具体描述
内容简介
《激光原理与全息技术》以激光原理、激光技术、激光器件为基础，并系统阐述了激光全息技术的基础理论和基本知识，同时对其在全息图复制、全息云纹干涉技术、光折变晶体的全息存储以及二元光学与光刻技术等方面的应用做了广泛的介绍。《激光原理与全息技术》共分11章，第1章~第4章主要介绍激光的基本原理、激光技术与器件。第5章~第7章是光全息学的原理、体积全息图、彩虹全息及全息图的复制。第8章~第10章为主要应用部分，包括高温云纹干涉技术、光折变晶体全息存储、二元光学与光刻技术等方面的內容。第11章为激光全息技术的基本实验。《激光原理与全息技术》可作为光电信息工程专业和电子科学与技术专业的本科教材，亦可作为光学工程专业的研究生教材以及大专院校相关专业师生的参考书。
编辑推荐
《激光原理与全息技术》由国防工业出版社出版。
作者简介
序言
自激光器问世至今已近半个世纪，激光与计算机被人们并称为20世纪的重大研究成果。近50年来，激光发展十分迅速，并已在人民生活各领域产生了不可磨灭的影响。介绍并普及激光知识，对于推动我国知识创新、科技创新的进程，提高我国人民的高新技术水平都是非常重要的。激光不仅仅是一门科学，而且是一种实实在在的能推动生产力发展、提高综合国力、加强国防、改善人民生活的重要产业之一。
激光器的发明出人意料地引出了光学中的另一支灿烂“鲜花”，这就是全息技术。当人们观看到色彩绚丽、栩栩如生的全息图像时，无不对激光全息技术的魅力表示惊讶。全息技术在科学技术上的应用也扩展到实时全息干涉自动测量、光学图像实时处理、光存储、光计算、光显示等方面的新技术应用领域。全息技术作为光学中一门新兴的交叉学科，它的迅速发展和广泛应用，日益引起科技工作者的重视，也必将在高科技发展中产生深远的影响。
本书是作者20多年来在光学工程专业从事激光全息技术教学、实验和科研的基础上编写的。本书的参考学时数为64学时（含实验）。全书共分11章，第1章－第4章主要介绍激光的基本原理、激光技术与器件。第5章－第7章是光全息学的原理、体积全息图、彩虹全息及全息图的复制。第8章－第10章主要为应用部分，包括高温云纹干涉技术、光折变晶体全息存储、二元光学与光刻技术等方面的内容。第11章为激光全息技术的基本实验。
目录信息
第1章 激光的基本原理
1.1 激光器的设想和实现
1.1.1 爱因斯坦的受激辐射概念
1.1.2 微波激射器的发明
1.1.3 梅曼与世界第一支激光器
1.1.4 氦氖激光器的诞生
1.2 激光的基本概念与特性
1.2.1 激光的基本概念
1.2.2 激光的特点
1.2.3 光与物质的相互作用
1.3 激光振荡的基本原理和基本条件
1.3.1 激光器的基本结构
1.3.2 激光振荡原理
1.3.3 激光纵模振荡与横模振荡
1.3.4 辐射与物质相互作用的定量分析
1.4 辐射与物质相互作用的定量分析
1.4.1 光谱线的加宽与线型函数
1.4.2 光谱线的自然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽
1.4.3 光谱线的均匀加宽、非均匀加宽和综合加宽
第2章 光学谐振腔
2.1 光在介质中的放大
2.1.1 光子态与光子简并度
2.1.2 实现光放大的条件
2.1.3 实现抽运的几种方法
2.1.4 多能级系统
2.1.5 光的自激振荡
2.2 激光模式与谐振腔的限模
2.2.1 驻波和纵模
2.2.2 谐振腔的限模作用
2.2.3 光学谐振腔的损耗和Q值
2.2.4 光学谐振腔各种损耗的计算
2.3 光学谐振腔
2.3.1 光学谐振腔的类型和结构
2.3.2 光学谐振腔的稳定条件
2.3.3 谐振腔的特征光束
2.3.4 多镜腔的稳定性
2.3.5 共焦腔的行波场与模体积
2.4 横模选择
第3章 激光器的工作原理
3.1 振荡阈值
3.1.1 激光振荡的阈值条件
3.1.2 烧孔现象
3.1.3 兰姆凹陷
3.2 纵模模式竞争
3.2.1 均匀加宽的模式竞争
3.2.2 空间烧孔现象
3.3 单模激光器的线宽极限
3.4 激光器的频率牵引效应
3.4.1 模牵引效应
3.4.2 纵模选择
3.5 脉冲激光器的工作原理
3.5.1 脉冲激光器工作方式
3.5.2 调p激光器
3.5.3 调p的方法
3.6 锁模激光器
3.7 氦氖激光器的稳频
第4章 典型激光器件
4.1 气体激光器
4.1.1 氦氖激光器
4.1.2 离子激光器
4.1.3 分子激光器
4.2 固体激光器
4.2.1 红宝石激光器
4.2.2 其他常用的固体激光器
4.3 半导体激光器
4.4 其他激光器
第5章 激光全息学原理
5.1 概述
5.1.1 全息术的发明及应用
5.1.2 全息照相与普通照相的区别
5.1.3 全息照相的特点
5.2 全患照相的基本原理
5.2.1 参考光为平面光波的全息照相
5.2.2 参考光为球面光波的全息照相
5.3 全患图的类型
5.3.1 按物体与记录介质的位置关系分类
5.3.2 按记录介质分类
5.3.3 按被照物体的种类分类
5.4 全息记录介质
5.4.1 基本物理量的概念
5.4.2 卤化银乳胶
5.4.3 重铬酸盐明胶
5.4.4 光致抗蚀剂
5.4.5 光折变材料
5.4.6 其他全息记录材料
第6章 体积全息图
6.1 体积全患图的几何分析
6.1.1 体积全息图与平面全息图的区分
6.1.2 透射体积全息图
6.1.3 反射全息图
6.2 体积全患图的衍射效率
6.2.1 透射体积全息图衍射效率
6.2.2 反射体全息图的衍射效率
6.3 反射全息图的记录与再现
6.3.1 菲涅耳型反射全息图
6.3.2 像面全息图
6.3.3 多重记录的反射全息图
6.4 体积全息图再现像的像质
6.4.1 厚银盐干板
6.4.2 重铬酸盐明胶
第7章 彩虹全息及全息图的复制+
7.1 概述
7.1.1 彩虹全息
7.1.2 彩虹全息的发展
7.2 二步彩虹全患
7.2.1 二步彩虹全息的原理和方法
7.2.2 二步彩虹全息的像质分析
7.3 一步彩虹全患
7.3.1 一步彩虹全息的原理和方法
7.3.2 像散彩虹全息
7.3.3 彩虹全息的应用
7.4 基于多角度再现的分层次一步彩虹全患
7.4.1 改进的一步彩虹全息记录方法
7.4.2 多重记录、分层次的实现
7.4.3 实现多重记录分层次的途径
7.4.4 光路参数设计与结果
7.5 全患图的复制
7.5.1 概述
7.5.2 激光复制
7.5.3 模压全息复制技术
第8章 激光全息云纹干涉
8.1 全患云纹干涉法的研究与发展
8.1.1 全息云纹干涉法的特点
8.1.2 微云纹干涉技术在新世纪的展望
8.1.3 云纹干涉技术在航空科技上的发展
8.2 全患云纹干涉法测试原理
8.2.1 全息云纹干涉法原理
8.2.2 云纹干涉法的实验设备
8.3 试件准备及零厚光栅的制备
8.3.1 试件研磨与抛光
8.3.2 试件栅的制作
8.4 合金材料的弹性模量和泊松比的测量
8.4.1 云纹干涉法测定合金材料的弹性模量和泊松比
8.4.2 合金材料的弹性模量和泊松比的测试
8.4.3 数据分析与误差分析
8.5 平面应变法
8.5.1 断裂韧性的测试实验原理
8.5.2 金属材料平面应变断裂韧度试验法
8.6 激光散斑干涉技术
8.6.1 散斑技术及其发展
8.6.2 散斑干涉原理
8.6.3 散斑干涉的记录与应用
第9章 光折变晶体的全息存储
9.1 信息与光学信息存储
9.1.1 信息与信息存储
9.1.2 光信息存储
9.1.3 光折变晶体全息存储的一般特点
9.1.4 光信息存储技术简介
9.2 全患存储系统
9.2.1 体积全息存储原理
9.2.2 体全息存储系统的单元器件
9.3 光折变全患存储的复用技术
9.3.1 体光栅的角度选择性
9.3.2 光折变全息存储的复用技术
第10章 二元光学与光刻技术
10.1 DMD在衍射光学元件制作上的应用
10.1.1 DMD的工作原理
10.1.2 光刻制作工艺概述
10.2 光刻工艺
10.2.1 基片预处理
10.2.2 涂胶
10.2.3 蚀刻与去胶
10.3 一种二元光学元件阵列微芯模的工艺设计
10.3.1 二元光学器件的制作方法
10.3.2 DMD工作原理
10.3.3 DMD实验
第11章 激光全息技术的基本实验
11.1 全患照相的一般装置
11.1.1 防震平台
11.1.2 常用光学元件
11.2 全患技术基本实验
实验一 漫反射体全息照相
实验二 反射全息图
实验三 一步彩虹全息
实验四 全息光栅的拍摄与复制
实验五 光栅光谱仪实验
实验六 氦氖激光器系列实验
实验七 光纤信息综合实验
实验八 全息存储
参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
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用户评价
在阅读这本书的过程中，我发现作者在讲解复杂概念时，善于运用类比和图示，这极大地帮助了我理解抽象的物理原理。例如，在解释光的干涉和衍射时，作者引用了水波叠加的例子，形象地展示了相长干涉和相消干涉的现象。在描述激光器的谐振腔时，书中提供了不同类型的腔体结构图，并辅以文字说明，让我能够清晰地了解光波如何在腔内往复反射并被放大。同时，书中还包含了不少实验装置的原理图和实物照片，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我能够更直观地理解激光器和全息技术的实际构成。我尤其欣赏作者对于数学公式的使用，它在必要时出现，并配以通俗易懂的解释，避免了过于晦涩的数学推导，使得内容在保证科学严谨性的同时，也具有较好的可读性。这种“由浅入深”的讲解方式，对于渴望学习激光和全息技术但又缺乏深厚物理背景的读者来说，无疑是一种福音。
在深入探讨激光原理的部分，本书详细介绍了不同类型激光器的结构和工作方式，这让我大开眼界。从早期成熟的氦氖激光器，到如今广泛应用的半导体激光器，再到功率极高的二氧化碳激光器，书中都进行了细致的剖析。我尤其关注了激光器的核心组成部分：泵浦源、增益介质和谐振腔。作者不仅解释了它们各自的功能，还详细阐述了它们是如何相互配合，最终实现激光输出的。例如，泵浦源提供能量，使增益介质中的原子或分子处于高能级状态（粒子数反转），而谐振腔则通过反射镜将光波来回反射，放大光场，并最终在特定模式下输出。书中对各种增益介质的特性分析，如气体、固体（包括晶体和半导体）的能级结构，以及它们如何影响激光的波长和功率，都非常详尽。我对半导体激光器的章节尤为感兴趣，它涉及了PN结、电子-空穴复合、光子辐射等概念，这些对于理解我们日常生活中无处不在的激光设备，如CD/DVD播放器、激光打印机，甚至手机的激光对焦功能，都有着重要的意义。作者对不同激光器应用场景的介绍，也让我看到了理论知识如何在实际工程中转化为生产力。
这本书对于“激光在科学研究中的应用”的阐述，更是让我感受到了科学探索的魅力。书中列举了诸多前沿的科学研究领域，都离不开激光的助力。例如，激光冷却和俘获原子技术，使得科学家能够将原子冷却到接近绝对零度，从而研究量子力学的奇特现象，这在量子信息科学和精密测量中有着极其重要的应用。我还对激光诱导荧光（LIF）技术留下了深刻印象，它能够无损地检测和表征各种样品，广泛应用于环境监测、材料分析和生物成像。书中还介绍了激光在天文学中的应用，比如利用激光雷达（LIDAR）来测量大气成分、云层高度，甚至绘制地球表面的地形图。在高能物理领域，高强度激光驱动的等离子体研究，也为核聚变等能源探索提供了新的途径。这些例子都让我看到了激光作为一种强大的科学工具，如何帮助科学家们不断突破认知边界，探索未知的奥秘。
我对书中关于“激光与物质相互作用”的章节格外着迷。它不仅仅是简单地描述激光能量的传递，而是深入探讨了激光与不同材料相互作用时产生的各种复杂现象。比如，书中详细介绍了激光在材料加工中的应用，像激光焊接、激光切割、激光打标等。这些技术之所以高效且精确，正是因为激光具有高度集成的能量，能够在极短的时间内加热材料，实现精确的熔化、汽化或化学反应。作者还提到了激光诱导击穿光谱（LIBS），这是一种通过激光烧蚀样品并分析产生的等离子体发射光谱来确定样品元素组成的先进分析技术。书中对激光与生物组织相互作用的讨论也让我印象深刻，比如在眼科手术中，飞秒激光精确切割角膜，以及在皮肤治疗中，激光可以用于去除色素沉着或刺激胶原蛋白再生。这些应用案例都生动地说明了激光作为一种“光刀”或“光笔”的强大能力，而这一切都离不开对激光与物质相互作用机制的深刻理解。
全息技术的部分，这本书也给了我许多惊喜。它没有仅仅停留在展示全息影像的美丽，而是深入剖析了其背后的物理原理。书中详细讲解了全息记录的过程，即如何通过将物光波与参考光波进行相干叠加，在记录介质（如感光胶片）上形成复杂的干涉条纹。我尤其被书中关于“全息图”的描述所吸引，它并非物体的真实影像，而是一组记录了光波振幅和相位信息的干涉条纹。当用与记录时相同的参考光波照射全息图时，就会发生衍射，重现出原始物体的三维影像。作者还对比了传统摄影和全息摄影的区别，强调了全息摄影能够记录物体的深度信息，实现真正的三维再现。书中对不同类型全息图的分类，如透射型全息图和反射型全息图，以及它们各自的记录和再现原理，也给我留下了深刻的印象。我开始理解，为什么全息影像看起来如此逼真，仿佛物体就在眼前，这正是因为我们看到了物体的深度信息，以及光线从不同角度照射到物体后形成的衍射和散射效应被精确地记录和重现了。
书中对“激光安全”的重视程度，也让我感到非常欣慰。作为一种高能量的光源，激光一旦使用不当，确实会对人眼和皮肤造成严重的伤害。作者在相关的章节中，详细列举了不同激光器等级的安全标识，以及不同等级激光器可能带来的潜在风险。文中还提供了关于激光防护眼镜的选择和使用方法，以及在进行激光实验或操作时应遵循的安全规程。例如，书中强调了避免激光直射人眼的重要性，并解释了为什么即使是低功率的激光，如果光束进入眼睛，也可能造成永久性损伤。它还提到了激光在不同应用场景下的安全注意事项，比如在工业环境中，需要对激光工作区域进行隔离和标识；在医疗领域，则需要由专业人员进行操作并采取严格的防护措施。这种对安全细节的关注，体现了作者的严谨和责任感，也让我意识到，在享受激光带来的科技便利的同时，我们必须时刻保持警惕，将安全放在首位。
这本书的整体结构安排非常合理，从基础的光学原理出发，逐步深入到激光器的核心技术，再到全息技术的实现，最后延展到激光在各个领域的广泛应用。这样的编排方式，让读者能够建立起一个清晰的知识体系，不会在学习过程中感到迷茫。每一个章节的开头，都会对本章内容进行简要的概述，并指出其在整个知识体系中的位置，这有助于读者把握学习的重点。章节结尾的总结部分，则会提炼出本章的关键概念和结论，方便读者回顾和巩固。此外，书中还提供了一些思考题和课后习题，鼓励读者主动思考和实践，这对于加深理解非常有益。总而言之，这本书不仅仅是一本知识的汇集，更是一本引导读者探索和学习的“指南”，它以其严谨的科学态度、清晰的讲解逻辑和丰富的应用案例，为我打开了通往激光与全息技术世界的大门。
这本书的封面设计相当吸引人，简约而不失专业感，那束穿透黑暗的激光光束，以及其后隐约可见的干涉条纹，瞬间就勾起了我对光学的无限好奇。拿到手的那一刻，纸张的触感和印刷的质量就让我觉得物有所值，翻开第一页，扉页上印制的“向所有探索光明的先行者致敬”这句话，更是让我肃然起敬，仿佛打开了一个充满智慧与创新的殿堂。我一直对激光这一奇妙的光源充满着探索的欲望，它不仅仅是科幻电影中能量武器的代表，更在科研、医疗、工业等领域扮演着至关重要的角色。这本书的书名本身就预示着它将带领我深入了解激光的产生原理，以及它如何能够实现如此精妙的全息成像技术。我特别期待能够理解激光器的工作机制，例如泵浦源、增益介质、谐振腔这些核心概念是如何协同工作的，以及不同类型的激光器（如气体激光器、固体激光器、半导体激光器）在原理上存在哪些本质的区别和各自的优势。同时，我也对全息技术如何通过激光实现三维信息记录和再现感到非常着迷，那些栩栩如生的三维影像，究竟是如何通过光的干涉和衍射原理来实现的呢？这本书的出现，无疑是为我铺设了一条通往这些奥秘的康庄大道，我迫不及待地想沉浸其中，去解开这些光学谜题。
我对书中关于“激光在信息技术中的应用”的章节进行了特别深入的阅读。这部分内容让我深刻体会到激光是如何成为现代信息社会不可或缺的组成部分的。首先，光纤通信是其中最重要的一环，书中详细介绍了激光器如何在光纤通信系统中作为光源，将信息编码成光信号进行长距离、高带宽的传输。我了解到，正是因为激光具有高单色性和方向性，才使得光信号在光纤中能够传播极远的距离而衰减很小，这极大地推动了互联网和全球通信的发展。其次，书中还提到了激光在数据存储方面的应用，比如光盘（CD、DVD、蓝光）的读取和写入过程，都是依靠激光束的精确聚焦来完成的。我对书中关于激光全息存储的介绍也感到非常兴奋，这种技术理论上可以实现极高的存储密度，有望成为未来存储技术的重要方向。此外，书中还简要提及了激光在扫描、条形码读取、激光打印等方面的应用，这些都与我们的日常生活息息相关。
翻开书页，首先映入眼帘的是对“光”这一基本概念的深刻阐述，从经典电磁波理论到量子力学的视角，循序渐进地勾勒出光的本质。作者并没有直接跳入复杂的激光器结构，而是先花了大量篇幅梳理了光的波动性和粒子性，以及光与物质相互作用的多种现象，比如吸收、发射、散射、折射和衍射。这些基础知识的铺垫，对于我这样非物理专业背景的读者来说，至关重要。作者的语言虽然严谨，但并不枯燥，常常穿插一些形象的比喻，比如将光子比作一颗颗微小的能量粒子，将光的传播比作涟漪在水面扩散，这些都极大地降低了理解的门槛。我对书中关于“相干性”的讲解印象尤其深刻，它解释了为什么激光的光波能够如此“整齐划一”，从而实现高方向性、高单色性和高相干性，这对于理解全息技术中精确的干涉图样记录至关重要。作者还提及了爱因斯坦的受激辐射理论，这一理论是激光产生的基石，书中对此的论述严密而清晰，让我对“负粒子数”以及“粒子数反转”这些关键概念有了更深刻的认识。我相信，扎实的基础理论是理解后续复杂技术的前提，而这本书无疑在这方面做得非常出色，让我对激光的诞生有了更透彻的理解，也为进一步深入学习全息技术打下了坚实的基础。
