序

1917年愛(ài)因斯坦提出了受激輻射理論，即光可以激發(fā)分子使其放出能量。隨著量子力學(xué)和微波光譜學(xué)的發(fā)展，湯斯和肖洛于1958年寫出了關(guān)于激光產(chǎn)生方法的論文，提出根據(jù)受激輻射，當(dāng)光照射處于高能級(jí)的分子，分子將躍回低能級(jí)并將能量傳給光，從而得到放大的光，即激光。1960年，美國(guó)工程師梅曼制造出了世界上第一臺(tái)激光器。

激光發(fā)明以來(lái)，光學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，出現(xiàn)了許多傳統(tǒng)光學(xué)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新應(yīng)用和新技術(shù)。激光可作為高強(qiáng)度的光源，如上千兆瓦的激光，可持續(xù)百萬(wàn)分之一秒，而且可以聚焦在一微米大小的尺度上，形成極大的能量聚集。因此激光可以切割最硬的東西，如鉆石。激光還可以用于汽車制造等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光可以被用作外科手術(shù)刀，用于切割和縫合血管，以及做視網(wǎng)膜手術(shù)等。在科學(xué)研究方面激光是非常有用的工具，激光可以測(cè)量極短的時(shí)間，可用于觀察分子的反應(yīng)過(guò)程，并在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。激光器也可以產(chǎn)生出非常微弱的受控光，它可以聚集在一個(gè)細(xì)胞上，把這個(gè)細(xì)胞完整地取出來(lái)放在另外一個(gè)地方，這就是激光鑷子。在天文學(xué)中可用激光測(cè)量星體的大小。從湯斯第一個(gè)因激光研究獲諾貝爾獎(jiǎng)以來(lái)，目前為止，已有12個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)授予了把微波激射器和激光器用作科學(xué)工具的科學(xué)家。

把光學(xué)和電子學(xué)結(jié)合在一起，光學(xué)和電子學(xué)的用途都會(huì)大大拓展。通信便是光學(xué)和電子學(xué)結(jié)合的最重要的用途之一，以激光器為光源、光波為信息載體的光通信技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了通信領(lǐng)域的新時(shí)代，已成為有線信道最重要的通信方式。激光在記錄和讀取信息方面也非常重要，理論上，我們可以把全世界所有的電視、電話和無(wú)線電信息放在一束激光中。激光存儲(chǔ)和激光全息技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品，已成為現(xiàn)代信息社會(huì)中重要的信息載體。光通信和光信息技術(shù)必將在21世紀(jì)信息化時(shí)代得到蓬勃發(fā)展并發(fā)揮更加重要的作用。

當(dāng)前，激光的應(yīng)用還處在發(fā)展階段，不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)明新的激光光源，提高和改善激光的性能，是光學(xué)、電子學(xué)和信息領(lǐng)域的學(xué)者和科研人員面臨的新課題。激光原理已成為光通信、光信息和光電信息工程等專業(yè)學(xué)生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。

《激光原理及應(yīng)用》是作者根據(jù)在光通信和光電信息領(lǐng)域多年的科研和教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并充分吸收國(guó)內(nèi)外激光應(yīng)用領(lǐng)域最新發(fā)展的基礎(chǔ)上編著。教材針對(duì)通信和信息類專業(yè)的學(xué)生和專業(yè)技術(shù)人員，在深入淺出地闡明基本原理和物理概念的基礎(chǔ)上，較詳細(xì)地介紹激光在光通信和信息領(lǐng)域的新技術(shù)、新知識(shí)及應(yīng)用實(shí)例，既保證激光原理的系統(tǒng)性、完整性，又兼顧可讀性和實(shí)用性。目的在于使通信、信息類專業(yè)的學(xué)生掌握激光的基本原理、主要技術(shù)，以及激光在通信、信息和其他領(lǐng)域的最新應(yīng)用。

中國(guó)科學(xué)院院士、天津大學(xué)教授

2008年12月