激光原理与技术课程设计(matlab仿真)讲课教案

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激光原理课程设计

激光原理与技术课程设计---谐振腔自再现模式特性分析XXX uestc1.课程设计任务与要求LD课程设计任务与要求（1）编程计算图示谐振腔的稳定性与光焦度1/F的关系。

可取R1=¥, R2=¥,l1=250mm, l2=200mm。

（2）计算输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度1/F的关系。

（3）取使谐振腔稳定的F值，计算腔内模式半径与z的关系。

（4）取不同的l1值和R1值，计算谐振腔的稳定性，输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度1/F的关系。

（5）进行光线追迹，计算从M1出发，光线参数为(r0, q0)的光线在腔内往返传播的2.实验原理分析1）光焦度与谐振腔稳定性的关系光学谐振腔的稳定性可以用光线往返一周后的【A B C D 】矩阵来描述，根据谐振腔稳定性条件可以判断，当 <1时为稳定腔，当>1时为非稳腔，当=1时为临界腔。

再用matlab 方法作图就可以画出光焦度D 与谐振腔稳定性的关系 2）光焦度与透镜和输出镜作图原理设腔内五个部分的【A B C D 】矩阵分别为 Tr1 Tl1 TF Tl2 Tr2,透镜和输出镜上的传播矩阵分别为T1=Tl1*Tr1*Tl1*TF*Tl2*Tr2*Tl2*TF 和T2=Tl2*TF*Tl1*Tr1*Tl1*TF*Tl2*Tr2;利用matlab 编程得到传播矩阵T1 T2，根据公式，用matlab 方法作图就可以画出光焦度D 与透镜和输出镜上光斑半径的关系。

3）z 与光斑半径作图原理算输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度D只要求得光腰半径w0的大小，就可以求出任意处z 的光斑半径大小，而光腰半径w0的大小可以用上述公式逆用求得，根据某一参考面【A B C D 】矩阵，可以求出该处光z,根据公式作图就可以得到z 和光斑半径的关系。

w()z w =w()z w =4）光线追迹原理设从R1上射出的光线位置参数为【r ；θ】,则传播到透镜上的位置参数为【r F；θF】则二者存在关系式：【r F；θF】=TF*Tl1*【r ；θ】，在左腔镜中，X=0：l1;Y= r F+X θF 根据X，Y的关系就可以做出光线在左腔镜中的传播轨迹，经过透镜和被R2反射的光线也可以利用相同方法求出，重复上述过程，可以得到从某一范围发出的光线在谐振腔内的轨迹图。

激光原理及技术课程设计

激光工作的基本特性和理论课程设计班别：姓名：学号：指导老师：郭建强目录第1章激光的基本原理 ................................................... 错误！未定义书签。

1.1 激光产生的物理基础：自发辐射与受激辐射 (1)1.2 激光形成条件之光学谐振腔 (1)1.3 激光形成条件之粒子数反转 (1)1.4 谱线性质 (2)第2章激光的工作原理及特性 (3)2.1 光学谐振腔结构与稳定性 (3)2.1.1 共轴球面谐振腔的稳定性条件 (3)2.1.2 共轴球面腔的稳定图及其分类 (3)2.1.3 激光谐振腔的作用和设计 (5)2.2 速率方程组与粒子数反转 (5)2.2.1 三能级系统和四能级系统 (5)2.2.2 速率方程组 (6)2.2.3 稳定工作时的粒子数密度反转分布 (7)2.2.4 小信号工作时的粒子数密度反转分布 (8)2.2.5 均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 (8)2.2.6 均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 (8)2.2.7 均匀增宽介质的增益系数和饱和效应 (9)2.2.8 均匀增宽介质的增益系数 (9)2.2.9 均匀增宽介质的饱和效应 (11)2.2.10 非均匀增宽介质的饱和效应 ....................... 错误！未定义书签。

2.2.11 介质在小信号时的粒子数密度反转分布值错误！未定义书签。

2.2.12 非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数错误！未定义书签。

2.2.13 非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布错误！未定义书签。

2.2.14 非均匀增宽型介质稳态情况下的增益饱和错误！未定义书签。

2.3 谐振腔内光强的放大过程 (20)参考文献 (21)第1章激光的基本原理1.1 激光产生的物理基础：自发辐射与受激辐射自发辐射是在没有任何外界作用下，激发态原子自发地从高能级向低能级跃迁，同时辐射出一光子。

激光原理课程设计

激光原理课程设计姓名：班级：学号：基于matlab的激光谐振腔模拟一、引言：谐振腔是激光器的主要构造之一，使激光通过增益物质，实现光的自激振荡。

在激光器出光的过程中,谐振腔内存在许多扰动因素,如腔镜失调、增益介质不均匀、热效应、腔镜变形等,这些腔内扰动因素都会引起不同程度的腔内像差,带来光束质量的下降和光束能量的降低。

谐振腔的经典理论仅给出了部分简单腔型的模式解析解。

对于激光器的不断发展过程中所涌现的许多新型结构谐振腔通常是没有解析结果的,必须采用各种数值模拟方法进行求解。

因此,本文致力于研究迭代解法（Fox-Li 方法）。

Fox-Li 方法是一种模式数值求解中普遍适用的一种方法,只要取样点足够多,它原则上可以用来计算任何形状开腔的自再现模,并且,还可以计算诸如腔镜的倾斜、镜面的不平整性等因素对腔内模式造成的扰动。

二、原理分析：在激光器工作原理中，谐振腔中的模式分布占据着重要的意义。

研究激光谐振腔内激光模式分布及传播规律的经典方法是，运用菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式，其关系式如式（1）：u(x，y)=ik4π∬u（x´，y´）e−ikρρ(1+cosθ)SdS´(1)上式中，ρ为(x’,y’)与(x , y)连线的长度；θ为S面上点(x’,y’)处法线和上述连线之间的夹角；ds’为S面上的面积元；k为波矢的模。

对于开放式光腔，腔面上稳态场分布的形成可以看成是光在两个腔面间往返传播的结果。

考虑在开腔中往返传播的一列波。

设初始时刻在镜I上有某一个场分布1u，则当波在腔中经第一次渡越而到达镜II时，将在镜II上形成一个新的场分布2u，场2u经第二次渡越后又将在镜I上形成一个新的场分布3u。

每次渡越时，波都将因为衍射损失一部分能量，并引起能量分布变化。

由于衍射主要是发生在镜的边缘附近，因此在传播过程中，镜边缘附近的场将衰落得更快，经多次衍射后所形成的场分布，其边缘振幅往往都很小（与中心处比较），具有这种特征的场分布受衍射的影响也将比较小。

激光matlab课程设计

激光matlab 课程设计一、教学目标本课程旨在通过激光Matlab课程设计，让学生掌握激光的基本原理和Matlab 软件在激光技术中的应用。

具体目标如下：1.理解激光的基本原理和特性。

2.熟悉Matlab软件的基本操作和功能。

3.掌握Matlab在激光技术中的应用方法。

4.能够运用激光原理解决实际问题。

5.能够熟练使用Matlab软件进行激光技术的相关计算和分析。

6.能够编写简单的Matlab程序实现激光技术的模拟和优化。

情感态度价值观目标：1.培养对激光技术的兴趣和好奇心。

2.培养对科学研究的热情和探索精神。

3.培养合作意识和团队协作能力。

二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.激光基本原理：激光的产生、特性、传播和应用。

2.Matlab软件操作：基本操作、函数、图表和脚本编写。

3.Matlab在激光技术中的应用：激光强度、频率、相位等参数的计算和分析。

具体教学大纲如下：第1周：激光基本原理介绍，Matlab软件安装和基本操作学习。

第2周：Matlab函数和图表的使用，激光强度和频率的计算。

第3周：Matlab脚本编写，激光相位的计算和分析。

第4周：Matlab在激光技术中的应用案例分析，小组讨论和报告。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合：1.讲授法：讲解激光基本原理和Matlab软件的基本操作。

2.案例分析法：分析Matlab在激光技术中的应用案例，引导学生进行思考和讨论。

3.实验法：安排实验室实践，让学生亲身体验Matlab在激光技术中的应用。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：激光原理和Matlab软件相关书籍。

2.参考书：提供相关的激光技术和Matlab应用的参考书籍。

3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解和掌握知识。

4.实验设备：提供激光器和Matlab软件的实验室环境，让学生进行实际操作和实验。

激光原理与技术教案

教师教案（2010 —2011 学年第 2学期)课程名称：激光原理与技术授课学时：64授课班级：光电工程与光通信任课教师：余学才教师职称：教授教师所在学院：光电信息学院电子科技大学教务处第一章光学谐振腔理论（10学时）第一节激光振荡条件 (1学时)一、教学内容及要求（按节或知识点分配学时，要求反映知识的深度、广度，对知识点的掌握程度（了解、理解、掌握、灵活运用），技能训练、能力培养的要求等）了解光波模式的基本概念，掌握激光振荡的增益条件和光学正反馈条件。

技能培训：多光束干涉的分析方法。

二、教学重点、难点及解决办法（分别列出教学重点、难点，包括教学方式、教学手段的选择及教学过程中应注意的问题；哪些内容要深化，那些内容要拓宽等等）重点：激光振荡条件的导出过程难点：对往返一周相位差滞后2π整数倍的理解（往届学生的疑问：为什么不是经过反射镜反射后和出发点相遇相位差滞后2π整数倍？学生容易忽视的问题：光学往返一周等同于几何路径一周）拓宽：和电路振荡器与微波谐振腔比较的异同三、教学设计（如何讲授本章内容，尤其是重点、难点内容的设计、构思）通过计算空腔中的光波模式数目得到频谱浓缩的结论，通过减小位数降低模式数目过渡到光学谐振腔；和学生一起推导多光束干涉以获得光学振荡条件-1.列出每一束光束；（2）等比级数的求和；（3）复函数分解振荡条件中第一个条件的三种表述：（1）光学正反馈条件；（2）驻波条件（3）腔长等于半波长整数倍难点解决：（1）导出反射镜反射后和出发点相遇相位差滞后2π整数倍正反馈条件，比较往返一周相位差滞后2π整数倍，第一个条件依赖于出发点位置，第二个条件与出发点无关。

（2）通过课堂提示和作业（1）让学生区别光学往返一周和几何路径一周光学正反馈的区别。

四、作业练习2. 说明振荡条件q kL π22=为什么又叫驻波条件。

当其中一个反射镜有φ的反射相移时这个公式应该怎样修改？练习3. 推导公式（1.1－17）。

激光原理与激光技术教学设计

激光原理与激光技术教学设计前言激光技术是一种先进的现代化技术，在现代产业和科学中具有重要的应用价值。

而教学设计是一种很重要的教育方法和教学手段，在教学实践中具有重要的作用。

因此，我们有必要设计一些科学合理的教学方案，以帮助学生更好地理解激光原理和激光技术。

激光原理激光的原理是通过激活物质的原子或分子外层电子，使其处于高激发态，当电子返回到基态时，通过放出能量的方式释放出来，这个释放出来的能量就是激光能量。

激光运用于制造、医疗、研究和科研等领域。

激光技术激光技术是一种采用激光做为源对物质进行加工、实验、研究以及其他的各种应用技术。

激光技术目前被广泛用在材料加工、医学、仪器、通讯、半导体、节能等诸多领域。

激光技术在教学设计中的应用针对激光技术的特性，我们可以进行一些科学合理的教学设计，以提高学生的学习效果。

课程结构激光技术的内容非常广泛，我们可以根据不同的学习目标，对激光技术进行模块化设计。

例如，我们可以将激光的应用分为医学、工程制造、通讯、科研等模块，对每个模块逐一进行介绍，以达到更好地教学效果。

助教设备在教学现场使用激光设备，对展示激光的性质和特性非常有帮助。

例如，展示激光照射颜色不同的物体时，不同颜色的物体被照射后，反射的颜色是相同的，这样的实验可以帮助学生更好地理解激光的特性。

实际操作激光技术是一个实践性非常强的学科，通过实际操作可以帮助学生更好地理解激光技术的工作原理。

例如，在教授光纤通讯技术时，可以实际搭建光纤通讯系统，帮助学生了解光纤通讯的原理和技术。

总结激光技术是一种先进技术，在现代工业和科学中具有广泛的应用价值。

激光技术在教学设计中应用也非常广泛，通过一些科学合理的教学设计，可以提高学生的学习效果。

在教学实践中，我们应该充分利用激光技术的特性，采用多种多样的教学方法，让学生更好地理解激光原理和激光技术。

激光原理专题教案：引领学生探究激光科学的奥秘

激光原理专题教案：引领学生探究激光科学的奥秘
一、教学目标
1.掌握激光的基本原理。

2.理解激光与常见的光的区别。

3.了解激光的应用领域及其在日常生活中的应用。

4.提高学生的科技创新意识。

二、课程设计
1.激光基本原理
（1）什么是激光？
（2）激光的特点
（3）激光工作原理
2.激光与常见光的区别
（1）光线的传播方式
（2）光的色散
（3）光的相干性
3.激光的应用
（1）激光在医疗领域的应用
（2）激光在通讯领域的应用
（3）激光在加工领域的应用
4.激光科技创新
（1）探究激光科技怎样带来发展变化
（2）了解当前激光科技所涉及的最前沿话题
三、教学时长
2-3课时
四、教学方法
1.布置作业，让家长与孩子进行科技创新的探究交流。

2.编写激光科普小册子，让学生在生活中探究激光应用。

3.课堂游戏，让学生更理解激光与常见光的区别。

五、教学重点
1.学生通过激光科普小册子与家长进行探究交流。

2.学生掌握激光基本原理以及激光与常见光的区别。

3.学生了解激光的科技创新以及最前沿话题。

六、教学评价
1.设计学生思维导图，评估学生的学习效果。

2.开展小组讨论，评估学生对激光应用领域的了解程度。

3.组织激光科技创新展览，评估学生的探究能力。

七、预期效果与实现方案
通过本课程的开展，学生可以掌握激光的基本原理，理解激光与常见光的区别，在科技创新领域内打开视野。

本教案采用了让家长参与科普探究等方法，可以推动学生的亲子关系教育，促进家庭教育的整体提升。

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）。

激光原理课程设计matlab

激光原理课程设计matlab一、教学目标本课程旨在通过学习激光原理，使学生掌握激光的基本概念、产生原理、特性以及应用。

在知识目标方面，要求学生了解激光的发展历史，掌握激光的产生、传输和发射机制，了解激光的应用领域。

在技能目标方面，通过Matlab仿真实验，培养学生的实践操作能力，使学生能够运用所学知识解决实际问题。

在情感态度价值观目标方面，通过本课程的学习，使学生认识到激光技术在现代科技发展中的重要地位，增强学生对科学技术的热爱和敬仰。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括激光的基本概念、产生原理、特性以及应用。

首先，介绍激光的发展历程，使学生了解激光的起源和发展。

其次，讲解激光的产生原理，包括激光的激发、放大和发射过程。

然后，分析激光的特性，如单色性、相干性、方向性等。

最后，介绍激光在各领域的应用，如通信、医疗、工业等。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。

首先，运用讲授法，系统地传授激光原理的相关知识。

其次，采用讨论法，引导学生主动思考和探讨激光技术的发展和应用。

此外，通过案例分析法，使学生能够将所学知识运用到实际问题中。

最后，利用实验法，让学生亲自动手进行Matlab仿真实验，提高学生的实践操作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备丰富的教学资源。

教材方面，选用权威、实用的教材，如《激光原理》等。

参考书方面，推荐学生阅读《激光技术》、《激光原理与应用》等书籍。

多媒体资料方面，收集与激光原理相关的视频、动画等资料，以便在课堂上进行展示。

实验设备方面，确保实验室具备激光器、光束分析仪等实验设备，为学生提供良好的实验条件。

五、教学评估本课程的教学评估将采取多元化方式进行，以全面、客观地评价学生的学习成果。

评估主要包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂提问、讨论、实验操作等方式，评估学生的参与度和积极性。

2.作业：布置适量作业，要求学生独立完成，以检验学生对所学知识的理解和应用能力。

激光原理课程设计

激光原理课程设计用MATLAB实现平行平面腔模的迭代法一、设计目的为了加深对激光原理中Fox-Li平行平面腔的迭代解法的理解，学习matlab 的使用，锻炼运用数值方法解决专业问题的能力。

二、设计内容2.1 Fox-Li平行平面腔的迭代解法谐振腔是激光器必备条件之一，它使激光反复通过增益物质，从而实现光的自激振荡。

在激光的发展史上最早提出的是平行平面腔，又称为F—P腔，它由两块平行平面反射镜组成，第一台红宝石激光器的谐振腔就是用它来做成的。

对于开放式光腔，镜面上稳态场分布的形成可以看成是光在两个界面间往返传播的结果。

因此，两个界面上的场必然是互相关联的：一个镜面上的场可以视为由另一个镜面上的场所产生，于是求解镜面上稳态场的分布问题就归结为求解一个积分方程。

考虑在开腔中往返传播的一列波。

每次渡越时，波都将因为衍射损失一部分能量，并引起能量分布变化，如此重复下去……由于衍射主要是发生在镜的边缘附近，因此在传播过程中，镜边缘附近的场将衰落得更快，经多次衍射后所形成的场分布，其边缘振幅往往都很小（与中心处比较），具有这种特征的场分布受衍射的影响也将比较小。

可以预期：在经过足够多次渡越之后，能形成这样一种稳态场：分布不再受衍射的影响，在腔内往返一次后能够“再现”出发时的场分布，即实现了模的“自再现”，具体过程图1所示：2.2 matlab算法实现2.2.1 迭代解法的过程本文采用Fox—Li数值迭代法得到了了镜面上自再现模在x方向的分布并推广到整个镜面，最终动态显示每次渡越镜面上光场分布。

虽然是复数积分，但其和实数积分实现方法相同，即取一定步长，用矩形面积的和代替函数的定积分。

2.2.2程序实现源程序：主程序global steps L k alamda=input('²¨³¤lamda=');L=input('Ç»³¤L=');a=input('¾µ³¤a=');N=input('¶ÉÔ½´ÎÊýN=');k=2*pi/lamda;steps=500; %步长（加和次数）x=linspace(-a,a,steps);u_=ones(1,steps);for m=1:N %循环迭代for mm=1:stepsu0(mm)=QU(x(mm),u_);end;u_=u0/max(abs(u0));endamplitude=abs(u0)/abs(u0(steps/2)); %振幅归一化处理subplot(2,1,1)plot(x,amplitude)xlabel('x');ylabel('相对振幅');angle_u0=angle(u0)/pi*180;angle_u0=angle_u0-angle_u0(steps/2);subplot(2,1,2)plot(x,angle_u0)xlabel('x');ylabel('相对相位');调用程序function y=QU(x,u)global steps L k ax_=linspace(-a,a,steps);%产生x个step值模拟激光在平面腔中的度越过程b=2*a/(steps-1);y=sqrt(1i/L*exp(-1i*k*L))*sum(exp(-1i*k/2/L*(-x_+x).^2).*u)*b; %条状腔的模式迭代方程。

激光原理与技术课程设计

激光原理与技术实训课程设计说明书题目激光原理与技术课程设计系(部) 电子与通信工程系专业(班级) 10光电信息工程姓名学号指导教师起止日期2012年12月30日—2013年1月6日10级激光原理与技术课程设计任务书目录摘要：5 1.声光效应实验：61.3.1超声驻波场中光衍射的实验观察 61.3.2 观察超声驻波场的像，测量声波的传播速度。

71.3.3 超声驻波衍射光强的测量衍射效率71.3.4 衍射光强分布的测量光栅常数83.ND：YAG激光器调腔实验114.ND：YAG激光器调Q实验175.ND：YAG激光器倍频实验206.晶体的电光效应实验227 总结与体会：25 8注意事项：25参考文献25摘要：在本次课程设计中，我们做了以下几个实验：晶体的电光效应实验、声光效应实验、YAG激光器调腔实验、Y AG激光器调Q实验、Y AG激光器倍频实验和氦氖激光器调腔及其性能研究实验。

在试验中，我们了解了LN晶体的一次电光效应特性和电厂对晶体的作用机理。

知道了布拉格衍射的实验条件和特点，并通过对声光器件衍射效率和带宽等的测量，加深了对其概念的理解。

熟悉了固体激光器的装配和调试方法和其主要性能。

了解了氦氖激光器的结构和工作原理及其调谐技巧。

从实验的结果来看，大体符合理论的结果，但由于试验中的误差，也有一些结果不太精确。

关键词：电光效应声光效应Y AG 氦氖激光器1.声光效应实验：1.1实验目的：一．观察声光相互作用现象。

二．知道布喇格衍射的实验条件和特点。

三．通过对声光器件衍射效率和带宽等的测量，加深对其概念的理解。

四．学会测量声光偏转和声光调制曲线。

1.2实验原理：声波是一种弹性波（纵向应力波），在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。

超声场作用的这部分如同一个光学的“位相光栅”，该光栅间距（光栅常数）等于声波波长λs。

激光原理与技术第二版课程设计

激光原理与技术第二版课程设计一、引言激光技术是20世纪的重要技术之一，对现代制造、通信、医疗等领域产生了巨大作用。

本课程设计旨在通过深入学习激光原理与技术的基础知识，掌握激光加工、测量、通信等应用技术，并结合实际案例进行分析与讨论，为学生提供全面的激光技术知识体系。

二、教学目标1.着眼于学生的专业能力培养，强调学生在激光技术方面的应用能力。

2.通过理论课的教学，让学生全面了解激光原理和技术应用。

3.通过实验课的教学，让学生掌握相应的激光加工、测量、通信技术。

4.培养学生的科学思想、研究能力和解决实际问题的能力。

三、教学内容3.1 激光原理1.激光定义、特性和基本原理2.激光器系统和激光的产生3.激光光学系统4.激光辐射传输和散射3.2 激光加工1.激光加工基础2.激光切割、打孔和焊接3.激光表面处理技术3.3 激光测量1.激光干涉测量和散斑激光测量2.光栅光谱仪和激光拉曼光谱仪应用3.激光雷达和激光测距3.4 光纤通信1.光纤通信基础知识2.光纤通信系统组成3.光纤传输和调制技术3.5 案例分析结合实际案例，对激光技术在制造业、医学等领域的应用进行分析和讨论，让学生深入了解激光技术的发展现状和应用前景。

四、教学方式1.理论课程：采用授课和讨论相结合的方式，教师通过PPT讲授激光原理、激光加工、激光测量、光纤通信等知识，结合案例进行分析与讨论。

2.实验课程：教师将选择一些能够直观体现激光技术的实验，让学生亲手操作、观测和分析，加深对相关知识点的理解和掌握能力。

3.课外作业：每周布置一定量的相关课程作业，包括概念论述、案例分析等，以及自学相关技术书籍。

五、教学评估1.考试方式：期末考试采用闭卷形式，主要测试学生对激光技术知识点的掌握。

2.综合评估：除了课堂表现和考试成绩外，将会综合考虑学生实验成绩和课外作业完成情况，给出最终的成绩评价。

六、课程总结通过本课程的学习，学生可以全面了解激光原理和技术应用，掌握激光加工、测量、通信等应用技术，并结合实际案例进行分析与讨论，培养学生的科学思想、研究能力和解决实际问题的能力。

2024年激光原理与技术课件课件

激光原理与技术课件课件激光原理与技术课件一、引言激光作为一种独特的人造光，自20世纪60年代问世以来，已经在众多领域取得了举世瞩目的成果。

激光原理与技术已经成为现代科学技术的重要组成部分，并在光学、通信、医疗、工业加工等领域发挥着重要作用。

本课件旨在阐述激光的基本原理、特性以及应用技术，使读者对激光有更深入的了解。

二、激光的基本原理1.光的粒子性与波动性光既具有粒子性，也具有波动性。

在量子力学中，光被视为由一系列光子组成的粒子流，光子的能量与频率成正比。

而在波动光学中，光被视为一种电磁波，具有频率、波长、振幅等波动特性。

2.光的受激辐射受激辐射是指处于激发态的原子或分子在受到外来光子作用后，返回基态并释放出一个与外来光子具有相同频率、相位、传播方向和偏振状态的光子。

这个过程是激光产生的核心原理。

3.光的放大与谐振在激光器中，通过光学增益介质实现光的放大。

当光在增益介质中往返传播时，不断与激发态原子或分子发生受激辐射，使光子数不断增加。

同时，通过谐振腔的选择性反馈，使特定频率的光得到进一步放大，最终形成激光。

三、激光的特性1.单色性激光具有极高的单色性，即频率单一。

这是由于激光器中的谐振腔对光的频率具有高度选择性，只有满足特定频率的光才能在谐振腔内稳定传播。

2.相干性激光具有高度的相干性，即光波的相位关系保持稳定。

相干光在传播过程中能形成稳定的干涉图样，广泛应用于光学检测、全息成像等领域。

3.方向性激光具有极高的方向性，即光束的发散角很小。

这是由于激光器中的谐振腔对光的传播方向具有高度选择性，只有沿特定方向传播的光才能在谐振腔内稳定传播。

4.高亮度激光具有高亮度，即单位面积上的光功率较高。

这是由于激光的单色性、相干性和方向性使其在空间上高度集中，从而具有较高的亮度。

四、激光的应用技术1.光通信激光在光通信领域具有广泛应用，如光纤通信、自由空间光通信等。

激光的高单色性、相干性和方向性使其在传输过程中具有较低的信号衰减和干扰，从而实现高速、长距离的数据传输。

激光原理与技术教案

激光原理与技术教案教案标题：激光原理与技术教案教案目标：1. 了解激光的基本原理和特性。

2. 理解激光在不同领域中的应用。

3. 掌握激光技术的基本操作和安全知识。

教学内容：1. 激光的定义和基本原理a. 激光的概念和起源b. 激光的特性：单色性、相干性、直线传播性c. 激光的发射过程：受激辐射、能级跃迁d. 激光的能量特点：高能量密度、狭窄的光束2. 激光的应用领域a. 工业应用：切割、焊接、打标、测量等b. 医疗应用：激光手术、激光治疗、激光美容等c. 科学研究应用：光谱分析、激光干涉等d. 通信应用：光纤通信、激光雷达等3. 激光技术的基本操作和安全知识a. 激光器的组成和工作原理b. 激光器的分类和性能指标c. 激光器的安全操作规范d. 激光器的防护措施和事故应急处理第一课时：1. 导入：引入激光的概念和应用领域，激发学生的兴趣。

2. 介绍激光的基本原理和特性，通过实例和图示进行解释。

3. 进行激光的实验演示，让学生亲身感受激光的特点。

第二课时：1. 复习上节课的内容，进行简单的问答和讨论。

2. 介绍激光在工业、医疗、科学研究和通信等领域的应用案例。

3. 进行小组讨论，让学生选择一个应用领域进行深入研究，并准备小组报告。

第三课时：1. 学生小组报告，展示他们对所选应用领域的研究成果。

2. 引导学生思考激光技术的基本操作和安全知识的重要性。

3. 介绍激光器的组成和工作原理，讲解激光器的分类和性能指标。

第四课时：1. 复习上节课的内容，进行简单的问答和讨论。

2. 介绍激光器的安全操作规范，包括激光器的正确使用方法和注意事项。

3. 讲解激光器的防护措施和事故应急处理，强调学生在操作激光器时的安全意识和责任。

教学评估：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的积极参与程度。

2. 小组报告评估：评估学生对所选应用领域的研究成果和报告表现。

3. 激光技术操作考核：进行激光器的正确使用和安全操作的实际考核。

1. PowerPoint演示文稿，包含激光的基本原理、应用案例和操作安全知识。

激光课程设计

光电信息学院激光原理与技术（课程设计）学号：2905104014 学生姓名：李飞任课教师：余学才2012年 5 月课程设计题目：谐振腔的稳定性分析和自再现高斯光束计算任务一：如图A 所示的谐振腔，用MATLAB 程序计算光线在腔内的轨迹，演示腔稳定和不稳定时光线在腔内往返次数增加时光线轨迹。

初始光线参数可以任意选择。

图A 两球面匿组成的谐振腔设计思路：谐振腔的稳定性可以简单地通过稳定性条件判定，即L 为1100mm 。

故可分别选定两个L 值，对应稳定腔和非稳定腔分别讨论。

1）当L=1000mm 时，由稳定性条件可知这时腔应稳定，即光线可以在腔内往返无数次而不会横向溢出腔外。

下面用MATLAB 编写光束在腔内往返的 ABCD 矩阵来验证这点。

具体如下：以左侧反射镜 M1为参考平面，设各个部分传输矩阵如下广10、广1 0、T1 =_2_T2 =_2_n L 、11 T L ='、、& 丿< R2丿 <0 1」当 R1=500m ，R2=600mr 时，有- • 101-1〕Tri =2 1Tr2 =2 1500600故腔内往返一周后，总的传输矩阵为T =T1 T L T2 T L工：：1代入 R1=500mm, R2=600mm, 可得出谐振腔稳定的临界& = 6000 :::LR21旦R22 4L2I R R2R-I R22L(1 L)R22L 2L 2L —(1- = )(1- =)R1R20 WO 200 300 400 500 600 700 800 m 1000往返50次的QQ I I I I I I I I i H _________'0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000往返200次的因为-1<S<1,所以该谐振腔是稳定的，当谐振腔是稳定时，无论光经过多少次往返都不会跑出腔外。

激光技术课程设计matlab

激光技术课程设计matlab一、教学目标本课程旨在让学生掌握激光技术的基本原理，学会使用MATLAB软件进行激光相关数据的处理和分析，培养学生的实践能力和创新精神。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解激光技术的基本概念、原理和应用；（2）掌握MATLAB软件的基本操作和功能；（3）理解激光技术在现实生活中的应用和意义。

2.技能目标：（1）能够运用MATLAB软件进行激光数据的处理和分析；（2）具备一定的编程能力和问题解决能力；（3）学会团队合作和沟通交流。

3.情感态度价值观目标：（1）培养对激光技术的兴趣和热情，提高学习积极性；（2）增强创新意识，培养实践能力；（3）树立团队协作观念，增强集体荣誉感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括激光技术的基本原理、MATLAB软件的基本操作和激光技术在现实生活中的应用。

具体安排如下：1.激光技术的基本原理：介绍激光的产生、特性及其应用领域；2.MATLAB软件的基本操作：学习MATLAB的编程语法、函数和图形绘制等功能；3.激光技术在现实生活中的应用：探讨激光技术在通信、医疗、工业等方面的应用案例。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：讲解激光技术的基本原理和MATLAB软件的基本操作；2.案例分析法：分析激光技术在现实生活中的应用案例，引导学生学以致用；3.实验法：学生进行MATLAB软件的实操训练，提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《激光技术基础》、《MATLAB编程与应用》；2.参考书：激光技术相关论文、书籍；3.多媒体资料：激光技术应用案例视频、MATLAB软件操作演示视频；4.实验设备：计算机、MATLAB软件。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生的课堂参与度、提问回答等情况，占总评的20%；2.作业：布置与课程相关的中等难度作业，评估学生的知识掌握和应用能力，占总评的30%；3.考试：进行一次期中考试和一次期末考试，评估学生的综合运用能力，占总评的50%。

基于MATLABGUI的激光原理仿真

基于MATLABGUI的激光原理仿真作者：殷建玲，敖志伟，沈学举，毛少娟，李莉，陈玉丹来源：《教育教学论坛》 2017年第36期殷建玲，敖志伟，沈学举，毛少娟，李莉，陈玉丹（军械工程学院电子与光学工程系光学工程教研室，石家庄050003）摘要：利用MATLAB GUI编程语言对激光原理部分理论进行了仿真模拟，制作了包括高斯光束、高斯光束变换、自再现模的形成、调Q激光器的脉冲输出等激光原理仿真平台，并将其运用到实际的理论教学中，使抽象的物理过程直观形象，从而对《激光原理与技术》课程的教学起到很好的辅助作用。

关键词：MATLAB GUI；激光原理；仿真中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）36-0275-02引言《激光原理与技术》课程是我院直通车军用光电工程专业的一门专业基础课。

该课程目前尚无相关教学辅助软件。

为此，笔者以MATLAB_GUI为基础，初步构建了能随意调节参数的激光原理实验仿真平台。

一、平台简介激光原理实验仿真平台主要包括四个模块：高斯光束、高斯光束变换、自再现模的形成和调Q激光器的脉冲输出特性，总体框架如图1所示。

二、各模块的仿真实现1.高斯光束。

激光的特殊产生方法导致出现了一种新型光波———高斯光束，其特性和传播规律与普通球面光波完全不同。

但即使最简单的基横模TEM00光束，其光强分布也是高斯函数分布，且等相位面曲率半径和中心不断变化；高阶模激光束就更复杂了。

模拟仿真的关键是光强的表达式，以及厄米函数和拉盖尔函数与高斯函数的乘积，其部分核心程序如下：（1）function pushbuttonjimo_Callback （hObject，eventdata，handles）%产生基模高斯光束图像（2）Ie=hermite（m，sqrt（2）*xx）.^2.*hermite（n，sqrt（2）*yy）.^2.*exp（-2*（xx.^2+yy.^2））；%厄米函数（3）Ie=（sqrt（2）*rho）.^（2*l）.*dlaguerre（p，l，2*rho.^2）.^2.*exp（-2*rho.^2）.*cos（l*theta）.^2；%拉盖尔函数利用plot函数语句汇出了强度分布曲线，拉盖尔高斯光束的仿真结果如图1所示。

激光原理课程设计

, , ', ' = 2 − ( , , ', ') =
− ( , , ', ')
(4)
2.Fox-Li 数值迭代法积分方程（3）和（4）的解通过数学证明是存在的，但是实际求
解是很困难的，所以在大多数情况下只能使用近似方法求数值解。 Fox-Li数值迭代法就是运用标量近似来分析模场特性。其运用的就是迭代的思想，其迭代公式为式（3）。
此方法的基本物理解释是将初始场分布视为由无数多个本征函数以一定比例叠加的结果，不同的本征函数对应不同的模式，在腔内往返渡越过程中，不同模的衍射损耗不同，经过足够多次往返渡越后，衍射损耗大的模受到的衰减程度比衍射损耗小的模大得多，当损耗大的模的贡献与损耗小的模的贡献相比可以忽略时，剩下的便是小损耗模的稳定场分布。
+
=
−
,'
''
, ' ( ') '
,' =
−
−
( − ')2 2
(8)
,'=
−
−
( − ')2 2
根据上述的公式在初始场分布设定的情况下就可以应用迭代的方法计算出分布情况。
3.条形腔
条形腔是一种理想的模型，即一个方向有限长，而另一个方向上
无限延伸的腔形，与矩形腔类似。由于只在长度有限的那个方向上发
近似，我们只能根据不同几何形状的腔型来进行合理近似。于是，将
公式（1）作用于开腔的两个镜面上的场分布，可以镜面 S1 上场
1( ', ')与镜面 S2 上场 2( , )联系起来，经过 q 次传播后，根据上
述的假设有公式（2）：