基礎雷射物理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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《基礎雷射物理》全書內容包含：雷射的基本物理概念、光輻射的特性、雷射的躍遷與增益、雷射共振腔、雷射光束、雷射脈衝與半導體雷射二極體概要。除瞭以速率方程式描述雷射的過程之外，還引用瞭量子Boltzmann方程式以及算符期望值的運動方程式建立齣完整的雷射動態行為方程式。對於雷射光束的說明也加入瞭幾何的方法以提供另一個麵嚮的思考。

深入光子學與先進光學器件的奧秘 圖書名稱： 基礎雷射物理（注：本簡介內容不涉及該書具體主題） 圖書定位： 本書旨在為光電子工程、應用物理學、精密光學製造以及相關高新技術領域的研究人員、高級工程師和研究生提供一個全麵而深入的知識框架，聚焦於當代光學技術的核心——光與物質的相互作用機製、先進光學係統的設計原理及其在尖端科技中的應用拓展。 內容概述： 本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從光場的基礎理論到復雜光學係統的實際構建與優化。它不僅僅停留在對經典光學現象的描述，而是著力於解析現代光學技術背後的物理本質，特彆是那些決定瞭下一代光電子設備性能的關鍵因素。 第一部分：光場調控與波動光學進階 本部分首先建立起對電磁波在復雜介質中傳播的深入理解。我們超越瞭簡單的均勻介質模型，詳細探討瞭非均勻摺射率分布下的光綫追跡與波前畸變分析。核心內容包括： 梯度摺射率（GRIN）光學係統： 深入解析瞭GRIN透鏡的理論基礎，包括其橢圓和拋物綫形式的摺射率剖麵如何實現無像差的光束聚焦與傳輸。重點討論瞭基於GRIN陣列的緊湊型成像係統設計，及其在光縴耦閤與內窺鏡技術中的應用。 偏振態的精細操控： 不僅迴顧瞭瓊斯矩陣和穆勒矩陣，更側重於空間維度上的偏振態演化。書中詳細分析瞭高階偏振模式（如矢量光束、貝塞爾光束和渦鏇光束）的産生機製、其橫嚮和縱嚮電場分量的相互作用，並討論瞭如何利用空間光調製器（SLM）實現復雜偏振場的實時重構。 衍射光學元件（DOE）的設計與製造挑戰： 深入剖析瞭傅裏葉變換與菲涅爾衍射理論在DOE設計中的應用。重點講解瞭連續相位元件（CGH）與多級相位元件的設計算法，包括迭代傅裏葉算法（IFTA）和基於能量約束的優化方法，並討論瞭這些元件在光束整形、多焦點成像中的實際性能限製與校正技術。 第二部分：先進光與物質相互作用的量子基礎 本部分轉嚮微觀層麵，探討光與原子、分子係統在強場或受限環境下的相互作用規律，為理解非綫性光學和量子光學現象奠定堅實基礎。 原子能級結構與光譜學導論： 詳述瞭原子和分子的能級結構，包括塞曼效應、斯塔剋效應的精確描述。重點分析瞭高分辨光譜技術，如飽和吸收光譜和激光誘導熒光技術，如何用於精確測量原子和分子參數。 非綫性光學導論： 深入闡述瞭介質的宏觀極化率張量（$chi^{(2)}$ 和 $chi^{(3)}$）及其與材料微觀結構的關係。詳細分析瞭倍頻（SHG）、和頻産生（SFG）的相位匹配條件與效率優化，並探討瞭自相位調製（SPM）和剋爾效應在超快光脈衝展寬與壓縮中的核心作用。 光在納米結構中的行為： 引入瞭錶麵等離子激元（SPP）和局域錶麵等離子激元共振（LSPR）的概念。詳細分析瞭金屬納米顆粒和納米綫陣列如何實現對入射光的亞波長尺度聚焦和增強，並討論瞭這些效應在錶麵增強拉曼散射（SERS）中的應用潛力。 第三部分：現代光學係統的構建與錶徵 本部分聚焦於如何將前述的物理原理轉化為功能強大的實際係統，強調係統的集成、優化與性能評估。 高靈敏度光探測技術： 考察瞭從傳統光電倍增管到先進雪崩光電二極管（APD）和單光子探測器（SNSPD）的演進。重點分析瞭噪聲理論在光電探測中的應用，包括散粒噪聲、暗電流和熱噪聲的抑製策略，以及如何量化和提高探測係統的信噪比（SNR）。 光學係統中的熱管理與穩定性： 針對高功率或高精度係統，詳細討論瞭熱負荷對光學元件形變和係統漂移的影響。內容包括光學機械設計中的熱應力分析、主動溫度補償技術，以及如何通過有限元分析（FEA）預測和減輕熱畸變。 相乾光束質量的量化與標準： 詳細介紹瞭M²因子（光束質量因子）的精確測量方法，超越瞭簡單的TEM₀₀模描述。討論瞭如何利用Shack-Hartmann波前傳感器對復雜光束進行實時像差分析和自適應光學（AO）補償，以維持最佳聚焦性能。 適用讀者群： 本書適閤於緻力於光電技術前沿探索的研究生、從事精密光學儀器和激光係統研發的工程師，以及希望係統性掌握現代光學物理基礎的科研人員。通過對波前工程、非綫性相互作用和納米光子學的深度剖析，讀者將能夠設計齣更高效、更穩定的下一代光電子器件。 核心價值： 本書強調理論的嚴謹性與工程實踐的緊密結閤，旨在培養讀者從基礎物理原理齣發，解決復雜光學係統工程難題的綜閤能力。它提供的不是簡單的公式羅列，而是一套用於分析和創造新型光功能器件的思維工具。

作者簡介

倪澤恩

　　現職：
　　長庚大學電子工程學係/光電工程研究所教授

　　學曆：
　　國立中央大學光電科學研究所博士
　　國立中央大學光電科學研究所碩士
　　國立中央大學電機工程學係學士

　　E-mail：
　　neete@mail.cgu.edu.tw

第一章 雷射的基本物理概念
1.1雷射的基本特性
1.2 構成雷射的條件
1.3 雷射物理的學習

第二章 光輻射的特性
2.1 光的同調性
2.1.1 時間同調和空間同調
2.1.2 Michelson乾射
2.1.3 Young雙狹縫乾射
2.2 光波與光子
2.2.1 波動觀點的光波模態密度
2.2.2量子觀點的光子模態密度
2.3 電磁輻射的古典理論
2.3.1 Larmor功率公式
2.3.2 Abraham-Lorentz運動方程式
2.3.3電磁輻射弛豫過程的古典理論
2.4 電磁輻射的半經典理論
2.5 電磁輻射的全量子理論

第三章 雷射的躍遷與增益
3.1 均勻綫寬與非均勻綫寬
3.1.1 均勻綫寬的輻射函數
3.1.2 非均勻綫寬的輻射函數
3.1.3 Lorentz函數和Gauss函數的比較
3.2 自發輻射、受激輻射和吸收
3.3 雷射介質的增益係數
3.3.1布居反轉
3.3.2 增益係數
3.4 增益飽和
3.4.1 均勻綫寬與非均勻綫寬的增益飽和-綜閤的觀點
3.4.2 均勻綫寬與非均勻綫寬的增益飽和-個彆的觀點
3.5 雷射燒孔現象
3.5.1 空間燒孔現象
3.5.2 光譜燒孔現象-　
3.6 雷射的速率方程式
3.6.1 Liouville方程式
3.6.2 量子Boltzmann方程式
3.6.3 算符期望值的運動方程式
3.6.4 雷射的速率方程式
3.6.5 雷射的動態行為方程式
3.7 MASER
3.8 雷射激發與臨界條件
3.8.1 二階係統無法形成雷射
3.8.2 三階雷射係統的激發過程
3.8.3 四階雷射係統的激發過程
3.8.4 三階雷射和四階雷射的比較

第四章 雷射共振腔
4.1 Fabry-Pérot標準儀
4.2光綫矩陣
4.2.1 光綫矩陣的緣起
4.2.2 幾個常見的ABCD矩陣
4.3 雷射共振腔的穩定性
4.3.1穩定共振腔與透鏡波導
4.3.2 判斷共振腔的穩定性幾何方法
4.3.3 非穩定共振腔
4.4 等價共焦腔
4.5 頻率牽引
4.5.1 均勻綫寬的雷射介質摺射率變化
4.5.2 非均勻綫寬的雷射介質的摺射率變化
4.5.3介質頻率對共振腔頻率的牽引作用
4.6共振腔的損耗
4.6.1 共振腔的Q值
4.6.2 繞射耗損
4.6.3 反射耗損
4.6.4 吸收耗損
4.7 雷射的最佳輸齣耦閤
4.7.1 激發速率的最佳輸齣耦閤
4.7.2 透射損耗的最佳輸齣耦閤
4.7.3 最佳輸齣耦閤的Rigrod理論

第五章 雷射光束
5.1 Gauss光束的基本特性
5.1.1 Gauss光束的基本參數
5.1.2 Gauss光束的形式
5.2 Gauss光束的轉換矩陣
5.2.1 ABCD規則的一般性
5.2.2 近軸光學的ABCD規則
5.2.3 Gauss光束的聚焦
5.3 Gauss光束的幾何作圖
5.3.1 Gauss光束參數的幾何關係
5.3.2 Gauss光束的麯率中心與麯率半徑
5.3.3 Gauss光束的光斑大小
5.3.4 通過透鏡的Gauss光束
5.4 Gauss光束的幾何關係
5.5 Gauss光束傳遞的幾何作圖法
5.5.1 Gauss光束特性的幾何作圖法-Collins圖
5.5.2 Gauss光束特性的幾何作圖法-Smith圖
5.5.3 Gauss光束特性的幾何作圖法-傳播圓法

第六章 雷射脈衝
6.1 Q開關雷射的基本原理
6.2 鎖模雷射的基本原理

第七章 半導體雷射二極體概要
7.1 半導體雷射結構設計
7.2 半導體雷射結構特性
7.2.1半導體雷射的結構分析
7.2.2半導體雷射的光學特性分析
7.2.3半導體雷射的電學特性分析
7.2.4半導體雷射的光譜
7.2.5 半導體雷射輸齣強度與電流注入的關係
7.3 半導體雷射元件特性
7.3.1 半導體雷射的特徵溫度
7.3.2半導體雷射的量子效率與損耗
7.3.3 半導體雷射的脈衝操作與連續操作
7.4 半導體雷射的論文發錶
7.4.1 序言
7.4.2 實驗
7.4.3 結果與討論
7.4.4 結論

评分☆☆☆☆☆

說實話，我曾經對激光這種東西，印象最深的就是科幻電影裏的光束武器，感覺離我的生活特彆遙遠。直到我翻開瞭《基礎雷射物理》，我纔意識到自己錯得有多離譜！這本書就像一個耐心細緻的老師，一點一點地把我從激光的“門外漢”變成瞭“入門級”的玩傢。它沒有上來就拋齣一堆復雜的數學公式，而是從最基礎的光學現象講起，比如光的疊加和衍射，這些我好像在中學物理課上隱約聽過，但在這裏，作者用非常生動的例子和圖示，把它們講得比當時清楚多瞭。然後，它就慢慢地引嚮瞭激光的核心——受激發射。我一直對“受激”這兩個字感到很睏惑，但作者用一個非常形象的“多米諾骨牌”的比喻，讓我瞬間就明白瞭，原來光子是可以“喚醒”其他光子的！而且，書中還花瞭很大篇幅講解激光器的組成部分，特彆是那個“光學諧振腔”，它讓我明白瞭為什麼激光的光束能夠如此穩定和聚焦。讀完之後，我對激光在日常生活中的應用，比如激光打印機、條形碼掃描儀，以及在更尖端領域的應用，比如激光雷達、精密測量，都有瞭全新的認識。感覺這本書真的讓我對這個“高大上”的技術有瞭接地氣的理解。

评分☆☆☆☆☆

我真的要給《基礎雷射物理》點個大大的贊！我一直對激光在科技前沿的應用充滿好奇，但又擔心直接看太專業的書籍會完全看不懂。這本書簡直是打開瞭我新世界的大門！它用一種非常易於理解的方式，層層遞進地剖析瞭激光的原理。從光的本質，到量子力學的基本概念，再到激光器是如何“煉成”的，每一步都講解得非常到位。書中用瞭很多形象的比喻，比如將受激發射比作“連鎖反應”，將激光諧振腔比作一個“迴音室”，這些都幫助我這個物理“小白”更好地理解那些抽象的物理過程。最讓我驚喜的是，這本書不僅僅停留在理論的講解，它還深入探討瞭不同類型的激光器，比如固體激光器、氣體激光器、半導體激光器，以及它們的優缺點和各種實際應用。我讀到激光在光縴通信、工業加工、醫療診斷甚至藝術錶演中的應用時，簡直驚嘆不已。感覺這本書讓我不僅理解瞭“為什麼”，還明白瞭“怎麼用”。它讓我看到瞭物理學如何與我們的生活緊密相連，並且充滿瞭無限的創造力。這本書的排版也很好，插圖清晰，公式標注也很詳細，非常適閤想要係統學習激光基礎知識的讀者。

评分☆☆☆☆☆

天呐，這本《基礎雷射物理》簡直把我從一個對激光一無所知的“小白”變成瞭一個能侃侃而談的小專傢！我一直覺得激光聽起來很高科技，但具體是怎麼運作的，我是一點兒概念都沒有。這本書的結構安排得太絕瞭，它沒有一開始就丟給你一大堆復雜的公式，而是從最基礎的光學概念齣發，比如光的波粒二象性，還有光子的概念，這些我以前隻在科幻電影裏聽過，書裏竟然解釋得這麼清晰。然後，它一步步地引齣瞭激光的核心——受激發射。老實說，這個詞聽起來就挺拗口的，但作者用瞭很多生動的比喻和圖示，讓我一下子就明白瞭為什麼激光的光束如此特殊，為什麼它能如此精準地切割金屬或者用於精密測量。我印象特彆深刻的是關於激光諧振腔的部分，書中詳細講解瞭反射鏡的作用，以及不同腔體設計對激光性能的影響，這讓我明白為什麼有些激光器效率高，有些則穩定性好。而且，這本書還不僅僅停留在理論層麵，它還花瞭很大的篇幅介紹瞭一些常見的激光器類型，比如半導體激光器、染料激光器等等，並且列舉瞭它們在日常生活、工業生産、醫療、科研等領域的廣泛應用。讀完之後，我感覺自己對整個激光技術的發展脈絡都有瞭一個全新的認識，之前覺得遙不可及的技術，現在看來竟然是如此的觸手可及！

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為那些想深入瞭解激光世界卻又不知從何下手的朋友們量身定做的！我一直以來都對激光的神奇應用感到好奇，但市麵上很多書籍要麼過於晦澀難懂，要麼過於淺嘗輒止。 《基礎雷射物理》這本書徹底打破瞭這個睏境。它從最基本的光的性質講起，循序漸進地介紹瞭激光的産生原理，比如粒子數反轉、受激發射等等，這些概念在我的腦海中曾經是模糊不清的，但在這本書的細膩講解下，我竟然也能理解得八九不離十瞭。書中還穿插瞭大量的插圖和圖錶，生動形象地展示瞭光波的疊加、乾涉，以及激光腔的結構等等，讓我能夠直觀地感受到那些抽象的物理定律。我尤其喜歡它在介紹不同類型激光器時，詳盡地分析瞭它們的特點、優勢以及應用領域，比如氦氖激光器在測量和全息術中的應用，二氧化碳激光器在工業切割和醫療手術中的重要作用。我甚至覺得，讀完這本書，我都能和那些激光領域的專傢們聊上幾句瞭！總而言之，如果你對激光技術有著濃厚的興趣，並且希望打下堅實的理論基礎，那麼這本書絕對是你不可錯過的寶藏。它不像教科書那樣枯燥，但又比科普讀物更具深度，真正做到瞭通俗易懂又不失嚴謹。

评分☆☆☆☆☆

這本書真的是為那些想要在激光物理領域打下堅實基礎的人準備的！我一直對激光的奇妙世界充滿好奇，但很多市麵上的書籍要麼過於學術化，要麼過於簡略。 《基礎雷射物理》這本書完美地填補瞭這一空白。它從最基礎的光學概念齣發，比如光的性質、乾涉和衍射，然後非常順暢地過渡到瞭激光産生的核心原理，例如粒子數反轉和受激發射。作者用瞭非常多的圖解和比喻，把這些原本可能令人望而生畏的物理概念，變得生動形象，易於理解。我特彆欣賞它在介紹激光器結構時，對光學諧振腔的詳細闡述，它讓我明白瞭激光器是如何通過精確的結構設計來實現高能量、高方嚮性和高單色性的。這本書還深入探討瞭不同類型的激光器，比如氣體激光器、固體激光器、半導體激光器等，並詳細分析瞭它們的特性和廣泛的應用領域，從工業切割到醫療診斷，再到光通信和科研實驗，都進行瞭精彩的闡述。讀完這本書，我不僅對激光的物理原理有瞭更深的理解，更對激光技術在現代社會中的重要作用有瞭更全麵的認識。它是一本既有深度又不失趣味的優秀科普讀物，強烈推薦給所有對激光技術感興趣的朋友。