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

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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： 火把圖書專營店

齣版社： 科學

ISBN：9787030472892

商品編碼：29734845145

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

光學現象的奧秘：激光技術的革新與應用 本書旨在揭示激光這一顛覆性技術背後的深層光學原理，並深入探討其在各個領域的廣泛應用。我們不僅會追溯光學發展的曆史脈絡，更能展現激光如何以前所未有的精度和能力，重塑科學研究、工業生産、醫療保健、信息通訊乃至日常生活。 第一章：光的本質與演化 在深入激光原理之前，理解光的本質至關重要。本章將帶領讀者迴溯人類對光的認識曆程。從古希臘哲學傢們對光綫和視覺的早期猜想，到牛頓對光的粒子說的有力論證，再到惠更斯提齣的光的波動說，這些奠基性的理論為我們理解光的雙重屬性——波粒二象性——埋下瞭伏筆。 我們將詳細介紹麥剋斯韋方程組的建立，這一物理學史上的偉大成就統一瞭電與磁，並預言瞭電磁波的存在，而光正是其中一種。愛因斯坦的光電效應解釋，則有力地支持瞭光量子（光子）的概念，進一步印證瞭光的粒子性。光波的衍射、乾涉、偏振等經典波動現象將一一展開，這些現象不僅是理解激光特性的基礎，也是人類認識光的關鍵步驟。 本章還將探討現代光學的一些前沿概念，如相乾光與非相乾光、單色光與復色光等。通過對這些概念的梳理，讀者將為後續理解激光産生的核心機製打下堅實基礎。 第二章：激光産生的核心機製——受激輻射 激光，即“受激輻射的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），其名字本身就概括瞭其産生原理。本章將聚焦於實現激光的關鍵——受激輻射。 首先，我們將深入探討物質與電磁場的相互作用。原子和分子的能級結構是理解這一過程的核心。在平衡態下，大多數粒子處於基態，少數處於激發態。通過外加能量（如光、電、化學能等）將粒子從基態提升到激發態，就形成瞭“粒子數反轉”——這是實現激光的必要條件。 接著，我們將詳細闡述愛因斯坦的受激輻射理論。當一個處於高能級的粒子受到一個頻率與能級差相匹配的光子激發時，它會躍遷到低能級，並輻射齣一個與入射光子完全相同（頻率、方嚮、相位、偏振態）的光子。這種“復製”過程，正是光放大的根本。 本章還將介紹自發輻射和受激吸收。自發輻射是激發態粒子在沒有任何外加乾預下自發躍遷到低能級並輻射光子；受激吸收則是處於低能級的粒子吸收一個光子躍遷到高能級。隻有當受激輻射的概率遠大於受激吸收和自發輻射時，纔能實現光放大。 第三章：激光器的組成與工作原理 激光器是實現激光輸齣的完整裝置，其內部精巧的設計是實現高效光放大的關鍵。本章將詳細解析激光器的基本組成部分及其工作原理。 一個典型的激光器主要由三部分構成： 1. 增益介質（工作物質）： 這是實現粒子數反轉和受激輻射的核心。增益介質可以是固體（如紅寶石、Nd:YAG晶體）、氣體（如He-Ne、CO2）、液體（如染料）或半導體材料。我們將分析不同介質的能級結構特點，以及它們如何影響激光器的輸齣特性。 2. 激勵源（泵浦源）： 激勵源負責嚮增益介質提供能量，使其達到粒子數反轉的狀態。常見的激勵方式包括： 光學泵浦： 利用燈管、另一颱激光器或LED作為光源，將能量注入增益介質。 電激勵： 通過電場、放電或電流注入來激勵介質，例如氣體激光器和半導體激光器。 化學激勵： 通過化學反應釋放能量來激勵介質。 我們將探討不同激勵方式的優缺點及其適用範圍。 3. 光學諧振腔： 諧振腔由兩個或多個反射鏡組成，它們將增益介質中的光子來迴反射，使得光子在介質中多次通過，不斷引發受激輻射，實現有效的光放大。諧振腔的設計對激光器的模式（空間模式和橫模、縱模）有著決定性影響，從而決定瞭激光的指嚮性、單色性和相乾性。我們將講解不同類型的諧振腔（如平行平闆腔、共振腔）以及它們的功能。 此外，本章還將深入探討激光器的閾值現象、增益飽和以及輸齣耦閤等關鍵概念，解釋激光器是如何在不穩定狀態下穩定地産生和輸齣激光束的。 第四章：激光的主要特性及其優越性 激光之所以能夠廣泛應用，源於其與普通光源（如白熾燈、LED）相比所具有的獨特而優越的特性。本章將逐一剖析這些關鍵特性： 1. 方嚮性好： 激光束的發散角極小，近似平行光束，能夠傳播很遠的距離而能量損失不大。這得益於諧振腔的選擇性作用，使得隻有沿著諧振腔軸綫傳播的光子纔能被有效放大。 2. 單色性好： 激光器的輸齣光波長非常集中，頻譜寬度極窄，幾乎是單一顔色的光。這是因為受激輻射産生的光子與激發光子的頻率相同，且諧振腔對特定頻率的光有選頻作用。 3. 相乾性好： 激光具有高度的空間相乾性和時間相乾性。這意味著激光束中的所有光波都具有相同的頻率、方嚮和相位關係。這種相乾性使得激光能夠産生強烈的乾涉和衍射現象，是全息術等應用的基礎。 4. 亮度高： 激光單位麵積上的光功率密度極高，即其亮度非常高。這是由於激光光束集中的能量和良好的方嚮性。 我們將通過對比分析，直觀展示激光這些特性超越傳統光源的優勢，為理解激光的各項應用奠定基礎。 第五章：激光器種類繁多及其技術發展 激光技術的發展日新月異，種類繁多的激光器滿足瞭不同應用的需求。本章將對各類主流激光器進行分類介紹和技術梳理。 1. 按工作介質分類： 氣體激光器： 如氦氖（He-Ne）激光器（可見紅光、綠光、黃光）、二氧化碳（CO2）激光器（紅外光，功率高）、準分子激光器（紫外光，能量高）。 固體激光器： 如紅寶石激光器（可見紅光）、Nd:YAG激光器（近紅外光，應用廣泛）、光縴激光器（高效率，易於集成）。 液體激光器： 如染料激光器（可調諧性強，光譜覆蓋範圍廣）。 半導體激光器： 如二極管激光器（體積小，效率高，産量大，廣泛用於通信、演示等）。 2. 按工作模式分類： 連續（CW）激光器： 輸齣功率穩定的激光。 脈衝激光器： 輸齣短促、高功率的激光脈衝，包括調Q激光器、鎖模激光器等。 我們將簡要介紹每種激光器的基本原理、特點、典型應用以及近年來在技術上的突破和發展趨勢，如高功率激光、超快激光、可調諧激光等的進展。 第六章：激光技術的廣泛應用 激光的獨特性能使其在現代社會的各個角落都發揮著不可替代的作用。本章將重點介紹激光技術在各個領域的經典和前沿應用。 1. 工業領域： 激光加工： 激光焊接、激光切割、激光打標、激光淬火、激光熔覆等，因其高精度、高效率、非接觸性而成為先進製造的關鍵技術。 測量與檢測： 激光測距、激光雷達（LiDAR）、激光三角測量、三維掃描等，用於工程測量、自動駕駛、環境監測。 2. 信息與通信領域： 光縴通信： 激光是光縴通信係統的光源，實現高速、大容量的信息傳輸。 信息存儲： 激光唱片（CD）、激光DVD、藍光光盤等。 條形碼掃描： 商店、物流等場所的條形碼讀取。 3. 醫療保健領域： 激光手術： 眼科手術（近視矯正、白內障）、皮膚科手術、腫瘤治療等，因其精度高、創傷小而備受青睞。 診斷與成像： 激光多普勒血流儀、激光誘導熒光（LIF）成像、激光共聚焦顯微鏡等。 治療： 激光理療、牙科治療。 4. 科學研究領域： 精密測量： 激光乾涉儀用於測量微小位移和形變。 光譜學： 激光光譜技術用於物質成分分析。 粒子加速與控製： 激光驅動的粒子加速器。 基礎物理研究： 基礎物理實驗中廣泛使用各種激光器。 5. 其他領域： 軍事與國防： 激光製導武器、激光測距儀、激光乾擾等。 娛樂與顯示： 激光投影儀、舞颱燈光。 新能源： 激光誘導核聚變（研究中）。 我們將通過具體的實例，生動展示激光技術如何革新和推動各行各業的發展。 第七章：激光安全與未來展望 任何強大的技術都伴隨著潛在的風險，激光也不例外。本章將關注激光安全問題，並對激光技術的未來發展進行展望。 1. 激光安全： 激光的危害： 激光對眼睛和皮膚可能造成的損傷，以及不同功率和波長激光的危險等級。 激光安全防護： 個人防護裝備（如激光防護眼鏡）、工程控製措施、管理製度等。 激光安全標準與法規： 國際和國內相關的安全標準和法規介紹。 2. 激光技術的未來展望： 更高功率、更高效率的激光器： 滿足能源、加工等領域的需求。 更短脈衝、更強場強的超快激光： 推動基礎科學研究和精密加工。 新型激光增益介質和結構： 拓展激光波長範圍和功能。 量子光學與激光的結閤： 量子通信、量子計算等前沿領域。 人工智能與激光技術的融閤： 提升激光係統的智能化水平。 通過對激光原理的深入解析和對其應用潛力的廣泛探討，本書旨在為讀者提供一個全麵而深刻的激光技術知識體係，激發對這一革命性技術的進一步探索興趣。

評分☆☆☆☆☆

深入閱讀後，我發現這套教材的敘事風格非常獨特，它有一種沉穩而又充滿探索欲的語調，仿佛作者是一位對光科學充滿熱情的探險傢，正帶領我們揭開激光技術的神秘麵紗。它的理論深度掌握得恰到好處，既能滿足課堂教學的嚴謹性要求，又為後續的專業研究留下瞭廣闊的思考空間。我特彆關注瞭關於光與物質相互作用的那部分內容，作者沒有將它簡單地視為一個孤立的章節，而是將其與半導體物理、非綫性光學等前沿領域巧妙地串聯起來，展現瞭激光技術在整個電子科學體係中的核心地位。這種宏觀與微觀相結閤的視角，極大地拓寬瞭我的視野。我甚至發現，一些在其他教材中被一筆帶過的概念，在這裏都得到瞭細緻入微的剖析，不得不佩服編者在內容取捨上的匠心獨ای。對於緻力於未來從事相關研發工作的學生來說，這無疑是打下堅實基礎的絕佳選擇。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的排版真是讓人眼前一亮，特彆是圖文結閤的方式，對於理解復雜的物理概念起到瞭極大的幫助。我記得在學習波動光學那一章節時，那些精美的插圖幾乎是手把手地帶著我走過瞭傅裏葉變換和衍射的深奧路徑。作者似乎非常清楚初學者的認知障礙在哪裏，所以他們沒有一味地堆砌公式，而是用非常形象的比喻和清晰的邏輯鏈條來構建知識體係。比如，在講解激光的受激輻射原理時，書中用瞭一個很生動的類比，讓原本抽象的量子躍遷過程變得觸手可及。而且，書中對關鍵術語的定義極其嚴謹，這對於建立紮實的理論基礎至關重要。我尤其欣賞它在例題設計上的巧妙之處，那些看似基礎的計算題，實則暗藏著對核心概念的深度考察，做完之後會有一種“原來如此”的頓悟感。整體感覺，這不僅僅是一本工具書，更像是一位經驗豐富的導師在身邊耐心指導，讓你在攻剋難關時充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，作為一本專業教材，這本書在知識體係的全麵性上做得非常齣色，它幾乎涵蓋瞭激光領域所有基礎且核心的知識點，但更難得的是它在對這些知識進行梳理和分類時的清晰度。它沒有采用那種大雜燴式的堆砌，而是構建瞭一個清晰的知識樹結構。我尤其欣賞它在介紹非綫性光學效應時所采取的由淺入深的態度，首先從宏觀現象入手，再逐步深入到微觀的介質響應理論，這樣的鋪陳使得復雜的電磁場與物質相互作用過程變得可以被理性地分析和預測。對於一個希望全麵掌握激光技術基礎，並為未來深入研究打下堅實基礎的讀者而言，這本教材提供瞭一個非常穩定且權威的基石。它的內容深度和廣度，都體現瞭其作為“規劃教材”的專業水準。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性遠超我的預期，它不僅僅停留在理論的殿堂裏徘徊，而是非常接地氣地將理論與實際應用緊密結閤。我非常喜歡它在介紹不同類型激光器（如氣體激光器、固體激光器等）時所采用的結構化描述方式，每一個部分的介紹都清晰地列齣瞭工作原理、結構特點以及典型應用場景，閱讀起來效率極高。更值得稱贊的是，書中對實驗技術的介紹也相當到位，即便是對實驗操作不甚熟悉的讀者，也能通過文字和圖示大緻瞭解實驗的搭建思路和關鍵參數的控製要點。這對於我們這些需要動手設計和調試光路的學生來說，簡直是雪中送炭。它教會我的不僅僅是“是什麼”，更是“怎麼做”，這種實踐導嚮的教育理念，是很多純理論教材所缺乏的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀體驗上，這本書帶來的感受是極其舒適和連貫的。它的章節邏輯銜接得非常自然流暢，仿佛在講述一個宏大的故事，每一個新的理論點都是前一個知識點的必然延伸。我注意到作者在引入新概念時，總是會先迴顧一下前麵學過的內容，做一次小小的知識點梳理，這極大地降低瞭知識斷層的風險。這種循序漸進的教學方法，對於那些需要長時間保持高度集中力的理工科學習者來說，是保持學習動力的關鍵。而且，書中的排版考慮到瞭長時間閱讀的需求，字體和行間距的設計都非常人性化，長時間閱讀下來眼睛的疲勞感也相對較輕。總而言之，它成功地將一門可能枯燥的硬核學科，轉化成瞭一次充滿引導性和啓發性的閱讀旅程。