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第1章 激光产生的基本原理 1

1．1原子、分子和能级 1

1．1．1原子的能级 1

1．1．2分子的能级 2

1．2光的吸收和释放 4

1．3反转分布和光放大 8

1．3．1反转分布 8

1．3．2光放大 10

1．4光学谐振腔 12

1．4．1光学谐振腔的种类 13

1．4．2光学谐振腔的稳定性 14

1．4．3横模的纵模 15

1．4．4谐振腔的损耗和Q值 17

1．5激光发生器 18

练习题 20

第2章 典型激光器 21

2．1激光器的基本结构 21

2．2．1放电激励形成反转分布 24

2．2气体激光器 24

2．2．2氦-氖激光器 25

2．2．3二氧化碳激光器 26

2．2．4准分子激光器 28

2．2．5氩离子激光器 29

2．3液体激光器 30

2．3．1染料激光器的激发机理 31

2．3．2染料激光器的主要类型 33

2．4．1固体激光器概述 34

2．4固体激光器 34

2．4．2一般固体激光器 36

2．4．3新型固体激光器 37

2．4．4高功率固体激光器 40

2．5自由电子激光器 41

2．5．1自由电子激光器概述 41

2．5．2自发辐射光的形成机理 43

2．5．3受激辐射光的形成机理 44

2．5．4 FEL的主要类型 47

2．5．5螺旋摆动器和平面摆动器的电子运动关系 48

2．5．6 FEL的研究现状 50

2．6半导体激光器 50

2．6．1 LD的基本结构 50

2．6．2 LD的基本特性 51

2．6．3 LD激光的产生机理 52

2．6．4高性能LD的主要类型 54

2．7 X射线激光器 55

2．7．1 X射线激光器概述 55

2．7．2等离子体X射线激光的产生机理 56

2．7．3 X射线激光器的研究进展 59

练习题 61

第3章 激光的性质 63

3．1电磁波的种类及其属性 63

3．1．1长波长的电磁波——电波 63

3．1．2短波长的电磁波——光 64

3．1．3更短波长的电磁波——放射线 65

3．2谱线及相干性 65

3．2．1单色光和谱线 65

3．2．2自然光和激光的区别——相干性 67

3．2．3相干性及谱线的测定——干涉仪法 68

3．2．4时间相干性和空间相干性 69

3．2．5自然光可否转变为激光 70

3．3激光的偏振性 70

3．3．1光遵从的法则——麦克斯韦方程 70

3．3．2光是横波 71

3．3．3偏振光 71

3．4．1激光的折射 73

3．4激光的折射和反射 73

3．4．2激光的反射 74

3．4．3相速度和群速度 75

3．5激光的衍射 76

3．5．1夫琅和费衍射 77

3．5．2艾里衍射 78

3．5．3激光的聚集 79

3．6激光束的特点 79

3．6．1超稳定的光 79

3．6．2超短脉冲的光 79

3．6．3超高强度的光 80

练习题 81

第4章 激光与物质的相互作用 83

4．1激光在物质中的传播 83

4．1．1激光在物质中的传播和吸收 83

4．1．2激光的散射 85

4．2激光探测技术 87

4．2．1激光的捕捉 87

4．2．2热电探测器 88

4．2．3光电探测器 89

4．2．4整流式探测器 92

4．2．5激光的图像测量 92

4．2．6超短光脉冲的测量 93

4．3激光在光学晶体中的传播现象 94

4．3．1改变激光颜色 94

4．3．2偏振光、旋光、双折射 94

4．3．3非线性光学现象 95

4．3．4波长变换的原理 95

4．3．6相位匹配 97

4．3．5倍频光的产生 97

4．4高强度激光的物质加热和蒸发 99

4．4．1连续式激光器和脉冲式激光器 99

4．4．2激光加热的机理 100

4．4．3激光热蒸发 101

4．4．4光化学效应激光蒸发 102

4．4．5应用领域 103

4．5激光诱导化学过程 104

4．5．1什么是激光诱导化学过程 104

4．5．2激光波长和解离能的关系 105

4．5．3激光切断分子 106

4．5．4激光引起的多光子吸收 108

4．5．5液体、固体的光化学反应 108

练习题 109

第5章 激光的技术应用 111

5．1激光通信及信息处理 111

5．1．1光纤通信 111

5．1．2激光信息处理 113

5．1．3激光印刷 115

5．2激光在材料加工中的应用 116

5．3激光在化学上的应用 120

5．3．1光化学反应 120

5．3．2激光分离同位素 122

5．4激光在计量学中的应用 125

5．4．1激光计量的特点 125

5．4．2激光干涉计量 126

5．4．3激光环境计量（激光雷达） 127

5．4．4激光陀螺仪 129

5．5激光在土木、建筑中的应用 130

5．5．1激光表面处理及剥离 131

5．5．2激光切断及解体 132

5．5．3激光挖掘 133

5．6激光在医学中的应用 134

5．6．1激光是如何被水吸收的 136

5．6．2激光医疗器械（激光手术刀） 138

5．6．3激光诊断及治疗 139

练习题 141

6．1．1激光和核聚变 143

第6章 21世纪的激光技术 143

6．1探求无穷的绿色能源——激光核聚变 143

6．1．2激光压缩点燃核聚变的原理 145

6．1．3激光核聚变研究的现状和今后的课题 147

6．1．4今后的展望 150

6．2探求宇宙的起源 150

6．2．1开辟开文学新领域的重力波 150

6．2．2重力波天线激光干涉仪 151

6．2．3激光干涉仪的结构和特点 153

6．2．4提高激光干涉仪的灵敏度 154

6．2．5探索宇宙的奥秘 155

6．3激光带来的产业革命 156

6．3．1 21世纪——光的时代 156

6．3．2激光带来的产业革命 158

6．3．3激光和未来世界 159

练习题 160

练习题简答 161

参考文献 167