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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2

1.1.3梅曼与世界第一台激光器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4

1.2.1什么是激光4

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9

1.3.1激光器的基本结构9

1.3.2激光振荡原理9

1.3.3激光纵模与横模振荡10

1.3.4辐射与物质相互作用的定量分析12

1.4激光谱线加宽及定量分析14

1.4.1光谱线的加宽与线型函数14

1.4.2光谱线的自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽15

1.4.3光谱线的均匀加宽、非均匀加宽和综合加宽16

第2章 光学谐振腔18

2.1光在介质中的放大18

2.1.1光子态与光子简并度18

2.1.2实现光放大的条件19

2.1.3实现抽运的几种方法19

2.1.4多能级系统20

2.1.5光的自激振荡22

2.2激光模式与谐振腔的限模24

2.2.1驻波和纵模24

2.2.2谐振腔的限模作用25

2.2.3光学谐振腔的损耗和Q值26

2.2.4光学谐振腔各种损耗的计算28

2.3光学谐振腔30

2.3.1光学谐振腔的类型和结构30

2.3.2光学谐振腔的稳定条件32

2.3.3谐振腔的特征光束35

2.3.4多镜腔的稳定性36

2.4高斯光束及其传输变换规律39

2.4.1共焦腔的行波场与模体积39

2.4.2高斯光束的基本性质39

2.4.3高斯光束的q参量40

2.4.4高斯光束q参量的ABCD定律40

2.5横模选择42

第3章 激光器的工作原理45

3.1振荡阈值45

3.1.1激光振荡的阈值条件45

3.1.2烧孔现象47

3.1.3兰姆凹陷48

3.2纵模模式竞争48

3.2.1均匀加宽的模式竞争48

3.2.2空间烧孔现象50

3.3单模激光器的线宽极限50

3.4激光器的频率牵引效应52

3.4.1模牵引效应52

3.4.2纵模选择53

3.5脉冲激光器的工作原理55

3.5.1脉冲激光器工作方式55

3.5.2调Q激光器55

3.5.3调Q的方法56

3.6锁模激光器58

3.7氦氖激光器的稳频59

第4章 典型激光器件61

4.1气体激光器61

4.1.1氦氖激光器61

4.1.2离子激光器64

4.1.3分子激光器67

4.2固体激光器69

4.2.1红宝石激光器69

4.2.2其他常用的固体激光器72

4.3半导体激光器73

4.4其他激光器75

第5章 激光全息学原理77

5.1概述77

5.1.1全息术的发明及应用77

5.1.2全息照相与普通照相的区别78

5.1.3全息照相的特点79

5.2全息照相的基本原理80

5.2.1参考光为平面光波的全息照相80

5.2.2参考光为球面光波的全息照相82

5.3全息图的类型84

5.3.1按物体与记录介质的位置关系分类84

5.3.2按记录介质分类84

5.3.3按被照物体的种类分类85

5.4全息记录介质86

5.4.1基本物理量的概念86

5.4.2卤化银乳胶89

5.4.3重铬酸盐明胶92

5.4.4光致抗蚀剂94

5.4.5光折变材料96

5.4.6其他全息记录材料98

第6章 体全息图100

6.1体全息图的几何分析100

6.1.1体全息图与平面全息图的区分100

6.1.2透射体全息图101

6.1.3反射全息图102

6.2体全息图的衍射效率103

6.2.1透射体全息图的衍射效率104

6.2.2反射体全息图的衍射效率105

6.3反射全息图的记录与再现106

6.3.1菲涅耳型反射全息图106

6.3.2像面全息图108

6.3.3多重记录的反射全息图109

6.4体全息图再现像的像质111

6.4.1厚银盐干板111

6.4.2重铬酸盐明胶（DCG）111

第7章 彩虹全息术及全息图的复制112

7.1概述112

7.1.1彩虹全息术112

7.1.2彩虹全息术的发展112

7.2二步彩虹全息术113

7.2.1二步彩虹全息术的原理和方法113

7.2.2二步彩虹全息术的像质分析115

7.3一步彩虹全息术117

7.3.1一步彩虹全息术的原理和方法117

7.3.2像散彩虹全息术118

7.3.3彩虹全息术的应用120

7.4基于多角度再现的分层次一步彩虹全息术121

7.4.1改进的一步彩虹全息术记录方法122

7.4.2多重记录、分层次的实现123

7.4.3实现多重记录分层次的途径124

7.4.4光路参量设计与结果125

7.5全息图的复制126

7.5.1概述126

7.5.2激光复制126

7.5.3模压全息复制技术128

第8章 激光全息云纹干涉132

8.1全息云纹干涉法的研究与发展132

8.1.1全息云纹干涉法的特点133

8.1.2微云纹干涉技术在新世纪的展望133

8.1.3云纹干涉技术在航空科技上的发展134

8.2全息云纹干涉法测试原理135

8.2.1全息云纹干涉法原理135

8.2.2云纹干涉法的实验设备140

8.3试件准备及零厚光栅的制备141

8.3.1试件研磨与抛光141

8.3.2试件栅的制作141

8.4合金材料的杨氏模量和泊松比的测量145

8.4.1云纹干涉法测定合金材料的弹性模量和泊松比145

8.4.2合金材料的弹性模量和泊松比的测试146

8.4.3数据分析与误差分析148

8.5平面应变KIC法151

8.5.1断裂韧性的测试实验原理151

8.5.2金属材料平面应变断裂韧度KIC试验法152

8.6激光散斑干涉技术157

8.6.1散斑现象及其特点157

8.6.2散斑干涉原理157

8.6.3散斑干涉的记录与应用158

第9章 光折变晶体的全息存储161

9.1信息与光学信息存储161

9.1.1信息与信息存储161

9.1.2光信息存储161

9.1.3光折变晶体全息存储的一般特点162

9.1.4光信息存储技术简介164

9.2全息存储系统166

9.2.1体全息存储原理166

9.2.2体全息存储系统的单元器件167

9.3光折变全息存储的复用技术169

9.3.1体光栅的角度选择性169

9.3.2光折变全息存储的复用技术171

9.4全息照相的一般装置172

9.4.1防震平台172

9.4.2常用光学元件173

第10章 二元光学与光刻技术175

10.1 DMD在衍射光学元件制作上的应用175

10.1.1 DMD的工作原理175

10.1.2光刻制作工艺概述179

10.2光刻工艺180

10.3一种二元光学元件阵列微芯模的工艺设计183

10.3.1二元光学器件的制作方法183

10.3.2 DMD工作原理184

10.3.3 DMD实验185

10.4基于DMD的数字光刻技术制作曲面微透镜阵列188

10.4.1曲面微透镜阵列的数字光刻技术制作方法188

10.4.2曲面微透镜阵列数字掩模设计189

10.4.3曲面微透镜阵列数字光刻系统190

10.4.4曲面微透镜阵列数字光刻技术制作工艺流程192

10.4.5曲面微透镜阵列数字光刻技术制作结果193

10.5基于掩模光刻技术和注塑成型制作衍射微光学元件195

第11章 光子晶体材料及其在光子器件方面的应用205

11.1光子晶体的概念205

11.2光子晶体特性206

11.2.1光子带隙特性206

11.2.2光子局域特性206

11.2.3负折射效应207

11.2.4抑制自发辐射207

11.2.5非线性特性208

11.3光子晶体的制备方法208

11.3.1精密机械加工法208

11.3.2逐层堆积法208

11.3.3胶体自主装技术法209

11.3.4激光全息法209

11.4光子晶体的应用209

11.4.1光子晶体光波导209

11.4.2光子晶体谐振腔210

11.4.3光子晶体光纤211

11.4.4光子晶体光波导器件211

11.5典型的光子晶体器件设计211

11.5.1光子晶体波导滤波器件设计211

11.5.2光子晶体波导可控光强分束器设计215

11.5.3与非线性效应结合的光子器件设计220

第12章 光学测试技术225

12.1条纹投影轮廓术的原理226

12.1.1条纹投影三维面形测量原理227

12.1.2物体高度信息的获取227

12.2傅里叶变换轮廓术228

12.2.1傅里叶变换轮廓术基本原理229

12.2.2双频光栅傅里叶变换轮廓术原理230

12.3相移法233

12.3.1相移法233

12.3.2时间相位展开法236

12.4彩色条纹投影方法237

12.4.1 RGB颜色模型237

12.4.2彩色正弦条纹238

12.4.3彩色通道串扰的分离239

12.5二进制条纹离焦投影方法241

12.5.1二进制条纹离焦投影原理241

12.5.2二进制条纹离焦的优势242

12.6标定244

12.6.1系统结构标定244

12.6.2摄像机标定246

12.6.3标定实验249

12.6.4投影仪标定251

第13章 光纤光栅传感技术254

13.1光纤传感器的特点和应用254

13.2光纤传感器的分类254

13.3光纤光栅传感255

13.3.1光纤光栅传感机理255

13.3.2光纤光栅传感系统的基本结构256

13.3.3光纤光栅传感波长解调方式256

13.4基于可调谐FFP的光纤光栅解调技术262

13.4.1可调谐FFP驱动电路的设计262

13.4.2数据采集265

13.4.3基于Labview的上位机设计268

第14章 布里渊散射技术274

14.1光散射概述274

14.1.1光散射的物理机制275

14.1.2光散射的分类276

14.1.3自发散射与受激散射278

14.2布里渊散射279

14.2.1自发布里渊散射279

14.2.2受激布里渊散射282

14.3布里渊散射激光雷达技术284

14.3.1基本概论285

14.3.2自发布里渊散射激光探测技术286

14.3.3受激布里渊散射激光探测技术289

第15章 发光现象及荧光光谱的应用293

15.1发光现象293

15.1.1发光材料293

15.1.2激发方式294

15.1.3发光特征295

15.2荧光光谱测量系统296

15.2.1荧光光谱296

15.2.2光谱系统296

15.3白光照明技术299

15.3.1白光的获得299

15.3.2白光LED300

15.4荧光传感技术301

15.4.1荧光温度传感301

15.4.2荧光pH值传感304