扫一扫
关注中图网
官方微博
本类五星书更多>
-
>
湖南省志(1978-2002)?铁路志
-
>
公路车宝典(ZINN的公路车维修与保养秘籍)
-
>
晶体管电路设计(下)
-
>
基于个性化设计策略的智能交通系统关键技术
-
>
德国克虏伯与晚清火:贸易与仿制模式下的技术转移
-
>
花样百出:贵州少数民族图案填色
-
>
识木:全球220种木材图鉴
激光原理与技术学习指导 版权信息
- ISBN：9787030728364
- 条形码：9787030728364 ; 978-7-03-072836-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
激光原理与技术学习指导 内容简介
本书为“激光原理与技术”课程（或相关课程）的学习指导书，密切配合普通高等教育“十三五”规划教材《激光原理与技术》（夏珉主编，科学出版社出版）的主要内容。全书共分为9章：激光的基本原理、光线的传播及高斯光束、光学谐振腔、光场与物质的相互作用、连续激光器的运行特性、脉冲激光器、激光调制技术、激光调Q技术、锁模技术。每章分别通过知识点思维导图、学习内容和学习要求简要梳理知识脉络，对重难点知识进行专门讲解，每章配有思考题、例题和习题，习题根据难度分为基础题、综合题和拓展题，难度较大的习题给出解答思路。 本书适合高等学校光学工程、光电子技术相关专业的师生参考，也可供自学激光原理与技术以及准备考研的学生参考。
激光原理与技术学习指导 目录
目录
第1章 激光的基本原理 1
1.1 学习内容 1
1.2 学习要求 1
1.3 重难点知识点及其讲解 1
1.3.1 黑体辐射理论与普朗克公式 1
1.3.2 爱因斯坦受激辐射理论 2
1.3.3 激光自激振荡 4
1.3.4 光波模式与光子状态 5
1.3.5 光子简并度及激光的相干性 5
1.3.6 激光器的构成 6
1.4 思考题 6
1.5 例题 6
1.6 习题 7
第2章 光线的传播及高斯光束 10
2.1 学习内容 10
2.2 学习要求 10
2.3 重难点知识点及其讲解 10
2.3.1 光线矩阵 10
2.3.2 双周期性透镜波导及共轴球面腔 11
2.3.3 均匀介质中的基本高斯光束解 12
2.3.4 均匀介质中的高阶高斯光束 15
2.3.5 高斯光束q参数变换规律 17
2.3.6 高斯光束的聚焦、准直和匹配 18
2.3.7 基模高斯光束的传输特征 21
2.4 思考题 22
2.5 例题 22
2.6 习题 28
第3章 光学谐振腔 32
3.1 学习内容 32
3.2 学习要求 32
3.3 重难点知识点及其讲解 33
3.3.1 基本概念 33
3.3.2 谐振腔稳定性条件 33
3.3.3 谐振腔中的多纵模振荡 34
3.3.4 稳定球面腔自再现模 35
3.3.5 非稳腔自再现波形 40
3.4 思考题 42
3.5 例题 43
3.6 习题 47
第4章 光场与物质的相互作用 52
4.1 学习内容 52
4.2 学习要求 52
4.3 重难点知识点及其讲解 52
4.3.1 光与物质相互作用的理论体系 52
4.3.2 经典理论分析增益系数与色散 53
4.3.3 线型函数的定义 56
4.3.4 均匀加宽 56
4.3.5 非均匀加宽 57
4.3.6 综合加宽 58
4.3.7 爱因斯坦系数修正 58
4.3.8 速率方程 59
4.4 思考题 61
4.5 例题 62
4.6 习题 64
第5章 连续激光器的运行特性 69
5.1 学习内容 69
5.2 学习要求 69
5.3 重难点知识点及其讲解 69
5.3.1 增益系数与反转粒子数 69
5.3.2 小信号反转粒子数与增益系数 70
5.3.3 反转粒子数饱和与增益系数饱和 70
5.3.4 均匀加宽的增益饱和 70
5.3.5 非均匀加宽的增益饱和 73
5.3.6 阈值工作状态 75
5.3.7 连续激光器稳态工作特性 76
5.4 思考题 77
5.5 例题 77
5.6 习题 82
第6章 脉冲激光器 88
6.1 学习内容 88
6.2 学习要求 88
6.3 重难点知识点及其讲解 88
6.3.1 多纵模振荡的速率方程 88
6.3.2 脉冲激光器振荡条件 89
6.3.3 脉冲激光器输出能量及功率 90
6.3.4 脉冲激光器的弛豫振荡 91
6.3.5 激光放大器 92
6.3.6 放大的自发辐射 94
6.4 思考题 94
6.5 例题 95
6.6 习题 96
第7章 激光调制技术 97
7.1 学习内容 97
7.2 学习要求 97
7.3 重难点知识点及其讲解 97
7.3.1 调制的基本概念 98
7.3.2 电光效应 100
7.3.3 电光调制原理 103
7.3.4 电光调制器的电学性能 107
7.3.5 声光调制原理 111
7.3.6 声光调制器的性能 112
7.3.7 磁光效应 113
7.3.8 磁光调制器 115
7.4 思考题 116
7.5 例题 117
7.6 习题 121
第8章 激光调Q技术 124
8.1 学习内容 124
8.2 学习要求 124
8.3 重难点知识点及其讲解 124
8.3.1 调Q原理及关键参数 124
8.3.2 电光PRM调Q方法 127
8.3.3 声光PRM调Q方法 129
8.3.4 被动调Q 131
8.3.5 PTM调Q方法 132
8.4 思考题 135
8.5 例题 135
8.6 习题 138
第9章 锁模技术 142
9.1 学习内容 142
9.2 学习要求 142
9.3 重难点知识点及其讲解 142
9.3.1 锁模的基本原理 142
9.3.2 锁模激光脉冲的主要参数 143
9.3.3 主动锁模的原理 145
9.3.4 主动锁模激光器的结构及失谐情况 147
9.3.5 被动锁模的原理 148
9.4 思考题 148
9.5 例题 149
9.6 习题 151
参考答案 154
参考文献 162
第1章 激光的基本原理 1
1.1 学习内容 1
1.2 学习要求 1
1.3 重难点知识点及其讲解 1
1.3.1 黑体辐射理论与普朗克公式 1
1.3.2 爱因斯坦受激辐射理论 2
1.3.3 激光自激振荡 4
1.3.4 光波模式与光子状态 5
1.3.5 光子简并度及激光的相干性 5
1.3.6 激光器的构成 6
1.4 思考题 6
1.5 例题 6
1.6 习题 7
第2章 光线的传播及高斯光束 10
2.1 学习内容 10
2.2 学习要求 10
2.3 重难点知识点及其讲解 10
2.3.1 光线矩阵 10
2.3.2 双周期性透镜波导及共轴球面腔 11
2.3.3 均匀介质中的基本高斯光束解 12
2.3.4 均匀介质中的高阶高斯光束 15
2.3.5 高斯光束q参数变换规律 17
2.3.6 高斯光束的聚焦、准直和匹配 18
2.3.7 基模高斯光束的传输特征 21
2.4 思考题 22
2.5 例题 22
2.6 习题 28
第3章 光学谐振腔 32
3.1 学习内容 32
3.2 学习要求 32
3.3 重难点知识点及其讲解 33
3.3.1 基本概念 33
3.3.2 谐振腔稳定性条件 33
3.3.3 谐振腔中的多纵模振荡 34
3.3.4 稳定球面腔自再现模 35
3.3.5 非稳腔自再现波形 40
3.4 思考题 42
3.5 例题 43
3.6 习题 47
第4章 光场与物质的相互作用 52
4.1 学习内容 52
4.2 学习要求 52
4.3 重难点知识点及其讲解 52
4.3.1 光与物质相互作用的理论体系 52
4.3.2 经典理论分析增益系数与色散 53
4.3.3 线型函数的定义 56
4.3.4 均匀加宽 56
4.3.5 非均匀加宽 57
4.3.6 综合加宽 58
4.3.7 爱因斯坦系数修正 58
4.3.8 速率方程 59
4.4 思考题 61
4.5 例题 62
4.6 习题 64
第5章 连续激光器的运行特性 69
5.1 学习内容 69
5.2 学习要求 69
5.3 重难点知识点及其讲解 69
5.3.1 增益系数与反转粒子数 69
5.3.2 小信号反转粒子数与增益系数 70
5.3.3 反转粒子数饱和与增益系数饱和 70
5.3.4 均匀加宽的增益饱和 70
5.3.5 非均匀加宽的增益饱和 73
5.3.6 阈值工作状态 75
5.3.7 连续激光器稳态工作特性 76
5.4 思考题 77
5.5 例题 77
5.6 习题 82
第6章 脉冲激光器 88
6.1 学习内容 88
6.2 学习要求 88
6.3 重难点知识点及其讲解 88
6.3.1 多纵模振荡的速率方程 88
6.3.2 脉冲激光器振荡条件 89
6.3.3 脉冲激光器输出能量及功率 90
6.3.4 脉冲激光器的弛豫振荡 91
6.3.5 激光放大器 92
6.3.6 放大的自发辐射 94
6.4 思考题 94
6.5 例题 95
6.6 习题 96
第7章 激光调制技术 97
7.1 学习内容 97
7.2 学习要求 97
7.3 重难点知识点及其讲解 97
7.3.1 调制的基本概念 98
7.3.2 电光效应 100
7.3.3 电光调制原理 103
7.3.4 电光调制器的电学性能 107
7.3.5 声光调制原理 111
7.3.6 声光调制器的性能 112
7.3.7 磁光效应 113
7.3.8 磁光调制器 115
7.4 思考题 116
7.5 例题 117
7.6 习题 121
第8章 激光调Q技术 124
8.1 学习内容 124
8.2 学习要求 124
8.3 重难点知识点及其讲解 124
8.3.1 调Q原理及关键参数 124
8.3.2 电光PRM调Q方法 127
8.3.3 声光PRM调Q方法 129
8.3.4 被动调Q 131
8.3.5 PTM调Q方法 132
8.4 思考题 135
8.5 例题 135
8.6 习题 138
第9章 锁模技术 142
9.1 学习内容 142
9.2 学习要求 142
9.3 重难点知识点及其讲解 142
9.3.1 锁模的基本原理 142
9.3.2 锁模激光脉冲的主要参数 143
9.3.3 主动锁模的原理 145
9.3.4 主动锁模激光器的结构及失谐情况 147
9.3.5 被动锁模的原理 148
9.4 思考题 148
9.5 例题 149
9.6 习题 151
参考答案 154
参考文献 162
展开全部
激光原理与技术学习指导 节选
第1章 激光的基本原理 1.1 学习内容 ◎本章学习内容如下： （1）激光概述； （2）光的受激辐射； （3）光的受激辐射放大； （4）光的自激振荡； （5）激光的特性。 1.2 学习要求 ◎本章重点知识点如下： （1）黑体辐射理论与普朗克（Planck）公式； （2）爱因斯坦（Einstein）受激辐射理论； （3）光波模式与光子状态，光子简并度； （4）激光器的构成。 ◎学习了本章后，应当重点理解如下内容： （1）以爱因斯坦受激辐射理论为基础，理解激光产生的基本过程； （2）了解激光器的增益和损耗的概念，掌握激光产生的必要条件； （3）理解激光器中自激振荡的概念，会描述自激振荡过程； （4）会描述激光器的基本构成； （5）从波动学和光子学两个方面，理解激光相干性高的原因。 1.3 重难点知识点及其讲解 1.3.1 黑体辐射理论与普朗克公式 处于某一温度的热平衡情况下，黑体所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量，这种辐射场称为黑体辐射或平衡辐射。黑体辐射是黑体温度和辐射场频率的函数，并用单色能量密度描述。 在黑体空腔的单位体积内，频率附近单位频率间隔内所有的光波模式所包含的能量密度称为单色能量密度。的计算公式称为普朗克公式： （1.1） 1.3.2 爱因斯坦受激辐射理论 爱因斯坦受激辐射理论描述了黑体辐射场与构成黑体的物质原子相互作用的三个过程，包括自发辐射、受激吸收和受激辐射。 1.自发辐射 处于高能级的一个原子自发地向跃迁并发射一个能量为的光子，这一过程称为自发跃迁，由原子自发跃迁发出的光子称为自发辐射（spontaneous radiation），如图1.2所示。自发跃迁过程用自发跃迁概率描述，其物理意义是每一个处于高能级的原子发生自发跃迁的概率。 图1.2 原子自发辐射过程示意图 定义为单位时间内个高能级原子中发生自发跃迁的原子数与的比值： （1.2） 式中：为由自发跃迁引起的从能级向能级跃迁的原子数。 也称为自发跃迁爱因斯坦系数。为原子在能级的平均寿命的倒数，是由原子本身的性质所决定的，不受外部辐射场的影响： （1.3） 2.受激吸收 处于低能级的一个原子，在频率为的外加光场作用（激励）下，受激地向能级跃迁并吸收一个能量为的光子，这一过程称为受激吸收（stimulated absorption），如图1.3所示。 图1.3 原子受激吸收过程示意图 受激吸收过程可用受激吸收跃迁概率描述： （1.4） 式中：为由受激跃迁引起的从能级向能级跃迁的原子数。 不仅与原子性质有关，还与辐射场的成正比： （1.5） 式中：比例系数称为受激吸收跃迁爱因斯坦系数，它只与原子的性质有关。 3.受激辐射 一个处于高能级的原子在频率为的外加光场作用下，受激跃迁到低能级 ，并发出一个频率为的光子，这一过程称为受激辐射（stimulated radiation），如图1.4所示。 图1.4 原子受激辐射过程示意图 受激辐射跃迁发出的光子称为受激辐射，用受激辐射跃迁概率来描述： （1.6） 受激辐射跃迁概率： （1.7） 4.三个过程之间的关系 在黑体腔内辐射场与黑体物质原子相互作用中，自发辐射、受激吸收和受激辐射三个过程同时发生，并且密切相关。自发辐射光场的方向、相位、振幅具有完全随机的特点。受激辐射光场的方向、相位、振幅具有完全相同的特点。当达到热平衡时，各能级上的粒子数应该保持动态平衡。 （1）腔内存在着由（1.1）式表示的黑体辐射。 （2）腔内物质原子数按能级的分布应服从热平衡状态下的玻尔兹曼（Boltzmann）分布，即 （1.8） 式中：和分别为能级和的统计权重。 （3）在热平衡状态下，各能级上的粒子数应该保持动态平衡，即 （1.9） 1.3.3 激光自激振荡 1.增益系数和损耗系数 光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数称为增益系数。光通过单位距离后光强衰减的百分数称为损耗系数。其分别表示为 （1.10） （1.11） 当增益介质中同时存在增益和损耗时，有 （1.12） 可发生光放大。 2.光放大的必要条件 （1）粒子数反转； （2）增益大于损耗。 3.自激振荡的含义 激光器的工作物质中始终存在频率在附近的微弱的自发辐射光，这些传输方向随机、微弱的自发辐射光会被工作物质放大，由于谐振腔对于模式的选择作用，只有传输方向满足严格近轴条件的那些自发辐射光才能够在光腔内往返传输足够多次。在腔内往返传输的光，会使得处于粒子数反转状态的工作物质原子产生受激辐射，腔内的光因为原子受激辐射而放大，*终形成相干性极好的激光输出。这就是激光自激振荡的过程。 激光器与光放大器*重要的区别在于，它能够实现自激振荡，即不需要外部输入微弱的光束而产生激光。 4.自激振荡过程中增益系数的变化 增益系数具有以下特征：当时，增益系数为常数 ，称为小信号增益系数，即 （1.13） 当时，发生增益饱和，增益系数为 （1.14） 在自激振荡的过程中，光强和增益系数均发生变化。 微弱光进入一无限长的光放大器，起初光强按小信号放大规律增长；但随的增加，将由于饱和效应而按（1.12）式减小，因而的增长将逐渐变缓；*后，当时，不再增加并达到一个稳定的极限值。 1.3.4 光波模式与光子状态 1.光子的基本性质 （1）光子具有能量； （2）光子具有运动质量； （3）光子具有动量； （4）光子具有自旋； （5）光子具有两种可能的独立偏振态，对应光波场的两个独立偏振方向。 2.光波模式 光波模式是特定条件下波动方程的特解，表示空间中光场稳定分布。在单位体积内，频率附近单位频率间隔内的光波模式数为 （1.15） 1.3.5 光子简并度及激光的相干性 光子简并度是描述光的相干性的参量之一。处于同一状态的光子称为光子简并度。光子简并度含义如图1.5所示。光子简并度高，意味着同态光子数高，处于相干体积内的光子数多，处于同一相格的光子数多，故相干光强高。 图1.5 光子简并度含义 普通光源的光子简并度低，而激光具有良好的相干性，是因为受激辐射光与激发光场为同一模式的光场，受激辐射光为同态光子，所以可以达到很高的光子简并度。 1.3.6 激光器的构成 激光器由工作物质、谐振腔、泵浦源和外部控制电路组成。泵浦源提供外部能量，使工作物质处于粒子数反转状态，为光放大做好准备。光场在工作物质中形成受激辐射，光束在谐振腔内往复，形成正反馈，并由谐振腔控制激光输出的模式。 1.4 思考题 1.黑体物质原子与黑体辐射场之间存在哪三种作用过程？ 2.激光产生的过程中是否只存在受激辐射这一种作用过程？为什么？ 3.什么是自激振荡？ 4.二能级系统能否形成稳定的激光输出？为什么？ 5.激光有什么特征？激光与普通光源有什么区别？ 6.为什么激光具有高相干性？ 7.什么是增益系数？ 8.激光器按照工作物质可以分为哪几类？ 9.激光器有哪些基本组成部分? 10.什么是光子简并度？ 1.5 例题 例1.1 处于的热平衡状态的黑体，某两个能级之间的粒子数比值为 ，且，试计算这两个能级间发生自发辐射电磁场的频率 ，该频率的电磁场属于哪个波段？ 解两能级间的粒子数符合玻尔兹曼分布规律： 故 代入 得到 相应的波长处于远红外波段。 例1.2 在1 cm3的空腔内存在着带宽为0.1 nm、波长为500 nm的自发辐射光。试问： （1）此光的频带范围是多少?
书友推荐
- >
罗曼·罗兰读书随笔-精装
罗曼·罗兰读书随笔-精装
¥24.9¥58.0 - >
龙榆生：词曲概论/大家小书
龙榆生：词曲概论/大家小书
¥15.9¥24.0 - >
伯纳黛特,你要去哪(2021新版)
伯纳黛特,你要去哪(2021新版)
¥31.9¥49.8 - >
中国人在乌苏里边疆区:历史与人类学概述
中国人在乌苏里边疆区:历史与人类学概述
¥43.2¥48.0 - >
罗庸西南联大授课录
罗庸西南联大授课录
¥30.1¥32.0 - >
月亮虎
月亮虎
¥15.4¥48.0 - >
李白与唐代文化
李白与唐代文化
¥9.5¥29.8 - >
朝闻道
朝闻道
¥10.2¥23.8
本类畅销
-
电工电子实验指导
¥16.7¥19.8 -
电工与电子技术实验
¥16.9¥19 -
信号与系统仿真教程及实验指导
¥42.3¥59 -
高压电气设备试验
¥28.2¥38 -
电工电子实验
¥8.4¥17 -
学PLC很容易:图说PLC
¥47.9¥68
