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第一章 激光原理及技术 1

第一节 辐射理论概要 1

一 光量子学说及光的波粒二象性 1

二 原子能级、简并度及玻尔兹曼分布 2

三 光和物质的相互作用 2

第二节 激光产生的原理及条件 3

一 粒子数反转分布及泵浦过程 3

二 光的受激放大 4

三 谐振腔的共振作用与激光的形成 4

四 激光形成的基本条件及阈值条件 4

五 激光器的结构形式 4

六 激光器的分类及特点 6

第三节 激光的基本物理性质 6

一 激光的方向性 6

二 激光的高亮度 7

三 激光的单色性 7

四 激光的时间相干性和空间相干性 8

五 激光的纵模与横模 10

第四节 高斯光束 12

一 高斯光束的表达式 12

二 高斯光束的特征 13

三 高斯光束的变换 15

四 高斯光束的聚焦 17

五 高斯光束的准直 18

第五节 稳频技术 19

一 频率变化的原因 20

二 激光器的稳频方法 20

第六节 激光调制技术 25

一 光调制的基本概念 25

二 电光调制 25

三 声光调制 28

四 磁光调制 31

六 干涉调制 32

五 电源调制 32

第七节 半导体激光器 33

一 半导体激光器的工作原理及结构 33

二 半导体激光器的基本特性 34

第二章 激光干涉测量技术 37

第一节 激光干涉测量长度和位移 37

一 干涉测长的基本原理 37

二 测量系统组成 38

三 干涉条纹对比度 45

四 激光干涉测长的应用 46

第二节 激光小角度干涉仪 48

第三节 激光外差干涉测量技术 49

一 塞曼（Zeeman）双频激光干涉仪 49

二 声光调制双频外差干涉仪 53

第四节 激光全息干涉测量技术 55

一 全息技术的基本原理 55

二 全息干涉测量技术 58

三 全息干涉测量技术的应用 60

第五节 激光散斑干涉测量技术 64

一 散斑的概念 64

二 散斑干涉测量技术 65

三 电子散斑干涉测量技术（ESPI） 66

四 散斑干涉测量技术的应用 67

第六节 激光光纤干涉测量技术 69

一 光纤干涉仪的概念 69

二 光纤干涉仪的结构型式 69

三 光纤干涉仪的应用 71

第七节 激光多波长干涉测长技术 74

一 小数重合法 75

二 合成波长 75

三 3.39μm双线He-Ne干涉测长 76

四 半导体激光调频干涉测距 79

一 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 82

第三章 激光衍射测量技术 82

第一节 激光衍射测量原理 82

二 单缝衍射测量 83

三 圆孔衍射测量 85

第二节 激光衍射测量方法 87

一 间隙测量法 87

二 反射衍射测量法 89

三 分离间隙法 90

四 互补测量法 92

五 爱里斑测量法 93

六 衍射频谱检测法 94

第三节 激光衍射测量的应用 97

一 构成各种物理量的传感器 97

二 薄膜材料表面涂层厚度测量 97

三 全长剖面测量 99

四 位移和间隔的远离测量 99

六 直径和薄带宽度测量 100

五 振动的测量 100

七 红细胞激光衍射测量 106

第四章 激光准直及多自由度测量 107

第一节 激光准直测量原理 107

一 振幅（光强）测量法 107

二 干涉测量法 109

第二节 激光准直仪的组成 111

一 激光器 111

二 光学准直扩束系统 113

三 光电探测器及处理电路 114

第三节 大气扰动及激光束漂移 118

一 大气扰动 118

二 激光束漂移 119

第四节 激光准直测量的应用 121

一 不直度的测量 121

二 不同轴度的测量 121

三 用激光准直仪制导镗内孔 122

第五节 激光多自由度测量技术 123

一 两自由度测量系统 124

二 四自由度测量系统 124

三 五自由度和六自由度测量系统 125

四 磁光调制测量滚转角 127

第五章 激光视觉三维测量技术 129

第一节 激光三角法测量原理 129

第二节 激光视觉测量的基本原理 131

一 摄像机理想透视变换模型 132

二 实际摄像机模型 135

三 点结构光视觉传感器数学模型 137

四 线结构光传感器数学模型 138

五 多线结构光传感器数学模型 139

第三节 激光视觉三维测量技术的应用 140

一 轿车白车身视觉测量系统 140

二 BGA芯片管脚共面性激光视觉测量系统 141

三 无缝钢管直线度激光视觉测量系统 143

四 汽车车轮激光视觉定位系统 143

第六章 激光的其他测量技术 146

第一节 激光多普勒（Doppler）测速技术 146

一 多普勒测速原理 146

二 激光多普勒测速仪的组成 148

三 激光多普勒测速技术的应用 151

四 多普勒全场测速技术 151

第二节 激光扫描测径技术 154

一 转镜扫描测径 154

二 音叉扫描测径 157

三 扫描镜电流计测径 159

四 位相调制扫描测量技术 160

第三节 激光测距技术 162

一 激光相位测距 162

二 脉冲激光测距 165