現(xiàn)代激光工程應(yīng)用技術(shù)

內(nèi)容概要

本書介紹了具有現(xiàn)代特征的幾項激光應(yīng)用技術(shù)，包括激光在軍事技術(shù)中的應(yīng)用，激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，空間激光通信，激光快速成形，激光顯示技術(shù)，激光引雷、驅(qū)霧、核聚變，以及激光加工技術(shù)等；此外，也對激光輻射原理、激光器件和激光技術(shù)作了必要介紹。    本書內(nèi)容具有較鮮明的特色，涉及激光工程應(yīng)用的各個領(lǐng)域，具有現(xiàn)代性、軍工特色和跨學(xué)科的綜合性。跨學(xué)科選擇素材的目的是為了增加讀者群的數(shù)量，各章相對獨立的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容又可隨讀者自行取舍。    本書適合于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員使用，也可以作為相關(guān)專業(yè)的本科及研究生的參考書。

書籍目錄

第1章  激光與激光器  1.1  激光的特性  1.2  激光輻射原理    1.2.1  躍遷和輻射    1.2.2  激光器的基本構(gòu)成    1.2.3  激活粒子的能級系統(tǒng)    1.2.4  激光輸出模式  1.3  激光器的類型    1.3.1  氣體激光器    1.3.2  固體激光器    1.3.3  染料激光器    1.3.4  半導(dǎo)體激光器    1.3.5  光纖激光器第2章  激光技術(shù)  2.1  激光輻射的調(diào)制    2.1.1  激光輻射調(diào)制的原理    2.1.2  電光調(diào)制    2.1.3  聲光調(diào)制    2.1.4  磁光調(diào)制    2.1.5  直接調(diào)制  2.2  激光鎖模技術(shù)  2.3  激光器的穩(wěn)頻  2.4  非線性光學(xué)    2.4.1  倍頻效應(yīng)（二次光學(xué)諧波效應(yīng)）    2.4.2  光學(xué)混頻    2.4.3  光學(xué)參量放大    2.4.4  光學(xué)參量振蕩    2.4.5  自聚焦現(xiàn)象第3章  激光在軍事技術(shù)中的應(yīng)用  3.1  激光測距    3.1.1  激光測距的優(yōu)點    3.1.2  激光測距的分類    3.1.3  激光脈沖測距    3.1.4  連續(xù)波測距    3.1.5  對空高炮激光測距機  3.2  激光雷達    3.2.1  激光雷達的優(yōu)點    3.2.2  激光雷達的功能    3.2.3  激光多普勒測速    3.2.4  四象限光電探測器和光電位置傳感器    3.2.5  電荷耦合器件    3.2.6  其他激光雷達  3.3  激光制導(dǎo)和導(dǎo)航    3.3.1  制導(dǎo)控制系統(tǒng)分類    3.3.2  GPS／INS復(fù)合制導(dǎo)    3.3.3  北斗星導(dǎo)航定位系統(tǒng)    3.3.4  激光制導(dǎo)    3.3.5  激光制導(dǎo)武器現(xiàn)狀    3.3.6  使用制導(dǎo)技術(shù)的無人戰(zhàn)斗平臺  3.4  光電對抗    3.4.1  光電對抗概論    3.4.2  光電偵察告警技術(shù)    3.4.3  光電干擾技術(shù)    3.4.4  高能激光防空武器第4章  激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用  4.1  激光與生物體的相互作用    4.1.1  生物體的光學(xué)特性    4.1.2  激光對生物體的作用  4.2  激光臨床治療    4.2.1  激光治療的種類    4.2.2  激光眼科治療    4.2.3  皮膚科及整形外科激光治療    4.2.4  光化學(xué)治療  4.3  激光在生物體檢測及診斷中的應(yīng)用    4.3.1 激光生物體光譜測量及診斷    4.3.2  激光斷層攝影    4.3.3  激光顯微鏡    4.3.4  視網(wǎng)膜檢測中的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)    4.3.5  人眼視力CCD測量技術(shù)  4.4  醫(yī)用激光裝置  4.5  醫(yī)用光纖    4.5.1  實心光纖    4.5.2  空心光纖    4.5.3  成像光纖束（內(nèi)窺鏡）  4.6  國內(nèi)外激光醫(yī)療技術(shù)的現(xiàn)狀第5章  激光通信  5.1  光通信發(fā)展的歷史  5.2  信號調(diào)制、傳輸和接收    5.2.1 信號取樣、編碼和調(diào)制    5.2.2 光通信的激光光源      5.2.3  傳輸和接收  5.3  光纖通信    5.3.1  光纖通信系統(tǒng)的分類    5.3.2  光纖通信系統(tǒng)的基本組成    5.3.3  光纖傳輸技術(shù)    5.3.4  多路通信  5.4  無線激光通信    5.4.1  微波通信與無線激光通信    5.4.2  無線激光通信的基本原理    5.4.3  空間無線激光通信進展    5.4.4  激光水下通信第6章  激光快速成形技術(shù)  6.1  激光快速成形技術(shù)概述    6.1.1  激光快速成形技術(shù)的基本原理    6.1.2  激光快速成形技術(shù)的優(yōu)點    6.1.3  激光快速成形技術(shù)的應(yīng)用    6.1.4  激光快速成形技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向  6.2  激光快速成形技術(shù)的工藝方法    6.2.1  立體印刷    6.2.2 分層實體制造    6.2.3  選擇性激光燒結(jié)  6.3  振鏡掃描激光燒結(jié)快速成形系統(tǒng)    6.3.1  折疊腔CO2激光器    6.3.2  光二極管指向器    6.3.3  振鏡（檢流計掃描器）    6.3.4  動態(tài)聚焦模塊  6.4  激光二極管能量源SLS RP系統(tǒng)    6.4.1  LD的光束特性    6.4.2  LD光束的準(zhǔn)直擴束技術(shù)    6.4.3  影響LD激光焦斑直徑的因素    6.4.4  LD激光焦斑功率密度和掃描速度分析  6.5  線掃描激光燒結(jié)快速成形系統(tǒng)    6.5.1  光學(xué)擴束器    6.5.2  光束變形和線束變長模塊  6.6  高功率激光二極管陣列SLS RPT系統(tǒng)    6.6.1  高功率半導(dǎo)體激光器陣列    6.6.2  微柱面透鏡陣列準(zhǔn)直技術(shù)  6.7  反求工程與快速成形集成技術(shù)    6.7.1  反求工程概述    6.7.2  數(shù)據(jù)提取方法    6.7.3  RE與RPT集成技術(shù)舉例  6.8  金屬零件激光直接快速成形技術(shù)及其應(yīng)用    6.8.1  國外技術(shù)現(xiàn)狀    6.8.2  國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀第7章  激光顯示技術(shù)  7.1  色度學(xué)基礎(chǔ)    7.1.1  顏色視覺    7.1.2  顏色匹配    7.1.3  CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)  7.2  激光光源    7.2.1  激光光源的色度學(xué)優(yōu)勢    7.2.2  激光光源的特點  7.3  投影式激光顯示技術(shù)    7.3.1  投影式LDT分類    7.3.2  LDT中三基色激光的功率匹配  7.4  掃描式激光顯示技術(shù)    7.4.1  掃描技術(shù)    7.4.2  雙振鏡二維掃描光柵的特征參數(shù)    7.4.3  混色技術(shù)    7.4.4  光強的聲光調(diào)制和非線性校正  7.5  激光顯示技術(shù)在軍事上的應(yīng)用    7.5.1  導(dǎo)彈防御系統(tǒng)激光顯示模擬訓(xùn)練    7.5.2  靶場測試激光掃描技術(shù)第8章  激光材料加工  8.1  激光加工用激光器    8.1.1  CO2激光器    8.1.2  YAG激光器    8.1.3  激光加工用其他激光器  8.2  激光加工中的基本光學(xué)現(xiàn)象    8.2.1  激光模式與光子特性    8.2.2  光在金屬表面的反射和吸收    8.2.3  單透鏡聚焦  8.3  激光材料加工技術(shù)    8.3.1  激光打孔、切割與焊接    8.3.2  激光法制備納米粉材料第9章  激光引雷、驅(qū)霧和激光核聚變  9.1  激光引雷和驅(qū)霧    9.1.1  雷電的危害    9.1.2  常規(guī)防雷電    9.1.3  非常規(guī)防雷電    9.1.4  激光驅(qū)霧  9.2  激光核聚變    9.2.1  受控核聚變——能源家屬中的新成員    9.2.2  磁約束核聚變（托卡馬克）    9.2.3  激光約束（慣性約束）核聚變參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 激光與激光器　　激光在我國最初稱為“萊塞”，即英語“Laser”的譯音，而“Laser”是“l(fā)ight amplification bvstimulated emission of radiation”的縮寫，意思是“輻射的受激發(fā)射光放大”。20世紀(jì)60年代初，根據(jù)錢學(xué)森院士的建議，“Laser”被改稱為“激光”或“激光器”。　　世界上第一臺激光器是美國科學(xué)家梅曼（T.H.Maiman）于1960年研究成功的。此前，許多著名科學(xué)家的卓越研究成就已經(jīng)成為激光理論的主要物理基礎(chǔ)或激光器的主要技術(shù)基礎(chǔ)。光與物質(zhì)之間的共振作用是激光器發(fā)光的物理基礎(chǔ)。1900年，普朗克提出量子化假設(shè)，成功地解釋了黑體輻射的實驗規(guī)律。1913年波爾又利用量子化假設(shè)，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，于1917年愛因斯坦首次提出了受激輻射的概念，40年后，這個概念在激光技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用?！　梗–.Towes）和肖洛（A.Schawlow）對激光器諧振腔的結(jié)構(gòu)作了卓有成效的研究。直到現(xiàn)在，即使激光器的種類已經(jīng)很多，但湯斯和肖洛的構(gòu)思仍是各類激光器的基本結(jié)構(gòu)。有文獻認為盡管世界上第一臺激光器不是湯斯和肖洛研制出來的，但是他們所提出的基本概念和構(gòu)想?yún)s被公認是對激光領(lǐng)域劃時代的貢獻。　　在世界上第一臺紅寶石激光器問世不久，1960年年底，由工作在貝爾實驗室的賈范發(fā)明了世界上第一臺氦一氖（He-Ne）激光器，并且在其影響下產(chǎn)生出一系列氣體激光器。此后，1962年出現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器；1964年發(fā)明了第一臺CO2激光器；1965年發(fā)明了第一臺YAG激光器；1968年開始發(fā)展高功率C00激光器；1971年出現(xiàn)了第一臺商用1kWCO2激光器。高功率激光器的研制成功，為激光應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展創(chuàng)造了必不可少的前提條件。　　我國第一臺紅寶石固體激光裝置，是1961年在中國科學(xué)院長春物理光學(xué)精度機械研究所（簡稱長春光機所）成功運行的；第一臺氣體激光裝置（He-Ne激光器）1963年也是在該所成功運行的。其后在該所相繼研制成功了砷化鎵半導(dǎo)體激光器、氟化鈣激光器、釹玻璃激光器、轉(zhuǎn)鏡Q開關(guān)激光器等。長春光機所不愧為我國激光技術(shù)的搖籃，這與王大珩等老一輩光學(xué)專家的奠基性工作是分不開的?！　‰m然愛因斯坦在1917年就預(yù)言了受激輻射的存在，但在一般熱平衡情況下，物質(zhì)的受激輻射總是被受激吸收所掩蓋，未能在實驗中觀察到。直至1960年，第一臺紅寶石激光器才面世，它標(biāo)志了激光技術(shù)的誕生。從此激光技術(shù)的發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已在幾百種工作物質(zhì)中實現(xiàn)了光放大或制成了激光器。激光的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)光源的一次革命，它應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、交通、科研以至日常生活等幾乎所有的國民經(jīng)濟領(lǐng)域。它大大豐富了傳統(tǒng)光學(xué)的內(nèi)容，并發(fā)展形成了數(shù)門、乃至數(shù)十門新型的邊緣科學(xué)?！　〖す馄鞯恼Q生標(biāo)志著量子光學(xué)由學(xué)術(shù)走向技術(shù)，使傳統(tǒng)光學(xué)、近代光學(xué)進入現(xiàn)代光學(xué)和光子學(xué)的新世紀(jì)。激光器的發(fā)明是20世紀(jì)最重大的成就之一，被認為是繼原子能、半導(dǎo)體、計算機之后的又一重大發(fā)明。計算機延伸了人的大腦，而激光延伸了人的五官，激光是探索自然奧秘的超級“探針”，激光開始了光學(xué)領(lǐng)域一場新的革命。

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