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目录1

第一章　激光基本原理1

1.1　激光的特性1

1.2　相干性的光子描述2

1.2.1　光子的基本性质2

1.2.2　光子的相干性和光子简并度3

1.3　光的受激辐射基本概念4

1.3.1 自发辐射和受激辐射5

1.3.2　受激辐射的相干性7

1.4　光谱线的宽度 线型函数7

1.4.1　均匀加宽线型函数8

1.4.2　非均匀加宽线型函数10

1.5.2　小信号增益系数11

1.5.1　实现光放大的条件11

1.5　光的受激辐射放大11

1.5.3　增益饱和12

1.6　光的自激振荡14

1.6.1 自激振荡概念14

1.6.2　激光振荡条件15

1.7　光学谐振腔15

1.7.1　共轴球面腔的稳定条件16

1.7.2　光学谐振腔的损耗16

1.8　腔模的物理概念17

1.9　高斯光束的基本性质18

1.9.1　基模高斯光束18

1.9.2 基模高斯光束在自由空间的传输规律19

1.9.3　高斯光束的q参数及其变换规律20

练习及思考题23

第二章　激光器24

2.1　气体和液体激光器24

2.1.1　原子气体激光器24

2.1.2　离子气体激光器29

2.1.3　分子气体激光器32

2.1.4　染料激光器39

2.2　固体激光器41

2.2.1 固体激光器概述41

2.2.2　红宝石激光器42

2.2.3 Nd3＋：YAG激光器43

2.2.4　半导体激光泵浦的固体激光器44

2.2.5　其他固体激光器47

2.3　半导体激光器48

2.3.1　半导体的能带结构49

2.3.2　半导体激光器的工作原理50

2.3.3　异质结半导体激光器的工作原理54

2.3.4　量子阱半导体激光器57

2.4 自由电子激光器60

练习与思考题61

第三章　激光控制技术63

3.1　激光器的模式选择技术63

3.1.1　激光器的模式63

3.1.2　横模选择技术65

3.1.3　纵模选择技术68

3.2　激光器的稳频技术73

3.2.1 简介73

3.2.2　兰姆凹陷稳频76

3.2.3　塞曼效应稳频79

3.2.4　饱和吸收稳频82

3.2.5　无源腔稳频84

3.3 Q调制84

3.3.1　脉冲激光器的特性85

3.3.2　调Q激光器的基本理论88

3.3.3　调Q技术94

3.4　激光锁模技术99

3.4.1　锁模的基本原理99

3.4.2　锁模的方法101

3.4.3　单一脉冲的选取及超短脉冲测量技术110

练习与思考题113

4.1　光调制的基本概念115

4.1.1　振幅调制115

第四章 电光调制和扫描技术115

4.1.2　频率调制和相位调制116

4.1.3　强度调制116

4.1.4　脉冲调制117

4.1.5　脉冲编码调制118

4.2　光波在晶体中的传播119

4.2.1　极化率张量和介电系数张量119

4.2.2　光在晶体中的传播特性120

4.2.3　折射率椭球122

4.3 电光效应124

4.3.1　线性电光效应124

4.3.2　两类典型晶体的线性电光效应126

4.3.3　电光相位延迟130

4.4 电光调制133

4.4.1　电光强度调制134

4.4.2　横向电光强度调制136

4.4.3　电光相位调制136

4.4.4 电光调制器的电学性能137

4.4.5 电光波导调制器140

4.5　电光扫描技术143

4.5.1 电光扫描原理143

4.5.2　电光数字式扫描145

练习与思考题145

第五章　声光调制和扫描技术147

5.1 弹光效应147

5.2　声光衍射现象149

5.2.1　喇曼-奈斯声光衍射150

5.2.2　布喇格衍射152

5.2.3　布喇格衍射的理论分析——耦合波理论155

5.3　声光调制器157

5.3.1　声光调制器的工作原理158

5.3.2　声光调制器的调制带宽159

5.3.3　声光调制器的衍射效率160

5.4　声光波导调制器161

5.5　声光扫描161

5.5.1　声光扫描原理161

5.5.2　声光扫描器的主要性能参量162

5.6　磁光调制164

5.6.1 自然旋光现象164

5.6.2　法拉第效应165

5.6.3　磁光调制器167

5.6.4　磁光隔离器168

5.7　直接调制168

5.7.1　半导体激光器直接调制的原理169

5.7.2　半导体发光二极管的调制特性170

5.7.3　半导体光源的模拟调制170

5.7.4　半导体光源的脉冲编码数字调制171

练习与思考题171

第六章　光辐射在介质光波导中的传播173

6.1　光纤中的射线分析173

6.1.1　光纤结构与分类173

6.1.2　阶跃型光纤的射线分析175

6.1.3　渐变折射率光纤的射线分析179

6.2　光纤衰减和色散特性181

6.2.1　光纤的衰减181

6.2.2　光纤色散、带宽和脉冲展宽参量间的关系183

6.2.3　光纤孤子186

6.3　光纤耦合技术188

6.3.1 直接耦合189

6.3.2　透镜耦合189

6.3.3　光纤全息耦合192

6.3.4　光纤的分光与合光装置192

6.4　半导体激光放大器与光纤放大器193

6.4.1　半导体激光放大器193

6.4.2　光纤喇曼放大器194

6.4.3　掺稀土元素（铒）光纤放大器195

练习与思考题196

第七章　光辐射探测器件198

7.1　光电探测器的物理效应198

7.1.1　光子效应和光热效应199

7.2　光电探测器的特性参数204

7.1.2　光电转换定律204

7.2.1　灵敏度R205

7.2.2　量子效率206

7.2.3 通量阀Pth和噪声等效功率NEP206

7.2.4　归一化探测度D206

7.3　光辐射探测器件中的噪声207

7.3.1　噪声的功率谱密度208

7.3.2　一系列随机事件的谱密度函数209

7.3.3　散粒噪声210

7.3.4　产生-复合噪声212

7.3.5　热噪声213

7.3.6 1/f噪声215

7.3.7 温度噪声215

7.4　光电倍增管216

7.4.1　半导体光电发射217

7.4.2　实用的光电阴极218

7.4.3　负电子亲和势光电阴极220

7.4.4　光电倍增管的结构和工作原理222

7.4.5　通道式和微通道板光电倍增管225

7.5　光电导探测器225

7.5.1　光电导器件工作特性226

7.5.2　光电导器件的基本工作电路230

7.6　光伏探测器231

7.6.1　两种工作模式231

7.6.2　光电池232

7.6.3　光电二极管233

7.7　热释电探测器240

7.7.1　热释电现象241

7.7.2　热释电探测器的工作特性242

7.7.3　热释电晶体材料244

7.7.4　热释电探测器的性能244

7.8　电荷耦合器件245

7.8.1 电荷耦合器件的基本原理246

7.8.2 电荷耦合摄像器件的特性参数247

练习与思考题250

第八章　光电探测技术252

8.1　直接探测系统252

8.1.1　直接探测系统的信噪比性能分析252

8.1.2　直接探测系统的NEP分析253

8.2　光频外差探测254

8.2.1　光频外差原理254

8.2.2　光频外差的基本特性255

8.2.3　光频外差探测的空间相位条件258

8.3　信号起伏极限和背景起伏极限260

8.3.1　信号起伏极限261

8.3.2　背景起伏极限261

8.4　噪声对最小可探测功率的限制263

8.4.1　噪声对直接探测法最小可探测功率的限制263

8.4.2　噪声对外差探测法最小可探测功率的限制264

8.5　噪声对脉冲码调制系统误码率的影响266

8.6　微弱信号的检测267

8.6.1　窄带滤波法267

8.6.2　同步累积法268

8.6.3　锁定接收法269

8.6.4　取样积分法271

8.7　红外信息检测272

练习与思考题274

第九章　光电子技术应用275

9.1 光盘技术275

9.1.1　激光唱片275

9.1.2　激光唱机的组成277

9.1.3　可擦重写光盘279

9.2　微光夜视技术284

9.2.1　微光像增强器284

9.2.2　微光摄像CCD器件290

9.3　激光通信291

9.3.1　激光通信的特点291

9.3.2　激光通信原理291

9.3.3　3种激光通信方式292

9.4.1　激光雷达基本组成294

9.4　激光雷达294

9.4.2　激光雷达方程295

9.4.3　激光雷达的应用297

9.5　激光制导297

9.5.1　激光目标指示器298

9.5.2　激光寻的器298

9.6　红外跟踪制导299

9.6.1　红外点源制导系统299

9.6.2　红外成像制导系统301

9.7　激光核聚变302

9.8　等离子体显示303

9.8.1　气体放电的基本知识304

9.8.2　交流型等离子体显示板308

练习与思考题310

参考文献312