《激光在精密计量中的应用》

第一章激光基本原理1

1-1激光的新颖特点1

一、激光的方向性以及高亮度1

二、激光的单色性和时间相干性2

三、激光的空间相干性5

1-2光和物质的相互作用7

一、光的自发发射8

二、光的受激吸收9

三、光的受激发射9

四、自发发射、受激吸收和受激发射的关系10

五、激活介质12

六、谐振腔的共振作用与激光的形成14

1-3光谱线的宽度16

一、光谱线的自然加宽16

二、光谱线的碰撞加宽18

三、光谱线的多普勒加宽19

四、均匀加宽和非均匀加宽22

1-4光学谐振腔23

一、光学谐振腔的稳定条件23

二、激光的纵模和横模26

三、高斯光束29

四、高斯光束的变换33

1-5介质对光的增益作用38

一、介质的增益系数38

二、激光形成的阈值条件40

三、增益饱和42

四、激光器的频率特性47

第二章激光器件和稳频技术52

2-1氦氖激光器52

一、氦氖激光器的结构52

二、氦氖激光器的工作原理58

三、放电条件对激光输出功率的影响60

四、氦氖激光谱线之间的竞争效应63

2-2环形激光器64

一、基本原理64

二、四频环形激光68

2-3稳频技术70

一、频率的稳定度和再现性70

二、频率变化的原因和简单的稳频措施71

三、兰姆下陷法73

四、饱和吸收法77

五、塞曼效应法79

六、干涉腔法81

第三章激光干涉计量83

3-1干涉测长的基本原理83

一、前言83

二、激光干涉仪的特点84

三、激光干涉测长的基本公式及几种典型布局85

3-2干涉系统主要元件的选择90

一、高斯光束与光学系统90

二、分光器92

三、反射器94

四、移相器97

3-3激光干涉在测长中的应用举例101

一、激光比长仪101

二、双频激光干涉仪105

三、激光小角度干涉仪108

四、激光点光源干涉法109

3-4空气折射率的测量113

一、利用经验公式计算空气折射率113

二、用瑞利干涉仪测量空气折射率114

三、利用激光干涉仪测量空气折射率115

四、利用雅满（Jamin）干涉仪测量折射率116

第四章激光衍射测量119

4-1衍射原理119

一、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射119

二、菲涅耳半波带和波带板123

三、夫琅和费单缝衍射127

4-2单缝衍射的应用130

一、狭缝测量时的形位布置131

二、各种狭缝形位的计算公式132

三、应用举例135

四、测量精度和量程139

4-3微小直径的测量140

一、互补定理140

二、细线直径测量的计算公式141

三、细线直径测量141

四、薄带宽度的测量149

五、微孔孔径的测量151

4-4激光测径的其他方法155

一、扫描法155

二、投影放大法160

三、能量比较法161

四、向后散射干涉法162

五、向前散射干涉法166

第五章激光全息干涉计量170

5-1全息照相的基本原理170

一、以平面波作参考波171

二、以球面波作参考波174

三、用复杂波前的光波作参考波178

5-2体积全息图178

一、体积全息图与平面全息图的区别178

二、体积全息图的记录179

三、体积全息图的再现181

5-3全息照相的实验技术183

一、全息照相对光源的要求183

二、全息照相系统183

三、全息照相的记录介质184

5-4全息干涉计量185

一、实时法185

二、二次暴光法187

三、时间平均法189

四、全息干涉等高轮廓线的产生189

5-5全息干涉计量应用举例190

一、内孔精密测量190

二、表面光洁度测量193

三、用全息照相测量发动机活塞的热变形194

四、用全息法检验光学玻璃的均匀性197

五、全息干涉测量机床走刀架的倾斜198

5-6激光斑点干涉计量199

一、利用斑点干涉测量表面光洁度199

二、用激光散射测量圆柱内孔质量200

第六章激光准直测量202

6-1激光准直原理202

6-2激光准直仪的几个组成部分204

一、准直仪用的激光器204

二、光学系统206

三、光电探测器及运算电路208

6-3准直光束的折射和抖动210

一、光束折射210

二、光束的抖动211

6-4激光准直测量的应用举例211

一、不直度的测量212

二、不同轴度的测量212

三、用激光准直系统制导镗直孔213

四、多自由度的准直214