激光原理與技術 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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陳海燕 著

圖書標籤:

• 激光原理
• 激光技術
• 光學
• 光電子學
• 物理學
• 應用光學
• 激光應用
• 光縴激光器
• 固體激光器
• 激光器

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118105599

版次：1

商品編碼：11886051

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十三五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：236

字數：378000

正文語種：中文

內容簡介

　　《激光原理與技術》係統地介紹瞭激光的産生、激光與物質的相互作用、激光控製的基本激光現象與基本原理，內容包括激光器基礎、激光諧振腔理論、電磁場與物質相互作用的經典理論與速率方程理論、連續波激光器工作特性、激光調製技術、脈衝激光器工作特性(包括調Q技術與鎖模技術)、激光放大器、模式選擇、穩頻及倍頻技術、常見激光器。《激光原理與技術》著重基本激光現象和解釋現象的基本概念、原理的論述，並配有大量自測題、習題與思考題，敘述深入淺齣，便於自學。
　　《激光原理與技術》可作為普通高等院校光電子技術、光電信息工程、應用物理等專業本科及高職高專教材，也可以作為光學工程、物理電子學等專業研究生的參考書，並可供高等院校相關專業師生及從事激光技術的科技人員參考閱讀。

目錄

緒論
第1章 激光器基礎
1．1 光波基礎
1．1．1 電磁波模式
1．1．2 光強與光功率
1．1．3 光波在時域與頻域中的觀察
1．1．4 介質的色散與吸收
1．2 光子基礎
1．2．1 普朗剋黑體輻射規律
1．2．2 光子的概念
1．2．3 玻爾理論的基本假設
1．2．4 兩種描述的統一
1．2．5 光子的相乾性
1．3 激光器基本思想
1．3．1 激光器基本結構
1．3．2 自發輻射、受激吸收與受激輻射
1．3．3 激光器基本思想
1．3．4 增益係數
1．3．5 激光器工作機理
1．4 激光特性

第2章 激光諧振腔理論
2．1 激光諧振腔的幾何光學理論
2．1．1 光綫傳播的矩陣錶示
2．1．2 激光諧振腔及其穩定條件
2．1．3 諧振腔的損耗與Q值
2．1．4 腔衰蕩光譜
2．1．5 高斯光束及其變換
2．1．6 M2參數
2．1．7 諧振腔設計
2．2 激光諧振腔的波動光學理論
2．2．1 諧振腔的本徵模式
2．2．2 諧振腔的諧振頻率
2．2．3 諧振腔的衍射積分理論簡介
2．3 Fabry-Perot腔(標準具)
2．3．1 Fabry-Pemt(FP)腔的理論模型
2．3．2 連續波入射時單模光縴FP腔的輸齣特性
2．3．3 脈衝激光入射時單模光縴FP腔的衰蕩輸齣特性

第3章 電磁場與物質相互作用的經典理論與速率方程理論
3．1 鉺-鐿共摻光縴的自發輻射現象
3．1．1 鉺-鐿共摻光縴自發輻射測量實驗裝置
3．1．2 鉺-鐿共摻光縴自發輻射譜
3．2 光與物質相互作用的經典理論
3．2．1 雙光子與物質的相互作用
3．2．2 光與物質相互作用的經典理論
3．3 譜綫加寬對輻射的影響
3．4 譜綫加寬綫型函數
3．4．1 均勻加寬綫型函數
3．4．2 非均勻加寬(多普勒加寬)
3．4．3 綜閤加寬
3．5 泵浦
3．5．1 泵浦過程
3．5．2 泵浦過程分類
3．5．3 光泵浦係統
3．5．4 Er-Yh共摻係統的泵浦
3．5．5 電泵浦係統
3．6 激光器的速率方程理論

第4章 連續波激光器工作特性
4．1 連續波Er-Yb共摻光縴光柵激光器
4．1．1 Er-Yb共摻光縴光柵激光器實驗裝置
4．1．2 Er-Yb共摻光縴光柵激光器實驗結果
4．2 連續波激光器穩定輸齣機理
4．2．1 小信號穩態增益
4．2．2 增益飽和
4．2．3 激光器的振蕩閾值條件
4．3 連續波單波長與多波長激光形成機理
4．4 連續波激光器的穩態工作特性
4．4．1 均勻加寬單縱橫激光器的輸齣功率、最佳透過率
4．4．2 非均勻加寬連續激光器的穩態工作特性
4．5 激光的綫寬極限
4．6 頻率牽引效應

第5章 激光調製器
5．1 光縴通信係統中的激光信號調製實例
5．2 電光效應
5．2．1 光在晶體中的傳播——摺射率橢球
5．2．2 電光效應
5．3 電光調製器
5．3．1 電光效應對光偏振態的影響
5．3．2 電光強度調製器工作機理
5．3．3 電光相位調製器工作機理
5．3．4 電光調製器的電學性能
5．3．5 電光調製器設計要素
5．4 聲光調製器
5．4．1 聲光調製器的工作原理
5．4．2 聲光體調製器
5．4．3 聲光調製器設計應考慮的問題
5．5 其他調製器
5．5．1 磁光調製器
5．5．2 直接調製器

第6章 脈衝激光器工作特性
6．1 泵浦變化脈衝激光器工作特性
6．1．1 脈衝激光器輸齣特性
6．1．2 泵浦變化脈衝激光器工作機理
6．2 調Q激光器工作特性
6．2．1 基於SESAM被動調Q光縴激光器實驗
6．2．2 調Q激光器的理論基礎
6．2．3 常見調Q方法
6．3 鎖模激光器工作特性
6．3．1 被動鎖模光縴激光器實驗
6．3．2 主動鎖模光縴激光器實驗
6．3．3 鎖模激光器理論基礎
6．3．4 常見鎖模方法
6．3．5 超短脈衝光信號處理

第7章 激光放大器
7．1 引言
7．1．1 光放大器的種類
7．1．2 光放大器的基本原理
7．2 光縴放大器的增益
7．3 Er3+的三能級係統速率方程
7．3．1 歸一化的穩態粒子數差
7．3．2 放大器增益
7．3．3 1．4 8靘和0．9 8靘波長泵浦
7．3．4 與時間相關的速率方程的近似解
7．4 泵浦結構
7．4．1 前嚮泵浦與後嚮泵浦
7．4．2 雙包層光縴泵浦
7．5 光縴的最佳長度-
7．6 當摻鉺光縴作為前置放大器時的電噪聲
7．7 放大器的噪聲指數
7．8 摻鉺磷酸鹽玻璃光波導放大器簡介

第8章 模式選擇、穩頻與倍頻技術
8．1 模式選擇技術
8．1．1 橫模選擇技術
8．1．2 縱模選擇技術
8．2 激光器調諧
8．3 穩頻技術
8．3．1 頻率抖動
8．3．2 穩頻技術
8．4 倍頻技術
8．4．1 介質的非綫性極化
8．4．2 激光倍頻技術

第9章 常見激光器
9．1 激光器係統的量子效率
9．2 固體激光器
9．3 氣體激光器
9．4 半導體激光器
9．4．1 商用980nm泵浦源
9．4．2 半導體激光器工作原理
9．5 光縴光柵F-P腔雙波長摻鉺光縴激光器
9．5．1 基於非對稱光縴光柵雙波長激光器
9．5．2 基於FBG的被動調Q雙波長光縴激光器
參考文獻

前言/序言

探索量子之光：激光原理與技術（非書本內容介紹） 這本書所描繪的，是人類智慧之光如何從微觀粒子躍升為宏大應用，並深刻改變我們認識和改造世界方式的壯麗圖景。它不是對“激光原理與技術”這一書本內容的直接概述，而是試圖勾勒齣圍繞這一核心主題所展開的廣闊思想和潛在實踐的脈絡，如同星空下的眺望，看見知識的星辰大海。 一、光的本質與量子世界的啓示 在我們深入探討激光技術之前，必須迴溯至對“光”這一基本概念的理解。光，作為電磁波譜中的一員，其波動性與粒子性（光子）的雙重屬性，一直是物理學革命的核心。理解瞭光的量子特性，特彆是愛因斯坦關於受激輻射的偉大設想，我們便觸及瞭激光誕生最深刻的理論基石。 量子力學的基石： 從普朗剋引入能量量子化，到玻爾的原子模型，再到薛定諤方程描述的波函數，量子力學為我們揭示瞭原子內部電子能級的離散性。正是這種離散性，使得原子在吸收或發射光子時，錶現齣其獨特的“量子跳躍”。 愛因斯坦的受激輻射： 這是激光原理的靈魂。在引入受激輻射的概念時，愛因斯坦指齣，當一個處於激發態的原子受到一個與其能級差相對應的光子照射時，它不僅不會吸收該光子，反而會被誘導，釋放齣一個與其完全相同的光子——頻率、相位、方嚮、偏振都一緻。這一過程是實現“光放大”的關鍵。 粒子數反轉的奧秘： 要實現受激輻射的占優，必須滿足一個極端條件——粒子數反轉。也就是說，處於高能級（激發態）的原子數量要大於處於低能級（基態）的原子數量。這在宏觀世界的自然狀態下是難以實現的，需要通過外部能量（如光泵、電泵）來“泵浦”原子，迫使其進入激發態。 二、光與物質的互動：從吸收、自發到受激 激光的産生，本質上是控製光與物質之間相互作用的結果。理解這三種基本的相互作用，是理解激光産生機製的鑰匙。 吸收： 當光子能量與原子中電子的能級差匹配時，原子會吸收光子的能量，電子躍遷到更高的能級。這是將能量注入原子係統的過程。 自發輻射： 處於激發態的原子處於不穩定的狀態，它會自發地衰減到較低的能級，並輻射齣一個光子。這個光子的方嚮、相位等都是隨機的，是普通光源（如白熾燈）的主要發光機製。 受激輻射： 如前所述，這是激光的核心。一個入射的光子誘導一個處於激發態的原子發齣一個與其完全相同的光子。當大量原子處於激發態並被同一光子群“激發”時，就會産生一係列同質光子，形成光強的指數級增長。 三、光學諧振腔：讓光“循環往復”的魔術 僅僅實現受激輻射不足以産生高強度的激光。我們需要一個“加速器”來不斷纍積光能，並篩選齣特定方嚮和頻率的光。這個加速器就是光學諧振腔。 諧振腔的基本結構： 通常由兩個相對放置的反射鏡組成。其中一個反射鏡是全反射鏡，另一個則具有一定的透射率，用於輸齣激光束。 光場的形成與穩定： 當光在諧振腔內來迴反射時，隻有那些符閤特定波長的光纔能在腔內形成駐波，並被腔壁的反射鏡“反饋”增強。其他波長的光則在一次次反射中衰減，被腔壁吸收或透射齣去。這個過程就像一個“濾波器”，隻允許特定頻率的光通過。 增益介質的作用： 放置在諧振腔內的增益介質（如氣體、固體晶體、半導體材料等）是實現光放大的核心。當增益介質被泵浦到粒子數反轉狀態時，通過腔內的光場多次往返，光子就會在增益介質中不斷産生，實現光強的指數級增長。 激射閾值： 激光的産生並非瞬間發生，而是需要達到一定的“泵浦強度”，使得腔內增益能夠補償損耗（包括反射鏡的透射損耗、腔內吸收損耗等），當腔內的淨增益大於損耗時，激光就會被“點燃”，形成持續穩定的輸齣。 四、激光的獨特屬性：為什麼它如此“特彆”？ 激光之所以能在一係列應用領域獨領風騷，離不開其與生俱來的獨特屬性。這些屬性，正是其産生機製的直接體現。 單色性（Monochromaticity）： 激光的譜綫寬度極窄，幾乎隻包含一個非常精密的波長。這使得激光在光譜學、精密測量等領域具有無可比擬的優勢。 方嚮性（Directionality）： 激光束具有極高的準直性，發散角非常小，能夠在長距離傳輸過程中保持光斑的大小幾乎不變。這使得激光在遠距離通信、激光雷達等應用中大放異彩。 相乾性（Coherence）： 激光的光波在空間和時間上都具有高度的相乾性，即光波的相位關係非常穩定。這使得激光在乾涉、衍射等現象的研究和應用中發揮著關鍵作用。 高強度（High Intensity）： 激光能夠將大量的光能聚焦到一個很小的區域，産生極高的功率密度，這使得激光在材料加工（切割、焊接）、醫療（手術、治療）、科學研究等領域成為強大的工具。 五、激光技術的廣泛應用：光芒照耀各行各業 正是因為激光擁有的這些獨特屬性，它纔得以滲透到我們生活的方方麵麵，從科幻走嚮現實，從實驗室走嚮工業生産。 工業與製造： 精密切割、焊接、打標、清洗、三維打印等，激光的高精度和高效率極大地提升瞭製造水平。 信息與通信： 光縴通信的基石，激光是傳輸海量信息最理想的載體。 醫療與健康： 精準的手術、眼科治療（如近視矯正）、皮膚美容、癌癥治療等，激光的非接觸性和精準性為醫療帶來瞭革命。 科研與測量： 光譜分析、高精度測量、粒子加速、基礎物理實驗等，激光是科學傢探索未知世界的利器。 軍事與國防： 激光製導武器、激光警戒係統、反導係統等，激光的精確打擊和遠距離能力在軍事領域具有重要意義。 日常生活： 條形碼掃描、DVD/藍光播放器、激光打印機、激光筆，我們早已在不經意間享受著激光帶來的便利。 六、對未來的展望：光明的徵途永無止境 激光技術的發展從未止步。隨著材料科學、光學工程、控製理論等相關學科的進步，我們正不斷突破激光技術的邊界。 新型激光器： 超快激光、高功率激光、新型波段激光（如深紫外、中紅外）的研發，將開啓更多應用場景。 激光在新能源領域的角色： 激光在核聚變研究中的重要作用，以及在太陽能轉化效率提升方麵的潛力，正受到越來越多的關注。 量子技術的融閤： 激光作為量子信息技術（如量子計算、量子通信）的關鍵驅動力，正在引領新一輪科技革命。 更智能化、更精密的激光係統： 結閤人工智能和先進傳感技術，未來的激光係統將更加智能、自主，並能在更復雜的環境中高效工作。 這本書所探討的，正是這樣一條從基礎物理原理齣發，曆經技術突破，最終服務於人類社會方方麵麵的光輝曆程。它不僅是關於“激光原理與技術”的書名，更是關於人類對光之深刻理解和運用能力的生動寫照。這束量子之光，正以其無與倫比的能量和智慧，持續照亮人類文明前進的道路。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《激光原理與技術》的時候，我滿懷期待，想著能從中一窺激光的神秘世界。畢竟，在我的認知裏，激光簡直就是無所不能，從手術刀到刻刀，從通信到測量，它無處不在，卻又顯得那麼高深莫測。這本書的封麵設計簡潔大氣，印刷質量也相當不錯，拿在手裏很有分量感。翻開書頁，裏麵詳細的圖錶和公式讓我有些眼暈，但作者的講解卻力求清晰易懂，這一點我非常贊賞。雖然我不是光學專業的科班齣身，但書中循序漸進的邏輯，從激光的産生機製，到各種類型的激光器，再到激光在各個領域的應用，都讓我感覺自己似乎能跟上作者的思路。尤其是關於激光的穩定性、單色性和方嚮性這些基本特性的講解，讓我對激光的“神奇”有瞭更科學的認識，不再是憑空想象。而且，書中還穿插瞭一些激光發展史上的有趣故事和科學傢的軼事，讓原本可能枯燥的理論知識變得生動起來。我尤其喜歡其中關於半導體激光器部分的內容，它解釋瞭為什麼手機、DVD播放器裏的小小的激光頭能如此精確地工作，感覺就像是在給我的生活“揭秘”。總而言之，這本書讓我對激光這門技術有瞭從“是什麼”到“為什麼”的深入理解，感覺自己離這個前沿領域又近瞭一步，這絕對是一次非常值得的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對光學現象充滿好奇的愛好者，所以《激光原理與技術》這本書對我來說，更像是一次有趣的科普探索之旅。我喜歡它在解釋復雜概念時所采用的生動比喻和圖文並茂的方式。比如，書中用“光綫像士兵一樣排著整齊的隊伍”來形容激光的方嚮性，用“每束光都穿著同樣顔色的衣服”來比喻激光的單色性，這些形象的說法讓我這個非專業人士也能輕鬆理解。雖然書中包含瞭大量的公式和數學推導，但我發現作者並沒有將它們作為壓倒一切的重點，而是將它們融入到清晰的邏輯講解中，讓讀者能夠理解其背後的物理意義。我尤其喜歡關於激光産生過程的講解，從“激發態”到“受激輻射”，作者用非常通俗易懂的語言，將一個微觀的量子過程呈現在我麵前，讓我感覺自己就像在觀察一個微小的“光子工廠”。此外，書中還穿插瞭一些關於激光曆史的趣聞軼事，比如愛因斯坦是如何預見激光的誕生，以及第一颱激光器是如何被製造齣來的，這些都為閱讀增添瞭不少樂趣。這本書讓我對激光這個曾經遙不可及的技術，有瞭更親近、更直觀的認識，它滿足瞭我對知識的好奇心，也讓我覺得科學的世界原來如此有趣。

評分☆☆☆☆☆

我一直對激光在科學研究中的應用非常感興趣，這本書在這方麵的篇幅讓我感到驚喜。它不僅僅是介紹一些基礎的應用，而是深入探討瞭激光在物理學、化學、生物學甚至天文學等多個前沿科學領域的獨特作用。例如，關於激光光譜學的部分，它詳細介紹瞭如何利用激光的精確性來分析物質的成分和結構，這對於我們實驗室的分析工作提供瞭新的視角。書中還提到瞭利用激光進行高精度測量，比如在引力波探測和精密測量儀器中，激光扮演瞭多麼關鍵的角色，這讓我驚嘆於人類智慧的結晶。更讓我著迷的是，這本書還觸及瞭一些更具哲學意味的討論，比如激光在量子信息科學中的潛在應用，以及它如何可能顛覆我們對計算和通信的認知。雖然這些內容可能超齣瞭我目前的應用範疇，但它們極大地拓展瞭我的思維邊界，讓我看到瞭激光技術未來的無限可能。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一本思想的啓迪錄，它讓我意識到，技術的發展不僅僅是解決眼前的問題，更是開啓通往未知世界的鑰匙。我從中獲得的啓發，遠不止於技術層麵，更是一種對科學探索精神的感悟。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我抱有學習一些激光基礎知識，以便更好地理解和選擇市麵上的激光産品的心態來翻閱這本書。《激光原理與技術》在這方麵做得相當不錯。它沒有一上來就拋齣深奧的理論，而是從日常生活中的激光應用入手，比如條形碼掃描儀、激光筆、CD/DVD播放器中的激光頭等，通過這些熟悉的例子，逐步引齣激光的特性和原理。我尤其贊賞書中對於不同類型激光器的介紹，比如氣體激光器、固體激光器、半導體激光器等，並對比瞭它們各自的優缺點和適用場景。這對於我這樣需要根據具體需求選擇激光器類型（例如，用於演示還是用於一些簡單的DIY項目）的讀者來說，非常有參考價值。書中還詳細講解瞭激光器的關鍵參數，如波長、功率、光斑大小等，並說明瞭這些參數如何影響激光器的性能和應用效果。我發現，很多時候我們購買激光産品時，往往隻關注瞭功率，而忽略瞭其他同樣重要的參數，這本書讓我對如何“看懂”激光産品有瞭更深的認識。雖然我還不具備獨立設計和製造激光器的能力，但這本書至少讓我成為瞭一個更明智的激光産品消費者，對這項技術也有瞭更理性的判斷。

評分☆☆☆☆☆

說實話，剛開始選擇這本書，主要是看中瞭它“技術”這個詞，我希望能夠找到一些切實可行、能夠指導實際操作的內容。這本書確實在這方麵下瞭不少功夫，書中列舉瞭大量的激光器設計、製造和調試的案例，還有不少關於激光安全防護的詳細指南。對於我們這種需要將激光技術應用於實際生産的讀者來說，這些信息簡直是寶藏。我特彆關注瞭書中關於激光焊接和激光切割的章節，裏麵不僅有理論的闡述，更有詳盡的工藝參數設置建議，甚至還附帶瞭一些典型的故障排除方法。這對於我們車間裏的技術人員來說，直接就能拿來參考，大大節省瞭摸索的時間。書中還介紹瞭一些新型的激光加工技術，比如飛秒激光加工，雖然目前在我們的應用中還不是主流，但瞭解這些前沿動態，對我們規劃未來的技術升級很有幫助。而且，作者在講解過程中，常常會提及一些行業標準和國傢標準，這讓我們在實際工作中能夠更加規範操作，確保産品的質量和安全性。雖然有些技術細節對於非專業人士來說可能稍顯晦澀，但總體而言，這本書為我提供瞭一個非常實用的技術參考，讓我對如何更好地利用激光技術解決實際問題有瞭更清晰的思路，這一點我非常滿意。