雷射工程（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书以深入浅出方式介绍雷射基本原理与相关技术，并尽量使用图片辅助说明，期使读者能加深学习印象。

　　全书分为8章，第1、2章分别介绍光与雷射的基本概念；第3章探讨雷射共振腔的稳定性分析；第4章介绍雷射光束；第5章讲解光在增益介质中的放大过程；第6章阐述产生脉波输出的方法；第7章介绍雷射在医疗的应用；第8章为第二版新增内容，介绍雷射在遥测的应用。为了增进读者计算分析能力，书中于演算重要处设置许多例题与解说，并尽量使用图片说明相关原理与技术，有些例题会特别採用两种不同方法解题，让读者了解并非所有问题都只有一种解题方法。

　　书中外国人名不特别翻译成中文，所提到的专有名词部份也尽量附上对应的英文名称，希望读者可以利用这些英文关键字到网路上查询相关英文资料阅读，提升读者专业英文的阅读能力。

　　第二版除了全面更新资讯，并新增第8章介绍雷射在遥测方面的新应用之外，也特别在第1~6章章末新增基本习题，可使读者增进计算分析能力与熟练雷射原理。书末附录有习题解答，可供读者自行检视练习的结果。相信读者使用本书后，对于雷射会有更深一层的认识。
 

极光之舞：现代光学与光子学前沿探索 作者： 王 翰 宇、李 景 鸿 出版社： 华夏科技出版社 出版日期： 2024 年 5 月 --- 内容提要 《极光之舞：现代光学与光子学前沿探索》是一本面向高年级本科生、研究生以及相关领域科研人员的专业性教材与参考书。本书旨在系统、深入地介绍二十一世纪以来光学与光子学领域最具活力和颠覆性的研究方向，重点聚焦于超材料、拓扑光子学、量子光学、非线性光学的新兴应用，以及光信息处理的颠覆性技术。 本书摒弃了传统光学教材中对基础几何光学和物理光学的冗长回顾，而是直接切入当前国际学术界和工业界关注的前沿热点。全书结构严谨，内容前沿，配有大量最新的实验结果图表和仿真分析案例，力求在理论深度和工程应用之间架起一座坚实的桥梁。 第一部分：超越衍射极限——新一代光场调控技术 第一章 亚波长光场操控与超材料的进化 本章深入探讨了光与物质在亚波长尺度上的相互作用机制，特别是负折射率材料和超材料（Metamaterials）的最新发展。重点阐述了如何利用人工设计的亚波长结构实现对电磁波的极端响应，包括： 梯度折射率（GRIN）透镜阵列的优化设计：如何通过精确控制单元结构参数实现对光场的任意相位调制。 等离激元共振（Plasmon Resonance）的调控：表面等离激元（SPP）在超材料中的局域场增强效应及其在超灵敏传感中的应用。 时空调制超材料：引入时间维度，探讨超材料在频率转换、时域滤波和实时光场重构中的潜力。 第二章 拓扑光子学：拓扑不变量与光子的鲁棒传输 拓扑学在物理学中的成功移植，极大地推动了光子学的革命。本章详细解析了拓扑光子学的核心概念，包括布洛赫能带理论在光子晶体中的应用，以及如何通过保护性结构设计实现光信号的无损传输。 拓扑绝缘体与拓扑保护边缘态：阐述了二维和三维拓扑光子晶体中的能带反演机制，重点分析了这些结构如何产生对缺陷和形变具有免疫力的光子传输通道。 非厄米拓扑系统：引入增益和损耗，探讨非厄米系统中的奇异点（Exceptional Points, EPs）及其在提高传感器灵敏度和实现单向光传输中的应用。 手性光与圆偏振拓扑效应：研究拓扑结构如何与光子的角动量（轨道角动量 OAM 和自旋角动量 SAM）耦合，实现高效的手性光束生成。 第二部分：光子与量子信息的深度融合 第三章 量子光学的基石：单光子源与量子纠缠的制备 本章聚焦于量子信息处理的物理载体——高质量的量子光源。内容涵盖了从理论基础到实验实现的详细过程。 固态单光子源的挑战与进展：详细分析了半导体量子点、氮-空位中心（NV Center）在金刚石中等主流单光子源的性能瓶颈（如聚集态、低同质性）以及最新的优化策略。 纠缠光子对的制备技术：深入探讨了自发参量下转换（SPDC）和自发四波混频（SFWM）在波导和腔体中的增强机制，比较了不同激发波长和腔体结构对纠缠纯度的影响。 高维量子态的编码与操纵：研究如何利用光子的空间模式（如高斯束、拉盖尔-高斯束）或频率维度来编码复杂的多量子比特信息。 第四章 量子传感与计量：突破经典极限 本章探讨了如何利用量子力学的基本原理，设计出超越经典香农-海森堡极限的精密测量方案。 压缩态光（Squeezed Light）的生成与应用：详细介绍了如何通过非线性过程制备不同类型的压缩态光，以及它们在引力波探测（如 LIGO/Virgo 升级）和低噪声光学测量中的实际效果。 基于纠缠的成像技术：阐述了量子擦除、量子隐形传态成像以及光子计数层析成像（PCST）等前沿技术，展示了如何在弱光或背散射环境下实现高分辨率成像。 第三部分：非线性光学与超快现象的工程化 第五章 飞秒脉冲的产生与操控：新一代激光源 本章侧重于超快光学的前沿进展，特别是如何产生和管理更短、更高功率的光脉冲。 光纤激光器的非线性机制：深入分析了孤子（Soliton）动力学、耗散孤子在光纤腔内的形成和稳定机制，以及它们在超连续谱生成（SCG）中的作用。 新型增益介质与激光系统：介绍了陶瓷激光器、光子晶体光纤（PCF）在克服热效应和实现高光束质量方面的优势。 频率梳技术：详细阐述了克尔透镜锁模（Kerr-Lens Mode-Locking）和增益恢复锁模（GDML）的物理原理，以及频率梳在精密光谱学、时间同步和光钟中的应用。 第六章 强场物理与高次谐波产生（HHG） 本章跨越至光与物质相互作用的极端区域，探讨超强激光驱动下的新物理现象。 高次谐波产生的物理图像：从三步模型到更精细的量子轨道图像，系统分析了激光脉冲参数（强度、波长）对谐波的中心频率、相干性和产率的影响。 阿秒脉冲的产生与应用：重点讨论了如何通过精确控制激光波形（例如使用多色场）来“裁剪”电子的再复合过程，从而产生阿秒量级的脉冲序列。 强场中的物质态变化：介绍超快X射线衍射技术，用以实时观测化学反应中电子的运动和材料相变的超快过程。 第四部分：光子集成与智能光学系统 第七章 硅基光子学与片上集成（PICs）的深化 本章关注如何将复杂的系统功能集成到微小的芯片上，实现规模化生产和低成本部署。 先进的耦合技术：探讨了芯片与光纤之间的高效、低损耗耦合方案，如光子晶体耦合器、定向耦合器和边缘耦合器的设计优化。 异质集成：研究如何将 III-V 族半导体（如 InP、GaAs）用于硅基平台上，以实现高效的片上激光器和调制器，克服硅材料的固有缺陷。 光子电路的非线性处理：利用片上波导的非线性效应实现高速光开关、光限幅器和片上频率转换器。 第八章 人工智能与光学系统的融合 本章探讨了利用深度学习技术解决传统光学设计和成像中的难题。 深度学习辅助光学设计：如何使用生成对抗网络（GANs）来设计新型的超表面结构，以实现传统方法难以达成的光束整形任务。 计算成像（Computational Imaging）：应用卷积神经网络（CNNs）重建被遮挡、散射或低信噪比环境下的图像，如单像素相机和透镜阵列成像（Plenoptic Imaging）的优化。 自适应光学与实时控制：利用强化学习算法实时优化变形镜（DM）的控制策略，以补偿大气湍流或系统像差。 --- 读者对象与学习要求 本书要求读者具备扎实的经典电磁场理论和基础量子力学知识。建议读者在阅读前已接触过大学阶段的《光学原理》和《半导体物理学》。本书适合作为研究生阶段“前沿光学专题”、“光子学导论”或“量子光学进展”等课程的指定教材。 教学特色 聚焦前沿：所有内容均基于近五年内的权威期刊成果，确保知识的时效性。 案例驱动：每章末均附有基于最新研究论文的“工程实践案例分析”，指导读者如何将理论转化为可行的实验方案。 严谨推导：对核心公式和模型给出详细的数学推导，同时辅以直观的物理图像解释。

作者简介

杨宝赓

　　学历：
　　国立交通大学 光电工程研究所 博士

　　经历：
　　胜阳光电科技股份有限公司 研发处

　　现职：
　　明新科技大学 光电系

Ch 01 光
1-1 光是什么
1-2 光的折射、反射与偏振
1-3 光的色散
1-4 光波的干涉
1-5 光波的绕射
1-6 光源的同调性
习题

Ch 02 雷射简介
2-1 雷射是什么
2-2 三种光与物质的交互作用
2-3 构成雷射的三个要素
2-4 雷射光的特性
2-5 雷射的分类
习题

Ch 03 雷射共振腔的稳定性分析
3-1 光线追迹法与ABCD传输矩阵
3-2 共振腔的稳定条件
习题

Ch 04 雷射光束
4-1 Gauss光束
4-2 q参数的转换－ABCD定律
4-3 共振腔稳定性与光场分布之分析
4-4 高阶横模
4-5 利用叠代法分析共振腔的光场分布
4-6 雷射光束品质量测
习题

Ch 05 光在增益介质中的放大过程
5-1 Einstein AB 系数
5-2 小讯号增益
5-3 雷射启动阀值
5-4 增益饱和
习题

Ch 06 产生脉波输出的方法
6-1 增益开关
6-2 Q开关
6-3 腔倒
6-4 锁模
习题

Ch 07 雷射在医疗的应用
7-1 雷射除斑、除痣与育发
7-2 雷射治疗静脉曲张
7-3 雷射近视手术
7-4 光动力疗法治疗视网膜黄斑区病变与口腔癌
7-5 雷射在牙齿美白的应用
7-6 水雷射在根管治疗的应用
7-7 利用光钳移动细胞的应用

Ch 08 雷射在遥测的应用
8-1 雷射测微小振动与位移
8-2 雷射测距与测速
8-3 雷射雷达测大气污染物
8-4 测流体移动速度

参考资料
附录 A 蓝光市场的传奇
附录 B 光学新世界－浅说非线性光学
附录 C 雷射音讯传输装置制作
附录 D 光子与电子的相关物理量
附录 E 雷射相关发展年表
附录 F 常用的物理常数与科学符号
附录 G 向量微分运算
附录 H 习题解答
 

评分☆☆☆☆☆

哇，收到《雷射工程（第二版）》这本书，我真的超期待！毕竟现在科学技术这么发达，雷射的应用领域也越来越广，从工业生产到医疗美容，甚至是日常的条形码扫描，都少不了它的身影。我一直对光学的原理和雷射的产生机制很感兴趣，但之前接触到的资料都比较零散，要么太基础，要么又太过于高深，很难系统地学习。这本书的出现，简直就像在茫茫知识海洋中找到了指路明灯！光是看到“第二版”这个字眼，就觉得它一定经过了不断的更新和完善，内容会更加贴近时下最前沿的技术发展。我个人特别希望它能深入讲解雷射的产生原理，比如不同类型雷射器的运作方式，它们的优缺点又分别体现在哪些方面。另外，对于雷射在不同领域的具体应用，比如在精密加工中的切割、焊接，以及在医学上的诊断、治疗，我都很想了解背后的技术细节。当然，安全性的考量也是我非常关注的一点，毕竟高能量的雷射对人体和设备都可能造成影响，书中关于雷射安全操作的规范和注意事项，绝对是必不可少的知识。希望这本书能用清晰易懂的方式，结合丰富的实例，带我走进一个更广阔的雷射世界，让我能够理解并欣赏这项技术的神奇之处。

评分☆☆☆☆☆

说实话，《雷射工程（第二版）》这本书的封面设计就很有吸引力，我个人非常期待书中内容的深度和广度。我一直对雷射的“光”本身充满好奇，它到底是什么？为什么它能如此“特殊”？这本书会不会深入浅出地讲解量子力学和电磁学在雷射产生中的关键作用？我希望它能从原子或分子的能级跃迁讲起，解释激发态、受激发射等基本概念，并且清晰地阐述“光放大”的过程。我尤其关心书中关于“品质因子”和“阈值条件”的解释，这对于理解雷射器是如何开始工作的至关重要。而且，作为一个对雷射在通信领域应用感兴趣的人，我非常期待书中能有关于“光通信”和“光纤传输”的内容，特别是雷射在其中扮演的角色，以及如何实现高速、远距离的数据传输。另外，我一直对“全息术”和“雷射全息成像”感到着迷，希望这本书能提供一些关于其成像原理和应用的介绍，让我能够更清晰地理解这项技术。这本书的“第二版”也意味着它可能会涵盖最新的研究成果和技术发展，这对我来说是极大的吸引力。

评分☆☆☆☆☆

收到《雷射工程（第二版）》的这本书，我的内心是相当激动的。身为一个在光学领域摸索多年的爱好者，我一直苦于找不到一本能够真正“贯通”雷射技术各个层面的书籍。很多时候，我们能接触到的信息，要么是关于雷射的基本概念，要么就是关于某个特定应用的详细介绍，而连接这两者之间的“桥梁”，却总是显得模糊不清。我特别希望这本书能够弥补这方面的不足。比如，在介绍雷射器类型时，除了基本的分类，是否能深入讲解不同类型雷射器（如气体雷射、固态雷射、半导体雷射等）在能量转换效率、输出功率、光束质量等方面的差异，以及这些差异是如何受到设计和材料选择的影响？我非常想知道，当我们在谈论“高功率雷射”或“超快雷射”时，其背后的物理原理和工程实现是怎样的。书中是否会涉及雷射光束的整形和聚焦技术？这对于提高雷射加工的精度和效率至关重要。另外，关于雷射在材料科学中的应用，例如表面改性、纳米材料制备等，也希望能有详细的介绍。我相信，一本优秀的工程类书籍，应该能够从理论到实践，提供一套完整的知识体系，帮助读者解决实际问题，并激发新的创新思路。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，雷射技术是现代科技发展中一个非常重要的基石，《雷射工程（第二版）》的出版，对我来说是期盼已久的事情。这本书我最希望能够帮助我建立起对雷射系统完整的认识。不只是了解它的基本原理，更重要的是它在工程实践中是如何被设计、制造和应用的。我特别想知道，在选择合适的雷射器型号时，需要考虑哪些关键参数？比如，输出波长、功率、脉冲宽度、光束质量等等，它们分别对不同的应用场景有什么影响？书中会不会提供一些实际的设计案例，例如如何设计一个用于特定工业加工或科学研究的雷射系统？我还对雷射与材料相互作用的物理过程很感兴趣，比如光吸收、散射、光热效应等，这些是如何影响加工效果的？另外，随着雷射技术在医疗领域的广泛应用，例如眼科手术、皮肤治疗等，我也很想了解书中是否会介绍相关的雷射器类型和治疗原理，以及相关的安全规范。总的来说，我希望这本书能提供一套系统性的工程方法论，让我不仅能理解雷射的“是什么”，更能明白“怎么用”以及“为什么这样用”。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，《雷射工程（第二版）》这本书，不只是单纯地介绍雷射技术，更像是一本带领我们探索光学世界奥秘的百科全书。我对这本书的期待，主要集中在它能否提供一个全面且深入的视角，去理解雷射是如何从基础的光学理论发展到如此广泛的实际应用。特别是我对雷射束的性质，比如它的方向性、单色性和相干性，以及这些性质是如何被利用来实现各种功能的，非常好奇。这本书会不会详细解释不同雷射腔的设计，以及增益介质的选择对雷射输出特性的影响？我记得以前读过一些关于雷射谱线展宽的资料，希望这本书能把这部分内容讲得更透彻，并且连接到实际的雷射器设计上。此外，光纤雷射和半导体雷射是目前非常热门的技术，我特别希望书中能有专门的章节来介绍它们的原理、结构以及在通信、传感等领域的最新进展。而且，对于一些更高级的应用，比如非线性光学现象在雷射技术中的作用，以及如何利用雷射进行精密测量和干涉，我也非常期待能有更深入的探讨。总而言之，我希望这本书能够解答我心中许多关于雷射的疑问，让我对这项技术有一个更宏观、更系统的认识。