激光原理与应用（第2版 英文版） [Lasers：Fundamentals And Applications Second Edition] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[印] K.Thyagarajan，Ajoy，Ghatak 著

图书标签:

• 激光原理
• 激光应用
• 光学
• 光电子学
• 量子光学
• 激光技术
• 物理学
• 工程学
• 教材
• 英文教材

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510098475

版次：2

商品编码：12000760

包装：平装

外文名称：Lasers：Fundamentals And Applications Second Edition

开本：24开

出版时间：2015-07-01

用纸：胶版纸

页数：650

字数：538000

正文语种：

内容简介

　　《激光原理与应用（第2版 英文版）》是一本关于激光及其应用的教材，对衔接本科和研究生教育起着至关重要的作用。自从1960年激光发明以来，它在基础研究和数不清的技术应用中的各种应用，已经使其在科学、工程技术领域及其重要。为了便于读者理解激光器的工作方式，作者在《激光原理与应用（第2版 英文版）》中介绍了与之相关的物理基础知识，并详细地介绍了其重要的应用。

目录

Part I Fundamentals of Lasers
1 Introduction
2 Basic Optics
2．1 Introduction
2．2 The Wave Equation
2．3 Linearly Polarized Waves
2．4 Circularly and Elliptically Polarized Waves
2．5 The Diffraction Integral
2．6 Diffraction of a Gaussian Beam
2．7 Intensity Distribution at the Back Focal Plane of a Lens
2．8 Two-Beam Interference
2．9 Multiple Reflections from a Plane Parallel Film
2．10 Modes of the Fabry-Perot Cavity
Problems
3 Elements of Quantum Mechanics
3．1 Introduction
3．2 The One-Dimensional Schrodinger Equation
3．3 The Three-Dimensional Schrolinger Equation
3．4 Physical Interpretation of ψ and Its Normalization ．
3．4．1 Density of States
3．5 Expectation Values of Dynamical Quantities
3．6 The Commutator
3．7 Orthogonality of Wave Functions
3．8 Spherically Symmetric Potentials
3．9 The Two-Body Problem
3．9．1 The Hydrogen-Like Atom Problem
Problems
4 Einstein Coefficients and Light Amplification
4．1 Introduction
4．2 The Einstein Coefficients
4．2．1 Absorption and Emission Cross Sections
4．3 Light Amplification
4．4 The Threshold Condition
4．5 Line Broadening Mechanisms
4．5．1 Natural Broadening
4．5．2 Collision Broadening
4．5．3 Doppler Broadening
4．6 Saturation Behavior of Homogeneously and Inhomogeneously Broadened Transitions
4．7 Quantum Theory for the Evaluation of the Transition Rates and Einstein Coefficients
4．7．1 Interaction with Radiation Having a Broad Spectrum
4．7．2 Interaction of a Near-Monochromatic Wave with an Atom Having a Broad Frequency Response ．
4．8 More Accurate Solution for the Two-Level System
Problems
5 Laser Rate Equations
5．1 Introduction
5．2 The Two-Level System
5．3 The Three-Level Laser System
5．4 The Four-Level Laser System
5．5 Variation of Laser Power Around Threshold
5．6 Optimum Output Coupling
Problems
6 Semielassical Theory of the Laser
6．1 Introduction
6．2 Cavity Modes
6．3 Polarization of the Cavity Medium
6．3．1 First-Order Theory
6．3．2 Higher Order Theory
7 Optical Resonators
7．1 Introduction
7．2 Modes of a Rectangular Cavity and the Open Planar Resonator
7．3 Spherical Mirror Resonators
7．4 The Quality Factor
7．5 The Ultimate Linewidth of a Laser
7．6 Mode Selection
7．6．1 Transverse Mode Selection
7．6．2 Longitudinal Mode Selection

好的，这是一份针对“激光原理与应用（第2版 英文版）[Lasers: Fundamentals And Applications Second Edition]”的图书简介，内容将严格围绕其他可能的、与激光技术相关的图书可能涵盖的领域，避免提及原书中的具体内容，并力求详尽自然。 --- 前沿光电技术与材料科学：基于新型光子器件的集成与调控 书籍定位与核心主题： 本书聚焦于现代光电子学和应用物理学的交叉前沿，深入探讨了从基础光子物理到复杂集成系统的最新发展与工程挑战。不同于侧重于单一激光光源或传统理论模型的著作，本书构建了一个更为宏大的技术图谱，涵盖了光与物质相互作用的多个维度，特别是围绕超快光学、量子光学现象的工程化应用以及下一代集成光子学平台展开。 全书致力于为研究生、研究人员以及高端技术工程师提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考框架，用以理解和设计基于光子学的先进功能系统。 第一部分：超快动力学与非线性光学的前沿探索 本部分将目光投向时间尺度上最精密的测量与控制——飞秒（femtosecond）和阿秒（attosecond）物理领域。 第一章：超短脉冲的产生与表征 本章详细解析了如何通过锁模（Mode-locking）技术，特别是自发锁模（Soliton-based mode-locking）和克尔透镜锁模（Kerr-Lens Mode-locking）的最新改进机制，生成具有极高峰值功率和极窄脉冲宽度的光场。重点讨论了在介质折射率波动和热效应影响下，如何优化腔内设计以实现稳定、高重复频率的超短脉冲输出。此外，深入剖析了频率梳（Frequency Comb）技术在时间-频率同步中的关键作用，及其在精密光谱学和时间标准构建中的应用。对脉冲形状的实时、非侵入式表征方法，例如频率分辨的自相关（FROG）和失真光谱（Spillometry）技术，进行了详尽的数学建模与实验验证。 第二章：高次谐波产生与阿秒物理 本章侧重于强场物理中光与原子/分子相互作用的非线性响应。详细阐述了高次谐波产生（High-Order Harmonic Generation, HHG）的“三步模型”及“再散射理论”，分析了不同靶物质（气体、固体薄膜）对谐波谱形和相位的调控能力。核心内容包括如何利用外部电场（如租借轨道场，RABBITT）或精心设计的激光波形，精确控制电子的再碰撞过程，从而实现阿秒脉冲的产生和引导。探讨了利用这些阿秒脉冲对电子在分子轨道间的转移和实时间行为进行“光子探针”测量的最新进展。 第二部分：新型光子材料与集成光电子学 本部分从介质本身入手，探讨了能够实现传统材料难以企及的光学特性的新型结构和材料系统。 第三章：拓扑光子学与非互易传输 本章介绍了拓扑概念在光子系统中的应用。详细分析了光子布洛赫带理论在周期性介质结构（如光子晶体）中的构建，并深入研究了如何利用时间反演对称性破缺（通过外部磁场或动态调制）来构建拓扑绝缘体和拓扑平庸态之间的边界态。重点讨论了光子拓扑边缘态在抵抗缺陷和散射方面的优势，及其在构建无损集成波导和非互易光子器件（如单向传输环路）中的潜力。 第四章：二维材料与光电器件 本章集中探讨了如石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料在光电子学中的独特优势。分析了这些材料极高的载流子迁移率和可调谐的带隙如何影响光吸收、载流子复合动力学。探讨了利用范德华异质结（van der Waals Heterostructures）构建垂直堆叠的光电器件，例如高效的单光子探测器和超快光电导开关。详细论述了如何通过电学或光学手段，实现对这些二维材料中激子（Exciton）和极化激元（Polariton）行为的精确控制。 第五章：集成光子芯片的设计与制造 本章涵盖了将复杂光学功能集成到微小芯片上的工程实践。内容涉及硅光子学（Silicon Photonics）平台的技术路线，包括高效的脊波导（Rib Waveguides）、多模干涉耦合器（MMI）以及片上滤波器阵列的设计。重点讨论了光电耦合效率的瓶颈，特别是如何设计高效的光纤-芯片耦合结构（如边缘耦合器和光栅耦合器）以满足大规模制造的要求。此外，分析了异质集成技术，即将 III-V族半导体激光器外延生长或键合到硅衬底上的关键工艺，以实现在单一芯片上集成激光源、调制器和探测器的目标。 第三部分：量子信息与光场操控 本部分关注光子在信息科学和基础物理中的应用，特别是在量子计算和高精度传感方面的潜力。 第六章：单光子源与量子态的制备 本章探讨了构建可靠、高纯度单光子源的关键技术。详细分析了量子点（Quantum Dots, QDs）作为近乎理想的确定性单光子源的特性，包括激子-激子-光子耦合（X-X-X）机制和去偏振控制。对比了半导体量子点与基于色心（Color Centers）的固态系统（如NV色心、SiV色心）在发光效率和集成兼容性上的优劣。重点阐述了如何通过近场光学技术与这些固态系统耦合，实现光子对量子比特（Qubit）的有效读取和写入。 第七章：光场调控与先进传感技术 本章关注利用高度受控的光场来增强测量灵敏度。深入解析了量子增强传感（Quantum-Enhanced Sensing）的理论基础，特别是如何利用压缩态光（Squeezed Light）来突破传统测量中的散粒噪声（Shot Noise）极限，应用于引力波探测和磁场测量。此外，讨论了拉曼散射的增强机制，包括表面等离子体激元共振（SPR）和局域表面等离子体共振（LSPR）如何极大地提高拉曼信号的强度，应用于痕量分子检测。 第八章：光场与生物系统的接口 本章探讨了光子技术在生命科学成像与治疗中的新兴应用。重点分析了多光子显微技术（如双光子和三光子激发）如何提供深层组织的三维分辨率和更低的背景噪声，并讨论了新型光敏剂的设计原则，用于光动力疗法（PDT）的靶向性和效率提升。探讨了利用光镊技术（Optical Tweezers）对活细胞内单个分子或细胞器进行非损伤性、高精度操纵的最新方法。 --- 本书的独特性： 本书的叙事逻辑是从最基本的光与物质的超快、非线性交互出发，通过引入拓扑与二维材料等新型介质，最终落脚于集成化与量子化的系统构建。它避免了对传统光源（如CO2、Nd:YAG）的过度重复，转而强调对光场精确时间/空间/量子态的调控能力。内容侧重于当前科研机构和高新技术产业正在攻克的工程化难题，为读者提供了超越基础原理的、面向未来应用的深度洞察。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一个宝藏，每次翻阅都能发现新的惊喜。我是一名实验室技术员，平时接触的激光设备种类繁多，但对其背后的原理总觉得有些模糊。这本书就像一位经验丰富的老教授，用他渊博的知识和清晰的条理，把我从“知其然”带到了“知其所以然”。我尤其喜欢它在“激光安全”这一章节的详细讲解，这对于我们日常操作来说至关重要。书中不仅列举了各种激光的危险性，还详细介绍了防护措施、眼睛保护、激光辐射的生物效应等等，让我对激光的潜在风险有了更清醒的认识，也更加注重操作规范。此外，书中还包含了大量的实验案例和数据分析，这些都对我日常的实验工作非常有指导意义。比如，在调试一台新的激光器时，我经常会参考书中关于激光参数测量和校准的部分，这大大提高了我的工作效率和准确性。这本书的实用性真的非常强，它不是那种只讲理论的书，而是将理论与实践紧密结合，让我在工作中能够游刃有余，也能更深入地理解我所使用的设备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度是我之前从未见过的。作为一名已经从事激光相关领域研究多年的工程师，我一直渴望能有一本书能够系统地梳理和深化我对激光的理解。这本书恰恰满足了我的需求。它不仅仅停留在表面介绍，而是深入到激光腔的稳定性分析、模式理论、增益饱和效应等更精细的物理过程。作者在推导公式时，步骤清晰，逻辑严谨，并且经常会给出一些旁注，解释特定术语的含义或者引用相关的研究背景，这对于我这种需要严谨论证的读者来说，简直是福音。另外，书中对于激光器的优化和设计方面也提供了不少宝贵的见解，比如如何提高激光器的效率、稳定性，如何控制输出的波长和模式等。更让我惊喜的是，它还探讨了一些前沿的激光技术，比如超快激光、光纤激光器等，并且对它们的最新进展和未来发展趋势进行了展望。我经常会把这本书放在手边，遇到一些难以理解的现象或者需要回顾的知识点时，都会翻阅它，每一次都能从中获得新的启发和收获。这本书绝对是激光领域研究人员的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我的启蒙导师！第一次接触激光这个概念，我当时还只是个对物理学充满好奇的高中生，对那些高深的公式和理论完全摸不着头脑。偶然间在图书馆翻到它，封面就带着一种科技感，翻开来看，竟然是用一种非常易懂的方式介绍了激光的诞生、基本原理，比如什么叫做“受激辐射”，还有各种奇奇怪怪的激光器是怎么工作的。作者的语言不像教科书那样枯燥乏味，更像是在跟我聊天，给我讲一个很酷的故事。我记得其中一章讲到激光的几个重要性质，像单色性、方向性、相干性，作者用了非常生动的比喻，比如把激光的光束比作一把精准的激光笔，而不是散漫的探照灯，一下子就明白了。而且，书中还配了很多精美的插图和图示，把抽象的概念具象化，这对于初学者来说实在是太友好了。我当时就是靠着这本书，一点点建立起了对激光的初步认知，甚至还激发了我将来攻读物理专业的决心。即使现在回头看，这本书在基础概念的讲解上依然是无可挑剔的，它是我学习激光的起点，也是我心中最经典的入门读物之一。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我一开始对这本书的期望值并不高，毕竟“原理与应用”这个名字听起来就有点枯燥，而且是英文原版，我平时看英文技术文档也挺吃力的。但万万没想到，它带给我的惊喜是巨大的！作者的逻辑组织能力太强了，从最基础的量子力学概念讲起，层层递进，但每一步都衔接得非常自然，丝毫不会让人感到突兀。最让我印象深刻的是，书中对于不同类型激光器（如气体激光器、半导体激光器、染料激光器等）的介绍，不仅仅是简单地罗列参数，而是深入剖析了它们的工作机制、优缺点以及适用的场景。例如，在讲解半导体激光器时，作者详细分析了pn结的掺杂、载流子注入、受激辐射等过程，还配有清晰的能带图，这让我对微观世界的电子行为有了更深刻的理解。而且，它在“应用”部分也做得非常出色，从工业切割、医疗手术，到信息传输、科学研究，几乎涵盖了所有你能想到的激光应用领域，并且对每个应用都进行了原理性的阐述，说明激光是如何在其中发挥关键作用的。这本书让我觉得，激光不再是遥不可及的高科技，而是与我们生活息息相关的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

这本《Laser：Fundamentals and Applications》第二版，简直是我学习生涯中最具价值的一笔投资。作为一名初入光电领域的博士生，我对激光的知识体系一直有些零散。这本书就像一位博学的向导，带领我穿越了激光的宏大世界。最让我印象深刻的是，它在介绍激光器类型时，不仅仅是简单地分类，而是从物理原理出发，解释了不同材料、不同激励方式如何影响激光的输出特性。比如，在讲解固体激光器时，它深入分析了晶体材料的能级结构、激活离子、以及泵浦方式对激光输出的影响，让我对激光产生的微观过程有了更清晰的认识。同时，书中还非常细致地探讨了激光器的非线性效应，如谐波产生、参量下转换等，这些都是我在进行前沿研究时经常会遇到的问题。此外，它还提供了一些关于激光光谱学、相干态光场理论等更深层次的内容，这对于我未来深入研究光信息处理和量子光学打下了坚实的基础。这本书的英文表达虽然专业，但逻辑清晰，用词精准，配合其严谨的科学内容，足以让我受益匪浅。