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目录 1

第一章光学基础 1

第一节光学发展概述 1

第二节几何光学 9

1．几何光学的基本定律 10

2．理想光学系统的成象关系 13

3．矩阵光学 20

第三节波动光学 23

1．干涉 23

2．惠更斯原理 26

3．克希霍夫-菲涅耳衍射积分 28

4．光的电磁波理论 30

第四节黑体辐射 36

1．克希霍夫定律 36

2．位移定律 39

3．黑体辐射分布函数的确定 41

第五节光子学说 47

1．爱因斯坦对普朗克的黑体辐射公式的推导 48

2．光的波动性与粒子性 49

3．光子的状态 52

4．光子简并度 55

5．光的相干性与相干体积 56

6．爱因斯坦系数的经典近似 62

第六节原子能级与光谱 68

1．氢原子光谱 68

2．复杂原子光谱 72

3．红宝石铬离子Cr3＋的能谱 77

4．三价稀土离子的能谱 83

第二章激光引论 86

第一节激光技术产生的历史简况 86

第二节两能级原子系统对光的吸收（放大）和线型 90

1．原子的状态分布与粒子数反转 90

2．自发辐射的谱线形状 91

3．考虑到谱线形状后的跃迁几率 93

4．吸收系数与吸收截面 94

5．两能级系统的吸收系数与吸收截面 95

6．谱线加宽与线型 99

第三节光学谐振腔的初步考虑 105

1．光学开腔的模式 105

2．光学开谐振腔的损耗 115

第四节激光振荡条件 123

第五节光泵抽运 129

1．粒子数方程 131

2．光泵抽率与光泵功率 136

第六节激光输出 138

1．单模振荡的变率方程 138

2．激光输出功率与能量 141

3．最佳耦合输出 145

4．受激辐射实验 147

5．光泵效率 152

1．工作物质与腔的传输特性 153

第七节激光的频率牵引与光谱变窄 153

2．法布里-珀罗干涉仪理论 157

3．激光的线宽与输出功率 159

第八节光信号的放大与超辐射 162

1．光信号放大的输运方程 162

2．超辐射 167

第九节激光与激活离子的相互作用 172

1．相互作用方程 172

2．相互作用方程的解（拉姆方法） 176

第十节相干自发辐射与光子的相关起伏 182

1．回波概念及光子回波实验 182

2．相干自发辐射 185

3．光子的相关起伏与凝聚现象 187

4．相干激射器 193

5．相干自发辐射几率的计算 194

1．谐振腔 197

第三章光学谐振腔 197

第一节引论 197

2．封闭腔与开腔的模式 200

3．谐振腔的类型 202

第二节谐振腔的几何光学分析 205

1．多次反射成象 205

2．多次反射成象的横向放大率 207

3．高损耗区与低损耗区 208

4．环形腔与复合腔 213

5．高损耗腔 214

第三节谐振腔模式的物理光学分析 218

1．谐振腔模式分析的物理光学基础 218

2．用迭代法求解共振模式的积分方程 221

第四节　谐振腔面倾斜或有任意曲率时对谐振模式的影响 229

1．倾斜的无限长条面腔 230

2．镜面曲率对共振模式的影响 232

3．模式计算的微扰方法 234

第五节　共焦腔 237

1．球面镜谐振腔的几何参量 238

2．方形镜面共焦腔 239

3．方形镜面共焦腔的共振条件与模式简并 240

4．方形镜面共焦腔的损耗 242

5．方形镜面共焦腔模式的场分布 243

6．横模指标的截止值 247

7．方形镜面共焦腔模式的空间分布 247

8．共焦腔的焦散曲线 250

9．不等尺寸的矩形镜面共焦腔 251

10．圆形镜面共焦腔 252

第六节低损耗球面腔 257

1．低损耗球面腔的共振条件 258

2．低损耗球面腔的模斑 260

3．低损耗腔的模体 261

4．低损耗球面腔的等效性问题 263

第七节高损耗腔 264

1．高损耗腔的模式与损耗（几何光学方法） 265

2．高损耗腔本征模式的本征值的菲涅耳积分表示 267

第八节平行平面腔 272

1．半无限大平行平面的波导传输与平行平面腔 272

2．封闭的平行平面腔的本征模式 274

3．半无限大平行平面腔的本征模式 274

4．有限宽度的平行平面腔 277

5．矩形镜面平行平面腔与圆形镜面平行平面腔 280

第九节W．K．B方法（谐振腔模式的解析理论） 282

1．共焦腔 282

2．低损耗腔 284

3．圆形镜面共焦腔的本征模式 285

4．本征模式的微分方程的标准形式 288

5．当ξ→∞时，本征模式的渐近行为 290

6．W．K．B方法解本征模式的微分方程 291

7．W．K．B方法的推广形式 294

8．无限长条面腔的渐近积分 296

第十节纵向的本征模式（纵模锁定） 301

1．纵模重现和它的表示 301

2．纵向本征模式的计算 302

第十一节激光束的结构与传输问题 307

1．激光束的传输问题 307

2．无损耗传输情况下激光的本征模式 308

3．激光光束通过透镜的传输 312

4．传输系统与谐振腔系统的匹配 313

第十二节光学纤维波导腔 318

1．光学纤维波导腔的模式分析 318

2．光学纤维波导腔的本征模式图象 324

第四章调Q激光振荡器 327

第一节调Q激光振荡器的工作原理 327

第二节调Q振荡器的基本参量分析 337

第三节光开关 341

1．慢开关的大功率激光器 342

2．电光开关调Q振荡器 351

3．饱和吸收染料快速开关 355

第四节影响巨脉冲的形状与宽度的各种因素 362

1．光泵的不均匀对巨脉冲宽度的影响 362

2．空间的空穴效应对巨脉冲的影响 365

3．高增益腔的调Q振荡问题 369

第五章激光放大 376

第一节行波放大的输运方程（非相干相互作用理论） 376

第二节输运方程的稳态解 379

1．计及光泵抽运及反转粒子数弛豫后的输运方程 379

2．谱线轮廓对增益系数的影响 382

3．增益变窄 387

4．饱和输出功率 388

第三节空穴效应 390

1．空穴效应 390

2．空穴的深度与宽度 391

3．单模输出功率的“凹陷”效应 393

4．交叉弛豫与“空穴”效应 394

5．交叉弛豫的实验测定 400

第四节输运方程的非稳态解 400

1．无损耗介质中放大方程的解 402

2．放大率G（x，τ）与信号脉冲能量∫I（x，τ）dτ间的关系 406

3．脉冲宽度在放大过程中被压缩 408

4．脉冲信号在有损耗介质中的放大 411

5．光脉冲在放大与吸收两元介质中的传播 415

第五节行波放大的半经典理论 418

1．激光与激活介质的相互作用方程 420

2．超短光脉冲通过激活介质的放大与吸收 422

3．面积定理 424

4．放大介质中的π脉冲 427

5．无损耗放大介质中稳态脉冲的形成过程 429

6．超短脉冲在非线性吸收介质中的传播与“自感透明”效应 432

1．一般考虑 434

第六节行波放大实验 434

2．棒状放大器中的一些问题 437

3．超辐射的隔离 439

4．片状激光放大器 448

5．行波放大器的总体实验 453

第六章固体激光的方向性 456

第一节对固体激光方向性的实验研究 456

1．空间相干性 456

2．横模激发与激光光束的发散角 465

3．腔面调整精度对激光方向性的影响 473

4．尖峰效应与弛豫振荡 476

第二节工作物质的光学不均匀性 481

1．工作物质的散射 481

2．工作物质的光学不均匀性 483

第三节工作物质的热形变 489

1．工作物质的热形变 489

2．钕玻璃的光畸变分析 494

3．激光器的热象差 497

4．热形变的补偿问题 501

第四节开腔模型在应用中的一些问题 504

1．开腔模型在应用中的一些问题 504

2．增益饱和对激光振荡模式的影响 507

3．反转粒子数的不均匀对激发模式的影响 511

4．谐振腔的各种偏差对本征模式及衍射损耗的影响 515

5．法布里-珀罗谐振腔的本征模式和损耗问题 517

第五节稳态多模振荡对激光方向性的影响 524

1．空间空穴效应 524

2．用环行腔获得红宝石激光的单模振荡 528

3．钕玻璃环行腔激光器 529

4．稳态多模振荡方程的近似解与准确解 531

第六节模式选择 544

1．低损耗球面腔与平行平面腔的模式选择 544

2．腔内插入透镜选模 546

3．高损耗腔的模式选择 547

4．高损耗腔参数的选择 548

5．调Q的高损耗腔 550

6．高损耗腔的纵模选择 551

第一节模式锁定的一般论述 554

1．模式锁定的基本概念 554

第七章激光的模式锁定 555

2．激光的多模锁定及超短脉冲技术的发展情况 557

3．纵模锁定 559

4．各种纵模锁定方式 561

5．横模锁定 565

第二节超短脉冲技术 568

1．超短脉冲的产生 569

2．有子腔情况下的超短脉冲系列 571

3．单一超短脉冲的选取 573

4．超短脉冲的压缩与放大 575

5．超短激光脉冲的应用 577

第三节超短脉冲宽度的测量 580

1．双光子荧光效应的测量 581

2．测定超短脉冲产生的二次谐波确定脉冲宽度 584

3．线性光学测量 586

第四节纵模锁定条件 589

1．极化与频率牵引 590

2．激活媒质的三次极化 592

3．激活媒质的色散与补偿 595

4．高次极化系数的计算 599

5．多个模式的锁定 603

第五节内调制 605

1．相位调制 606

2．损耗调制 613

3．单频输出 615

第八章强光光学 617

第一节强光光学 617

1．色散 620

第二节光与物质的相互作用 620

2．双折射 624

3．旋光 628

4．散射 630

5．超声波对光的衍射 638

6．拉曼散射 640

7．“超光速”电子效应 644

第三节受激拉曼散射 646

1．受激拉曼散射与一般拉曼散射的区别 647

2．受激拉曼散射的机制 648

3．斯托克斯辐射及高阶的斯托克斯辐射 650

4．产生反斯托克斯辐射的四光子过程问题 653

第四节受激布里渊散射 654

1．受激布里渊散射 654

2．受激布里渊散射的频移 656

3．液体的受激布里渊散射 657

第五节受激康普顿-吴有训散射 658

第六节等离子体对激光的散射 659

第七节光束的自聚焦 660

1．自聚焦的内全反射模型 660

2．光束自聚焦的波面会聚模型 662

第八节二次谐波 664

1．二次谐波分析 664

2．非线性极化系数与晶体的对称性 668

3．利用双折射晶体进行位相匹配 671

4．临界匹配与非临界匹配 673

5．腔外倍频 676

6．腔内倍频 677

7．倍频晶体 678

第九节光参量振荡器 679

1．光参量振荡器的增益分析 680

2．光参量振荡阈值 681

3．调谐技术 682