激光传感与测量（第二版）

定　　价：88 元

丛书名：

• 作者：焦明星
• 出版时间：2014/6/1
• ISBN：9787030804587
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:测控技术与仪器、光电信息科学与工程等专业本科生，仪器科学与技术、光学工程等学科及相关工程领域研究生，相关教师和科研人员

• 中图法分类：TH822,TH761 
• 页码：294
• 版次：1
• 开本：16
• 字数：468(单位：千字)

内容简介

本书系统地介绍了激光传感与测量的基础知识、基本原理、常用方法和技术及其应用。全书内容包括激光的基本原理、常用激光技术与激光器、新型双频激光器与激光传感器、激光干涉测量、激光自混合干涉测量、激光数字全息干涉测量、激光准直与多自由度误差同时测量、激光雷达大气探测。

更多科学出版社服务，请扫码获取。

作者介绍

1993年9月至1998年2月在清华大学精密仪器与机械学系光学仪器专业学习并获工学博士学位

目 录

目录
第1章 激光的基本原理 1
1.1 激光的基本特性 2
1.1.1 激光的方向性 2
1.1.2 激光的亮度 3
1.1.3 激光的相干性 3
1.2 光的受激辐射和光放大 6
1.2.1 原子能级和能级寿命及宽度 6
1.2.2 黑体辐射的普朗克公式 7
1.2.3 光与物质的相互作用 8
1.2.4 粒子数反转分布与光放大 11
1.2.5 增益系数与增益曲线 12
1.3 激光能级系统和激光振荡条件 13
1.3.1 激光能级系统 13
1.3.2 光的自激振荡 14
1.3.3 激光振荡条件 15
1.4 光谱线加宽 16
1.4.1 概述 16
1.4.2 均匀加宽 17
1.4.3 非均匀加宽 20
1.5 光学谐振腔和激光模式 22
1.5.1 光腔的构成及分类 22
1.5.2 共轴球面腔的稳定性条件 24
1.5.3 光腔的损耗和时间常数 26
1.5.4 激光模式 28
1.6 基模高斯光束及其准直 31
1.6.1 基模高斯光束及其基本特性 31
1.6.2 薄透镜对基模高斯光束的变换 33
1.6.3 基模高斯光束的准直 34
习题与思考题 36
第2章 常用激光技术与激光器 38
2.1 激光调制技术 38
2.1.1 激光调制的基本概念 38
2.1.2 电光调制技术 39
2.1.3 声光调制技术 45
2.1.4 直接调制技术 48
2.2 激光模式选择技术 49
2.2.1 激光横模选择技术 49
2.2.2 激光纵模选择技术 50
2.3 激光频率稳定技术 55
2.3.1 激光频率稳定性及复现性 55
2.3.2 影响频率稳定性的主要因素及被动稳频 57
2.3.3 主动稳频方法与技术 57
2.4 He-Ne激光器 69
2.4.1 He-Ne激光器的结构及分类 69
2.4.2 He-Ne激光器的工作原理 70
2.4.3 He-Ne激光器的最佳工作条件 73
2.4.4 双纵模 He-Ne激光器 74
2.5 全固态激光器 74
2.5.1 概述 74
2.5.2 端面泵浦全固态激光器系统组成 75
2.5.3 常用端面泵浦全固态激光器 76
2.5.4 单频全固态激光器 80
2.6 光纤激光器 83
2.6.1 概述 83
2.6.2 谐振腔结构及特点 85
2.6.3 掺铒光纤和掺镱光纤的基本特性 86
2.6.4 光纤光栅DBR和DFB型光纤激光器 88
2.6.5 基于饱和吸收体选模原理的单纵模掺铒光纤激光器 91
2.7 半导体激光器 94
2.7.1 半导体与 PN结的能带结构 94
2.7.2 半导体激光器的工作原理及阈值条件 97
2.7.3 半导体激光器常用结构 99
2.7.4 半导体激光器的主要工作特性 102
习题与思考题 104
第3章 新型双频激光器与激光传感器 106
3.1 双频激光器概述 106
3.1.1 双频激光器含义及分类 106
3.1.2 双频激光振荡原理及方法 107
3.2 激光纵模分裂原理及方法 107
3.2.1 激光纵模分裂现象及其产生原理 107
3.2.2 Nd:YAG激光纵模分裂方法 109
3.3 双折射双频固体激光器 112
3.3.1 自然双折射双频Nd:YAG激光器 112
3.3.2 电光双折射双频Nd:YAG激光器 115
3.3.3 热光双折射双频铒镱玻璃激光器 117
3.3.4 应力双折射双频Nd:YAG激光器 119
3.4 双轴与双腔双频固体激光器 121
3.4.1 双轴双频Yb:KGW激光器 121
3.4.2 双腔双频激光器基本模型 123
3.4.3 双折射滤光片选模双腔双频Nd:YAG激光器 124
3.4.4 F-P标准具选模双腔双频Nd:YAG激光器 128
3.4.5 双腔双频Nd:YAG激光器正交解调 PDH稳频系统 132
3.5 双波长单纵模光纤激光器 136
3.5.1 保偏光纤布拉格光栅的主要特性 136
3.5.2 饱和吸收体选模双波长单纵模光纤激光器 138
3.5.3 DBR型双波长单纵模掺镱光纤激光器 141
3.5.4 双腔双波长单纵模光纤激光器 143
3.6 激光传感器 146
3.6.1 激光传感器概述 146
3.6.2 He-Ne激光传感器 147
3.6.3 Nd:YAG激光力传感器 149
3.6.4 光纤激光传感器 151
习题与思考题 153
第4章 激光干涉测量 155
4.1 光的干涉现象 155
4.1.1 两列光波的叠加及干涉现象 155
4.1.2 光拍现象及合成波长 158
4.2 激光干涉测量原理及干涉仪 160
4.2.1 激光干涉测量原理 160
4.2.2 迈克耳孙干涉仪 160
4.2.3 马赫-曾德尔干涉仪 162
4.2.4 泰曼-格林干涉仪 164
4.2.5 法布里-珀罗干涉仪 166
4.3 激光外差干涉测量 168
4.3.1 塞曼双频激光外差干涉测量 169
4.3.2 声光调制激光外差干涉测量 171
4.4 激光合成波干涉测量 172
4.4.1 合成波绝对距离干涉测量原理 172
4.4.2 多级合成波长逐级精化测量方法 174
4.4.3 双频激光合成波绝对距离干涉测量系统 175
4.4.4 双频激光合成波纳米测量干涉仪 180
4.5 激光调频波干涉测量 181
4.5.1 调频连续波干涉 182
4.5.2 半导体激光器线性调频连续波绝对距离干涉测量 183
4.5.3 半导体激光器正弦调频连续波纳米测量干涉仪 185
4.6 激光干涉光学探针测量 186
4.6.1 相移干涉光学探针测量 186
4.6.2 扫描差分干涉光学探针测量 187
4.6.3 共光路外差干涉光学探针测量 188
4.6.4 组合干涉光学探针测量 189
4.7 光学频率梳干涉测量 190
4.7.1 光学频率梳的数学描述 190
4.7.2 光学频率梳的产生 191
4.7.3 光频梳脉冲干涉绝对距离测量 196
4.7.4 光频梳模间拍频绝对距离测量 198
4.7.5 光频梳光谱干涉绝对距离测量 199
4.7.6 光频梳绝对距离测量应用 199
习题与思考题 201
第5章 激光自混合干涉测量 202
5.1 激光自混合干涉现象及测量系统组成 202
5.1.1 激光自混合干涉现象 202
5.1.2 三镜腔模型及理论分析 202
5.1.3 影响自混合干涉条纹特性的几个参数 204
5.1.4 激光自混合干涉测量系统组成 207
5.2 常用激光器的自混合干涉特性 209
5.2.1 He-Ne激光器自混合干涉特性 209
5.2.2 Nd:YAG激光器自混合干涉特性 209
5.2.3 半导体激光器自混合干涉特性 210
5.3 激光自混合干涉绝对距离测量 212
5.3.1 半导体激光器自混合干涉绝对距离测量 212
5.3.2 固体激光器自混合干涉绝对距离测量 213
5.3.3 光纤激光器自混合干涉绝对距离测量 214
5.4 激光自混合干涉位移测量 216
5.4.1 双折射双频He-Ne激光器自混合干涉位移测量 217
5.4.2 Nd:YAG激光器自混合干涉位移测量218
5.4.3 半导体激光器自混合干涉位移测量 220
5.5 激光自混合干涉速度测量 224
5.5.1 双频Nd:YAG激光器自混合干涉速度测量 224
5.5.2 半导体激光器自混合散斑干涉速度测量 226
习题与思考题 227
第6章 激光数字全息干涉测量 228
6.1 全息术概述 228
6.1.1 全息术发展简介 228
6.1.2 全息过程 229
6.2 激光数字全息记录与再现 229
6.2.1 全息图记录 229
6.2.2 离轴全息图记录条件 231
6.2.3 激光数字全息再现方法 232
6.3 激光数字全息再现像质量优化方法 234
6.3.1 频域滤波法 234
6.3.2 数字参考波法 235
6.3.3 双曝光法 236
6.3.4 相移法 237
6.4 激光数字全息干涉测量应用 237
6.4.1 三维面形测量 238
6.4.2 温度场测量 240
6.4.3 粒子场测量 241
6.4.4 生物组织动态监测 242
习题与思考题 243
第7章 激光准直与多自由度误差同时测量 244
7.1 概述 244
7.1.1 激光准直测量基本原理 244
7.1.2 激光准直测量系统组成 251
7.2 激光直线度测量 257
7.2.1 直线度测量概述 257
7.2.2 激光直线度测量方法 258
7.2.3 直线度测量误差分析 261
7.3 激光多自由度误差同时测量 263
7.3.1 滚转角测量 265
7.3.2 四自由度误差同时测量 266
7.3.3 五自由度误差同时测量 269
7.3.4 六自由度误差同时测量 269
7.4 激光跟踪测量 270
7.4.1 概述 270
7.4.2 激光跟踪干涉测量系统 271
习题与思考题 272
第8章 激光雷达大气探测 273
8.1 概述 273
8.1.1 激光雷达大气探测的物理基础 273
8.1.2 大气探测激光雷达的分类 274
8.2 激光雷达大气探测原理及方法 275
8.2.1 激光雷达的基本原理 275
8.2.2 激光雷达方程 276
8.2.3 激光雷达方程的解 276
8.3 米散射激光雷达大气气溶胶探测 280
8.3.1 大气气溶胶 280
8.3.2 米散射激光雷达系统组成及气溶胶探测 280
8.4 激光多普勒雷达大气风场探测 282
8.4.1 激光多普勒测风雷达原理及分类 283
8.4.2 相干多普勒测风激光雷达 283
8.4.3 非相干多普勒测风激光雷达 284
8.5 激光雷达大气温度探测 287
8.5.1 大气温度探测方法概述 287
8.5.2 瑞利散射激光雷达大气温度探测 288
8.5.3 转动拉曼散射激光雷达大气温度探测 291
289 习题与思考题 291
参考文献 292