激光原理

前言

　　本教材是在1980年、1984年、1995年和2000年出版的由國家教委審批的全國電子信息類專業(yè)教材《激光原理》的基礎(chǔ)上修改而成，由清華大學(xué)周炳琨院士擔(dān)任主編。　　本課程的參考學(xué)時為60學(xué)時，實(shí)驗課單獨(dú)開設(shè)，教材中未涉及這方面的內(nèi)容。本教材分為5部分。第一部分（第一章）概述激光器基本原理。第二部分（第二章、第三章）講授光諧振腔理論，重點(diǎn)介紹光諧振腔模式的波動理論，并在此基礎(chǔ)上介紹了高斯光束的傳輸規(guī)律，在分析非穩(wěn)腔模時，僅介紹了非穩(wěn)腔的幾何理論分析方法。第三部分（第四章、第五章、第六章、第八章）講授激光振蕩和放大理論。光和物質(zhì)的共振相互作用是激光振蕩和放大的物理基礎(chǔ)，因此這一部分的重點(diǎn)放在闡明光和物質(zhì)共振相互作用的基本物理過程和主要理論分析方法方面。在激光器的各種理論分析方法中，本書主要介紹速率方程理論，并在此基礎(chǔ)上分析激光振蕩器和放大器的工作特性。激光器的半經(jīng)典理論能夠更深入地揭示激光器的各種物理現(xiàn)象，我們在第八章對它的基本方法也作了介紹。第四部分（第七章）介紹控制與改善激光器特性的各種技術(shù)（選模、調(diào)Q、鎖模等）的原理及理論。第五部分（第九章、第十章）介紹幾種有代表性的典型激光器和光放大器的工作原理和特點(diǎn)。在第十章中，還結(jié)合半導(dǎo)體激光器介紹了介質(zhì)波導(dǎo)諧振腔的模式理論。每章末附有習(xí)題，供學(xué)生練習(xí)選用。　　具有原子物理學(xué)、電磁理論、量子力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)基礎(chǔ)知識的讀者，可以循序漸進(jìn)地閱讀本書?！　”窘滩木w言及第一章由周炳琨編寫；第二章由陳家驊、周炳琨和高以智在陳倜嶸提供的書稿基礎(chǔ)上縮編及補(bǔ)充；第三章由高以智在1980年版第十二章(由陳倜嶸編寫)的基礎(chǔ)上改寫；第四章由周炳琨和高以智編寫；第五章、第六章、第七章、第九章由高以智編寫；第八章由陳家驊編寫；第十章由陳倜嶸、陳家驊、周炳琨和高以智聯(lián)合編寫。由于編者水平有限，書中難免還存在一些缺點(diǎn)和錯誤，殷切希望廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《激光原理》主要闡述激光器的基本原理和理論。內(nèi)容包括激光器的光諧振腔理論、速率方程理論和半經(jīng)典理論；對典型激光器、激光放大器及改善與控制激光特性的若干技術(shù)也作了簡要介紹。

書籍目錄

緒言第一章　激光的基本原理1.1　相干性的光子描述1.2　光的受激輻射基本概念1.3　光的受激輻射放大1.4　光的自激振蕩1.5　激光的特性習(xí)題參考文獻(xiàn)第二章　開放式光腔與高斯光束2.1　光腔理論的一般問題2.2　共軸球面腔的穩(wěn)定性條件2.3　開腔模式的物理概念和衍射理論分析方法2.4　平行平面腔模的迭代解法2.5　方形鏡共焦腔的自再現(xiàn)模2.6　方形鏡共焦腔的行波場2.7　圓形鏡共焦腔2.8　一般穩(wěn)定球面腔的模式特征2.9　高斯光束的基本性質(zhì)及特征參數(shù)2.10　高斯光束口參數(shù)的變換規(guī)律2.11　高斯光束的聚焦和準(zhǔn)直2.12　高斯光束的自再現(xiàn)變換與穩(wěn)定球面腔2.13　光束衍射倍率因子2.14　非穩(wěn)腔的幾何自再現(xiàn)波型2.15　非穩(wěn)腔的幾何放大率及自再現(xiàn)波型的能量損耗習(xí)題參考文獻(xiàn)第三章　空心介質(zhì)波導(dǎo)光諧振腔3.1　空心波導(dǎo)光諧振腔的構(gòu)成和特征3.2　空心圓柱波導(dǎo)管中的本征模3.3　圓波導(dǎo)本征模的傳輸常數(shù)和損耗特性3.4　空心矩形介質(zhì)波導(dǎo)管中的本征模3.5　空心介質(zhì)波導(dǎo)光諧振腔的反饋耦合損耗習(xí)題參考文獻(xiàn)第四章　電磁場和物質(zhì)的共振相互作用4.1　電介質(zhì)的極化4.2　光和物質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論簡介4.3　譜線加寬和線型函數(shù)4.4　典型激光器速率方程4.5　均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)4.6　非均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)4.7　綜合加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)習(xí)題參考文獻(xiàn)第五章　激光振蕩特性5.1　激光器的振蕩閾值5.2　激光器的振蕩模式5.3　輸出功率與能量5.4　弛豫振蕩5.5　單模激光器的線寬極限5.6　激光器的頻率牽引習(xí)題參考文獻(xiàn)第六章　激光放大特性6.1　激光放大器的分類6.2　均勻激勵連續(xù)激光放大器的增益特性6.3　縱向光激勵連續(xù)激光放大器的增益特性6.4　脈沖激光放大器的增益特性6.5　放大的自發(fā)輻射（ASE）6.6　光放大器的噪聲習(xí)題參考文獻(xiàn)第七章　激光器特性的控制與改善7.1　模式選擇7.2　頻率穩(wěn)定7.3　Q調(diào)制7.4　注入鎖定7.5　鎖模習(xí)題參考文獻(xiàn)第八章　激光振蕩的半經(jīng)典理論8.1　激光振蕩的自洽方程組8.2　原子系統(tǒng)的電偶極矩8.3　密度矩陣8.4　靜止原子激光器理論習(xí)題參考文獻(xiàn)第九章　典型激光器和激光放大器9.1　固體激光器9.2　氣體激光器9.3　染料激光器9.4　光纖放大器9.5　光纖激光器習(xí)題參考文獻(xiàn)第十章　半導(dǎo)體二極管激光器和激光放大器10.1　半導(dǎo)體工作物質(zhì)中的光增益10.2　半導(dǎo)體二極管激光器的基本結(jié)構(gòu)10.3　對稱三層介質(zhì)平板波導(dǎo)中的本征模10.4　光強(qiáng)分布與約束因子10.5　半導(dǎo)體二極管激光器的主要特性10.6　半導(dǎo)體光放大器的主要特性習(xí)題參考文獻(xiàn)附錄附錄一　典型氣體激光器基本實(shí)驗數(shù)據(jù)附錄二　典型固體激光工作物質(zhì)參數(shù)附錄三　染料、溶劑及激光波長附錄四　常用物理常數(shù)

編輯推薦

　　《激光原理》的參考學(xué)時為60學(xué)時，實(shí)驗課單獨(dú)開設(shè)，教材中未涉及這方面的內(nèi)容。本教材分為5部分。第一部分（第一章）概述激光器基本原理。第二部分（第二章、第三章）講授光諧振腔理論，重點(diǎn)介紹光諧振腔模式的波動理論，并在此基礎(chǔ)上介紹了高斯光束的傳輸規(guī)律，在分析非穩(wěn)腔模時，僅介紹了非穩(wěn)腔的幾何理論分析方法。第三部分（第四章、第五章、第六章、第八章）講授激光振蕩和放大理論。光和物質(zhì)的共振相互作用是激光振蕩和放大的物理基礎(chǔ)，因此這一部分的重點(diǎn)放在闡明光和物質(zhì)共振相互作用的基本物理過程和主要理論分析方法方面。在激光器的各種理論分析方法中，《激光原理》主要介紹速率方程理論，并在此基礎(chǔ)上分析激光振蕩器和放大器的工作特性。激光器的半經(jīng)典理論能夠更深入地揭示激光器的各種物理現(xiàn)象，我們在第八章對它的基本方法也作了介紹。第四部分（第七章）介紹控制與改善激光器特性的各種技術(shù)（選模、調(diào)Q、鎖模等）的原理及理論。第五部分（第九章、第十章）介紹幾種有代表性的典型激光器和光放大器的工作原理和特點(diǎn)。在第十章中，還結(jié)合半導(dǎo)體激光器介紹了介質(zhì)波導(dǎo)諧振腔的模式理論。每章末附有習(xí)題，供學(xué)生練習(xí)選用?！　【哂性游锢韺W(xué)、電磁理論、量子力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)基礎(chǔ)知識的讀者，可以循序漸進(jìn)地閱讀《激光原理》。　《激光原理》可作為高等工科院校激光原理課程的教材，也可供從事激光工作的研究人員、技術(shù)人員以及高等院校有關(guān)專業(yè)的師生參考。

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