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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