一個指揮官，一聲令下，所有士兵（原子）同步前進（發射光子）。本章將深入剖析原子能級結構、吸收、自發輻射和受激輻射的概率以及它們之間的相互關係。我們將通過對玻爾模型、量子力學原子模型等經典模型的梳理，來理解原子如何與光子進行能量交換，從而為受激輻射的誕生奠定理論基礎。 第三章：邁嚮“光的放大”——粒子數反轉的藝術 受激輻射是産生與入射光子完全相同的光子的機製，但要實現“光的放大”，即産生比入射光更多的光子，僅僅依靠受激輻射是不夠的。我們需要一個關鍵條件：粒子數反轉。在通常狀態下，原子的能量分布遵循玻爾茲曼分布，即低能態的粒子數遠多於高能態的粒子數。在這種情況下，入射光子更多地會被原子吸收，而不是引發受激輻射。要打破這一“自然規律”，就需要通過外部能量輸入，將大量原子“泵”入高能態，使得高能態的粒子數反轉於低能態，即粒子數反轉。本章將詳細探討實現粒子數反轉的各種“泵浦”機製，包括光學泵浦、電學泵浦、化學泵浦等。我們將分析不同泵浦方式的優缺點，以及它們如何有效地為激光介質提供能量。理解粒子數反轉，是理解激光器為何能産生強大相乾光束的決定性一步。 第四章：激光器的核心組件——諧振腔的魔力 有瞭受激輻射和粒子數反轉，我們就擁有瞭産生激光的“種子”。然而，要將這束微弱的、無方嚮性的受激輻射放大成一束高強度、高方嚮性的激光束，離不開激光器的另一個關鍵組成部分——諧振腔。諧振腔通常由兩個相對放置的反射鏡構成，一側為全反射鏡，另一側為部分反射鏡（輸齣鏡）。光在諧振腔內來迴反射，每一次通過增益介質時都會發生受激輻射，從而不斷被放大。同時，諧振腔的幾何結構和反射鏡的性質決定瞭隻有特定頻率和特定模式的光纔能在其中穩定傳播並被放大，從而實現瞭光譜的純化和空間模式的約束。本章將深入探討諧振腔的工作原理，包括腔模、縱模、橫模等概念，以及它們對激光輸齣特性的影響。我們將分析不同類型的諧振腔（如平形腔、共振腔等）以及它們在不同激光器設計中的應用。 第五章：多姿多彩的激光世界——不同類型激光器及其特點 激光傢族的成員繁多，它們在工作介質、泵浦方式、輸齣特性等方麵各有韆鞦，適用於不同的應用場景。本章將重點介紹幾種具有代錶性的激光器，包括： 氣體激光器： 如氦氖激光器、二氧化碳激光器，它們以氣體為工作介質，結構簡單，輸齣穩定，在科研、測量、切割等領域有著廣泛應用。我們將分析不同氣體激光器的能級結構、放電原理以及它們如何實現連續或脈衝輸齣。 固體激光器： 如紅寶石激光器、Nd:YAG激光器，它們以固體晶體或玻璃為工作介質，易於實現高功率輸齣，是工業加工、醫療美容等領域的重要工具。我們將探討不同固體激光器的激活離子、增益介質的特性以及其獨特的泵浦和諧振方式。 半導體激光器： 如二極管激光器，它們體積小、效率高、易於集成，廣泛應用於光通信、激光打印機、DVD播放器等日常消費電子産品。我們將深入瞭解半導體p-n結的能帶結構、載流子注入以及如何在其中實現受激輻射。 染料激光器： 它們以有機染料溶液為工作介質，具有輸齣波長可調的獨特優勢，在光譜學研究、醫學診斷等領域發揮著重要作用。我們將探討染料分子的熒光特性以及如何通過改變染料溶液和泵浦方式來實現波長調諧。 通過對這些不同類型激光器的介紹，讀者將能對激光技術的廣泛性和多樣性有一個宏觀的認識。 第六章：激光的應用——點亮科技與生活的每一個角落 激光並非僅僅是物理原理的展示，它更是解決現實世界問題的強大工具。本章將聚焦於激光在各個領域的標誌性應用，展現其強大的實用價值。 工業製造： 激光切割、激光焊接、激光打標等技術，以其高精度、高效率、無接觸等優勢，極大地提升瞭製造業的水平。我們將探討激光與材料相互作用的機製，以及如何通過優化激光參數來滿足不同的加工需求。 通信技術： 光縴通信正是建立在激光技術之上。激光作為信息載體，能夠傳輸海量數據，徹底改變瞭我們獲取信息的方式。我們將簡要介紹光縴通信的基本原理，以及激光在其中扮演的關鍵角色。 醫療健康： 從激光手術、激光近視矯正，到激光治療皮膚疾病、激光祛除紋身，激光在醫療領域的應用日益廣泛，以其精準、微創的特點，為患者帶來福音。我們將探討不同波長和功率的激光在生物組織中的作用機製。 科學研究： 激光光譜學、激光誘導擊穿光譜（LIBS）、激光全息術等，為科學傢們提供瞭強大的研究工具，幫助我們更深入地理解物質的結構和性質，探索宇宙的奧秘。 信息存儲與顯示： CD、DVD、藍光光盤的讀寫，以及激光投影技術，都離不開激光的支持。 這些應用僅僅是激光技術廣闊前景的冰山一角。隨著技術的不斷發展，激光將在更多領域展現齣其獨特的價值。 結語： 激光，作為人類智慧的結晶，其發展曆程充滿瞭探索與創新。從對光本質的深刻理解，到對原子能級躍遷的精妙控製，再到諧振腔的神奇設計，每一步都凝聚著科學傢的智慧和努力。本書希望通過對激光原理的深入剖析和對典型應用的介紹，為讀者打開一扇通往激光世界的大門，激發對這一迷人技術的濃厚興趣。未來，激光技術必將繼續蓬勃發展，為人類社會帶來更多驚喜和變革。

評分☆☆☆☆☆

這本書的邏輯架構和內容組織能力，簡直是教科書級彆的典範。我過去閱讀其他教材時，常常感到章節之間的銜接有些生硬，仿佛是幾篇獨立的論文拼湊而成。但翻開這本，你會發現作者顯然花費瞭大量心血來構建一個嚴密的知識體係。從宏觀的激光器分類到微觀的粒子激發過程，每一步的過渡都處理得極其自然和平滑。舉個例子，當講到半導體激光器的工作原理時，它並沒有僅僅停留在pn結的簡單描述上，而是深入探討瞭異質結的能帶匹配如何影響載流子的注入效率和光子産率，這種層次感的遞進，讓人讀起來心悅誠服。更讓我欣賞的是，作者似乎非常懂得讀者的“痛點”，在關鍵的物理模型推導完成後，總會穿插一些簡潔明瞭的工程應用實例或者曆史背景介紹，這極大地緩解瞭純理論學習帶來的疲憊感，也讓知識點不再是孤立的符號組閤。我個人對其中的光與物質的相互作用那一章印象深刻，它用非常直觀的方式解釋瞭綫型增益和吸收的細節，為後續理解閾值和效率奠定瞭極佳的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當有格調，深邃的藍色背景，搭配著簡潔有力的白色和橙色字體，立刻就能讓人感受到它蘊含的專業性和深度。我拿到手的時候，首先注意到的是紙張的質感，非常厚實，印刷的清晰度也無可挑剔，即便是復雜的公式和圖錶，也看得一清二楚，這對於需要反復研讀的教材來說至關重要。我當時正準備係統學習光電子技術的基礎知識，但市麵上很多教材要麼過於側重理論的枯燥推導，要麼又過於簡略以至於實用性不強。而這本的排版布局，我感覺把握得恰到好處，它並沒有一開始就將讀者推入深奧的量子力學模型中，而是循序漸進地從光的本性、介質與光的相互作用講起，為後續的激光産生和特性分析打下瞭堅實的基礎。尤其是那些關於能級躍遷和受激輻射的插圖，用色和構圖都極為精妙，一下子就把抽象的概念具象化瞭。我花瞭點時間粗略翻閱瞭目錄，發現它對光腔理論的講解部分似乎非常詳盡，光束的模式和穩定性分析應該是它的強項，我很期待接下來的學習體驗，希望它能真正成為我探索激光世界的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

老實說，這本書的份量感是壓倒性的，但絕不是那種故意堆砌篇幅的注水書。當你真正沉浸進去閱讀時，會體會到其內容的密度和廣度。我最欣賞它的一點是，它在處理基礎理論的同時，並沒有完全拋棄現代激光技術的前沿動態。例如，在討論鎖模技術時，它不僅詳細介紹瞭Kerr透鏡鎖模等經典方法，還用瞭一小節篇幅概述瞭近年來興起的拓撲光子學在超快激光脈衝産生中的應用潛力，這體現瞭編者對學科發展脈絡的深刻洞察力。另外，這本書的習題設計也頗具匠心，它們不是那種簡單的套用公式的計算題，很多題目都是半開放式的設計，需要讀者綜閤運用多個章節的知識點進行分析和推理，真正考驗瞭對原理的掌握程度，而不是簡單的記憶能力。我敢斷定，如果能紮實地完成書後的大部分習題，那麼在光電相關的專業課程中取得高分幾乎是闆上釘釘的事情。

評分☆☆☆☆☆

從一個初學者的角度來看，這本書最大的優勢在於其極高的自洽性和完整性。它幾乎涵蓋瞭所有初階到中階激光物理所必需的核心知識點，且每一部分的介紹都保持瞭高度的一緻性，沒有齣現前後矛盾或標準不統一的情況，這對於建立正確的知識框架至關重要。我注意到，在討論激光器的效率和噪聲特性時，它非常細緻地平衡瞭理論分析與實際工程參數之間的關係，比如對量子極限效率的討論，會結閤實際材料的限製因素進行修正，這種務實的態度非常可貴。再者，這本書的參考書目部分做得非常齣色，它不僅列齣瞭經典著作，還指嚮瞭一些近年的高影響力文獻，為有誌於深入研究的讀者提供瞭清晰的進階路徑。總體而言，這本書的編輯質量和學術水準都達到瞭頂尖水平，它成功地將一門看似艱深復雜的學科，以一種結構清晰、邏輯嚴密的方式呈現在我們麵前，絕對是專業學習路上的一個裏程碑式的選擇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格非常嚴謹，但又透露著一種對科學的赤誠與熱情，讀起來絲毫沒有傳統教材那種拒人於韆裏之外的冰冷感。作者在闡述一些復雜的物理概念時，會巧妙地運用類比和形象化的語言，即便是一些對光學背景知識掌握不深的人，也能大緻跟上思路。例如，描述激光腔中的光場分布時，它用到瞭類似於“駐波的形狀決定瞭聲音的音色”這樣的類比，瞬間拉近瞭讀者與抽象電磁波概念的距離。我尤其喜歡它在處理數學推導時的態度——既不放過任何一個關鍵步驟，但也不會過度糾纏於不影響核心理解的代數變換。它會清晰地標示齣哪些是必須推導的核心公式，哪些是可以通過查閱附錄或使用特定軟件快速驗證的輔助部分。這種權衡把握得非常老道，讓學習效率得到瞭極大的提升。這本書的深度和廣度，讓我覺得它不僅僅是一本課堂教材，更像是一本可以伴隨工程師職業生涯的工具書。