基本信息
書名:全新正版 光電信息科學與工程類專業規劃教材: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:
版次:1
裝幀:平裝
開本:16開
商品重量:0.381kg
編輯推薦
內容提要
本書為普通高等教育“十一五”規劃教材。本書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 菲涅耳基爾霍夫衍射公式
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(HeNe)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
評價四: 我最近正在為我的大學畢業設計做準備,課題是關於激光雷達係統的基礎研究。在搜集資料的過程中,我接觸到瞭不少關於激光器的教材,其中《激光原理及應用(第3版)》是我重點關注的幾本之一。這本書的理論體係構建得非常完整,從激光的産生原理講到各種激光器的特性,再到不同應用領域,邏輯非常清晰。我印象深刻的是它對不同類型激光器(如氣體激光器、固體激光器、半導體激光器等)的原理和特點的詳細介紹,這對於我理解激光雷達係統中可能使用的不同光源類型非常有幫助。雖然我的最終設計更側重於激光雷達係統的信號處理和算法優化,但對激光源本身的深入理解,對於選擇閤適的光源、優化係統性能至關重要。這本書提供的紮實理論基礎,能夠幫助我更好地理解激光雷達係統的工作原理,並為後續的係統設計打下堅實的基礎。
評分評價三: 我是一名在職工程師,主要負責研發部門的激光焊接設備。在一次技術交流會上,有同行嚮我推薦瞭《激光原理及應用(第3版)》,提到這本書對理解焊接過程中激光與材料的相互作用很有幫助。雖然我個人的工作經驗已經比較豐富,對很多焊接工藝細節瞭如指掌,但我還是對能夠提升理論認識的書籍保持著開放的態度。我當時簡單翻閱瞭一下,發現它對激光的物理特性、能量傳輸以及不同波長激光與材料的相互作用機理都做瞭詳細的介紹。這對於我深入理解焊接過程中的熔化、汽化、等離子體形成等現象非常有啓發。雖然我最終沒有購買這本書,因為我更傾嚮於直接查閱針對激光焊接的專利和技術報告,但這本書的理論深度和知識廣度,無疑為我提供瞭一個更紮實的理論支撐。它能夠幫助我從更根本的層麵去分析和解決實際工程中遇到的問題,而不是僅僅停留在經驗層麵。
評分評價五: 作為一名對光電技術充滿好奇心的愛好者,我一直希望能夠係統地瞭解激光的奧秘。在一次偶然的機會下,我看到瞭《激光原理及應用(第3版)》這本書的介紹。雖然我並非專業人士,也沒有係統的物理學基礎,但這本書的編排和內容展示,依然讓我覺得它是一本非常權威和全麵的激光技術入門讀物。它從最基礎的光的性質講起,循序漸進地介紹激光的産生、發展以及在各個領域的廣泛應用。我特彆欣賞它在理論講解上既有深度又不失易懂,能夠讓非專業人士也能大緻理解激光的核心概念。雖然我最終沒有購買這本書,因為我更喜歡閱讀一些通俗易懂的科普讀物來滿足我的興趣,但這本書的專業性和係統性,無疑代錶瞭該領域教材的最高水平。它為那些希望深入學習激光技術的人提供瞭一個非常好的起點,可以幫助他們建立起全麵而準確的知識體係。
評分評價二: 我是一名光學工程方嚮的在讀研究生,目前的研究課題涉及到瞭高性能光縴激光器的設計與優化。在尋找相關資料的時候,我曾仔細比較過幾本核心教材,其中也包括瞭《激光原理及應用(第3版)》。雖然我最終為瞭更貼閤我的具體研究方嚮,選擇瞭另一本側重光縴光學和激光器動力學的專著,但我對這本書的整體評價依然很高。它在激光原理部分,理論的嚴謹性和邏輯性給我留下瞭深刻的印象,特彆是對一些關鍵概念的闡述,比如受激輻射、粒子數反轉、諧振腔理論等等,都講解得非常透徹。對於我來說,雖然我的研究重點在於光縴激光器,但紮實的激光基礎原理是必不可少的。這本書就像一個堅實的地基,能夠幫助我在上麵構建更復雜的理論體係。它在應用方麵的介紹,雖然可能不如一些更專注特定領域的書籍那麼細緻,但其對激光器分類、性能評估以及一些通用應用領域的介紹,依然非常有價值,能夠幫助我拓寬視野,瞭解激光器在不同領域展現齣的巨大潛力。
評分評價一: 最近在鑽研激光在精密加工領域的應用,希望能找到一本能夠係統梳理相關理論和技術細節的教材。雖然我最終選擇的是另一本更側重實際操作的工業激光加工書籍,但當初在篩選的時候,確實有被《激光原理及應用(第3版)》吸引過。我記得當時翻閱的時候,對它理論深度和覆蓋麵的廣度留下瞭比較深刻的印象。這本書的編排似乎很紮實,從基礎的激光産生機理,到不同類型的激光器,再到它們在各種工業場景下的應用,都做瞭比較詳盡的闡述。光是看目錄,就能感受到它為讀者搭建瞭一個從宏觀到微觀的知識框架。對於那些希望深入理解激光背後科學原理,並從中推導齣應用技術的研究者或高年級本科生來說,這本書無疑是一個不錯的起點。我當時考慮的是,如果我更偏嚮於理解“為什麼”激光能做到這一點,而不是“如何”去操作,這本書會是更好的選擇。它提供的理論基礎,應該能夠支撐起對更復雜、更前沿激光技術的理解。
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