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第1章 激光的基本原理 1

1.1激光器的设想和实现 1

1.1.1爱因斯坦的受激辐射概念 1

1.1.2微波激射器的发明 2

1.1.3梅曼与世界第一台激光器 2

1.1.4氦氖激光器的诞生 3

1.2激光的基本概念与特性 4

1.2.1什么是激光 4

1.2.2激光的特点 4

1.2.3光与物质的相互作用 6

1.3激光振荡的基本原理和基本条件 9

1.3.1激光器的基本结构 9

1.3.2激光振荡原理 9

1.3.3激光纵模与横模振荡 10

1.3.4辐射与物质相互作用的定量分析 12

1.4激光谱线加宽及定量分析 14

1.4.1光谱线的加宽与线型函数 14

1.4.2光谱线的自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽 15

1.4.3光谱线的均匀加宽、非均匀加宽和综合加宽 16

第2章 光学谐振腔 18

2.1光在介质中的放大 18

2.1.1光子态与光子简并度 18

2.1.2实现光放大的条件 19

2.1.3实现抽运的几种方法 19

2.1.4多能级系统 20

2.1.5光的自激振荡 22

2.2激光模式与谐振腔的限模 24

2.2.1驻波和纵模 24

2.2.2谐振腔的限模作用 25

2.2.3光学谐振腔的损耗和Q值 26

2.2.4光学谐振腔各种损耗的计算 28

2.3光学谐振腔 30

2.3.1光学谐振腔的类型和结构 30

2.3.2光学谐振腔的稳定条件 32

2.3.3谐振腔的特征光束 35

2.3.4多镜腔的稳定性 36

2.4高斯光束及其传输变换规律 39

2.4.1共焦腔的行波场与模体积 39

2.4.2高斯光束的基本性质 39

2.4.3高斯光束的q参量 40

2.4.4高斯光束q参量的ABCD定律 40

2.5横模选择 42

第3章 激光器的工作原理 45

3.1振荡阈值 45

3.1.1激光振荡的阈值条件 45

3.1.2烧孔现象 47

3.1.3兰姆凹陷 48

3.2纵模模式竞争 48

3.2.1均匀加宽的模式竞争 48

3.2.2空间烧孔现象 50

3.3单模激光器的线宽极限 50

3.4激光器的频率牵引效应 52

3.4.1模牵引效应 52

3.4.2纵模选择 53

3.5脉冲激光器的工作原理 55

3.5.1脉冲激光器工作方式 55

3.5.2调Q激光器 55

3.5.3调Q的方法 56

3.6锁模激光器 58

3.7氦氖激光器的稳频 59

第4章 典型激光器件 61

4.1气体激光器 61

4.1.1氦氖激光器 61

4.1.2离子激光器 64

4.1.3分子激光器 67

4.2固体激光器 69

4.2.1红宝石激光器 69

4.2.2其他常用的固体激光器 72

4.3半导体激光器 73

4.4其他激光器 75

第5章 激光全息学原理 77

5.1概述 77

5.1.1全息术的发明及应用 77

5.1.2全息照相与普通照相的区别 78

5.1.3全息照相的特点 79

5.2全息照相的基本原理 80

5.2.1参考光为平面光波的全息照相 80

5.2.2参考光为球面光波的全息照相 82

5.3全息图的类型 84

5.3.1按物体与记录介质的位置关系分类 84

5.3.2按记录介质分类 84

5.3.3按被照物体的种类分类 85

5.4全息记录介质 86

5.4.1基本物理量的概念 86

5.4.2卤化银乳胶 89

5.4.3重铬酸盐明胶 92

5.4.4光致抗蚀剂 94

5.4.5光折变材料 96

5.4.6其他全息记录材料 98

第6章 体全息图 100

6.1体全息图的几何分析 100

6.1.1体全息图与平面全息图的区分 100

6.1.2透射体全息图 101

6.1.3反射全息图 102

6.2体全息图的衍射效率 103

6.2.1透射体全息图的衍射效率 104

6.2.2反射体全息图的衍射效率 105

6.3反射全息图的记录与再现 106

6.3.1菲涅耳型反射全息图 106

6.3.2像面全息图 108

6.3.3多重记录的反射全息图 109

6.4体全息图再现像的像质 111

6.4.1厚银盐干板 111

6.4.2重铬酸盐明胶（DCG） 111

第7章 彩虹全息术及全息图的复制 112

7.1概述 112

7.1.1彩虹全息术 112

7.1.2彩虹全息术的发展 112

7.2二步彩虹全息术 113

7.2.1二步彩虹全息术的原理和方法 113

7.2.2二步彩虹全息术的像质分析 115

7.3一步彩虹全息术 117

7.3.1一步彩虹全息术的原理和方法 117

7.3.2像散彩虹全息术 118

7.3.3彩虹全息术的应用 120

7.4基于多角度再现的分层次一步彩虹全息术 121

7.4.1改进的一步彩虹全息术记录方法 122

7.4.2多重记录、分层次的实现 123

7.4.3实现多重记录分层次的途径 124

7.4.4光路参量设计与结果 125

7.5全息图的复制 126

7.5.1概述 126

7.5.2激光复制 126

7.5.3模压全息复制技术 128

第8章 激光全息云纹干涉 132

8.1全息云纹干涉法的研究与发展 132

8.1.1全息云纹干涉法的特点 133

8.1.2微云纹干涉技术在新世纪的展望 133

8.1.3云纹干涉技术在航空科技上的发展 134

8.2全息云纹干涉法测试原理 135

8.2.1全息云纹干涉法原理 135

8.2.2云纹干涉法的实验设备 140

8.3试件准备及零厚光栅的制备 141

8.3.1试件研磨与抛光 141

8.3.2试件栅的制作 141

8.4合金材料的杨氏模量和泊松比的测量 145

8.4.1云纹干涉法测定合金材料的弹性模量和泊松比 145

8.4.2合金材料的弹性模量和泊松比的测试 146

8.4.3数据分析与误差分析 148

8.5平面应变KIC法 151

8.5.1断裂韧性的测试实验原理 151

8.5.2金属材料平面应变断裂韧度KIC试验法 152

8.6激光散斑干涉技术 157

8.6.1散斑现象及其特点 157

8.6.2散斑干涉原理 157

8.6.3散斑干涉的记录与应用 158

第9章 光折变晶体的全息存储 161

9.1信息与光学信息存储 161

9.1.1信息与信息存储 161

9.1.2光信息存储 161

9.1.3光折变晶体全息存储的一般特点 162

9.1.4光信息存储技术简介 164

9.2全息存储系统 166

9.2.1体全息存储原理 166

9.2.2体全息存储系统的单元器件 167

9.3光折变全息存储的复用技术 169

9.3.1体光栅的角度选择性 169

9.3.2光折变全息存储的复用技术 171

9.4全息照相的一般装置 172

9.4.1防震平台 172

9.4.2常用光学元件 173

第10章 二元光学与光刻技术 175

10.1 DMD在衍射光学元件制作上的应用 175

10.1.1 DMD的工作原理 175

10.1.2光刻制作工艺概述 179

10.2光刻工艺 180

10.3一种二元光学元件阵列微芯模的工艺设计 183

10.3.1二元光学器件的制作方法 183

10.3.2 DMD工作原理 184

10.3.3 DMD实验 185

10.4基于DMD的数字光刻技术制作曲面微透镜阵列 188

10.4.1曲面微透镜阵列的数字光刻技术制作方法 188

10.4.2曲面微透镜阵列数字掩模设计 189

10.4.3曲面微透镜阵列数字光刻系统 190

10.4.4曲面微透镜阵列数字光刻技术制作工艺流程 192

10.4.5曲面微透镜阵列数字光刻技术制作结果 193

10.5基于掩模光刻技术和注塑成型制作衍射微光学元件 195

第11章 光子晶体材料及其在光子器件方面的应用 205

11.1光子晶体的概念 205

11.2光子晶体特性 206

11.2.1光子带隙特性 206

11.2.2光子局域特性 206

11.2.3负折射效应 207

11.2.4抑制自发辐射 207

11.2.5非线性特性 208

11.3光子晶体的制备方法 208

11.3.1精密机械加工法 208

11.3.2逐层堆积法 208

11.3.3胶体自主装技术法 209

11.3.4激光全息法 209

11.4光子晶体的应用 209

11.4.1光子晶体光波导 209

11.4.2光子晶体谐振腔 210

11.4.3光子晶体光纤 211

11.4.4光子晶体光波导器件 211

11.5典型的光子晶体器件设计 211

11.5.1光子晶体波导滤波器件设计 211

11.5.2光子晶体波导可控光强分束器设计 215

11.5.3与非线性效应结合的光子器件设计 220

第12章 光学测试技术 225

12.1条纹投影轮廓术的原理 226

12.1.1条纹投影三维面形测量原理 227

12.1.2物体高度信息的获取 227

12.2傅里叶变换轮廓术 228

12.2.1傅里叶变换轮廓术基本原理 229

12.2.2双频光栅傅里叶变换轮廓术原理 230

12.3相移法 233

12.3.1相移法 233

12.3.2时间相位展开法 236

12.4彩色条纹投影方法 237

12.4.1 RGB颜色模型 237

12.4.2彩色正弦条纹 238

12.4.3彩色通道串扰的分离 239

12.5二进制条纹离焦投影方法 241

12.5.1二进制条纹离焦投影原理 241

12.5.2二进制条纹离焦的优势 242

12.6标定 244

12.6.1系统结构标定 244

12.6.2摄像机标定 246

12.6.3标定实验 249

12.6.4投影仪标定 251

第13章 光纤光栅传感技术 254

13.1光纤传感器的特点和应用 254

13.2光纤传感器的分类 254

13.3光纤光栅传感 255

13.3.1光纤光栅传感机理 255

13.3.2光纤光栅传感系统的基本结构 256

13.3.3光纤光栅传感波长解调方式 256

13.4基于可调谐FFP的光纤光栅解调技术 262

13.4.1可调谐FFP驱动电路的设计 262

13.4.2数据采集 265

13.4.3基于Labview的上位机设计 268

第14章 布里渊散射技术 274

14.1光散射概述 274

14.1.1光散射的物理机制 275

14.1.2光散射的分类 276

14.1.3自发散射与受激散射 278

14.2布里渊散射 279

14.2.1自发布里渊散射 279

14.2.2受激布里渊散射 282

14.3布里渊散射激光雷达技术 284

14.3.1基本概论 285

14.3.2自发布里渊散射激光探测技术 286

14.3.3受激布里渊散射激光探测技术 289

第15章 发光现象及荧光光谱的应用 293

15.1发光现象 293

15.1.1发光材料 293

15.1.2激发方式 294

15.1.3发光特征 295

15.2荧光光谱测量系统 296

15.2.1荧光光谱 296

15.2.2光谱系统 296

15.3白光照明技术 299

15.3.1白光的获得 299

15.3.2白光LED 300

15.4荧光传感技术 301

15.4.1荧光温度传感 301

15.4.2荧光pH值传感 304