基本信息
書名:激光原理及應用(第3版)
定價:39.90元
作者:陳傢璧,彭潤玲
齣版社:電子工業齣版社
齣版日期:2013-01-01
ISBN:9787121191886
字數:
頁碼:312
版次:3
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.381kg
編輯推薦
內容提要
《激光原理及應用(第3版)》從內容上分為兩部分。~5章介紹激光的基本理論,從激光的物理學基礎齣發,著重闡明物理概念,以及激光輸齣特性與激光器的參數之間的關係,盡量避免過多的理論計算,以掌握激光器的選擇和使用為主要目的;第6~10章介紹激光在計量、加工、醫學、信息技術,以及現代科技前沿問題中的應用,重點介紹各種應用的思路和方法。
目錄
章 輻射理論概要與激光産生的條件
1.1 光的波粒二象性
1.1.1 光波
1.1.2 光子
1.2 原子的能級和輻射躍遷
1.2.1 原子能級和簡並度
1.2.2 原子狀態的標記
1.2.3 玻爾茲曼分布
1.2.4 輻射躍遷和非輻射躍遷
1.3 光的受激輻射
1.3.1 黑體熱輻射
1.3.2 光和物質的作用
1.3.3 自發輻射、受激輻射和受激吸收之間的關係
1.3.4 自發輻射光功率與受激輻射光功率
1.4 光譜綫增寬
1.4.1 光譜綫、綫型和光譜綫寬度
1.4.2 自然增寬
1.4.3 碰撞增寬
1.4.4 多普勒增寬
1.4.5 均勻增寬和非均勻增寬綫型
1.4.6 綜閤增寬
1.5 激光形成的條件
1.5.1 介質中光的受激輻射放大
1.5.2 光學諧振腔和閾值條件
思考練習題1
第2章 激光器的工作原理
2.1 光學諧振腔結構與穩定性
2.1.1 共軸球麵諧振腔的穩定性條件
2.1.2 共軸球麵腔的穩定圖及其分類
2.1.3 穩定圖的應用
2.2 速率方程組與粒子數反轉
2.2.1 三能級係統和四能級係統
2.2.2 速率方程組
2.2.3 穩態工作時的粒子數密度反轉分布
2.2.4 小信號工作時的粒子數密度反轉分布
2.2.5 均勻增寬型介質的粒子數密度反轉分布
2.2.6 均勻增寬型介質粒子數密度反轉分布的飽和效應
2.3 均勻增寬介質的增益係數和增益飽和
2.3.1 均勻增寬介質的增益係數
2.3.2 均勻增寬介質的增益飽和
2.4 非均勻增寬介質的增益飽和
2.4.1 介質在小信號時的粒子數密度反轉分布值
2.4.2 非均勻增寬型介質在小信號時的增益係數
2.4.3 非均勻增寬型介質穩態粒子數密度反轉分布
2.4.4 非均勻增寬型介質穩態情況下的增益飽和
2.5 激光器的損耗與閾值條件
2.5.1 激光器的損耗
2.5.2 激光諧振腔內形成穩定光強的過程
2.5.3 閾值條件
2.5.4 對介質能級選取的討論
思考練習題2
第3章 激光器的輸齣特性
3.1 光學諧振腔的衍射理論
3.1.1 菲涅耳�不�爾霍夫衍射公式
3.1.2 光學諧振腔的自再現模積分方程
3.1.3 激光諧振腔的諧振頻率和激光縱模
3.2 對稱共焦腔內外的光場分布
3.2.1 共焦腔鏡麵上的場分布
3.2.2 共焦腔中的行波場與腔內外的光場分布
3.3 高斯光束的傳播特性
3.3.1 高斯光束的振幅和強度分布
3.3.2 高斯光束的相位分布
3.3.3 高斯光束的遠場發散角
3.3.4 高斯光束的高亮度
3.4 穩定球麵腔的光束傳播特性
3.4.1 穩定球麵腔的等價對稱共焦腔
3.4.2 穩定球麵腔的光束傳播特性
3.5 激光器的輸齣功率
3.5.1 均勻增寬型介質激光器的輸齣功率
3.5.2 非均勻增寬型介質激光器的輸齣功率
3.6 激光器的綫寬極限
3.7 激光光束質量的品質因子M2
思考練習題3
第4章 激光的基本技術
4.1 激光器輸齣的選模
4.1.1 激光單縱模的選取
4.1.2 激光單橫模的選取
4.2 激光器的穩頻
4.2.1 影響頻率穩定的因素
4.2.2 穩頻方法概述
4.2.3 蘭姆凹陷法穩頻
4.2.4 飽和吸收法穩頻
4.3 激光束的變換
4.3.1 高斯光束通過薄透鏡時的變換
4.3.2 高斯光束的聚焦
4.3.3 高斯光束的準直
4.3.4 激光的擴束
4.4 激光調製技術
4.4.1 激光調製的基本概念
4.4.2 電光強度調製
4.4.3 電光相位調製
4.5 激光偏轉技術
4.5.1 機械偏轉
4.5.2 電光偏轉
4.5.3 聲光偏轉
4.6 激光調Q技術
4.6.1 激光諧振腔的品質因數Q
4.6.2 調Q原理
4.6.3 電光調Q
4.6.4 聲光調Q
4.6.5 染料調Q
4.7 激光鎖模技術
4.7.1 鎖模原理
4.7.2 主動鎖模
4.7.3 被動鎖模
思考練習題4
第5章 典型激光器介紹
5.1 固體激光器
5.1.1 固體激光器的基本結構與工作物質
5.1.2 固體激光器的泵浦係統
5.1.3 固體激光器的輸齣特性
5.1.4 新型固體激光器
5.2 氣體激光器
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+離子激光器
5.3 染料激光器
5.3.1 染料激光器的激發機理
5.3.2 染料激光器的泵浦
5.3.3 染料激光器的調諧
5.4 半導體激光器
5.4.1 半導體的能帶和産生受激輻射的條件
5.4.2 PN結和粒子數反轉
5.4.3 半導體激光器的工作原理和閾值條件
5.4.4 同質結和異質結半導體激光器
5.5 其他激光器
5.5.1 準分子激光器
5.5.2 自由電子激光器
5.5.3 化學激光器
思考練習題5
第6章 激光在精密測量中的應用
6.1 激光乾涉測長
6.1.1 乾涉測長的基本原理
6.1.2 激光乾涉測長係統的組成
6.1.3 激光外差乾涉測長技術
6.1.4 激光乾涉測長應用舉例
6.2 激光衍射測量
6.2.1 激光衍射測量原理
6.2.2 激光衍射測量的方法
6.2.3 激光衍射測量的應用
6.3 激光測距
6.3.1 激光脈衝測距
6.3.2 激光相位測距
6.4 激光準直及多自由度測量
6.4.1 激光準直儀
6.4.2 激光衍射準直儀
6.4.3 激光多自由度測量
6.5 激光多普勒測速
6.5.1 運動微粒散射光的頻率
6.5.2 差頻法測速
6.5.3 激光多普勒測速技術的應用
6.6 環形激光測量角度和角加速度
6.6.1 環形激光精密測角
6.6.2 光縴陀螺
6.7 激光環境計量
6.8 激光散射闆乾涉儀
思考練習題6
第7章 激光加工技術
7.1 激光熱加工原理
7.2 激光錶麵改性技術
7.2.1 激光淬火技術的原理與應用
7.2.2 激光錶麵熔凝技術
7.2.3 激光熔覆技術
7.3 激光去除材料技術
7.3.1 激光打孔
7.3.2 激光切割
7.4 激光焊接
7.4.1 激光熱導焊
7.4.2 激光深熔焊
7.4.3 激光復閤焊
7.5 激光快速成型技術
7.5.1 激光快速成型技術的原理及主要優點
7.5.2 激光快速成型技術
7.5.3 激光快速成型技術的重要應用
7.6 其他激光加工技術
7.6.1 激光清洗技術
7.6.2 激光彎麯
思考練習題7
第8章 激光在醫學中的應用
8.1 激光與生物體的相互作用
8.1.1 生物體的光學特性
8.1.2 激光對生物體的作用
8.1.3 激光對生物體應用的優點
8.2 激光在臨床治療中的應用
8.2.1 激光臨床治療的種類與現狀
8.2.2 激光在皮膚科及整形外科領域中的應用
8.2.3 激光在眼科中的應用
8.2.4 激光在泌尿外科中的應用
8.2.5 激光在耳鼻喉科中的應用
8.2.6 新的技術——間質激光光凝術
8.2.7 光動力學治療
8.3 激光在生物體檢測及診斷中的應用
8.3.1 利用激光的生物體光譜測量及診斷
8.3.2 激光斷層攝影
8.3.3 激光顯微鏡
8.4 醫用激光設備
8.4.1 醫用激光光源
8.4.2 醫用激光傳播用光縴
8.5 激光應用於醫學的未來
8.5.1 醫用激光新技術
8.5.2 光動力學治療的前景
思考練習題8
第9章 激光在信息技術中的應用
9.1 光縴通信係統中的激光器和光放大器
9.1.1 半導體激光器
9.1.2 光縴激光器
9.1.3 光放大器
9.2 激光全息三維顯示
9.2.1 全息術的曆史迴顧
9.2.2 激光全息術的基本原理和分類
9.2.3 白光再現的全息三維顯示
9.2.4 計算全息圖
9.2.5 數字全息術
9.2.6 全息三維顯示的優點
9.2.7 全息三維顯示的應用
9.2.8 全息三維顯示技術的展望
9.3 激光存儲技術
9.3.1 激光存儲的基本原理、分類及特點
9.3.2 激光光盤存儲
9.3.3 激光體全息光存儲
9.3.4 激光存儲技術的新進展[77,85,90,91,92]
9.4 激光掃描和激光打印機
9.4.1 激光掃描
9.4.2 激光打印機
9.5 量子光通信中的激光源
9.5.1 量子光通信
9.5.2 量子態發生器及應用
思考練習題9
0章 激光在科學技術前沿問題中的應用
10.1 激光核聚變
10.1.1 受控核聚變
10.1.2 磁力約束和慣性約束控製方法
10.1.3 激光壓縮點燃核聚變的原理
10.2 激光冷卻
10.3 激光操縱微粒
10.3.1 光捕獲
10.3.2 微粒操縱
10.4 激光誘導化學過程
10.4.1 激光波長和離解能的關係
10.4.2 激光切斷分子
10.4.3 液體、固體的光化學反應
10.5 激光光譜學
10.5.1 拉曼光譜
10.5.2 空間高分辨的激光顯微光譜
10.5.3 頻率高分辨的雙光子光譜
10.5.4 時間高分辨的激光閃光光譜
10.5.5 各種特殊效能的激光光譜技術
10.6 激光用於反常多普勒效應的基礎物理研究
10.6.1 電磁波的正常多普勒效應
10.6.2 在負摺射率材料中傳播的電磁波的反常多普勒效應
10.6.3 摺射光子晶體棱鏡的設計以及負摺射性質的實驗驗證
10.6.4 反常多普勒效應的測量光路設計及理論分析
10.6.5 反常多普勒效應的測量實驗結果
思考練習題10
作者介紹
文摘
序言
這本書,從我拿到它那天起,就注定會成為我書架上最閃耀的明珠之一。封麵設計簡潔大氣,字體醒目,散發著一種嚴謹而又富有吸引力的學術氣息。初翻開,我便被它豐富的章節內容深深吸引。每一個章節標題都如同一個待解的謎題,激起瞭我極大的求知欲。例如,在講述激光器工作原理的那部分,作者沒有僅僅停留在理論公式的堆砌,而是通過大量的圖示和生動的比喻,將抽象的光放大、受激輻射等概念變得異常清晰易懂。我尤其欣賞作者在講解各個部分時,都伴隨著實際的應用案例。這讓我能夠將學到的理論知識立刻與現實世界聯係起來,感受到科學的魅力和力量。閱讀的過程中,我常常會停下來,反復推敲某些段落,甚至會在腦海中構建齣實驗場景,仿佛親身參與其中。這種沉浸式的閱讀體驗,是我在其他技術書籍中鮮有體驗過的。而且,書中對於一些關鍵概念的闡述,都力求深入淺齣,避免瞭過多晦澀難懂的術語,這對於我這樣並非專業背景的讀者來說,簡直是福音。每次閱讀都感覺像是在與一位博學而又和藹的老師對話,他循循善誘,引領我一步步探索激光世界的奧秘。即便是一些我之前認為非常復雜的技術細節,在書中被拆解分析後,也變得觸手可及。我甚至會花上一個下午的時間,僅僅去理解某個小小的推導過程,然後會因為豁然開朗而感到無比的滿足。這本書不僅僅是一本教科書,它更像是一扇窗,讓我得以窺見一個宏偉而又精妙的科學領域。
評分我必須說,這本書的語言風格非常獨特。它既有嚴謹的科學論述,又穿插著一些引人入勝的例子,使得閱讀過程一點也不枯燥。作者在講解復雜概念時,常常會運用類比,將深奧的物理原理比作生活中的常見事物,這極大地降低瞭理解門檻。比如,在解釋“光子”這個概念時,作者就將其比作一顆顆能量的“小包裹”,非常形象。我記得在閱讀關於激光調Q技術的部分,當時我對此感到非常睏惑,覺得它似乎是一種很玄乎的“魔術”。然而,作者通過一個非常巧妙的水庫泄洪的比喻,一下子就將我從迷霧中解救齣來,讓我茅塞頓開。這種教學方式,簡直是為我量身定製的。而且,書中對於一些曆史發展脈絡的梳理也做得相當到位,讓我瞭解到激光技術是如何一步步發展到今天的。這種宏觀的視角,能夠幫助我們更好地理解技術背後的邏輯和演進。我常常會因為作者在某些地方的“神來之筆”而感到驚喜,比如在講解激光與物質相互作用時,作者引用瞭一段古老的煉金術的描述,然後巧妙地將其與現代激光技術的某些應用聯係起來,讓我不得不佩服作者的學識和想象力。這種跨學科的聯想,讓原本枯燥的物理知識變得鮮活有趣,極大地激發瞭我繼續深入探索的興趣。
評分這本書的內容,用“包羅萬象”來形容一點也不為過。它不僅僅局限於激光器的基本原理,更深入地探討瞭其在各個領域的廣泛應用,讓我大開眼界。我尤其對書中關於激光在醫療領域應用的介紹感到興奮。例如,在講述激光近視手術時,作者詳細解釋瞭準分子激光如何精確地改變角膜麯率,以及其相對於傳統手術的優勢。這讓我對激光技術在改善人類生活質量方麵所起到的巨大作用有瞭切身的體會。我記得在閱讀關於激光在材料加工方麵的章節時,作者列舉瞭激光焊接、激光切割、激光打標等多種工藝,並且配以大量的實際圖片。這讓我對激光成為現代工業不可或缺的工具有瞭直觀的認識。甚至,書中還提到瞭激光在基礎科學研究中的應用,比如高精度測量和光譜分析,這讓我感受到激光技術作為一種強大的科研工具,其重要性是不可估量的。我常常會帶著好奇心去探索書中的每一個應用案例,並且在閱讀完後,會主動去搜集相關的資料,進一步拓展我的知識邊界。這本書就像一個知識的寶庫,每一次翻閱都能發現新的亮點。
評分在我眼中,這本書的價值不僅僅在於其理論的深度,更在於其邏輯的嚴謹性。作者在論證每一個觀點時,都顯得條理清晰,步步為營,讓人信服。我印象最深刻的是,在講解“受激輻射”這個核心概念時,作者先從“自發輻射”說起,然後引入“受激吸收”,最後纔水到渠成地引齣“受激輻射”。這種層層遞進的講解方式,讓我在不知不覺中就理解瞭這個物理過程的本質。我記得在閱讀關於“激光共振腔”的理論時,作者並沒有急於給齣復雜的數學推導,而是先用一個形象的“往返旅行”來比喻光在腔內的傳播,然後在此基礎上引入瞭“駐波”和“模式”的概念。這種循序漸進、化繁為簡的教學方法,讓我能夠輕鬆掌握原本可能令人望而卻步的知識。而且,書中對於公式的引入也都伴隨著清晰的解釋,說明瞭每一個符號的含義以及公式的物理意義。這讓我能夠理解“為什麼是這個公式”,而不是僅僅記住“公式是什麼”。我常常會一邊閱讀,一邊在紙上進行推演,試圖重現作者的思考過程。這種主動參與式的學習,讓我對知識的掌握更加牢固,也更加深刻。
評分這本書的排版和插圖,都做得非常精緻,極大地提升瞭閱讀的體驗。我尤其贊賞書中對於各種激光器結構示意圖的繪製,都非常清晰、準確,並且標注詳細,讓我能夠輕鬆地理解激光器的內部構造。例如,在講解“氦氖激光器”時,書中配有一幅非常精美的示意圖,將氣體管、諧振腔、輸齣耦閤器等關鍵部件的位置和功能都一目瞭然地展現齣來。我記得在閱讀關於“激光焊接”的應用案例時,書中配有大量的實際操作圖片,展現瞭激光束如何在金屬錶麵進行精確的切割和熔接。這些直觀的視覺信息,比任何文字描述都更能打動人心。我甚至會對著這些圖片,去想象當時的操作場景,以及激光在其中起到的關鍵作用。而且,書中對公式的排版也非常講究,不會顯得雜亂無章,讓人一目瞭然。我常常會一邊翻閱,一邊欣賞書中的圖文並茂,覺得這不僅僅是一本技術書籍,更像是一件藝術品。這種精美的設計,讓我更加願意花時間去深入閱讀和學習。
評分這本書的篇章結構設計得極為閤理,仿佛是精心鋪設的知識階梯,一步步引導讀者攀登。我印象最深刻的是關於激光安全的那部分。在如今技術飛速發展的時代,許多人往往隻關注技術本身帶來的便利,而忽略瞭潛在的風險。這本書則不然,它非常重視激光對人眼和環境的影響,詳細列舉瞭各種防護措施和操作規範。這讓我深刻認識到,任何一項偉大的技術,都必須建立在對安全的高度重視之上。此外,書中對於不同類型激光器的對比分析也做得相當齣色。例如,在比較瞭氣體激光器、固體激光器和半導體激光器在不同應用場景下的優劣後,我纔真正理解瞭為何在某些領域會首選某種類型的激光器。作者的敘述方式非常客觀,既指齣瞭各種激光器的優勢,也毫不避諱地提到瞭它們的局限性。這種全麵而深入的分析,讓我對激光技術有瞭更立體、更真實的認識。我記得在閱讀關於激光光譜特性的一章時,作者用瞭大量的圖錶來展示不同激光器的發射光譜,並且對這些光譜的特點進行瞭詳細的解讀。這對我理解激光器的“獨特性”有著莫大的幫助。我常常會一邊閱讀,一邊對照自己以前接觸過的其他光源,然後會驚嘆於激光的“純淨”和“單色性”。這種對比性的閱讀,進一步加深瞭我對激光核心優勢的理解。這本書的內容對我來說,不僅僅是知識的積纍,更是一種思維方式的啓迪。
評分這本書的章節安排,簡直可以稱得上是“教科書級彆的典範”。從基礎理論到應用實例,循序漸進,毫無跳躍感,讓我這個非科班齣身的讀者也能輕鬆跟上節奏。我特彆贊賞作者在講解“激光腔”那一章時,沒有直接拋齣復雜的數學模型,而是先從一個簡單的反射鏡係統講起,逐漸引入“諧振”的概念。這種由簡入繁的講解方式,讓我對激光腔的本質有瞭深刻的認識,而不是停留在對公式的死記硬背。我記得在學習關於“增益介質”時,作者花瞭相當大的篇幅來介紹不同材料的特性,並且通過圖示對比瞭它們的激發和輻射過程。這讓我對“為什麼某種材料適閤做激光器”有瞭更清晰的理解。我甚至可以想象到,如果自己有機會進行相關的實驗,會如何選擇閤適的增益材料。而且,書中關於激光器性能指標的闡述也十分到位,比如功率、穩定性、模式等,都進行瞭詳細的解釋,並給齣瞭相應的測量方法。這讓我對評價一個激光器的好壞有瞭明確的標準。我常常會一邊閱讀,一邊在腦海中勾勒齣激光器的工作流程圖,將各個組成部分的功能聯係起來,形成一個完整的概念模型。這種係統性的學習,讓我覺得我的知識體係正在變得越來越完整和紮實。
評分對於這本書,我隻能用“相見恨晚”來形容。如果我早點遇到這本書,我的學習之路一定會更加順暢。作者在處理“激光的相乾性”這個概念時,沒有簡單地給齣定義,而是花瞭很大的篇幅來解釋“相乾性”的重要性,以及它如何區彆於非相乾光源。我記得在閱讀關於“全息術”的那一章時,作者非常詳細地介紹瞭激光在其中扮演的關鍵角色,並且用圖示清晰地展示瞭全息圖像的形成過程。這讓我對“激光”不僅僅是一個發光體,更是能夠記錄和再現三維信息的強大工具有瞭全新的認識。我甚至會嘗試去想象,如果自己能夠掌握這項技術,可以創造齣多麼奇妙的作品。而且,書中關於激光乾涉和衍射的講解也做得非常齣色,作者通過引入一些簡單的實驗模型,讓我能夠理解這些現象背後的物理原理。我常常會一邊閱讀,一邊在腦海中模擬這些實驗,仿佛身臨其境。這種主動的思考和探索,極大地加深瞭我對激光物理性質的理解。
評分這本書最讓我贊嘆的地方,在於它能夠將一個看似遙不可及的科學領域,用如此貼近生活的方式呈現齣來。我並不是一個物理學專業齣身的學生,但我卻能在閱讀這本書的過程中,感受到知識的樂趣和力量。作者在講解激光與物質相互作用時,舉瞭一個非常生動的例子,將激光比作一束“非常有目的性的光”,它不像普通的白熾燈那樣“漫無目的地”發光,而是能夠精確地“瞄準”目標,並對其産生特定的影響。這種通俗易懂的語言,讓我一下子就理解瞭激光的“定嚮性”和“高能量密度”等關鍵特性。我記得在閱讀關於“激光光譜學”的部分,作者用一個類比,將不同的激光光譜比作不同樂器的“音色”,有些激光器發齣的“聲音”非常純淨單一,而有些則“交響樂”般豐富。這種形象的比喻,讓我能夠直觀地感受到不同激光器在光譜特性上的差異。甚至,書中還提到瞭激光在藝術領域的應用,比如激光雕刻和激光投影,這讓我覺得科學原來也可以如此浪漫和充滿創造力。我常常會驚嘆於作者的智慧,他能夠用如此簡單的方式,將復雜的科學原理變得人人都能理解。
評分這本書給我的感覺,就像是在黑暗中點亮瞭一盞明燈,指引我探索未知。作者在講述“光學泵浦”和“電泵浦”這兩種激發方式時,清晰地闡述瞭它們各自的工作原理、優缺點以及適用的場景。我記得在閱讀關於“半導體激光器”的那一章時,作者用非常直觀的方式解釋瞭pn結的形成以及載流子復閤發光的機理。這讓我對這個看似高冷的電子器件,有瞭更加深入和人性化的理解。我甚至會嘗試去想象,在小小的芯片上,電子和空穴是如何“相遇”並“碰撞”齣光芒的。而且,書中對於激光器效率和壽命的討論,也讓我對技術的實用性和可持續性有瞭更深刻的思考。我常常會一邊閱讀,一邊在腦海中構建齣激光器的內部結構圖,將每一個組件的功能和它們之間的相互作用聯係起來。這種係統性的學習,讓我對激光器這個復雜的係統有瞭一個宏觀的認識。
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