本书为普通高等教育“十一五”**级规划教材。
本书从内容上分为两部分。第1~5章介绍激光的基本理论,从激光的物理学基础出发,着重阐明物理概念,以及激光输出特性与激光器的参数之间的关系,尽量避免过多的理论计算,以掌握激光器的选择和使用为主要目的;第6~10章介绍激光在计量、加工、医学、信息技术,以及现代科技前沿问题中的应用,**介绍各种应用的思路和方法。
本书可以作为高等学校有关光学和光学工程,以及大量应用激光技术的理工科各相关专业的教材,也可以供社会读者阅读与自学。

第1章 辐射理论概要与激光产生的条件
激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门新兴学科。激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。激光在现代工业、农业、医学、通信、国防、科学研究等各方面的应用迅速扩展。之所以在短期间获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。
激光与普通光源相比较有三个主要特点,即方向���好,相干性好和亮度高,其原因在于激光主要是光的受激辐射,而普通光源主要是光的自发辐射。研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而**自发辐射的。本章首先从光的辐射原理讲起,讨论与激光的发明和激光的技术发展有关的物理基础及产生激光的条件。
光的辐射既是一种电磁波又是一种粒子流,激光是在人们认识到光有这两种相互对立而又相互联系的性质后才发明的。因此本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁。激光的产生又是光与物质的相互作用的结果,对光的平衡热辐射和光与物质的相互作用(光的自发辐射、受激辐射、受激吸收)的研究是发明激光的物理基础。光谱线的宽度,线型函数是影响激光器性能的重要因素,提高激光的单色性是激光技术发展的一个重要方向。阐明上述这些基础后,本章*后讨论激光产生的条件。
1.1光的波粒二象性
光的一个基本性质就是具有波粒二象性。人类对光的认识经历了牛顿的微粒说,惠更斯菲涅耳的波动说,到爱因斯坦的光子说的发展,*后才认识到波动性和粒子性是光的客观属性,波动性和粒子性总是同时存在的。一方面光是电磁波,具有波动的性质,有一定的频率和波长。另一方面光是光子流,光子是具有一定能量和动量的物质粒子。在一定条件下,可能某一方面的属性比较明显,而当条件改变后,另一方面的属性变得更为明显。例如,光在传播过程中所表现出来的干涉、衍射等现象中其波动性较为明显,这时往往可以把光看作是由一列一列的光波组成的;而当光和实物互相作用时(例如光的吸收、发射、光电效应等),其粒子性较为明显,这时往往又把光看作是由一个一个光子组成的光子流。
……

第1章 辐射理论概要与激光产生的条件
1.1 光的波粒二象性
1.1.1 光波
1.1.2 光子
1.2 原子的能级和辐射跃迁
1.2.1 原子能级和简并度
1.2.2 原子状态的标记
1.2.3 玻尔兹曼分布
1.2.4 辐射跃迁和非辐射跃迁
1.3 光的受激辐射
1.3.1 黑体热辐射
1.3.2 光和物质的作用
1.3.3 自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系
1.3.4 自发辐射光功率与受激辐射光功率
1.4 光谱线增宽
1.4.1 光谱线、线型和光谱线宽度
1.4.2 自然增宽
1.4.3 碰撞增宽
1.4.4 多普勒增宽
1.4.5 均匀增宽和非均匀增宽线型
1.4.6 综合增宽
1.5 激光形成的条件
1.5.1 介质中光的受激辐射放大
1.5.2 光学谐振腔和阈值条件
思考练习题1
第2章 激光器的工作原理
2.1 光学谐振腔结构与稳定性
2.1.1 共轴球面谐振腔的稳定性条件
2.1.2 共轴球面腔的稳定图及其分类
2.1.3 稳定图的应用
2.2 速率方程组与粒子数反转
2.2.1 三能级系统和四能级系统
2.2.2 速率方程组
2.2.3 稳态工作时的粒子数密度反转布
2.2.4 小信号工作时的粒子数密度反转分布
2.2.5 均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布
2.2.6 均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应
2.3 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和
2.3.1 均匀增宽介质的增益系数
2.3.2 均匀增宽介质的增益饱和
2.4 非均匀增宽介质的增益饱和
2.4.1 介质在小信号时的粒子数密度反转分布值
2.4.2 非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数
2.4.3 非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布
2.4.4 非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和
2.5 激光器的损耗与阈值条件
2.5.1 激光器的损耗
2.5.2 激光谐振腔内形成稳定光强的过程
2.5.3 阈值条件
2.5.4 对介质能级选取的讨论
思考练习题2
第3章 激光器的输出特性
3.1 光学谐振腔的衍射理论
3.1.1 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
3.1.2 光学谐振腔的自再现模积分方程
3.1.3 激光谐振腔的谐振频率和激光纵模
3.2 对称共焦腔内外的光场分布
3.2.1 共焦腔镜面上的场分布
3.2.2 共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布
3.3 高斯光束的传播特性
3.3.1 高斯光束的振幅和强度分布
3.3.2 高斯光束的相位分布
3.3.3 高斯光束的远场发散角
3.3.4 高斯光束的高亮度
3.4 稳定球面腔的光束传播特性
3.4.1 稳定球面腔的等价共焦腔
3.4.2 稳定球面腔的光束传播特性
3.5 激光器的输出功率
3.5.1 均匀增宽型介质激光器的输出功率
3.5.2 非均匀增宽型介质激光器的输出功率
3.6 激光器的线宽极限
3.7 激光光束质量的品质因子M2
思考练习题3
第4章 激光的基本技术
4.1 激光器输出的选模
4.1.1 激光单纵模的选取
4.1.2 激光单横模的选取
4.2 激光器的稳频
4.2.1 影响频率稳定的因素
……
第5章 典型激光器介绍
第6章 激光在精密测量中的应用
第7章 激光加工技术
第8章 激光在医学中的应用
第9章 激光在信息技术中的应用
第10章 激光在科学技术前沿问题中的应用
参考文献

本书几位作者均多年从事激光原理及应用的教学和科学研究,本书反映了他们的教学经验和科研成果。
本书基于本科大学物理学编写,可作为光电信息科学与工程专业的教科书,也可以作为使用激光器的其他专业本科生以及有关工程技术人员的参考书。
本书特色:
◎着重阐明激光辐射的物理概念和激光器基本原理;
◎以掌握激光器的选择和使用为目的,讲述激光输出特性与激光器的参数之间的关系;
◎讲解各种激光应用的思路和方法;
◎每章末都有适量的思考练习题,配套电子课件和习题解答。