《激光原理与技术》课程教学大纲

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《激光原理与技术》重点难点

《激光原理与技术》重点难点《激光原理与技术》教学大纲课程名称：激光原理与技术学分：4.5总学时：72学时，其中，理论学时：72学时，实验学时：0学时，上机学时：0学时适用专业：应用物理学专业本科专业先修课程：数理方法、电磁学、光学、电动力学、量子力学执笔人：陈海燕审订人：一、课程的性质、目的与任务：激光原理与技术是应用物理学本科专业的专业课，属于核心专业课。

通过本课程的学习，使学生掌握激光器的工作原理，了解一些常规的激光技术和测试手段。

二、教学基本要求：了解激光光束的特点；掌握激光器的工作原理；理解激光与电介质相互作用的过程；掌握用速率方程处理连续激光器和脉冲激光器动态过程；了解各种主要激光技术的基本原理与实施方法。

三、教学内容与学时分配：第一章绪论4学时本章重点和难点：激光器的基本概念、激光基本特性。

第一节光现象描述第二节激光ABCDE第三节一个激光器实例第四节早期的光量子理论第五节自发辐射、受激辐射与受激吸收的概念第六节激光器的基本思想第七节激光基本特性第二章光学谐振腔8学时本章重点和难点：光线传播的矩阵表示、光学谐振腔、高斯光束、Fabry-Perot 腔特性。

第一节光线传播的矩阵表示第二节光学谐振腔及其稳定性第三节高斯光束第四节Fabry-Perot 腔（标准具）第三章泵浦（抽运）过程2学时本章重点和难点：泵浦概念、电泵浦、光泵浦。

第一节引言第二节电泵浦第三节光泵浦第四章光与物质相互作用6学时本章重点和难点：谱线加宽和线型函数、激光器速率方程。

第一节引言第二节谱线加宽和线型函数第三节谱线加宽第四节激光器速率方程第五章连续与脉冲激光器工作特性12学时本章重点和难点：小信号稳态增益、增益饱和、激光器的振荡阈值条件、模竞争效应、激光器的输出功率、最佳透过率、线宽极限、脉冲激光器的输出特性。

第一节引言第二节连续激光器工作特性第三节多模振荡的速率方程第四节脉冲激光器的工作特性第六章激光调制与偏转技术6学时本章重点和难点：常见的激光调制与偏转技术、电光调制、声光调制、磁光调制。

《激光原理与技术》课程教学大纲(本科)

激光原理与技术（Principles of Lasers）课程编号：03410033学分：3.5学时：56（其中：讲课学时：56实验学时：上机学时：）先修课程：光学普通物理原子物理适用专业：光电信息科学与工程教材：激光原理；Orazio Svelto； Plenum Publishing Corporation （2010）一、课程的性质与目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《激光原理与技术》为光电信息科学与工程专业的专业基础课，也可作为信息类专业和其它有关专业本科生、研究生的必修课或选修课。

通过本课程的学习，使学生掌握激光形成基础物理知识，掌握激光器件中各部件的工作原理，掌握基础激光技术的原理和实施方法。

了解主要激光器件和技术的进展。

教给学生自己不断获取新知识的方法，培养学生利用专业知识分析问题和解决实际问题的能力，为后续专业课程及实验实践环节奠定理论基础。

课程目标1：掌握激光器件相关的基础物理知识和专业知识。

能在工程实践中，基于激光器件的目标指标，给出激光器件的基本结构方案、关键结构参数及输入光电参数的设计依据，基本具备典型激光器的基础设计能力；课程目标2：掌握激光器件相关的主要数学模型和物理模型，并能将上述模型用于激光器件设计、研制过程中输出特性、各种物理现象的分析研究和实验验证，具有发现问题、分析问题和解决问题的能力；课程目标3：掌握激光器相关专业英语词汇和专业知识，并能够就激光器相关复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。

课程目标4：掌握典型激光器件的工作特性及发展现状，在此基础上，能够通过文献、媒体等资源跟踪激光器发展趋势和发展前沿。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2、和毕业要求10：1.毕业要求1-3：具有光电信息科学与工程专业基础知识及其应用能力，并了解光电信息行业的前沿发展现状和趋势；2.毕业要求2-2：能够针对光电信息工程相关的复杂工程问题选择正确、可用的数学模型；3.毕业要求10-4：能够应用外语就光电信息科学与工程复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。

《激光原理》教学大纲

《激光原理》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介本课程是“光电器件加工”课程模块中的专业核心课程，以培养应用能力突出、能适应工作变化和具有创新素质的学生为目标，在教学内容上，将理论教学与案例教学有机地结合进行知识点讲解，注重培养学生运用基础物理知识分析解决激光相关问题的能力；在教学模式上，采用研讨式的教学模式，注重引导学生对激光技术相关领域的核心问题已有的解决方案进行分析比较，培养学生的问题分析能力。

在培养学生熟练掌握激光器结构、工作原理、调Q技术与锁模技术的基础上，提升学生的综合能力和解决复杂问题的能力，为学生成为新一代技术应用型人才奠定基础。

三、课程目标及对毕业要求（及其指标点）的支撑四、教学内容及进度安排五、课程考核六、教材及参考资料(一)课程教材1.《激光原理及应用》（第3版），陈鹤鸣等编著，电子工业出版社，2017(二)参考教材及网站1.《激光原理》（第7版），周炳琨等编著，国防工业出版社，2014。

2.《激光原理及应用》（第3版），陈家璧等编著，电子工业出版社，2013。

3.《激光原理及技术》，电子科技大学，刘志军等主讲，中国大学慕课。

编写人：审核人：审批人：审批日期：附件：各类考核与评价标准表（1）考试方式及占比：采用闭卷笔试，考试成绩100分，占课程考核成绩的60%。

（2）评定依据：考试成绩的评定根据试卷参考答案和评分标准进行。

（3）考试题型：可以包含单项选择题、填空题、简答题、计算题和设计题。

（4）考试内容：对学生综合运用激光物理的基本概念、基本原理进行问题分析能力的考核，不仅包括对各章节知识点的独立考核，还需要包括综合考虑多种激光器性能与控制的改善方案，实现技术分析和解决复杂工程问题能力的考核。

激光原理与技术

《激光原理与技术》课程教学大纲一、课程简介《激光原理与技术》课程是一门光信息科学与工程专业选修课。

本课程首先简明地介绍激光的基本特性，再对激光的基本原理和激光器件的种类和激光技术的应用作了较深入细致的分析和阐述，并密切联系现代科学发展的实际，适当介绍了激光器件的发展，为今后在实践中的应用打下扎实的基础。

通过本课程的学习，使学生掌握激光特性、激光的发光原理、激光的振荡特性、激光的放大特性以及激光的特性控制等内容，了解一些典型的激光器以及激光放大器。

二、教学目的通过本课程的教学，应使学生了解激光光束的特点、掌握激光的工作原理、理解激光与电介质相互作用的过程、掌握用速率方程处理连续激光器和脉冲激光器动态过程的有关参数、熟悉常见的激光调节与控制技术，同时熟悉一些常用激光器的使用方法和常规激光技术性能的测试手段。

为学习后续课程以及今后从事光电子领域实际工作和科学研究打下一定的专业基础。

三、教学要求本课程需要学生具备一定背景数学物理知识如学过工程光学、高等数学、大学物理等基础课程，侧重于使学生理解激光理论、掌握激光器的工作原理和基本特性调制技术、熟悉激光器件。

课程教学方法强调理论知识与现象分析的结合，原理与应用技术相结合，以课堂讲解、案例分析、练习题等多种方式进行。

四、课程重点与难点教学重点：激光的基本原理；开放式光腔与高斯光束；电磁场与物质的共振相互作用；激光振荡特性和放大特性；频率稳定、Q调制、锁模。

教学难点：电磁场和物质的共振相互作用的经典理论模型；激光器的振荡模式，兰姆凹陷的形成过程；激光器的频率牵引效应；Q调制和锁模技术。

3．解决的方法：（1）突出教学中的重点与难点问题，采用启发与讨论的方式，多列举应用实例，力求理论联系实际；（2）加强实践教学环节，在加深对理论知识理解的基础上，提高学生动手的能力及分析问题和解决问题的能力。

五、选用教材及参考书目1．选用教材《激光原理》（第7版），周炳鲲等，国防工业出版社，2014。

激光原理与技术课程教学大纲

《激光原理与技术》课程教学大纲一、《激光原理与技术》课程说明（一）课程代码：08131010（二）课程英文名称：Laser Principles & Technology（三）开课对象：应用物理学专业（四）课程性质：《激光原理与技术》是应用物理学专业的一门主干专业课。

本课程的目的在于介绍激光的基本理论知识和基本技术知识。

（五）教学目的通过激光原理与技术的教学，使学生了解和掌握激光器的基本原理和基本技术，培养学生分析解决激光物理问题的能力，特别强调物理概念的深入理解，为今后从事光电子方向教学和科研打下扎实的理论基础。

（六）教学内容本课程主要包括辐射理论概要与激光产生的条件、激光器的工作原理、激光器的输出特性、激光的基本技术、典型激光器介绍和激光在精密测量、加工、医学、信息技术、科学技术前沿问题中的应用等几个部分。

通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。

习题课是重要的教学环节，教师必须予以重视。

（七）教学时数教学时数：54学时学分数：3学分（八）教学方式以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。

（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为闭卷考试。

严格考核学生出勤和作业情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。

综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。

二、讲授大纲与各章的基本要求第一章辐射理论概要与激光产生的条件教学要点：通过本章的教学使学生：1 了解光的波粒二象性，掌握光的偏振性、单色光的含义、平面光波的表示法、光强的定义和光子的含义。

2 掌握原子能级和简并度的含义，理解原子状态标记的方法，理解辐射跃迁选择定则，掌握玻尔兹曼分布定律，掌握辐射跃迁也非辐射跃迁的定义和特点。

3 理解黑体辐射的概念和规律，掌握光和物质相互作用时三种基本过程的特点、规律、发生几率，以及三者之间的关系。

掌握自发辐射光功率和受激辐射光功率在普通光源和激光器中的大小关系。

4 掌握光谱线、线型、光谱线宽度的概念，掌握自然增宽、碰撞增宽、多普勒增宽的原因、展宽线型、增宽大小及其影响因素，理解均匀增宽和非均匀增宽的概念和含义，理解综合增宽的含义。

激光原理与技术第二版教学设计

激光原理与技术第二版教学设计一、课程概述本课程是针对物理学、光学等相关专业本科生开设的一门课程。

本课程旨在为学生提供激光原理的基础知识，并介绍激光在生产、科研和生活中的应用。

二、教学目标1.掌握激光的物理原理和基本特性。

2.了解激光的产生过程和稳定性控制方法。

3.熟悉激光体系的基本组成和各个元件的功能。

4.熟悉激光在生产、科研和生活中的应用，如激光导航、激光打印、激光切割等。

5.掌握激光的安全使用方法和注意事项。

三、教学内容第一章激光基本概念1.1 激光的概念和产生原理 1.2 激光与常规光的对比 1.3 激光器件的基本构成和分类 1.4 激光器的输出特性和主要参数第二章激光器的产生和控制2.1 激光器的产生过程和驱动方法 2.2 激光器的稳定性控制方法和技术指标2.3 激光工作状态切换和调整方法 2.4 激光器的故障和维护方法第三章激光传输和应用3.1 激光器的输出光束传输和调节方法 3.2 激光器在生产中的应用，如激光打印、切割、焊接等 3.3 激光在科研领域的应用，如激光成像、激光测速等 3.4 激光在生活中的应用，如激光指针、激光治疗等第四章激光安全4.1 激光的辐射和危害 4.2 激光安全规范和控制措施 4.3 激光防护设备和使用注意事项四、教学方法1.手写板书和电子版幻灯片相结合，注重理论和实践的结合；2.运用多媒体技术，展示激光在实际生产和应用中的场景；3.设置互动环节，积极参与学生互动，让学生积极思考和交流；4.分组进行小组讨论和报告，激发学生的主动学习能力；5.开设实验课程，让学生切身体验激光的现象和特性。

五、考核方式1.平时表现：参与讨论、课堂作业、小组报告等（占总分20%）；2.期末考试：闭卷考试（占总分80%）。

六、参考书目1.《激光原理与技术第二版》（沈玉洪、朱蓉蓉主编，电子工业出版社）2.《激光技术与应用手册》（巩田杰等编著，科学出版社）3.《科学美国人》（纪念2015年激光问世50周年专题）。

《激光原理与技术》实验教学大纲

《激光原理与技术》实验教学大纲1.实验目的和背景1.1目的：通过实验，加深对激光原理与技术的理解，掌握激光器的基本原理和构造，学习激光的产生和调制方法，了解激光的光学特性和应用。

1.2背景：激光技术在众多领域中具有广泛的应用，包括通信、医疗、材料加工等。

因此，掌握激光原理与技术，培养学生对激光技术应用的能力，对相关职业发展具有重要意义。

2.实验内容2.1实验一：激光器基本原理和构造2.1.1研究和理解激光器的基本原理，包括受激辐射、能级跃迁等概念。

2.1.2学习激光器的常见构造，如固体激光器、气体激光器和半导体激光器。

2.1.3进行实验操作，掌握激光器的调节和控制。

2.2实验二：激光的产生与调制2.2.1研究和理解激光的产生过程，包括光子的受激辐射、光与物质的相互作用等。

2.2.2学习激光的调制方法，如脉冲调制、频率调制等。

2.2.3进行实验操作，实现对激光的产生和调制。

2.3实验三：激光的光学特性2.3.1研究和理解激光的光学特性，包括单色性、方向性和相干性等。

2.3.2学习激光束的鉴别、聚焦和发散等光学处理过程。

2.3.3进行实验操作，观察和分析激光的光学特性。

2.4实验四：激光的应用2.4.1研究和理解激光的应用领域，包括通信、医疗、材料加工等。

2.4.2学习激光在不同领域中的具体应用案例和方法。

2.4.3进行实验操作，模拟激光在实际应用中的作用和效果。

3.实验设计和步骤3.1实验一：激光器基本原理和构造3.1.1实验目的：研究和理解激光器的基本原理和构造，掌握激光器的调节和控制方法。

3.1.2实验步骤：a.研究激光器的基本原理，了解能级跃迁和受激辐射的过程。

b.学习固体激光器、气体激光器和半导体激光器的构造和工作原理。

c.进行实验操作，调节和控制激光器的输出功率和波长。

3.2实验二：激光的产生与调制3.2.1实验目的：研究和理解激光的产生和调制方法。

3.2.2实验步骤：a.研究激光的产生过程，理解光子的受激辐射和光与物质的相互作用。

激光原理与技术教学大纲.doc

激光原理与技术教学大纲课程英文名称：Principle and Technology of Laser课程代码: 课程性质:专业基础理论课适用专业：光信息科学与技术开课学期：总学时数：46 总学分数：2. 5编写年月：修订年月：2007年7月17日执笔：林清华一、课程的性质和目的：《激光原理与技术》是光信息科学与技术专业的主干专业课，本课程向学生教授激光器的基本原理、技术及其应用，培养学生分析解决激光物理问题的能力，特别强调物理概念的深入理解，为今后从事光信息技术科研及开发工作打下良好的专业基础。

二、课程教学内容及学时分配1、绪论，1学时。

包括激光原理与技术的研究对象以及简明历史发展过程和现今发展趋势。

了解1960年红宝石固体激光器的历史意义；了解激光原理与技术在现代科技的历史地位；树立正确的学习方法。

2、辐射理论概要与激光产生的条件，5学时。

包括光的波粒二象性，原了的能级和辐射跃迁，光的受激辐射，光谱线增宽,激光的形成条件3、激光器的工作原理，14学时。

包括光学谐振腔结构与稳定性，速率方程组与粒子数反转，均匀增宽介质的增益系数和增益饱和，非均匀增宽介质增益饱和，激光器的损耗与阈值条件。

4、激光器的输出特性，10学时。

包括光学谐振腔的衍射理论；对称共焦腔内外的光场分布；高斯光束的传播特性；稳定球面腔的光束传播特性；激光器的输出功率；激光器的线宽极限。

5、激光的基本技术，8学时。

激光器输出的选模；激光器的稳频；激光束的变换；激光调制技术；激光偏转技术；激光调Q技术；激光锁模技术；6、典型激光器介绍，4学时。

包括固体激光器；气体激光器；染料激光器；半导体激光器；其他激光器。

7、激光的应用，4学时三、课程教学的基本要求了解激光的发现、激光科学的创立。

光的模式及等价概念，光与物质相互作用过程的几种理论描述方法以及辐射量子理论的主要结论；激光物理的理论形式及适用范围。

理解光的自发辐射、受激辐射和受激吸收爱因斯坦理论的结论，光谱线的形状和加宽机理，粒子数反转分布，增益特性，激光器的工作过程，等价共焦腔理论，调Q及锁模原理。

理论课程教学大纲参考体例

中国海洋大学激光原理与技术课程大纲英文名称Laser Principles and Technology【开课单位】信息科学与工程学院海洋技术系【课程模块】专业知识【课程编号】0711******** 【课程类别】必修【学时数】48 （理论48实践）【学分数】 3一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。

（一）教学对象海洋技术专业本科生。

（二）教学目标及修读要求1、教学目标本课程主要讲授激光产生和形成的基本原理以及控制和改善激光特性的激光技术。

内容包括激光特性描述、开放式光腔及其激光模式分析、光和物质共振相互作用、谱线加宽与线型函数、典型激光器的速率方程、激光的振荡特性、激光的放大特性、典型激光技术的原理和激光器种类等。

通过本课程的学习，使学生掌握激光产生和形成的基本原理以及控制和改善激光特性的典型激光技术，在培养学生的理论思维能力的同时，训练学生分析和解决实际问题的能力。

为学生将来成为海洋光学和激光探测方面的应用、开发和设计的人才打下相应的的理论基础。

2、修读要求本课程是海洋光学与激光探测技术课程模块的专业基础课程，重点介绍激光科学中常用的基本概念、激光器的一般原理，以及常用的激光技术等。

相关专业课程包括：光电技术、海洋光学导论与光谱学等；专业实验有光电子技术专业实验和海洋光学专业实验。

通过本课程的学习，使学生掌握激光的基本原理以及控制和改善激光特性的激光技术，了解激光在海洋探测中的应用。

（三）先修课程大学物理I2、I3，高等数学I1、I2，电路分析基础，模拟电子技术基础。

二、教学内容课程教学内容三、教学环节及学时分配本课程总学时48 学时，其学时分配见下表。

《激光原理与技术》课程教学学时分配表四、考核方式及评价体系1、考核方式：闭卷考试2、评价体系：课程考核成绩由平时成绩和期末考试成绩构成，平时成绩根据出勤、课堂讨论、课后作业、期中检查等评定。

考核各部分比重：平时成绩：40 %，期末考试：60 %五、选用教材及必读参考书1、选用教材周炳琨等编著，《激光原理》，国防工业出版社，第6版(2009年1月1日)。

《激光原理及技术》课程标准

《激光原理与技术》课程标准适用专业：光电信息科学与工程专业所属教研室〔系〕：光电信息教研室课程名称：激光原理与技术〔Principles and Techniques of Laser〕课程类型：专业核心课程学时学分：32学时〔2.0学分〕一、课程概述〔一〕课程性质《激光原理与技术》是光电信息科学与工程专业的一门专业核心课程.本课程的目的在于介绍激光的基本理论知识和掌握激光器的使用技术.通过《激光原理与技术》课程的教学,使学生了解和掌握激光器的基本结构、工作原理和基本操控技术,培养学生分析解决激光原理问题的能力.激光原理与应用的预修课程为高等数学、线性代数、数学物理方法和大学物理等基础课程,激光原理为后继课的学习和专业训练提供必要的准备,是高等学校光学工程类和光电信息类各专业学生的一门重要的必需专业课程.我校光电信息科学与工程专业的人才培养目标是要求本专业毕业生在光电信息科学与工程领域方向上具有宽厚的理论基础、扎实的专业基础知识、熟练的实验技能,并具有综合运用专业理论技术分析解决工程问题的基本能力.激光是本专业中应用最为基本、最普遍的工具之一,例如在光纤通信、光存储、激光切割、激光雷达等方面都起着至关重要的作用,为了培养出符合社会需求的应用型人才,就必须要学生掌握激光的基本知识和操作技能.特别强调物理概念的深入理解,为今后从事光电子方向和相关专业的教学和科研打下扎实的理论基础.该课程共分五章,包括激光的基本原理,开放式光腔和高斯光束,激光介质的增益线形和增益系数,激光器稳态振荡特性,激光器和技术.本课程应先修《大学物理〔电磁学、光学部分〕》、《高等数学》、《线性代数》、《数学物理方法》等课程,同时它又是《半导体物理与器件》、《光电子技术》、《光电探测和信号处理》和《光电成像原理与技术》等课程的基础.〔二〕基本原则本课程主要围绕着提高学生知识、技能和思维等方面能力为目标,遵循"掌握原理"、"了解技术"的原则. "掌握原理"是指教学内容要符合物理学专业的培养目标的需要和满足物理学专业学生能力发展的需求."了解技术"是指教学内容既要保持本课程在以后工作中的应用性和实践性,又要 "重难点突出",让学生了解激光器的广泛应用和使用中常用的技术.〔三〕设计思路.1.教学改革基本思路本课程依据光电信息科学与工程专业人才培养的目标和规格,在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源的开发等方面突出以学生为主体、教师为主导的思想,以提高学生理性思维能力、逻辑推理能力和实际应用能力为主要目标,把知识与技能,过程与方法,理论与应用紧密结合起来.由于激光原理的基本概念和原理对比较复杂,公式推导很多,要求教师在教学时分散难点,由浅入深,尽量减少公式的推导时间,重视实际应用能力的培养,为今后的激光应用打下扎实基础.2.课程设置知识要求要求学生掌握激光的特性和激光器工作原理,对激光器各个组成部分运转过程有较清楚地认识,掌握激光器的设计和调控技术,了解激光在各个领域的应用现状和未来前景.3.课程设置能力要求要求学生对激光器件有初步认识,了解常规激光器的使用操作步骤和注意事项,掌握激光器中调控的重要技术,如锁模技术、稳频技术、Q调制技术等.5. 学时分配本课程总计32学时,2学分.其中理论教学32学时,实践教学0学时,教学安排在第4学期.6.教学方式描述以课堂授课形式为主,兼顾基本理论和应用技术相结合,邀请相关行业专家讲解激光在应用中使用技术和发展动态等.7.考试与评价方式〔或方案〕建立"三位一体"的评价方式,亦即过程评价：以学生在教学过程的参与程度作为评价的基本标准；目标评价：以课程标准目标作为评价的重要标准；能力评价：以学生运用本课程知识解决相关理论和实际问题为参照标准.期末考试：采用闭卷考试或专题论文形式.总成绩=平时成绩30%+期末考试成绩70%.平时成绩分为三部分,其中作业占平时成绩的50%,考勤占平时成绩的30%,课堂表现占平时成绩的20%.二、课程目标〔一〕总体目标.全面系统地理解激光原理的基本概论和规律,特别要掌握激光的特性、掌握产生和调制激光的基本原理等重点内容的知识点,同时要区别不同类型激光器的工作性能和作用,培养学生调试和操作各种激光器的技能,并能应用这些基本概念和规律分析激光工作的原理和性能,熟悉激光技术在工业和医疗等方面的广泛应用,深化学生对光电相关领域的理解.培养学生运用激光处理相关问题的能力,加强对学生理解、分析、综合能力的训练.通过本课程的学习使学生得到专业技能的培养和训练,为后续课程中对激光器的基础知识和使用技能的要求做好准备.〔二〕具体目标.1.知识目标：掌握激光产生的基本原理和规律；能应用这些基本概念和规律分析激光工作的原理和性能；了解激光技术在工业和医疗设备等方面的广泛应用.2.能力目标：培养学生的理性思维能力和逻辑推理能力,教学中注重培养学生对激光特性和激光器件运转过程的认知能力,分析和解决激光器调节和控制的能力.3.素质目标：通过本课程的学习使学生具有良好的专业素质和能力素养,深化学生对普通物理中有关内容的理解.三、课程内容与教学要求第一章激光基础——爱因斯坦系数关系〔一〕课程教学内容§1.1 基础内容.1、光波模式和光子态2、电子学载波技术的迷茫§1.2 提高内容.1、爱因斯坦关系——自发辐射和受激辐射2、光的受激辐射放大与振荡——激光器运转的阈值和稳定条件§1.3 拓展内容.1、激光特性和课程体系2、复习第一章内容,讲解作业和部分课后习题〔二〕学习性主要任务.1、理解光波模式和光子的概念和物理含义.2、掌握光波模与光子态的相干性、自发辐射、受激辐射与辐射的受激吸收、爱因斯坦关系、激光器的构成与阈值条件、激光特性.3、理解载波和噪声波、电磁载波技术.4、理解粒子数反转和光的受激放大.〔三〕学时分配.8学时〔其中习题课2学时〕第二章激光谐振腔和高斯光束〔一〕课程教学内容§2.1 基础内容.1、光腔的损耗与损耗描述2、共轴球面腔的光线传输矩阵理论§2.2 提高内容.1、对称共焦腔的自再现模行波场2、一般稳定腔的高斯光束§2.3 拓展内容.1、高斯光束的传输与变换复习第二章内容,讲解作业和部分课后习题〔二〕学习性主要任务.1、理解光腔稳定条件、本征光束和开腔模的概念和物理含义.2、掌握光腔损耗、光线传输矩阵、Fox和Li的开腔模迭代求解方法、自再现模本征积分方程.3、理解对称共焦腔镜面上自再现模光场分布和行波场——高斯光束.4、理解高斯光束的传输规律.〔三〕学时分配.6学时〔其中习题课2学时〕第三章激光工作物质的增益〔一〕课程教学内容§3.1 基础内容.1、经典理论2、谱线加宽机制与加宽线型§3.2 提高内容.1、激光器速率方程2、激光介质增益与增益饱和<模式竞争>§3.3 拓展内容.1、光放大概念分析复习第三章内容,讲解作业和部分课后习题〔二〕学习性主要任务.1、理解受激吸收和色散现象的麦克斯韦理论和物理含义.2、掌握电偶极子近似模型、均匀加宽、单模速率方程、均匀加宽介质.3、理解综合加宽、多模振荡速率方程.4、理解综合加宽介质、光放大概念分析.〔三〕学时分配.6学时〔其中习题课2学时〕第4章激光器稳态振荡特性〔一〕课程教学内容§4.1 基础内容.1、振荡阈值条件2、阈值特性§4.2 提高内容.1、激光器稳态输出特性2、定态激光器频率特性§4.3 拓展内容.1、定态激光器极限线宽〔二〕学习性主要任务.1、理解振荡阈值条件和非均匀加宽激光器的多纵模振荡的概念和物理含义.2、掌握阈值特性、均匀加宽激光器的模式竞争.3、理解非均匀加宽激光器的多纵模振荡.4、理解输出功率与最佳耦合.〔三〕学时分配.6学时.第5章典型激光器与技术〔一〕课程教学内容§5.1 基础内容.1、各类激光器工作原理与应用：气体激光器、半导体激光器、固体激光器和调Q 激光器等§5.2 提高内容.1、激光器的调控技术和应用〔二〕学习性主要任务.1、了解气体激光器、半导体激光器、固体激光器、调Q激光器、锁模激光器等工作原理和各自特性,并理解各激光器的实际应用情况.2、掌握典型半导体激光器和Q调制原理.3、各类激光器调节技术和在不同领域的应用.〔三〕学时分配.6学时.四、教学建议〔一〕教学组织建议.〔退两格,行距18,小四号仿宋字加黑〕考虑到本课程理论性强,数学计算较难,没有相关实验可做等特点,在讲授讨论作业等考试教学环节中应注意：1.重视对物理概念的理解,强调对激光的基本知识体系的整体理解与把握,在涉与关键的物理概念处,注意启发学生的创造性思维.可采取讨论课的方法,预留思考题,组织学生进行充分的研讨；在爱因斯坦关系、激光谐振腔等重要结论处,注意理论与实际的联系,讨论应用中的操作问题,培养学生动手操作的能力.2.注意现代教学手段的适当运用,在该课程的教学过程中可根据适当情况,选用或编制教学软件或课件,丰富教学内容,活跃课堂气氛,激发学生学习的积极性,吸引学生的注意力.3.教学手段上,复习和总结前期学习过得相关基础知识,分析基本原理,尽量避免学生陷入过多的繁难的数学计算中.加强对学生的理论内容的掌握,重点要领会到不同激光器的操作技巧和调试方法,培养学生独立解决实际问题的能力.4. 由于本课程理论性较强,运算复杂,基本概念抽象,学生学习本课程有一定的难度,建议考核以考查方式为主,主要考察学生对知识的掌握情况和分析问题解决问题的能力,考察学生综合运用基本知识解决问题的能力.平时辅以适度的练习,以考核学生对基本知识和基本方法的掌握程度.平时成绩由作业与课堂笔记、自学笔记为主,主要考察学生的自学能力.5.本课程标准只是课程教学的基本要求,按照教育教学原则,教师的教学工作必须以学生的认识发展水平为依据,在深入钻研教材的基础上,进行创造的工作,这正是搞好教学工作的重要保证.〔二〕教材选用建议.推荐教材:1.《激光原理》,周炳琨等国防工业第7版,〔2016〕.2.《激光原理与应用》,陈家璧主编,电子工业,〔2004〕.参考书目：1. 《激光原理与技术》安毓英、刘继芳、曹长庆编著, 科学,〔2010〕.2.《固体激光工程》,〔美〕W.克希耐尔著,孙文等译,科学,〔2003〕.3.《激光技术》,蓝信钜,科学,〔2000〕.4.《激光工程》,〔日〕中井贞雄著,熊缨译,科学,〔2002〕.5.《激光物理》,钱梅珍等著,第二版,电子工业,〔2001〕.6.《Laser Physics》,M. Sargent III, M.O. Scully, W.E. Lamb, Addison - Wesley, NY, 〔1987〕.〔三〕资源开发建议.建设本课程的教学,供广大师生学习交流、共享学习资料.课程标准编制单位：执笔人：教研室<系〕审核人：专业负责人：学院〔教学部〕审核人：。

激光原理与技术课程内容概要

各章内容总结第1章1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布） • 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布• 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗• 7.激光的特点？• (1)极好的方向性（θ≈10-3rad)• (2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色性最好的普通光源的线宽的105倍.• (3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)• (4)极高的亮度• 8激光器构成及每部分的功能1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因νh E =λνc h c h c E m ///22===2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性9.激光产生的充分条件(在增益介质的有效长度内光强可以从微小信号增长到饱和光强)10.饱和光强定义:使激光上能级粒子数减小为小信号值的1/2时的光强为饱和光强.11.谱线加宽的分类:均匀加宽和非均匀加宽两种加宽的本质区别？12激光器泵谱技术的分类:直接泵谱缺点：（49页）间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式))211(2121111τττπν++++=∆∑∑u jj i ui H A A N D M T Mc kT 072/120)1016.7(])2(ln 2[2ννν-⨯==∆间接泵谱的优点？13..频率牵引有源腔中的纵模频率总是比无源腔中同序数频率更接近工作物质的中心频率14.当粒子反转数大于零时，在激光谐振腔中能够自激振荡吗？为什么？15. 证明光谱线型函数满足归一化条件证明: ⎰⎰⎰+∞∞-+∞∞-+∞∞-====1)()()(ννννννd g I d Ig d I I则第2章1.光学谐振腔的分类和作用2.光学谐振腔的损耗分类:几何损耗、衍射损耗、输出腔镜的透射损耗和非激活吸收、散射等其他损耗计算:3. 模式的概念及分类4.推导平平腔的两个相邻纵模的频率间隔证明：⎰+∞∞-=1)(ννd g5.以平-平腔为例掌握光学谐振腔横模的形成过程6.光学谐振腔的稳定性定义：实质：条件：7..高斯光束高斯光束既不是平面波、也不是一般的球面波，在其传播轴线附近可以近似看作是一种非均匀高斯球面波。

激光原理与技术CDIO教学大纲

激光原理与技术课程教学大纲一、课程代码与名称课程代码：计划上未给出中文名称：激光原理与技术英文名称：Laser Principles and Technology二、课程概述及相关课程关系《激光原理与技术》是为电子科学与技术专业、光信息科学与技术本科专业开设的核心必修专业方向课程（这里未管材料物理的选修课）。

该课程理论性、应用性、工程背景和实践性都很强，在光电子和光信息科学与技术领域占有重要地位。

本课程主要讲授激光产生和形成的基本原理以及控制和改善激光特性的典型激光技术。

内容上涉及激光特性描述、开放式光腔及其激光模式分析、光和物质共振相互作用、谱线加宽与线型函数、典型激光器的速率方程、激光的振荡特性、激光的放大特性、典型激光技术的原理和种类等。

通过本课程的学习，通过本课程的学习，使学生掌握激光产生和形成的基本原理以及控制和改善激光特性的典型激光技术，在培养学生的理论思维能力的同时，训练学生分析和解决实际问题的能力。

为学生将来成为光电方面的管理、开发和设计的高级人才打下必要的专业理论基础。

相关课程及项目关系：（从左到右为时间顺序、从上到下为开课时序）三、课程教学对象与教学目的适用专业：电子科学与技术、光信息信息科学与技术、材料物理学等本科专业。

教学目的：通过本课程的学习，使学生掌握激光与激光技术中的基本概念、基本原理和分析方法；掌握稳定式和非稳定式开放光腔与其输出激光模式的关系；掌握和理解工作物质加宽机制与激光振荡模式及输出特性的关系；掌握改善可控制激光输出特性的典型激光技术如放大、选模、稳频、调Q、锁模等的基本原理、方法和种类。

使学生了解激光原理与技术在工农业生产、科研、国防、医学等领域的广泛应用，初步树立激光器件设计的工程意识。

提高学生分析、解决光电领域中诸如管理与维护、开发与设计等问题的能力，培养学生思考问题的逻辑性、灵活性与广阔性，为学生将来成为光电方面的管理、开发和设计的高级人才打下坚实的专业理论基础。