前言

近年来国内高校的总课时数均作了较大压缩，激光课的原有课程分工，如激光原理、激光技术和激光应用等，实际上已被老师们合并或按课时作了调整。目前亟需一本将激光科学、技术和应用综合为一体，篇幅符合现在课时要求的教科书。

本书是根据作者三十余年激光原理教学和科研的经历编写而成。在体系上，本书对激光相关课程的内容作了较大调整，保留、同时合并了现有中外各版本教材的激光原理、激光技术和应用，将其融为一体； 并对各部分内容的比例作了较大改变。以便读者可以更高视角、更快的速度了解激光，学习激光，成为激光学方面的行家。

关于激光原理的教材已有多个版本，但写作的视角基本雷同，都是讲激光器由三个元件、一对平行反射镜组成的激光谐振腔和一块(或管，或条，或片)激光发光物质； 讲它们结合成一体、共同作用产生激光束。这些内容组成了现有激光原理教科书的基本章节，大多分为5章。本书保留但简化了这部分内容。同时，从今天的更高视角，对原来教材中概念上的欠缺和遗漏作了补充。比如，原有教科书把激光和普通光源对比，认为激光有三个特性： 高亮度、高方向性和高相干性； 本书则着眼于整个科技体系，把微波加入参比对象，写入激光的高频率特性，不然难以理解为什么激光通信有如此巨大的容量。又如，参比爱因斯坦受激辐射预言，写入了高偏振特性，不然，读者会疑惑： 爱因斯坦所讲的受激辐射的光子与感应光子同偏振为什么在激光特性中没有反应？激光“五性”更符合现实。又如，激光纵模竞争部分多数文献给出的现象与实验不符，本书也作了勘正。再如，几乎没有教科书阐述部分激光器的输出(如氦氖激光器)的偏振方向是正交线性偏振的，常把正交线偏振当成圆偏振。或许这些补充能解答读者一些困惑，精确掌握激光束，方便应用激光束。

本书给激光束特性以更多关注，并写成多个独立章节，所以书名中既有“激光器”也有“激光束”。激光的某一特性一定来源于激光器的某种结构，本书在章节标题上，内容和语言上均强调了这种关系，以提高读者对激光器结构和激光器特性的关联度认知，也便于读者应用这些激光特性。本书不仅可作为激光器学习者的教科书，也可作为对激光束特性有兴趣的科研人员的参考资料。

本书还收入了激光发明的历程，在发明进程中初步给出了激光器的基本结构，以期对培养年轻读者的创新性思维有所帮助。希望创新成为年轻一代自然而然的思维习惯，而不是一种号召和口号。本书还概述了激光各种应用的原理。这些内容均放在了第一篇，作为入门篇，目的是从“有用”的角度回答为什么学习激光，引发学习后续内容的兴趣，变要我学为我要学。

书中设置了第14章功能激光器,顾名思义，它是激光器，但这种激光器有特殊的功能： 激光器本身就是一种可以测量某物理量的仪器。激光陀螺就是这样的仪器，激光陀螺发明有五十多年了。本书所讲其他功能激光器则是新结构激光器，又是新仪器，不太为人所知，如纳米测尺、光学波片测量仪等。介绍这样的仪器实际上是讲激光原理和激光技术，对更深入掌握激光有所帮助，同时，也是示范理论如何走向实际应用。

  全书分为六篇共16章。第一篇2章，介绍激光器的概况和激光应用。第二篇2章，介绍光的发射和原子跃迁为基础，然后介绍几种典型激光器。第三篇3章，介绍谐振腔、光与物质粒子（原子、离子、分子）相系作用和激光放大及振荡。第四篇6章，介绍激光束的特性，包括激光束的横模、纵横和单色性、激光器的偏振、激光的频率宽度、激光束的传播、连续激光器的功率和频率稳定性、激光的脉冲特性。第五篇2章，介绍功能激光器和激光器仪器。这里强调“激光器仪器”，不是其他文献里所讲的激光仪器。凡是以激光仪器作光源的仪器都可称为激光仪器，激光器仅有光源的属性，本篇的激光器就是仪器，仪器就是激光器本身，这是一类新颖的激光器，也是一类全新的传感器。第六篇1章，介绍激光综合性实验系统和可观察到的现象。编者相信，做了综合性实验之后，您会感到拥有了对激光知识的自信。

各篇具有一定独立性，读者可以按篇使用，即暂时不需要的章节可以跳过。

本书的部分内容来自第一作者张书练多年的讲稿，以及其他有关激光的书籍，同时融入了课题组三十年研究激光原理的文章、专利。作者承诺，引入的本课题组的结果都是经过反复试验验证，并通过应用证明的。本书出现的与其他教科书不同的提法、现象，欢迎读者质疑、讨论、批评、指正。作者承诺，随时准备修正书中的概念错误和不准确数据。

写作及定稿中，张书练几次调整大纲思路，编写了前2章和第16章，对全书作了三次总的修改。丁迎春先以张书练讲稿为基础，初写了大部分，又增加了若干内容，完成第3~9章、第11~15章，并检查、修改了全书。谈宜东撰写了2．9节~2.13节、第10章、16．2节，并检查和修改了全书，习题和答案由谈宜东和丁迎春共同完成。

作者

2019年9月