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陈海燕 著

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• 激光原理
• 激光技术
• 光学
• 光电子学
• 物理学
• 应用光学
• 激光应用
• 光纤激光器
• 固体激光器
• 激光器

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118105599

版次：1

商品编码：11886051

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十三五”规划教材

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：236

字数：378000

正文语种：中文

内容简介

　　《激光原理与技术》系统地介绍了激光的产生、激光与物质的相互作用、激光控制的基本激光现象与基本原理，内容包括激光器基础、激光谐振腔理论、电磁场与物质相互作用的经典理论与速率方程理论、连续波激光器工作特性、激光调制技术、脉冲激光器工作特性(包括调Q技术与锁模技术)、激光放大器、模式选择、稳频及倍频技术、常见激光器。《激光原理与技术》着重基本激光现象和解释现象的基本概念、原理的论述，并配有大量自测题、习题与思考题，叙述深入浅出，便于自学。
　　《激光原理与技术》可作为普通高等院校光电子技术、光电信息工程、应用物理等专业本科及高职高专教材，也可以作为光学工程、物理电子学等专业研究生的参考书，并可供高等院校相关专业师生及从事激光技术的科技人员参考阅读。

目录

绪论
第1章 激光器基础
1．1 光波基础
1．1．1 电磁波模式
1．1．2 光强与光功率
1．1．3 光波在时域与频域中的观察
1．1．4 介质的色散与吸收
1．2 光子基础
1．2．1 普朗克黑体辐射规律
1．2．2 光子的概念
1．2．3 玻尔理论的基本假设
1．2．4 两种描述的统一
1．2．5 光子的相干性
1．3 激光器基本思想
1．3．1 激光器基本结构
1．3．2 自发辐射、受激吸收与受激辐射
1．3．3 激光器基本思想
1．3．4 增益系数
1．3．5 激光器工作机理
1．4 激光特性

第2章 激光谐振腔理论
2．1 激光谐振腔的几何光学理论
2．1．1 光线传播的矩阵表示
2．1．2 激光谐振腔及其稳定条件
2．1．3 谐振腔的损耗与Q值
2．1．4 腔衰荡光谱
2．1．5 高斯光束及其变换
2．1．6 M2参数
2．1．7 谐振腔设计
2．2 激光谐振腔的波动光学理论
2．2．1 谐振腔的本征模式
2．2．2 谐振腔的谐振频率
2．2．3 谐振腔的衍射积分理论简介
2．3 Fabry-Perot腔(标准具)
2．3．1 Fabry-Pemt(FP)腔的理论模型
2．3．2 连续波入射时单模光纤FP腔的输出特性
2．3．3 脉冲激光入射时单模光纤FP腔的衰荡输出特性

第3章 电磁场与物质相互作用的经典理论与速率方程理论
3．1 铒-镱共掺光纤的自发辐射现象
3．1．1 铒-镱共掺光纤自发辐射测量实验装置
3．1．2 铒-镱共掺光纤自发辐射谱
3．2 光与物质相互作用的经典理论
3．2．1 双光子与物质的相互作用
3．2．2 光与物质相互作用的经典理论
3．3 谱线加宽对辐射的影响
3．4 谱线加宽线型函数
3．4．1 均匀加宽线型函数
3．4．2 非均匀加宽(多普勒加宽)
3．4．3 综合加宽
3．5 泵浦
3．5．1 泵浦过程
3．5．2 泵浦过程分类
3．5．3 光泵浦系统
3．5．4 Er-Yh共掺系统的泵浦
3．5．5 电泵浦系统
3．6 激光器的速率方程理论

第4章 连续波激光器工作特性
4．1 连续波Er-Yb共掺光纤光栅激光器
4．1．1 Er-Yb共掺光纤光栅激光器实验装置
4．1．2 Er-Yb共掺光纤光栅激光器实验结果
4．2 连续波激光器稳定输出机理
4．2．1 小信号稳态增益
4．2．2 增益饱和
4．2．3 激光器的振荡阈值条件
4．3 连续波单波长与多波长激光形成机理
4．4 连续波激光器的稳态工作特性
4．4．1 均匀加宽单纵横激光器的输出功率、最佳透过率
4．4．2 非均匀加宽连续激光器的稳态工作特性
4．5 激光的线宽极限
4．6 频率牵引效应

第5章 激光调制器
5．1 光纤通信系统中的激光信号调制实例
5．2 电光效应
5．2．1 光在晶体中的传播——折射率椭球
5．2．2 电光效应
5．3 电光调制器
5．3．1 电光效应对光偏振态的影响
5．3．2 电光强度调制器工作机理
5．3．3 电光相位调制器工作机理
5．3．4 电光调制器的电学性能
5．3．5 电光调制器设计要素
5．4 声光调制器
5．4．1 声光调制器的工作原理
5．4．2 声光体调制器
5．4．3 声光调制器设计应考虑的问题
5．5 其他调制器
5．5．1 磁光调制器
5．5．2 直接调制器

第6章 脉冲激光器工作特性
6．1 泵浦变化脉冲激光器工作特性
6．1．1 脉冲激光器输出特性
6．1．2 泵浦变化脉冲激光器工作机理
6．2 调Q激光器工作特性
6．2．1 基于SESAM被动调Q光纤激光器实验
6．2．2 调Q激光器的理论基础
6．2．3 常见调Q方法
6．3 锁模激光器工作特性
6．3．1 被动锁模光纤激光器实验
6．3．2 主动锁模光纤激光器实验
6．3．3 锁模激光器理论基础
6．3．4 常见锁模方法
6．3．5 超短脉冲光信号处理

第7章 激光放大器
7．1 引言
7．1．1 光放大器的种类
7．1．2 光放大器的基本原理
7．2 光纤放大器的增益
7．3 Er3+的三能级系统速率方程
7．3．1 归一化的稳态粒子数差
7．3．2 放大器增益
7．3．3 1．4 8靘和0．9 8靘波长泵浦
7．3．4 与时间相关的速率方程的近似解
7．4 泵浦结构
7．4．1 前向泵浦与后向泵浦
7．4．2 双包层光纤泵浦
7．5 光纤的最佳长度-
7．6 当掺铒光纤作为前置放大器时的电噪声
7．7 放大器的噪声指数
7．8 掺铒磷酸盐玻璃光波导放大器简介

第8章 模式选择、稳频与倍频技术
8．1 模式选择技术
8．1．1 横模选择技术
8．1．2 纵模选择技术
8．2 激光器调谐
8．3 稳频技术
8．3．1 频率抖动
8．3．2 稳频技术
8．4 倍频技术
8．4．1 介质的非线性极化
8．4．2 激光倍频技术

第9章 常见激光器
9．1 激光器系统的量子效率
9．2 固体激光器
9．3 气体激光器
9．4 半导体激光器
9．4．1 商用980nm泵浦源
9．4．2 半导体激光器工作原理
9．5 光纤光栅F-P腔双波长掺铒光纤激光器
9．5．1 基于非对称光纤光栅双波长激光器
9．5．2 基于FBG的被动调Q双波长光纤激光器
参考文献

前言/序言

探索量子之光：激光原理与技术（非书本内容介绍） 这本书所描绘的，是人类智慧之光如何从微观粒子跃升为宏大应用，并深刻改变我们认识和改造世界方式的壮丽图景。它不是对“激光原理与技术”这一书本内容的直接概述，而是试图勾勒出围绕这一核心主题所展开的广阔思想和潜在实践的脉络，如同星空下的眺望，看见知识的星辰大海。 一、光的本质与量子世界的启示 在我们深入探讨激光技术之前，必须回溯至对“光”这一基本概念的理解。光，作为电磁波谱中的一员，其波动性与粒子性（光子）的双重属性，一直是物理学革命的核心。理解了光的量子特性，特别是爱因斯坦关于受激辐射的伟大设想，我们便触及了激光诞生最深刻的理论基石。 量子力学的基石： 从普朗克引入能量量子化，到玻尔的原子模型，再到薛定谔方程描述的波函数，量子力学为我们揭示了原子内部电子能级的离散性。正是这种离散性，使得原子在吸收或发射光子时，表现出其独特的“量子跳跃”。 爱因斯坦的受激辐射： 这是激光原理的灵魂。在引入受激辐射的概念时，爱因斯坦指出，当一个处于激发态的原子受到一个与其能级差相对应的光子照射时，它不仅不会吸收该光子，反而会被诱导，释放出一个与其完全相同的光子——频率、相位、方向、偏振都一致。这一过程是实现“光放大”的关键。 粒子数反转的奥秘： 要实现受激辐射的占优，必须满足一个极端条件——粒子数反转。也就是说，处于高能级（激发态）的原子数量要大于处于低能级（基态）的原子数量。这在宏观世界的自然状态下是难以实现的，需要通过外部能量（如光泵、电泵）来“泵浦”原子，迫使其进入激发态。 二、光与物质的互动：从吸收、自发到受激 激光的产生，本质上是控制光与物质之间相互作用的结果。理解这三种基本的相互作用，是理解激光产生机制的钥匙。 吸收： 当光子能量与原子中电子的能级差匹配时，原子会吸收光子的能量，电子跃迁到更高的能级。这是将能量注入原子系统的过程。 自发辐射： 处于激发态的原子处于不稳定的状态，它会自发地衰减到较低的能级，并辐射出一个光子。这个光子的方向、相位等都是随机的，是普通光源（如白炽灯）的主要发光机制。 受激辐射： 如前所述，这是激光的核心。一个入射的光子诱导一个处于激发态的原子发出一个与其完全相同的光子。当大量原子处于激发态并被同一光子群“激发”时，就会产生一系列同质光子，形成光强的指数级增长。 三、光学谐振腔：让光“循环往复”的魔术 仅仅实现受激辐射不足以产生高强度的激光。我们需要一个“加速器”来不断累积光能，并筛选出特定方向和频率的光。这个加速器就是光学谐振腔。 谐振腔的基本结构： 通常由两个相对放置的反射镜组成。其中一个反射镜是全反射镜，另一个则具有一定的透射率，用于输出激光束。 光场的形成与稳定： 当光在谐振腔内来回反射时，只有那些符合特定波长的光才能在腔内形成驻波，并被腔壁的反射镜“反馈”增强。其他波长的光则在一次次反射中衰减，被腔壁吸收或透射出去。这个过程就像一个“滤波器”，只允许特定频率的光通过。 增益介质的作用： 放置在谐振腔内的增益介质（如气体、固体晶体、半导体材料等）是实现光放大的核心。当增益介质被泵浦到粒子数反转状态时，通过腔内的光场多次往返，光子就会在增益介质中不断产生，实现光强的指数级增长。 激射阈值： 激光的产生并非瞬间发生，而是需要达到一定的“泵浦强度”，使得腔内增益能够补偿损耗（包括反射镜的透射损耗、腔内吸收损耗等），当腔内的净增益大于损耗时，激光就会被“点燃”，形成持续稳定的输出。 四、激光的独特属性：为什么它如此“特别”？ 激光之所以能在一系列应用领域独领风骚，离不开其与生俱来的独特属性。这些属性，正是其产生机制的直接体现。 单色性（Monochromaticity）： 激光的谱线宽度极窄，几乎只包含一个非常精密的波长。这使得激光在光谱学、精密测量等领域具有无可比拟的优势。 方向性（Directionality）： 激光束具有极高的准直性，发散角非常小，能够在长距离传输过程中保持光斑的大小几乎不变。这使得激光在远距离通信、激光雷达等应用中大放异彩。 相干性（Coherence）： 激光的光波在空间和时间上都具有高度的相干性，即光波的相位关系非常稳定。这使得激光在干涉、衍射等现象的研究和应用中发挥着关键作用。 高强度（High Intensity）： 激光能够将大量的光能聚焦到一个很小的区域，产生极高的功率密度，这使得激光在材料加工（切割、焊接）、医疗（手术、治疗）、科学研究等领域成为强大的工具。 五、激光技术的广泛应用：光芒照耀各行各业 正是因为激光拥有的这些独特属性，它才得以渗透到我们生活的方方面面，从科幻走向现实，从实验室走向工业生产。 工业与制造： 精密切割、焊接、打标、清洗、三维打印等，激光的高精度和高效率极大地提升了制造水平。 信息与通信： 光纤通信的基石，激光是传输海量信息最理想的载体。 医疗与健康： 精准的手术、眼科治疗（如近视矫正）、皮肤美容、癌症治疗等，激光的非接触性和精准性为医疗带来了革命。 科研与测量： 光谱分析、高精度测量、粒子加速、基础物理实验等，激光是科学家探索未知世界的利器。 军事与国防： 激光制导武器、激光警戒系统、反导系统等，激光的精确打击和远距离能力在军事领域具有重要意义。 日常生活： 条形码扫描、DVD/蓝光播放器、激光打印机、激光笔，我们早已在不经意间享受着激光带来的便利。 六、对未来的展望：光明的征途永无止境 激光技术的发展从未止步。随着材料科学、光学工程、控制理论等相关学科的进步，我们正不断突破激光技术的边界。 新型激光器： 超快激光、高功率激光、新型波段激光（如深紫外、中红外）的研发，将开启更多应用场景。 激光在新能源领域的角色： 激光在核聚变研究中的重要作用，以及在太阳能转化效率提升方面的潜力，正受到越来越多的关注。 量子技术的融合： 激光作为量子信息技术（如量子计算、量子通信）的关键驱动力，正在引领新一轮科技革命。 更智能化、更精密的激光系统： 结合人工智能和先进传感技术，未来的激光系统将更加智能、自主，并能在更复杂的环境中高效工作。 这本书所探讨的，正是这样一条从基础物理原理出发，历经技术突破，最终服务于人类社会方方面面的光辉历程。它不仅是关于“激光原理与技术”的书名，更是关于人类对光之深刻理解和运用能力的生动写照。这束量子之光，正以其无与伦比的能量和智慧，持续照亮人类文明前进的道路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对光学现象充满好奇的爱好者，所以《激光原理与技术》这本书对我来说，更像是一次有趣的科普探索之旅。我喜欢它在解释复杂概念时所采用的生动比喻和图文并茂的方式。比如，书中用“光线像士兵一样排着整齐的队伍”来形容激光的方向性，用“每束光都穿着同样颜色的衣服”来比喻激光的单色性，这些形象的说法让我这个非专业人士也能轻松理解。虽然书中包含了大量的公式和数学推导，但我发现作者并没有将它们作为压倒一切的重点，而是将它们融入到清晰的逻辑讲解中，让读者能够理解其背后的物理意义。我尤其喜欢关于激光产生过程的讲解，从“激发态”到“受激辐射”，作者用非常通俗易懂的语言，将一个微观的量子过程呈现在我面前，让我感觉自己就像在观察一个微小的“光子工厂”。此外，书中还穿插了一些关于激光历史的趣闻轶事，比如爱因斯坦是如何预见激光的诞生，以及第一台激光器是如何被制造出来的，这些都为阅读增添了不少乐趣。这本书让我对激光这个曾经遥不可及的技术，有了更亲近、更直观的认识，它满足了我对知识的好奇心，也让我觉得科学的世界原来如此有趣。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《激光原理与技术》的时候，我满怀期待，想着能从中一窥激光的神秘世界。毕竟，在我的认知里，激光简直就是无所不能，从手术刀到刻刀，从通信到测量，它无处不在，却又显得那么高深莫测。这本书的封面设计简洁大气，印刷质量也相当不错，拿在手里很有分量感。翻开书页，里面详细的图表和公式让我有些眼晕，但作者的讲解却力求清晰易懂，这一点我非常赞赏。虽然我不是光学专业的科班出身，但书中循序渐进的逻辑，从激光的产生机制，到各种类型的激光器，再到激光在各个领域的应用，都让我感觉自己似乎能跟上作者的思路。尤其是关于激光的稳定性、单色性和方向性这些基本特性的讲解，让我对激光的“神奇”有了更科学的认识，不再是凭空想象。而且，书中还穿插了一些激光发展史上的有趣故事和科学家的轶事，让原本可能枯燥的理论知识变得生动起来。我尤其喜欢其中关于半导体激光器部分的内容，它解释了为什么手机、DVD播放器里的小小的激光头能如此精确地工作，感觉就像是在给我的生活“揭秘”。总而言之，这本书让我对激光这门技术有了从“是什么”到“为什么”的深入理解，感觉自己离这个前沿领域又近了一步，这绝对是一次非常值得的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我抱有学习一些激光基础知识，以便更好地理解和选择市面上的激光产品的心态来翻阅这本书。《激光原理与技术》在这方面做得相当不错。它没有一上来就抛出深奥的理论，而是从日常生活中的激光应用入手，比如条形码扫描仪、激光笔、CD/DVD播放器中的激光头等，通过这些熟悉的例子，逐步引出激光的特性和原理。我尤其赞赏书中对于不同类型激光器的介绍，比如气体激光器、固体激光器、半导体激光器等，并对比了它们各自的优缺点和适用场景。这对于我这样需要根据具体需求选择激光器类型（例如，用于演示还是用于一些简单的DIY项目）的读者来说，非常有参考价值。书中还详细讲解了激光器的关键参数，如波长、功率、光斑大小等，并说明了这些参数如何影响激光器的性能和应用效果。我发现，很多时候我们购买激光产品时，往往只关注了功率，而忽略了其他同样重要的参数，这本书让我对如何“看懂”激光产品有了更深的认识。虽然我还不具备独立设计和制造激光器的能力，但这本书至少让我成为了一个更明智的激光产品消费者，对这项技术也有了更理性的判断。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚开始选择这本书，主要是看中了它“技术”这个词，我希望能够找到一些切实可行、能够指导实际操作的内容。这本书确实在这方面下了不少功夫，书中列举了大量的激光器设计、制造和调试的案例，还有不少关于激光安全防护的详细指南。对于我们这种需要将激光技术应用于实际生产的读者来说，这些信息简直是宝藏。我特别关注了书中关于激光焊接和激光切割的章节，里面不仅有理论的阐述，更有详尽的工艺参数设置建议，甚至还附带了一些典型的故障排除方法。这对于我们车间里的技术人员来说，直接就能拿来参考，大大节省了摸索的时间。书中还介绍了一些新型的激光加工技术，比如飞秒激光加工，虽然目前在我们的应用中还不是主流，但了解这些前沿动态，对我们规划未来的技术升级很有帮助。而且，作者在讲解过程中，常常会提及一些行业标准和国家标准，这让我们在实际工作中能够更加规范操作，确保产品的质量和安全性。虽然有些技术细节对于非专业人士来说可能稍显晦涩，但总体而言，这本书为我提供了一个非常实用的技术参考，让我对如何更好地利用激光技术解决实际问题有了更清晰的思路，这一点我非常满意。

评分☆☆☆☆☆

我一直对激光在科学研究中的应用非常感兴趣，这本书在这方面的篇幅让我感到惊喜。它不仅仅是介绍一些基础的应用，而是深入探讨了激光在物理学、化学、生物学甚至天文学等多个前沿科学领域的独特作用。例如，关于激光光谱学的部分，它详细介绍了如何利用激光的精确性来分析物质的成分和结构，这对于我们实验室的分析工作提供了新的视角。书中还提到了利用激光进行高精度测量，比如在引力波探测和精密测量仪器中，激光扮演了多么关键的角色，这让我惊叹于人类智慧的结晶。更让我着迷的是，这本书还触及了一些更具哲学意味的讨论，比如激光在量子信息科学中的潜在应用，以及它如何可能颠覆我们对计算和通信的认知。虽然这些内容可能超出了我目前的应用范畴，但它们极大地拓展了我的思维边界，让我看到了激光技术未来的无限可能。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一本思想的启迪录，它让我意识到，技术的发展不仅仅是解决眼前的问题，更是开启通往未知世界的钥匙。我从中获得的启发，远不止于技术层面，更是一种对科学探索精神的感悟。