基本信息
书名:激光原理及应用(第3版)
定价:39.90元
作者:陈家璧,彭润玲
出版社:电子工业出版社
出版日期:2013-01-01
ISBN:9787121191886
字数:
页码:312
版次:3
装帧:平装
开本:16开
商品重量:0.381kg
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内容提要
《激光原理及应用(第3版)》从内容上分为两部分。~5章介绍激光的基本理论,从激光的物理学基础出发,着重阐明物理概念,以及激光输出特性与激光器的参数之间的关系,尽量避免过多的理论计算,以掌握激光器的选择和使用为主要目的;第6~10章介绍激光在计量、加工、医学、信息技术,以及现代科技前沿问题中的应用,重点介绍各种应用的思路和方法。
目录
章 辐射理论概要与激光产生的条件
1.1 光的波粒二象性
1.1.1 光波
1.1.2 光子
1.2 原子的能级和辐射跃迁
1.2.1 原子能级和简并度
1.2.2 原子状态的标记
1.2.3 玻尔兹曼分布
1.2.4 辐射跃迁和非辐射跃迁
1.3 光的受激辐射
1.3.1 黑体热辐射
1.3.2 光和物质的作用
1.3.3 自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
1.3.4 自发辐射光功率与受激辐射光功率
1.4 光谱线增宽
1.4.1 光谱线、线型和光谱线宽度
1.4.2 自然增宽
1.4.3 碰撞增宽
1.4.4 多普勒增宽
1.4.5 均匀增宽和非均匀增宽线型
1.4.6 综合增宽
1.5 激光形成的条件
1.5.1 介质中光的受激辐射放大
1.5.2 光学谐振腔和阈值条件
思考练习题1
第2章 激光器的工作原理
2.1 光学谐振腔结构与稳定性
2.1.1 共轴球面谐振腔的稳定性条件
2.1.2 共轴球面腔的稳定图及其分类
2.1.3 稳定图的应用
2.2 速率方程组与粒子数反转
2.2.1 三能级系统和四能级系统
2.2.2 速率方程组
2.2.3 稳态工作时的粒子数密度反转分布
2.2.4 小信号工作时的粒子数密度反转分布
2.2.5 均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
2.2.6 均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
2.3 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
2.3.1 均匀增宽介质的增益系数
2.3.2 均匀增宽介质的增益饱和
2.4 非均匀增宽介质的增益饱和
2.4.1 介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
2.4.2 非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
2.4.3 非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
2.4.4 非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
2.5 激光器的损耗与阈值条件
2.5.1 激光器的损耗
2.5.2 激光谐振腔内形成稳定光强的过程
2.5.3 阈值条件
2.5.4 对介质能级选取的讨论
思考练习题2
第3章 激光器的输出特性
3.1 光学谐振腔的衍射理论
3.1.1 菲涅耳�不�尔霍夫衍射公式
3.1.2 光学谐振腔的自再现模积分方程
3.1.3 激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
3.2 对称共焦腔内外的光场分布
3.2.1 共焦腔镜面上的场分布
3.2.2 共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
3.3 高斯光束的传播特性
3.3.1 高斯光束的振幅和强度分布
3.3.2 高斯光束的相位分布
3.3.3 高斯光束的远场发散角
3.3.4 高斯光束的高亮度
3.4 稳定球面腔的光束传播特性
3.4.1 稳定球面腔的等价对称共焦腔
3.4.2 稳定球面腔的光束传播特性
3.5 激光器的输出功率
3.5.1 均匀增宽型介质激光器的输出功率
3.5.2 非均匀增宽型介质激光器的输出功率
3.6 激光器的线宽极限
3.7 激光光束质量的品质因子M2
思考练习题3
第4章 激光的基本技术
4.1 激光器输出的选模
4.1.1 激光单纵模的选取
4.1.2 激光单横模的选取
4.2 激光器的稳频
4.2.1 影响频率稳定的因素
4.2.2 稳频方法概述
4.2.3 兰姆凹陷法稳频
4.2.4 饱和吸收法稳频
4.3 激光束的变换
4.3.1 高斯光束通过薄透镜时的变换
4.3.2 高斯光束的聚焦
4.3.3 高斯光束的准直
4.3.4 激光的扩束
4.4 激光调制技术
4.4.1 激光调制的基本概念
4.4.2 电光强度调制
4.4.3 电光相位调制
4.5 激光偏转技术
4.5.1 机械偏转
4.5.2 电光偏转
4.5.3 声光偏转
4.6 激光调Q技术
4.6.1 激光谐振腔的品质因数Q
4.6.2 调Q原理
4.6.3 电光调Q
4.6.4 声光调Q
4.6.5 染料调Q
4.7 激光锁模技术
4.7.1 锁模原理
4.7.2 主动锁模
4.7.3 被动锁模
思考练习题4
第5章 典型激光器介绍
5.1 固体激光器
5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质
5.1.2 固体激光器的泵浦系统
5.1.3 固体激光器的输出特性
5.1.4 新型固体激光器
5.2 气体激光器
5.2.1 氦氖(He�睳e)激光器
5.2.2 二氧化碳激光器
5.2.3 Ar+离子激光器
5.3 染料激光器
5.3.1 染料激光器的激发机理
5.3.2 染料激光器的泵浦
5.3.3 染料激光器的调谐
5.4 半导体激光器
5.4.1 半导体的能带和产生受激辐射的条件
5.4.2 PN结和粒子数反转
5.4.3 半导体激光器的工作原理和阈值条件
5.4.4 同质结和异质结半导体激光器
5.5 其他激光器
5.5.1 准分子激光器
5.5.2 自由电子激光器
5.5.3 化学激光器
思考练习题5
第6章 激光在精密测量中的应用
6.1 激光干涉测长
6.1.1 干涉测长的基本原理
6.1.2 激光干涉测长系统的组成
6.1.3 激光外差干涉测长技术
6.1.4 激光干涉测长应用举例
6.2 激光衍射测量
6.2.1 激光衍射测量原理
6.2.2 激光衍射测量的方法
6.2.3 激光衍射测量的应用
6.3 激光测距
6.3.1 激光脉冲测距
6.3.2 激光相位测距
6.4 激光准直及多自由度测量
6.4.1 激光准直仪
6.4.2 激光衍射准直仪
6.4.3 激光多自由度测量
6.5 激光多普勒测速
6.5.1 运动微粒散射光的频率
6.5.2 差频法测速
6.5.3 激光多普勒测速技术的应用
6.6 环形激光测量角度和角加速度
6.6.1 环形激光精密测角
6.6.2 光纤陀螺
6.7 激光环境计量
6.8 激光散射板干涉仪
思考练习题6
第7章 激光加工技术
7.1 激光热加工原理
7.2 激光表面改性技术
7.2.1 激光淬火技术的原理与应用
7.2.2 激光表面熔凝技术
7.2.3 激光熔覆技术
7.3 激光去除材料技术
7.3.1 激光打孔
7.3.2 激光切割
7.4 激光焊接
7.4.1 激光热导焊
7.4.2 激光深熔焊
7.4.3 激光复合焊
7.5 激光快速成型技术
7.5.1 激光快速成型技术的原理及主要优点
7.5.2 激光快速成型技术
7.5.3 激光快速成型技术的重要应用
7.6 其他激光加工技术
7.6.1 激光清洗技术
7.6.2 激光弯曲
思考练习题7
第8章 激光在医学中的应用
8.1 激光与生物体的相互作用
8.1.1 生物体的光学特性
8.1.2 激光对生物体的作用
8.1.3 激光对生物体应用的优点
8.2 激光在临床治疗中的应用
8.2.1 激光临床治疗的种类与现状
8.2.2 激光在皮肤科及整形外科领域中的应用
8.2.3 激光在眼科中的应用
8.2.4 激光在泌尿外科中的应用
8.2.5 激光在耳鼻喉科中的应用
8.2.6 新的技术——间质激光光凝术
8.2.7 光动力学治疗
8.3 激光在生物体检测及诊断中的应用
8.3.1 利用激光的生物体光谱测量及诊断
8.3.2 激光断层摄影
8.3.3 激光显微镜
8.4 医用激光设备
8.4.1 医用激光光源
8.4.2 医用激光传播用光纤
8.5 激光应用于医学的未来
8.5.1 医用激光新技术
8.5.2 光动力学治疗的前景
思考练习题8
第9章 激光在信息技术中的应用
9.1 光纤通信系统中的激光器和光放大器
9.1.1 半导体激光器
9.1.2 光纤激光器
9.1.3 光放大器
9.2 激光全息三维显示
9.2.1 全息术的历史回顾
9.2.2 激光全息术的基本原理和分类
9.2.3 白光再现的全息三维显示
9.2.4 计算全息图
9.2.5 数字全息术
9.2.6 全息三维显示的优点
9.2.7 全息三维显示的应用
9.2.8 全息三维显示技术的展望
9.3 激光存储技术
9.3.1 激光存储的基本原理、分类及特点
9.3.2 激光光盘存储
9.3.3 激光体全息光存储
9.3.4 激光存储技术的新进展[77,85,90,91,92]
9.4 激光扫描和激光打印机
9.4.1 激光扫描
9.4.2 激光打印机
9.5 量子光通信中的激光源
9.5.1 量子光通信
9.5.2 量子态发生器及应用
思考练习题9
0章 激光在科学技术前沿问题中的应用
10.1 激光核聚变
10.1.1 受控核聚变
10.1.2 磁力约束和惯性约束控制方法
10.1.3 激光压缩点燃核聚变的原理
10.2 激光冷却
10.3 激光操纵微粒
10.3.1 光捕获
10.3.2 微粒操纵
10.4 激光诱导化学过程
10.4.1 激光波长和离解能的关系
10.4.2 激光切断分子
10.4.3 液体、固体的光化学反应
10.5 激光光谱学
10.5.1 拉曼光谱
10.5.2 空间高分辨的激光显微光谱
10.5.3 频率高分辨的双光子光谱
10.5.4 时间高分辨的激光闪光光谱
10.5.5 各种特殊效能的激光光谱技术
10.6 激光用于反常多普勒效应的基础物理研究
10.6.1 电磁波的正常多普勒效应
10.6.2 在负折射率材料中传播的电磁波的反常多普勒效应
10.6.3 折射光子晶体棱镜的设计以及负折射性质的实验验证
10.6.4 反常多普勒效应的测量光路设计及理论分析
10.6.5 反常多普勒效应的测量实验结果
思考练习题10
作者介绍
文摘
序言
我必须说,这本书的语言风格非常独特。它既有严谨的科学论述,又穿插着一些引人入胜的例子,使得阅读过程一点也不枯燥。作者在讲解复杂概念时,常常会运用类比,将深奥的物理原理比作生活中的常见事物,这极大地降低了理解门槛。比如,在解释“光子”这个概念时,作者就将其比作一颗颗能量的“小包裹”,非常形象。我记得在阅读关于激光调Q技术的部分,当时我对此感到非常困惑,觉得它似乎是一种很玄乎的“魔术”。然而,作者通过一个非常巧妙的水库泄洪的比喻,一下子就将我从迷雾中解救出来,让我茅塞顿开。这种教学方式,简直是为我量身定制的。而且,书中对于一些历史发展脉络的梳理也做得相当到位,让我了解到激光技术是如何一步步发展到今天的。这种宏观的视角,能够帮助我们更好地理解技术背后的逻辑和演进。我常常会因为作者在某些地方的“神来之笔”而感到惊喜,比如在讲解激光与物质相互作用时,作者引用了一段古老的炼金术的描述,然后巧妙地将其与现代激光技术的某些应用联系起来,让我不得不佩服作者的学识和想象力。这种跨学科的联想,让原本枯燥的物理知识变得鲜活有趣,极大地激发了我继续深入探索的兴趣。
评分这本书最让我赞叹的地方,在于它能够将一个看似遥不可及的科学领域,用如此贴近生活的方式呈现出来。我并不是一个物理学专业出身的学生,但我却能在阅读这本书的过程中,感受到知识的乐趣和力量。作者在讲解激光与物质相互作用时,举了一个非常生动的例子,将激光比作一束“非常有目的性的光”,它不像普通的白炽灯那样“漫无目的地”发光,而是能够精确地“瞄准”目标,并对其产生特定的影响。这种通俗易懂的语言,让我一下子就理解了激光的“定向性”和“高能量密度”等关键特性。我记得在阅读关于“激光光谱学”的部分,作者用一个类比,将不同的激光光谱比作不同乐器的“音色”,有些激光器发出的“声音”非常纯净单一,而有些则“交响乐”般丰富。这种形象的比喻,让我能够直观地感受到不同激光器在光谱特性上的差异。甚至,书中还提到了激光在艺术领域的应用,比如激光雕刻和激光投影,这让我觉得科学原来也可以如此浪漫和充满创造力。我常常会惊叹于作者的智慧,他能够用如此简单的方式,将复杂的科学原理变得人人都能理解。
评分这本书给我的感觉,就像是在黑暗中点亮了一盏明灯,指引我探索未知。作者在讲述“光学泵浦”和“电泵浦”这两种激发方式时,清晰地阐述了它们各自的工作原理、优缺点以及适用的场景。我记得在阅读关于“半导体激光器”的那一章时,作者用非常直观的方式解释了pn结的形成以及载流子复合发光的机理。这让我对这个看似高冷的电子器件,有了更加深入和人性化的理解。我甚至会尝试去想象,在小小的芯片上,电子和空穴是如何“相遇”并“碰撞”出光芒的。而且,书中对于激光器效率和寿命的讨论,也让我对技术的实用性和可持续性有了更深刻的思考。我常常会一边阅读,一边在脑海中构建出激光器的内部结构图,将每一个组件的功能和它们之间的相互作用联系起来。这种系统性的学习,让我对激光器这个复杂的系统有了一个宏观的认识。
评分这本书,从我拿到它那天起,就注定会成为我书架上最闪耀的明珠之一。封面设计简洁大气,字体醒目,散发着一种严谨而又富有吸引力的学术气息。初翻开,我便被它丰富的章节内容深深吸引。每一个章节标题都如同一个待解的谜题,激起了我极大的求知欲。例如,在讲述激光器工作原理的那部分,作者没有仅仅停留在理论公式的堆砌,而是通过大量的图示和生动的比喻,将抽象的光放大、受激辐射等概念变得异常清晰易懂。我尤其欣赏作者在讲解各个部分时,都伴随着实际的应用案例。这让我能够将学到的理论知识立刻与现实世界联系起来,感受到科学的魅力和力量。阅读的过程中,我常常会停下来,反复推敲某些段落,甚至会在脑海中构建出实验场景,仿佛亲身参与其中。这种沉浸式的阅读体验,是我在其他技术书籍中鲜有体验过的。而且,书中对于一些关键概念的阐述,都力求深入浅出,避免了过多晦涩难懂的术语,这对于我这样并非专业背景的读者来说,简直是福音。每次阅读都感觉像是在与一位博学而又和蔼的老师对话,他循循善诱,引领我一步步探索激光世界的奥秘。即便是一些我之前认为非常复杂的技术细节,在书中被拆解分析后,也变得触手可及。我甚至会花上一个下午的时间,仅仅去理解某个小小的推导过程,然后会因为豁然开朗而感到无比的满足。这本书不仅仅是一本教科书,它更像是一扇窗,让我得以窥见一个宏伟而又精妙的科学领域。
评分对于这本书,我只能用“相见恨晚”来形容。如果我早点遇到这本书,我的学习之路一定会更加顺畅。作者在处理“激光的相干性”这个概念时,没有简单地给出定义,而是花了很大的篇幅来解释“相干性”的重要性,以及它如何区别于非相干光源。我记得在阅读关于“全息术”的那一章时,作者非常详细地介绍了激光在其中扮演的关键角色,并且用图示清晰地展示了全息图像的形成过程。这让我对“激光”不仅仅是一个发光体,更是能够记录和再现三维信息的强大工具有了全新的认识。我甚至会尝试去想象,如果自己能够掌握这项技术,可以创造出多么奇妙的作品。而且,书中关于激光干涉和衍射的讲解也做得非常出色,作者通过引入一些简单的实验模型,让我能够理解这些现象背后的物理原理。我常常会一边阅读,一边在脑海中模拟这些实验,仿佛身临其境。这种主动的思考和探索,极大地加深了我对激光物理性质的理解。
评分在我眼中,这本书的价值不仅仅在于其理论的深度,更在于其逻辑的严谨性。作者在论证每一个观点时,都显得条理清晰,步步为营,让人信服。我印象最深刻的是,在讲解“受激辐射”这个核心概念时,作者先从“自发辐射”说起,然后引入“受激吸收”,最后才水到渠成地引出“受激辐射”。这种层层递进的讲解方式,让我在不知不觉中就理解了这个物理过程的本质。我记得在阅读关于“激光共振腔”的理论时,作者并没有急于给出复杂的数学推导,而是先用一个形象的“往返旅行”来比喻光在腔内的传播,然后在此基础上引入了“驻波”和“模式”的概念。这种循序渐进、化繁为简的教学方法,让我能够轻松掌握原本可能令人望而却步的知识。而且,书中对于公式的引入也都伴随着清晰的解释,说明了每一个符号的含义以及公式的物理意义。这让我能够理解“为什么是这个公式”,而不是仅仅记住“公式是什么”。我常常会一边阅读,一边在纸上进行推演,试图重现作者的思考过程。这种主动参与式的学习,让我对知识的掌握更加牢固,也更加深刻。
评分这本书的篇章结构设计得极为合理,仿佛是精心铺设的知识阶梯,一步步引导读者攀登。我印象最深刻的是关于激光安全的那部分。在如今技术飞速发展的时代,许多人往往只关注技术本身带来的便利,而忽略了潜在的风险。这本书则不然,它非常重视激光对人眼和环境的影响,详细列举了各种防护措施和操作规范。这让我深刻认识到,任何一项伟大的技术,都必须建立在对安全的高度重视之上。此外,书中对于不同类型激光器的对比分析也做得相当出色。例如,在比较了气体激光器、固体激光器和半导体激光器在不同应用场景下的优劣后,我才真正理解了为何在某些领域会首选某种类型的激光器。作者的叙述方式非常客观,既指出了各种激光器的优势,也毫不避讳地提到了它们的局限性。这种全面而深入的分析,让我对激光技术有了更立体、更真实的认识。我记得在阅读关于激光光谱特性的一章时,作者用了大量的图表来展示不同激光器的发射光谱,并且对这些光谱的特点进行了详细的解读。这对我理解激光器的“独特性”有着莫大的帮助。我常常会一边阅读,一边对照自己以前接触过的其他光源,然后会惊叹于激光的“纯净”和“单色性”。这种对比性的阅读,进一步加深了我对激光核心优势的理解。这本书的内容对我来说,不仅仅是知识的积累,更是一种思维方式的启迪。
评分这本书的排版和插图,都做得非常精致,极大地提升了阅读的体验。我尤其赞赏书中对于各种激光器结构示意图的绘制,都非常清晰、准确,并且标注详细,让我能够轻松地理解激光器的内部构造。例如,在讲解“氦氖激光器”时,书中配有一幅非常精美的示意图,将气体管、谐振腔、输出耦合器等关键部件的位置和功能都一目了然地展现出来。我记得在阅读关于“激光焊接”的应用案例时,书中配有大量的实际操作图片,展现了激光束如何在金属表面进行精确的切割和熔接。这些直观的视觉信息,比任何文字描述都更能打动人心。我甚至会对着这些图片,去想象当时的操作场景,以及激光在其中起到的关键作用。而且,书中对公式的排版也非常讲究,不会显得杂乱无章,让人一目了然。我常常会一边翻阅,一边欣赏书中的图文并茂,觉得这不仅仅是一本技术书籍,更像是一件艺术品。这种精美的设计,让我更加愿意花时间去深入阅读和学习。
评分这本书的章节安排,简直可以称得上是“教科书级别的典范”。从基础理论到应用实例,循序渐进,毫无跳跃感,让我这个非科班出身的读者也能轻松跟上节奏。我特别赞赏作者在讲解“激光腔”那一章时,没有直接抛出复杂的数学模型,而是先从一个简单的反射镜系统讲起,逐渐引入“谐振”的概念。这种由简入繁的讲解方式,让我对激光腔的本质有了深刻的认识,而不是停留在对公式的死记硬背。我记得在学习关于“增益介质”时,作者花了相当大的篇幅来介绍不同材料的特性,并且通过图示对比了它们的激发和辐射过程。这让我对“为什么某种材料适合做激光器”有了更清晰的理解。我甚至可以想象到,如果自己有机会进行相关的实验,会如何选择合适的增益材料。而且,书中关于激光器性能指标的阐述也十分到位,比如功率、稳定性、模式等,都进行了详细的解释,并给出了相应的测量方法。这让我对评价一个激光器的好坏有了明确的标准。我常常会一边阅读,一边在脑海中勾勒出激光器的工作流程图,将各个组成部分的功能联系起来,形成一个完整的概念模型。这种系统性的学习,让我觉得我的知识体系正在变得越来越完整和扎实。
评分这本书的内容,用“包罗万象”来形容一点也不为过。它不仅仅局限于激光器的基本原理,更深入地探讨了其在各个领域的广泛应用,让我大开眼界。我尤其对书中关于激光在医疗领域应用的介绍感到兴奋。例如,在讲述激光近视手术时,作者详细解释了准分子激光如何精确地改变角膜曲率,以及其相对于传统手术的优势。这让我对激光技术在改善人类生活质量方面所起到的巨大作用有了切身的体会。我记得在阅读关于激光在材料加工方面的章节时,作者列举了激光焊接、激光切割、激光打标等多种工艺,并且配以大量的实际图片。这让我对激光成为现代工业不可或缺的工具有了直观的认识。甚至,书中还提到了激光在基础科学研究中的应用,比如高精度测量和光谱分析,这让我感受到激光技术作为一种强大的科研工具,其重要性是不可估量的。我常常会带着好奇心去探索书中的每一个应用案例,并且在阅读完后,会主动去搜集相关的资料,进一步拓展我的知识边界。这本书就像一个知识的宝库,每一次翻阅都能发现新的亮点。
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