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绪论 1

第1章 物质对激光的反射和吸收 6

1.1 金属和电介质对激光反射与吸收的经典电磁理论 7

1.2 物质光学特性的微观理论 12

1.3 温度和表面状况对金属光特性的影响 18

1.4 激光能量的吸收和转化 24

参考文献 27

第2章 激光对固体材料的热效应 28

2.1 材料的热物理性质 28

2.2.1 热传导方程和定解条件 32

2.2 激光加热下物体的温度场 32

2.2.2 半无限厚物体的温度场 33

2.2.3 有限厚度广延板块的温度场 37

2.2.4 激光加热的问题和应用 40

2.2.5 非傅里叶热传导问题 42

2.3 激光引起材料的熔化 44

2.3.1 固-液态界面的移动速度 44

2.3.2 有限直径激光束照射下材料的熔化 47

2.3.3 材料的深层熔化 51

2.3.4 液态质量迁移 53

2.4 激光引起材料的气化和烧蚀 55

2.4.1 材料激光气化的物理机制 55

2.3.5 材料金相结构的变化和破坏 55

2.4.2 定态气化和质量迁移 57

2.4.3 材料的激光烧蚀 65

2.4.4 激光与金属材料的热耦合 72

参考文献 76

3.1 靶蒸气等离子体的气体动力学运动 79

3.1.1 激光气化下靶蒸气的平面一维定常流动 79

第3章 激光气体和烧蚀引起的力学效应 79

3.1.2 激光照射下透明蒸气的平面一维不定常流动 85

3.1.3 激光照射下等离子体的平面一维流动 89

3.2 靶蒸气和环境气体对激光的吸收 92

3.2.1 靶蒸气对连续激光的吸收和发生电离 92

3.2.2 激光作用下环境气体的光学击穿 94

3.2.3 激光吸收区的形成 98

3.3 激光维持的燃烧波(LSC)和爆轰波(LSD) 101

3.3.1 激光吸收波传播的气体动力学分析 101

3.3.2 激光维持的燃烧波(LSC) 103

3.3.3 激光维持的爆轰波(LSD) 110

3.4 激光烧蚀压力和激光与靶的冲量耦合 121

3.4.1 透明蒸气的压力和冲量耦合 121

3.4.2 气体环境中的LSD波引起的压力和冲量耦合 126

3.4.3 真空环境中激光烧蚀等离子体的压力和冲量耦合 131

3.4.4 激光与体吸收材料的冲量耦合 141

3.5 激光等离子体力学效应的应用 143

3.5.1 激光冲击硬化 144

3.5.2 激光驱动高速飞片(层) 145

3.5.3 激光引起靶材内的冲击波动和动态断裂 148

参考文献 151

第4章 激光与等离子体的相互作用 155

4.1 等离子体的特性和产生机制 155

4.1.1 等离子体的特性 155

4.1.2 激光等离子体的产生机制 158

4.1.3 碰撞电离 160

4.2 激光在等离子体中传播和吸收 162

4.2.1 激光在等离子体中的传播 162

4.2.2 等离子体对激光的吸收 168

4.3 晕区中激光与等离子体中的相互作用 170

4.3.1 参量衰变不稳定性 172

4.3.2 受激布里渊散射 174

4.3.3 受激拉曼散射 177

4.3.4 双等离子体衰变不稳定性 180

4.3.5 成丝不稳定性 183

4.4 激光等离子体的实验和诊断技术 183

4.4.1 激光与等离子体非线性相互作用实验 184

4.4.2 Thomson散射 185

4.4.3 X射线谱 187

4.4.4 光学干涉仪 188

参考文献 189

第5章 激光辐照下材料和结构的响应及失效 191

5.1 材料力学性能的温度相关性 191

5.1.1 短时高温实验方法 191

5.1.2 温度对材料弹性模量的影响 193

5.1.3 温度和升温率对材料屈服强度的影响 196

5.1.4 温度和升温率对材料抗拉强度的影响 199

5.1.5 高温下材料力学行为的本构描述 201

5.2 激光热应力 202

5.2.1 热力耦合理论的基本方程组 202

5.2.2 解耦理论与热弹性Navier方程 205

5.2.3 短脉冲激光辐照引起的热弹性波 206

5.2.4 金属镜面的激光辐照破坏 213

5.2.5 激光热弹性波在无损检测中的应用 224

5.3 短脉冲激光辐照下板的热弹性响应 229

5.3.1 板的热弹性基本方程组 230

5.3.2 激光辐照下板的动力效应 235

5.4 激光辐照下典型结构的失效 242

5.4.1 受拉和受压板件的激光辐照破坏 243

5.4.2 受轴压和受内压柱壳的激光辐照破坏 254

参考文献 260

第6章 光学元件的激光损伤 263

6.1 光学元件激光损伤的基本问题 264

6.1.1 光学元件激光损伤的定义和作用方式 264

6.1.2 激光损伤的实验监测和检测 267

6.2 光学元件激光损伤的基本现象 270

6.2.1 激光参数对光学元件激光损伤的影响 270

6.2.2 光学材料物理性质对激光损伤的影响 278

6.3 光学材料激光损伤的机理 280

6.3.1 本征吸收和热损伤 280

6.3.2 自聚焦效应 281

6.3.3 电子崩和多光子电离 282

6.3.4 杂质缺陷、超声波和非线性吸收 285

6.4 提高光学材料抗激光损伤强度的技术 287

参考文献 291

第7章 光学薄膜的激光损伤和破坏 293

7.1 光学薄膜的光学性质及其与激光破坏的关系 293

7.1.1 光学薄膜的性质和种类 293

7.1.2 光学薄膜对激光的吸收和散射 306

7.1.3 光学薄膜的驻波场和温度场 307

7.2 光学薄膜的制备技术及其对激光损伤的影响 314

7.2.1 物理气相和溅射沉积技术 315

7.2.2 离子镀技术 317

7.2.3 化学气相沉积 318

7.2.4 溶胶—凝胶技术 320

7.3 光学薄膜激光破坏的实验研究 321

7.3.1 光学薄膜激光破坏的定标律和累积效应 321

7.3.2 激光束光斑尺寸和薄膜杂质缺陷的影响 323

7.3.3 薄膜厚度和基体特性对薄膜激光破坏的影响 324

7.4 光学薄膜激光破坏阀值的测量和抗激光增强技术 325

参考文献 334

8.1.1 半导体的光电效应 336

8.1 常用光电探测器的基本类型与工作原理 336

第8章 激光与光电探测器的相互作用及效应 336

8.1.2 光导和光伏型光电探测器的工作原理 341

8.1.3 电荷耦合型光电探测器（CCD）的工作原理 349

8.2 半导体材料对激光的吸收与相互作用 356

8.2.1 半导体材料对激光的吸收 356

8.2.2 半导体中相干受激光散射过程 364

8.2.3 光电探测器内激光能量的转换 369

8.3 激光辐照光电探测器的光学效应 371

8.3.1 光电探测器听饱和效应和记忆效应 371

8.3.2 激光系统的混沌 381

8.3.3 激光对光电探测器的干扰 387

8.3.4 光电探测器中的光电子输运混沌 390

8.4 激光辐照光电探测器的热学效应 398

8.4.1 激光辐照下光电探测器的温升 399

8.4.2 光电探测器输出信号的热瞬变（驰豫）现象 402

8.4.3 光电探测器的热损伤（性能退化）和熔凝损伤 406

8.4.4 光电探测器的局部破坏效应 408

8.5 激光辐照光电探测器的力学效应 412

8.5.1 激光辐照光电探测器产生的热应力 412

8.5.2 激光维持的爆轰波（LSD）的光电探测器的相互作用 416

8.5.3 光学—力学的相干耦合效应 418

参考文献 422

第9章 激光辐照对生物体的效应 426

9.1 人体皮肤、生物组织及眼睛的光学性质 426

9.1.1 人体皮肤的结构和光学性质 427

9.1.2 色素、水和血液的光学性质 433

9.1.3 眼睛的光学性质 436

9.2 激光辐照对生物体的损伤 439

9.2.1 激光辐照损伤人体和动物的特点 439

9.2.2 激光辐照参数对生物体损伤的影响 444

9.3 激光辐照对生物体效应的机理 447

9.3.1 激光加热作用 447

9.3.2 激光生物化学作用 453

9.3.3 光致压力作用 458

9.3.4 激光强电场的作用 460

9.3.5 弱激光对生物体的刺激作用 462

9.4 激光在精密生物技术和医疗技术中的应用 464

9.4.1 激光超微和超快技术 464

9.4.2 新型激光的应用 466

参考文献 468