激光原理與全息技術(shù)

前言

自激光器問(wèn)世至今已近半個(gè)世紀(jì)，激光與計(jì)算機(jī)被人們并稱為20世紀(jì)的重大研究成果。近50年來(lái)，激光發(fā)展十分迅速，并已在人民生活各領(lǐng)域產(chǎn)生了不可磨滅的影響。介紹并普及激光知識(shí)，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)知識(shí)創(chuàng)新、科技創(chuàng)新的進(jìn)程，提高我國(guó)人民的高新技術(shù)水平都是非常重要的。激光不僅僅是一門科學(xué)，而且是一種實(shí)實(shí)在在的能推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展、提高綜合國(guó)力、加強(qiáng)國(guó)防、改善人民生活的重要產(chǎn)業(yè)之一。激光器的發(fā)明出人意料地引出了光學(xué)中的另一支燦爛“鮮花”，這就是全息技術(shù)。當(dāng)人們觀看到色彩絢麗、栩栩如生的全息圖像時(shí)，無(wú)不對(duì)激光全息技術(shù)的魅力表示驚訝。全息技術(shù)在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用也擴(kuò)展到實(shí)時(shí)全息干涉自動(dòng)測(cè)量、光學(xué)圖像實(shí)時(shí)處理、光存儲(chǔ)、光計(jì)算、光顯示等方面的新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。全息技術(shù)作為光學(xué)中一門新興的交叉學(xué)科，它的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，日益引起科技工作者的重視，也必將在高科技發(fā)展中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本書(shū)是作者20多年來(lái)在光學(xué)工程專業(yè)從事激光全息技術(shù)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研的基礎(chǔ)上編寫(xiě)的。本書(shū)的參考學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)）。全書(shū)共分11章，第1章－第4章主要介紹激光的基本原理、激光技術(shù)與器件。第5章－第7章是光全息學(xué)的原理、體積全息圖、彩虹全息及全息圖的復(fù)制。第8章－第10章主要為應(yīng)用部分，包括高溫云紋干涉技術(shù)、光折變晶體全息存儲(chǔ)、二元光學(xué)與光刻技術(shù)等方面的內(nèi)容。第11章為激光全息技術(shù)的基本實(shí)驗(yàn)。

內(nèi)容概要

　　《激光原理與全息技術(shù)》以激光原理、激光技術(shù)、激光器件為基礎(chǔ)，并系統(tǒng)闡述了激光全息技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)，同時(shí)對(duì)其在全息圖復(fù)制、全息云紋干涉技術(shù)、光折變晶體的全息存儲(chǔ)以及二元光學(xué)與光刻技術(shù)等方面的應(yīng)用做了廣泛的介紹?！都す庠砼c全息技術(shù)》共分11章，第1章~第4章主要介紹激光的基本原理、激光技術(shù)與器件。第5章~第7章是光全息學(xué)的原理、體積全息圖、彩虹全息及全息圖的復(fù)制。第8章~第10章為主要應(yīng)用部分，包括高溫云紋干涉技術(shù)、光折變晶體全息存儲(chǔ)、二元光學(xué)與光刻技術(shù)等方面的內(nèi)容。第11章為激光全息技術(shù)的基本實(shí)驗(yàn)。《激光原理與全息技術(shù)》可作為光電信息工程專業(yè)和電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科教材，亦可作為光學(xué)工程專業(yè)的研究生教材以及大專院校相關(guān)專業(yè)師生的參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

序言
自激光器問(wèn)世至今已近半個(gè)世紀(jì)，激光與計(jì)算機(jī)被人們并稱為20世紀(jì)的重大研究成果。近50年來(lái)，激光發(fā)展十分迅速，并已在人民生活各領(lǐng)域產(chǎn)生了不可磨滅的影響。介紹并普及激光知識(shí)，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)知識(shí)創(chuàng)新、科技創(chuàng)新的進(jìn)程，提高我國(guó)人民的高新技術(shù)水平都是非常重要的。激光不僅僅是一門科學(xué)，而且是一種實(shí)實(shí)在在的能推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展、提高綜合國(guó)力、加強(qiáng)國(guó)防、改善人民生活的重要產(chǎn)業(yè)之一。
激光器的發(fā)明出人意料地引出了光學(xué)中的另一支燦爛“鮮花”，這就是全息技術(shù)。當(dāng)人們觀看到色彩絢麗、栩栩如生的全息圖像時(shí)，無(wú)不對(duì)激光全息技術(shù)的魅力表示驚訝。全息技術(shù)在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用也擴(kuò)展到實(shí)時(shí)全息干涉自動(dòng)測(cè)量、光學(xué)圖像實(shí)時(shí)處理、光存儲(chǔ)、光計(jì)算、光顯示等方面的新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。全息技術(shù)作為光學(xué)中一門新興的交叉學(xué)科，它的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，日益引起科技工作者的重視，也必將在高科技發(fā)展中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
本書(shū)是作者20多年來(lái)在光學(xué)工程專業(yè)從事激光全息技術(shù)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研的基礎(chǔ)上編寫(xiě)的。本書(shū)的參考學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)）。全書(shū)共分11章，第1章－第4章主要介紹激光的基本原理、激光技術(shù)與器件。第5章－第7章是光全息學(xué)的原理、體積全息圖、彩虹全息及全息圖的復(fù)制。第8章－第10章主要為應(yīng)用部分，包括高溫云紋干涉技術(shù)、光折變晶體全息存儲(chǔ)、二元光學(xué)與光刻技術(shù)等方面的內(nèi)容。第11章為激光全息技術(shù)的基本實(shí)驗(yàn)。

書(shū)籍目錄

第1章 激光的基本原理1.1 激光器的設(shè)想和實(shí)現(xiàn)1.1.1 愛(ài)因斯坦的受激輻射概念1.1.2 微波激射器的發(fā)明1.1.3 梅曼與世界第一支激光器1.1.4 氦氖激光器的誕生1.2 激光的基本概念與特性1.2.1 激光的基本概念1.2.2 激光的特點(diǎn)1.2.3 光與物質(zhì)的相互作用1.3 激光振蕩的基本原理和基本條件1.3.1 激光器的基本結(jié)構(gòu)1.3.2 激光振蕩原理1.3.3 激光縱模振蕩與橫模振蕩1.3.4 輻射與物質(zhì)相互作用的定量分析1.4 輻射與物質(zhì)相互作用的定量分析1.4.1 光譜線的加寬與線型函數(shù)1.4.2 光譜線的自然加寬、碰撞加寬和多普勒加寬1.4.3 光譜線的均勻加寬、非均勻加寬和綜合加寬第2章 光學(xué)諧振腔2.1 光在介質(zhì)中的放大2.1.1 光子態(tài)與光子簡(jiǎn)并度2.1.2 實(shí)現(xiàn)光放大的條件2.1.3 實(shí)現(xiàn)抽運(yùn)的幾種方法2.1.4 多能級(jí)系統(tǒng)2.1.5 光的自激振蕩2.2 激光模式與諧振腔的限模2.2.1 駐波和縱模2.2.2 諧振腔的限模作用2.2.3 光學(xué)諧振腔的損耗和Q值2.2.4 光學(xué)諧振腔各種損耗的計(jì)算2.3 光學(xué)諧振腔2.3.1 光學(xué)諧振腔的類型和結(jié)構(gòu)2.3.2 光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定條件2.3.3 諧振腔的特征光束2.3.4 多鏡腔的穩(wěn)定性2.3.5 共焦腔的行波場(chǎng)與模體積2.4 橫模選擇第3章 激光器的工作原理3.1 振蕩閾值3.1.1 激光振蕩的閾值條件3.1.2 燒孔現(xiàn)象3.1.3 蘭姆凹陷3.2 縱模模式競(jìng)爭(zhēng)3.2.1 均勻加寬的模式競(jìng)爭(zhēng)3.2.2 空間燒孔現(xiàn)象3.3 單模激光器的線寬極限3.4 激光器的頻率牽引效應(yīng)3.4.1 模牽引效應(yīng)3.4.2 縱模選擇3.5 脈沖激光器的工作原理3.5.1 脈沖激光器工作方式3.5.2 調(diào)p激光器3.5.3 調(diào)p的方法3.6 鎖模激光器3.7 氦氖激光器的穩(wěn)頻第4章 典型激光器件4.1 氣體激光器4.1.1 氦氖激光器4.1.2 離子激光器4.1.3 分子激光器4.2 固體激光器4.2.1 紅寶石激光器4.2.2 其他常用的固體激光器4.3 半導(dǎo)體激光器4.4 其他激光器第5章 激光全息學(xué)原理5.1 概述5.1.1 全息術(shù)的發(fā)明及應(yīng)用5.1.2 全息照相與普通照相的區(qū)別5.1.3 全息照相的特點(diǎn)5.2 全患照相的基本原理5.2.1 參考光為平面光波的全息照相5.2.2 參考光為球面光波的全息照相5.3 全患圖的類型5.3.1 按物體與記錄介質(zhì)的位置關(guān)系分類5.3.2 按記錄介質(zhì)分類5.3.3 按被照物體的種類分類5.4 全息記錄介質(zhì)5.4.1 基本物理量的概念5.4.2 鹵化銀乳膠5.4.3 重鉻酸鹽明膠5.4.4 光致抗蝕劑5.4.5 光折變材料5.4.6 其他全息記錄材料第6章 體積全息圖6.1 體積全患圖的幾何分析6.1.1 體積全息圖與平面全息圖的區(qū)分6.1.2 透射體積全息圖6.1.3 反射全息圖6.2 體積全患圖的衍射效率6.2.1 透射體積全息圖衍射效率6.2.2 反射體全息圖的衍射效率6.3 反射全息圖的記錄與再現(xiàn)6.3.1 菲涅耳型反射全息圖6.3.2 像面全息圖6.3.3 多重記錄的反射全息圖6.4 體積全息圖再現(xiàn)像的像質(zhì)6.4.1 厚銀鹽干板6.4.2 重鉻酸鹽明膠第7章 彩虹全息及全息圖的復(fù)制+7.1 概述7.1.1 彩虹全息7.1.2 彩虹全息的發(fā)展7.2 二步彩虹全患7.2.1 二步彩虹全息的原理和方法7.2.2 二步彩虹全息的像質(zhì)分析7.3 一步彩虹全患7.3.1 一步彩虹全息的原理和方法7.3.2 像散彩虹全息7.3.3 彩虹全息的應(yīng)用7.4 基于多角度再現(xiàn)的分層次一步彩虹全患7.4.1 改進(jìn)的一步彩虹全息記錄方法7.4.2 多重記錄、分層次的實(shí)現(xiàn)7.4.3 實(shí)現(xiàn)多重記錄分層次的途徑7.4.4 光路參數(shù)設(shè)計(jì)與結(jié)果7.5 全患圖的復(fù)制7.5.1 概述7.5.2 激光復(fù)制7.5.3 模壓全息復(fù)制技術(shù)第8章 激光全息云紋干涉8.1 全患云紋干涉法的研究與發(fā)展8.1.1 全息云紋干涉法的特點(diǎn)8.1.2 微云紋干涉技術(shù)在新世紀(jì)的展望8.1.3 云紋干涉技術(shù)在航空科技上的發(fā)展8.2 全患云紋干涉法測(cè)試原理8.2.1 全息云紋干涉法原理8.2.2 云紋干涉法的實(shí)驗(yàn)設(shè)備8.3 試件準(zhǔn)備及零厚光柵的制備8.3.1 試件研磨與拋光8.3.2 試件柵的制作8.4 合金材料的彈性模量和泊松比的測(cè)量8.4.1 云紋干涉法測(cè)定合金材料的彈性模量和泊松比8.4.2 合金材料的彈性模量和泊松比的測(cè)試8.4.3 數(shù)據(jù)分析與誤差分析8.5 平面應(yīng)變法8.5.1 斷裂韌性的測(cè)試實(shí)驗(yàn)原理8.5.2 金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度試驗(yàn)法8.6 激光散斑干涉技術(shù)8.6.1 散斑技術(shù)及其發(fā)展8.6.2 散斑干涉原理8.6.3 散斑干涉的記錄與應(yīng)用第9章 光折變晶體的全息存儲(chǔ)9.1 信息與光學(xué)信息存儲(chǔ)9.1.1 信息與信息存儲(chǔ)9.1.2 光信息存儲(chǔ)9.1.3 光折變晶體全息存儲(chǔ)的一般特點(diǎn)9.1.4 光信息存儲(chǔ)技術(shù)簡(jiǎn)介9.2 全患存儲(chǔ)系統(tǒng)9.2.1 體積全息存儲(chǔ)原理9.2.2 體全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的單元器件9.3 光折變?nèi)即鎯?chǔ)的復(fù)用技術(shù)9.3.1 體光柵的角度選擇性9.3.2 光折變?nèi)⒋鎯?chǔ)的復(fù)用技術(shù)第10章 二元光學(xué)與光刻技術(shù)10.1 DMD在衍射光學(xué)元件制作上的應(yīng)用10.1.1 DMD的工作原理10.1.2 光刻制作工藝概述10.2 光刻工藝10.2.1 基片預(yù)處理10.2.2 涂膠10.2.3 蝕刻與去膠10.3 一種二元光學(xué)元件陣列微芯模的工藝設(shè)計(jì)10.3.1 二元光學(xué)器件的制作方法10.3.2 DMD工作原理10.3.3 DMD實(shí)驗(yàn)第11章 激光全息技術(shù)的基本實(shí)驗(yàn)11.1 全患照相的一般裝置11.1.1 防震平臺(tái)11.1.2 常用光學(xué)元件11.2 全患技術(shù)基本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 漫反射體全息照相實(shí)驗(yàn)二 反射全息圖實(shí)驗(yàn)三 一步彩虹全息實(shí)驗(yàn)四 全息光柵的拍攝與復(fù)制實(shí)驗(yàn)五 光柵光譜儀實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 氦氖激光器系列實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七 光纖信息綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八 全息存儲(chǔ)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：如圖3-12所示，在腔內(nèi)插入某種類型的染料盒，它是一種可飽和吸收器。起初由于只吸收工作物質(zhì)發(fā)出的較弱的熒光，吸收很強(qiáng)，透過(guò)率很低。因此諧振腔損耗大，o值很低，腔內(nèi)不能形成激光振蕩，工作物質(zhì)處于儲(chǔ)能狀態(tài)。當(dāng)染料盒被強(qiáng)光照射時(shí)，處于基態(tài)的染料分子吸收光以后被迅速激發(fā)到高能級(jí)，當(dāng)高能級(jí)的粒子數(shù)已達(dá)到飽和后就不能再吸收光i因而使染料被漂白或變成透明，Q值突然增大，在腔內(nèi)突然形成激光振蕩，輸出很強(qiáng)的激光脈沖。這種方法屬于被動(dòng)調(diào)Q方法，最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)與抽運(yùn)同步，它是利用某些物質(zhì)對(duì)入射光有強(qiáng)烈的非線性效應(yīng)而制成的Q開(kāi)關(guān)?？捎糜谡{(diào)Q的染料種類很多，例如，對(duì)釹玻璃和YAG激光器常用十一甲川藍(lán)色素和五甲川藍(lán)色素，也有目前實(shí)用的染料BDN。

編輯推薦

《激光原理與全息技術(shù)》由國(guó)防工業(yè)出版社出版。

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