《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

课程名称：激光原理与技术

英文名称：Principles and Technology of Lasers

学分：3 总学时：48 理论学时：48 实验（上机）学时：0

适用专业：光信息科学与技术专业

一、课程的性质、目的

本课程是光信息科学专业的重要基础课，激光物理与激光技术基础已经成为现代科学研究、工业、农业、军事。尤其是光信息应用技术部门的重要内容，是新技术应用的重要基础。因此，掌握激光原理与激光技术是为从事现代科学研究，开拓新的光信息科学内容打下基础。

二、教学基本要求

通过教学过程的实施使学生基本掌握激光形成原理，掌握激光器件的各部件的工作原理，掌握主要的激光技术的基本原理和实施方法。了解各种激光器件和技术的新进展，培养学生利用专业知识分析问题和解决实际问题的能力，教给学生自己不断获取新知识的方法。

三、课程教学基本内容

1．Introductory concepts（本章要求掌握）5

1.1. Spontaneous and Stimulated Emission, Absorption

1.2. The Laser Idea

1.3. Pumping Schemes

1.4. Properties of Laser Beams

1.5. Laser Types

2．Interaction of radiation with atoms and ions（本章前三节要求掌握）4

2.3. Spontaneous Emission

2.4. Absorption and Stimulated Emission

2.5. Line-Broadening Mechanisms

2.6. Nonradiative Decay and Energy Transfer

3．Energy levels, radiative, and nonradiative transitions in molecules and semiconductors （本章要求理解）6

3.1. Molecules

3.2. Bulk Semiconductors

3.3. Semiconductor Quantum Wells

3.4. Quantum Wires and Quantum Dots

4．Ray and wave propagation through optical media（本章要求熟练掌握）6

4.2. Matrix Formulation of Geometric Optics

4.5. Fabry-Perot Interferometer

4.7. Gaussian Beams

5．Passive optical resonators（本章前四节要求掌握）6

5.2. Eigenmodes and Eigenvalues

5.3. Photon Lifetime and Cavity Q

5.4. Stability Condition

5.5. Stable Resonators

5.6. Unstable Resonators

7. Continuous wave laser behavior（本章第8节要求掌握其他理解）6

7.2. Rate Equations

7.6. Laser Tuning

7.7. Reasons for Multimode Oscillation

7.8. Single-Mode Selection

7.9. Frequency Pulling and Limit to Monochromaticity

7.10. Laser Frequency Fluctuations and Frequency Stabilization

8.Transient laser behavior（本章第4、5、6节要求掌握）6

8.2. Relaxation Oscillations

8.4. Q-Switching

8.5. Gain Switching

8.6. Mode Locking

9.Solid-state, dye and semiconductor lasers（本章要求了解）3

9.2. Solid-State Lasers

9.3. Dye Lasers

9.4. Semiconductor Lasers

10.Gas, chemical, free-electron, and X-ray lasers（本章要求了解）3

10.2.Gas Lasers

11.Applications of Lasers（附加内容，要求了解）3

四、课程考核方式

本课程为考试课。考试方式为闭卷考试。课程成绩的评定中平时成绩和期末考试成绩的比例为40%和60%。

五、学时分配表

每周按三个学时进行。

六、参考教材

1. O.Svelto, Principles of Lasers, 4th edition, Plenum Publishing Co., 1998

2. 周炳坤，激光原理，国防工业出版社，2009

3. 陈钰清，激光原理，浙江大学出版社，1992

4. 俞宽新，激光原理与激光技术，北京工业大学出版社，1998

七、有关说明

1.先修课程：量子力学Ⅰ，电动力学，数学物理方法

2.双语教学的要求与比例：使用原版教材，英文ppt，作业和考试试卷均为英文。

大纲撰写人：李果华

大纲审核人：钱维莹