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国外激光教材“Principles of Lasers”评介
王明伟
（南开大学现代光学研究所
天津
300071）
摘要
《Principles of Lasers》是一本国内外知名的优秀教材，本文对该书的主要内容、特点和适用对象等方面做了评介，将该书与国内相关教材进行了比较并提出了对该教材的使用建议。
关键词
激光原理
外国教材
评介 1．该书的主要内容、特点和适用对象 1.1 该书的主要内容
此书是根据意大利米兰理工学院教授斯凡尔多从事量子电子学研究特别是固体激光的研究及教学实践而写成的，由美国南亚浦通大学(South-Ampton University)安娜(David C.Hanna)译成英文，并于1983年被吕云仙译成中文。此书是在1989年第三版的基础上改编，由Plenum Pre 出版社1998年出版的第四版。在原有内容基础上，本书新纳入了量子阱及多量子阱激光器、二极管泵浦固态激光器、稳定激光腔和非稳腔的新理论、飞秒激光器、超高亮度激光器等内容。本书再版的目的在于帮助读者对激光原理及其性能有一个广泛并且统一的正确理解。本书作者认为该书可作为相关专业的高年级本科生甚至研究生的专业课教材，也可用作参考书。
本书与第三版相比，增加了以下新内容及改动：
1、第二章更加详细地描述了自发辐射放大理论，介绍了均匀加宽和非均匀加宽的现象；
2、第三章主要介绍了辐射与半导体介质的相互作用（包括大尺寸半导体和量子阱以及量子点材料）；
3、第五章介绍了一种稳定激光腔和非稳腔的新理论，并用ABCD矩阵讨论了动态稳定腔以及非稳腔的高斯横模分布；
4、第六章介绍了二极管纵向和横向泵浦固态激光器，并与灯泵方式做了对比；
5、第七章介绍了适用于四能级和准三能级激光工作物质系统的与依赖于空间的速率方程，并讨论了纵向和横向泵浦；
6、第八章用了很长的篇幅介绍了克尔透镜锁模激光器，也讨论了谐振腔二、三阶色散与色散补偿与最后输出脉宽的关系；
7、第九章详细讨论了钛宝石等掺稀土离子的新型可调谐固体激光器；
8、第九章用了很长篇幅讨论了半导体激光器及其特性；
9、第十一、十二章用M2因子和高斯光束讨论了多模激光束的发散特性及其在光学系统的传播特性；
10、在十二章中，详细介绍了通过啁啾脉冲放大技术产生超高能激光以及相关的脉冲展宽与压缩技术。
除上述添加内容，书中还列举了大量的实例、新的表格和附录。这些实例来自文献和作者实验室的实际工作，表格提供了激光材料的光学、光谱以及非线性光学性质方面的参数，附录则从数学的角度详细介绍了一些专门问题。整部书涉及的大部分问题已经改变为反映激光领域的变化和新主题。
这本书的内容一个学期是讲不完的。书的组织及结构可以允许不同的学习途径。如果读者强调学习，那么可以主要集中在书的第一部分（2－8章，11章）。如果读者对激光工程的理论感兴趣，那么就主要集中在书的第二部分（5－12章）。如果读者想了解一个专题，那么可以参考大量的实例和附录。1.2 该书的特点
1．此书内容系统、丰富、并且深入，具有明确的激光理论指导意义和具体直
接的激光工程实践参考价值。由于其内容包括了“激光的基本理论”（第2～8，11章）和“激光工程”（第5～12章），因此本书的内容相当于国内光学工程专业或光学专业的本科生和硕士研究生所学习的与激光有关的《激光原理》、《激光技术》和《激光器件》三门课程的主要内容。.此书是以教科书的形式编写的，除了每章都有一定数量的帮助理解相应内容、巩固概念性理论与实际物理模型的例题之外，每一章后面都附有一定数量的习题和参考答案。从章节安排的角度，具有比较好的逻辑性和顺序。因此，此书从内容和编排上比较适合用作物理学科和光学工程学科偏重激光科学专业的研究生教材。
1．由于此书内容很多，一个学期讲授不完，所以不宜直接作为专业课教材向相关专业的高年级本科生讲授，但是可以作为他们在学习激光课程时的课外参考书。
2．此书内容全面深入但易懂、结构合理、概念清晰、插图明了，又配有大量例题和参考答案，正像作者介绍的那样，可以作为不同学习目的读者的学习参考书。不仅研究生、本科生可以使用，也很适合教师和从事激光工程研究的人员使用。从事本科激光专业课教学工作的老师借助此书，可以由浅入深地教授课程中难懂的章节，有针对性地布置更多的习题，有效地巩固理论与概念。如果是双语教学，那么此书更是直接有效的参考书了。
3． 跟以前的版本相比，此书的突出优点有以下两个方面。首先，紧密结合讲述的内容，在每个章节都有大量的应用举例，其中有许多都是作者自己的实验工作经验，这对读者深入理解所述理论甚至掌握具体技术都有很大帮助。另外，本书 增加了上世纪八十年代末以来一直到上世纪末新出现的新型激光器、新型激光材料、新型激光技术以及相应的新的激光理论。新增加的新型激光器包括二极管泵浦固态激光器、光泵自锁模固态飞秒激光器、量子井及多量子井激光器和超高亮度激光器（飞秒激光放大器）等；新增加的新型固态激光材料包括YLiF4（YLF）、YVO4、Yb:YAG、Er:YAG、Yb:Er:Gla、Ti:sapphire、Cr:LiSAF和Cr:LiCAF等，还有一些染料及半导体激光材料；新增加的激光理论是稳定激光腔和非稳腔的新理论；新增加的激光技术是飞秒激光啁啾脉冲放大（Chirped Pulse Amplification）技术。这些新增加的内容反
映了激光领域的新发展，对从事激光研究和利用激光的读者具有很好的指导作用。
4． 在插图方面，此书中的插图物理图像清晰，对读者深刻掌握和理解所述内容
起到了至关重要并且不可替代的作用。如本书第286页关于用法布里－波罗 标准具选纵模的示意图（图7.21和图7.22所示），就非常清晰地给出了选纵模的物理图像。又如，如本书第320页关于脉冲激光器中调Q脉冲以及连续激光器中重复调Q脉冲的形成过程的示意图（图8.9和图8.10所示），就非常清晰地给出了调Q脉冲形成过程的物理图像。
2．该书与国内相关教材的比较与建议
该书与国内教材相比，有以下优点：（1）内容系统性和深入程度都优于国内教材；（2）章节安排和表述方式以及风格更与国际教材接轨；（3）新增内容比国内教材安排合理，信息全面，表述到位、系统、深入，具有直接的参考价值。
最近几年来，国内陆续出版了不少的关于激光理论与器件方面的教材，每一本教材的内容都有与国内早期（上世纪八十年代）普遍使用的国防工业出版社出版的《激光原理》（周炳琨、高以智等编著）相交叉的部分。但是由于这些新出版的教材都是编者从所从事的专业角度去编写，内容无论从系统性、准确性还是深入程度上都无法与第五版的《激光原理》（周炳琨、高以智等编著）相比。迄今，第五版的《激光原理》仍然是国内激光领域广泛认可的经典高校教材。考虑到上述书的诸多特点，有三个方面的建议：第一，建议在国内与激光密切相关的本科及研究生教学中，在使用第五版的《激光原理》（周炳琨、高以智等编著）作为教材的同时，重点参考此书，以求对激光的理论、技术和器件特别是近年来新型激光的理论、技术和器件有更加系统和深入的掌握。第二，建议国内激光教材权威单位组织有经验的专家以此书为蓝本，编写一部简化版的中文激光原理教材，满足国内高校教材与国际接轨的需求。第三，建议各高校和其他研究机构直接使用此书对研究生进行教学，教学方式采用英语或双语。
参考文献：
1.J.A.Stratton, Electromagnetic Theory, 1st ed.(McGraw-Hill, New York, 1941)2.R.H.Pantell and H.E.Puthoof, Fundamentals of Quantum Electronics(Wiley, New York, 1964)3.G..B.Agrawal and N.K.Dutta, Long Wavelength Semiconductor Lasers(Chapman and Hall, New York, 1986)4.M.Born and E.Wolf, Principles of Optics, 6th ed.(Pergamon Oxford, 1980)5.A.E.Siegman, Lasers(University Science Books, 1986)6.M.Sargent, M.O.Scully, Laser Physics(Addison-Wesley, London, 1974)7.W.Koechner, Solid –State Laser Engineering, 4th ed., Springer Series in Optical Sciences(SpringerVerlag, Berlin, 1996)8.A.A.Kaminskii, Crystalline Lasers: Physical Procees and Operating Systems(CRC Pre, 1996)9.C.C.Davis, Lasers and Electro-Optics(Cambridge University, Oxford, 1998)10.周炳琨，高以智，陈徟荣，陈家华，《激光原理》，国防工业出版社，2004 11.李湘银，姚敏玉，李卓，崔骥，《激光原理技术及应用》，哈尔滨工业大学出版社，2004 12.蓝信钜，《激光技术》，科学出版社，2005
