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第1章 激光的基本原理 1

1.1激光器的设想和实现 1

1.1.1爱因斯坦的受激辐射概念 1

1.1.2微波激射器的发明 1

1.1.3梅曼与世界第一支激光器 2

1.1.4氦氖激光器的诞生 3

1.2激光的基本概念与特性 3

1.2.1激光的基本概念 3

1.2.2激光的特点 4

1.2.3光与物质的相互作用 6

1.3激光振荡的基本原理和基本条件 8

1.3.1激光器的基本结构 8

1.3.2激光振荡原理 8

1.3.3激光纵模振荡与横模振荡 9

1.3.4辐射与物质相互作用的定量分析 10

1.4辐射与物质相互作用的定量分析 12

1.4.1光谱线的加宽与线型函数 12

1.4.2光谱线的自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽 13

1.4.3光谱线的均匀加宽、非均匀加宽和综合加宽 14

第2章 光学谐振腔 17

2.1光在介质中的放大 17

2.1.1光子态与光子简并度 17

2.1.2实现光放大的条件 18

2.1.3实现抽运的几种方法 18

2.1.4多能级系统 19

2.1.5光的自激振荡 21

2.2激光模式与谐振腔的限模 23

2.2.1驻波和纵模 23

2.2.2谐振腔的限模作用 24

2.2.3光学谐振腔的损耗和Q值 25

2.2.4光学谐振腔各种损耗的计算 26

2.3光学谐振腔 28

2.3.1光学谐振腔的类型和结构 28

2.3.2光学谐振腔的稳定条件 30

2.3.3谐振腔的特征光束 34

2.3.4多镜腔的稳定性 35

2.3.5共焦腔的行波场与模体积 37

2.4横模选择 38

第3章 激光器的工作原理 41

3.1振荡阈值 41

3.1.1激光振荡的阈值条件 41

3.1.2烧孔现象 43

3.1.3兰姆凹陷 44

3.2纵模模式竞争 44

3.2.1均匀加宽的模式竞争 44

3.2.2空间烧孔现象 45

3.3单模激光器的线宽极限 46

3.4激光器的频率牵引效应 47

3.4.1模牵引效应 47

3.4.2纵模选择 48

3.5脉冲激光器的工作原理 50

3.5.1脉冲激光器工作方式 50

3.5.2调Q激光器 50

3.5.3调Q的方法 51

3.6锁模激光器 53

3.7氦氖激光器的稳频 54

第4章 典型激光器件 56

4.1气体激光器 56

4.1.1氦氖激光器 56

4.1.2离子激光器 59

4.1.3分子激光器 61

4.2固体激光器 63

4.2.1红宝石激光器 63

4.2.2其他常用的固体激光器 66

4.3半导体激光器 67

4.4其他激光器 69

第5章 激光全息学原理 71

5.1概述 71

5.1.1全息术的发明及应用 71

5.1.2全息照相与普通照相的区别 72

5.1.3全息照相的特点 73

5.2全息照相的基本原理 74

5.2.1参考光为平面光波的全息照相 74

5.2.2参考光为球面光波的全息照相 75

5.3全息图的类型 77

5.3.1按物体与记录介质的位置关系分类 77

5.3.2按记录介质分类 78

5.3.3按被照物体的种类分类 79

5.4全息记录介质 79

5.4.1基本物理量的概念 79

5.4.2卤化银乳胶 82

5.4.3重铬酸盐明胶 85

5.4.4光致抗蚀剂 87

5.4.5光折变材料 88

5.4.6其他全息记录材料 91

第6章 体积全息图 93

6.1体积全息图的几何分析 93

6.1.1体积全息图与平面全息图的区分 93

6.1.2透射体积全息图 94

6.1.3反射全息图 95

6.2体积全息图的衍射效率 96

6.2.1透射体积全息图衍射效率 96

6.2.2反射体全息图的衍射效率 97

6.3反射全息图的记录与再现 98

6.3.1菲涅耳型反射全息图 98

6.3.2像面全息图 99

6.3.3多重记录的反射全息图 101

6.4体积全息图再现像的像质 102

6.4.1厚银盐干板 102

6.4.2重铬酸盐明胶 102

第7章 彩虹全息及全息图的复制 103

7.1概述 103

7.1.1彩虹全息 103

7.1.2彩虹全息的发展 103

7.2二步彩虹全息 104

7.2.1二步彩虹全息的原理和方法 104

7.2.2二步彩虹全息的像质分析 105

7.3一步彩虹全息 107

7.3.1一步彩虹全息的原理和方法 107

7.3.2像散彩虹全息 108

7.3.3彩虹全息的应用 110

7.4基于多角度再现的分层次一步彩虹全息 111

7.4.1改进的一步彩虹全息记录方法 111

7.4.2多重记录、分层次的实现 112

7.4.3实现多重记录分层次的途径 113

7.4.4光路参数设计与结果 114

7.5全息图的复制 114

7.5.1概述 114

7.5.2激光复制 115

7.5.3模压全息复制技术 116

第8章 激光全息云纹干涉 120

8.1全息云纹干涉法的研究与发展 120

8.1.1全息云纹干涉法的特点 121

8.1.2微云纹干涉技术在新世纪的展望 121

8.1.3云纹干涉技术在航空科技上的发展 122

8.2全息云纹干涉法测试原理 122

8.2.1全息云纹干涉法原理 122

8.2.2云纹干涉法的实验设备 127

8.3试件准备及零厚光栅的制备 127

8.3.1试件研磨与抛光 128

8.3.2试件栅的制作 128

8.4合金材料的弹性模量和泊松比的测量 131

8.4.1云纹干涉法测定合金材料的弹性模量和泊松比 131

8.4.2合金材料的弹性模量和泊松比的测试 132

8.4.3数据分析与误差分析 134

8.5平面应变KIc法 137

8.5.1断裂韧性的测试实验原理 137

8.5.2金属材料平面应变断裂韧度KIc试验法 138

8.6激光散斑干涉技术 143

8.6.1散斑技术及其发展 143

8.6.2散斑干涉原理 143

8.6.3散斑干涉的记录与应用 144

第9章 光折变晶体的全息存储 146

9.1信息与光学信息存储 146

9.1.1信息与信息存储 146

9.1.2光信息存储 146

9.1.3光折变晶体全息存储的一般特点 147

9.1.4光信息存储技术简介 149

9.2全息存储系统 150

9.2.1体积全息存储原理 150

9.2.2体全息存储系统的单元器件 151

9.3光折变全息存储的复用技术 153

9.3.1体光栅的角度选择性 153

9.3.2光折变全息存储的复用技术 155

第10章 二元光学与光刻技术 157

10.1 DMD在衍射光学元件制作上的应用 157

10.1.1 DMD的工作原理 157

10.1.2光刻制作工艺概述 160

10.2光刻工艺 161

10.2.1基片预处理 161

10.2.2涂胶 162

10.2.3蚀刻与去胶 163

10.3一种二元光学元件阵列微芯模的工艺设计 164

10.3.1二元光学器件的制作方法 164

10.3.2 DMD工作原理 165

10.3.3 DMD实验 165

第11章 激光全息技术的基本实验 169

11.1全息照相的一般装置 169

11.1.1防震平台 169

11.1.2常用光学元件 170

11.2全息技术基本实验 171

实验一 漫反射体全息照相 171

实验二 反射全息图 174

实验三 一步彩虹全息 177

实验四 全息光栅的拍摄与复制 179

实验五 光栅光谱仪实验 182

实验六 氦氖激光器系列实验 187

实验七 光纤信息综合实验 193

实验八 全息存储 200

参考文献 204