《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》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。
激光原理与技术各章重点(基本补全)
激光原理与技术期末总复习第1章1.激光产生的必要条件(粒子数反转分布)2.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)3.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4.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？5激光器泵谱技术的分类:直接泵谱缺点：首先从基态E1到激光上能级E3往往缺乏有效途径，即B13（对光泵浦）或σ13（对粒子泵浦）太小，难以产生足够的增益；其次即使存在E1 E3的有效途径，但同一过程可能存在由E1到激光下能级E2的有效途径，结果是W12/W13太大难以形成粒子反转分布。
这些缺点是直接泵浦方式对很多激光器来说是不适用的。
间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式)间接泵谱的优点：首先，中间能级具有远大于激光上能级的寿命，且可以是很多能级形成的能带，因而，Ei 上很容易积累大量的粒子；其次，在有些情况下，将粒子从基态激发到Ei 的几率要比激发到Eu 的几率大得多，这就降低了对泵浦的要求；最后，依据选择定则，可以使Ei 向Eu 的弛豫过程比Ei 向激光下能级Ei 的弛豫过程快得多6..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7.能画出激光工作物质三能级系统能级图，说明能级间粒子跃迁的动态过程？8.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？9. 激光的特性(单色性、方向性、相干性和高亮度)10. 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 11.激光器的输出特性。
（43页）第2章1.光学谐振腔的分类和作用分类：能否忽略侧面边界，可将其分为开腔，闭腔以及气体波导腔按照腔镜的形状和结构，可分为球面腔和非球面腔是否插入透镜之类的光学元件，或者是否考虑腔镜以外的反射表面，可以分为简单腔和符合腔 u u u u S h A c h I τσντνπν11228==)211(2121111τττπν++++=∆∑∑u jj i ui H A A N D M T Mc kT 072/120)1016.7(])2(ln 2[2ννν-⨯==∆⎰+∞∞-=1)(ννd g根据腔中辐射场的特点，可分为驻波腔和行波腔从反馈机理的不同，可分端面反馈腔和分布反馈腔根据构成谐振腔反射镜的个数，可分为两镜腔和多镜腔作用：①提供轴向光波模的光学反馈；②控制振荡模式的特性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: 单程损耗：122L m D ββδ==( D 为平平腔镜面的横向尺寸（反射镜的直接）β两镜面直接的小角度L 两镜面直接的距离（腔长）)单程衍射p59开始带图3.推导平平腔的两个相邻纵模的频率间隔证明：4.以平-平腔为例理解光学谐振腔横模的形成过程5. 用g 参数表示的谐振腔稳定性条件6..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
《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。
激光原理与技术各章重点(基本补全)
激光原理与技术各章重点(基本补全)激光原理与技术期末总复习第1章1.激光产生的必要条件(粒子数反转分布)2.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)3.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 2S2u1uu1u4.谱线加宽的分类:均匀加宽和非均匀加宽1112H(AuiA1ju1) 2i112j 2(ln2)kT1/2T72(10)D00 MNMc2两种加宽的本质区别？ 5激光器泵谱技术的分类: 直接泵谱缺点：首先从基态E1到激光上能级E3往往缺乏有效途径，即B13或σ13太小，难以产生足够的增益；其次即使存在E1E3的有效途径，但同一过程可能存在E1到激光下能级E2的有效途径，结果是W12/W13太大难以形成粒子反转分布。
这些缺点是直接泵浦方式对很多激光器来说是不适用的。
间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式) 间接泵谱的优点：首先，中间能级具有远大于激光上能级的寿命，且可以是很多能级形成的能带，因而，Ei上很容易积累大量的粒子；其次，在有些情况下，将粒子从基态激发到Ei的几率要比激发到Eu的几率大得多，这就降低了对泵浦的要求；最后，依据选择定则，可以使Ei向Eu的弛豫过程比Ei向激光下能级Ei的弛豫过程快得多 6..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 7.能画出激光工作物质三能级系统能级图，说明能级间粒子跃迁的动态过程？ 8.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？ 9. 激光的特性(单色性、方向性、相干性和高亮度) 10. 证明光谱线型函数满足归一化条件8hhIcA证明:则 g d1 11.激光器的输出特性。
？？？第2章1.光学谐振腔的分类和作用分类：能否忽略侧面边界，可将其分为开腔，闭腔以及气体波导腔按照腔镜的形状和结构，可分为球面腔和非球面腔是否插入透镜之类的光学元件，或者是否考虑腔镜以外的反射表面，可以分为简单腔和符合腔II dIg dIg d1根据腔中辐射场的特点，可分为驻波腔和行波腔从反馈机理的不同，可分端面反馈腔和分布反馈腔根据构成谐振腔反射镜的个数，可分为两镜腔和多镜腔作用：①提供轴向光波模的光学反馈；②控制振荡模式的特性 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: 单程损耗：1L2m2D( D为平平腔镜面的横向尺寸β两镜面直接的小角度L两镜面直接的距离)单程衍射p59开始带图3.推导平平腔的两个相邻纵模的频率间隔cqq1q/2L证明：22L/q2 0 /2L qq cqq/ 2L cqq1q/ 2L4.以平-平腔为例理解光学谐振腔横模的形成过程5. 用g参数表示的谐振腔稳定性条件 0g1g216..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。
激光测量技术 激光原理与技术
20
三、谐振腔
由提I高(ZZ)的大I小0e，GZ常知常，采Z用越以大下，结光构越: 强， 为减小体积，
目的:
1. 光往返,增加Z的大小,利于光放大
2. 腔体对光的频率、相位、传播方向和偏振方向有选 择作用.
测控教研室
20光产生的条件
条件： 三要素加一阀值条件
三要素: 1. 泵浦 2. 增益介质 3. 谐振腔 阀值条件: 光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大 于或者等于所遭受的各种损耗之和.
测控教研室
2006年3月6日星期一
31
一、方向性
光的方向性定义参数： 1.发散角
光源发出的所有光线中 两光线之间的夹角的最 大夹角, 一般 2 表示 单位Rad
书中用度表示,错误
?
测控教研室
2006年3月6日星期一
2
32
2.空间立体角
以立体角顶点为球心，作一半
径为R 的球面。用此立体角的 边界在球面上所截的面积ds 除 以半径平方标志立体角的大小， 即（以dω表示立体角，R为半 径）
③ 定态限制:即电子的轨道 运动的角动员P必须等于 h/2π的整数倍:
PФ=nh/2π 玻尔量化条件 n为整数 主量子数
测控教研室
2006年3月6日星期一
8
2.简并度、简并能级
表 13-1 角动量状态
主量子数 (n)
1 23
符号
K LM
角动量 l (n-1) 0 1 2
符号
s pd
简并度 g = 2l+1 1 3 5
测控教研室
2006年3月6日星期一
22
通用结构
全 反 镜
五、结构形式
泵浦源
《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：。
13激光原理与技术复习重点
1、激光器按工作物质分类，主要有 、 、 和 。
2、能够做为泵浦光源应当满足两个条件：1、 2、 。
3、常用的调Q 技术有。
4、常常用稳定图来表示共轴球面腔的稳定条件，定义：221111R L g R L g -=-=及 ，则当 时，共轴球面谐振腔为稳定腔，当 时，共轴球面谐振腔为非稳腔，当 时，共轴球面谐振腔为临界腔。
5、基本的激光技术有 ， ， ， （任写4种）。
6、在高斯光束的聚焦中，有πωλωf ≈'0，即缩短f 和加大ω都可以缩小聚焦点光斑尺寸的目的, 前一种方法就是要采用 ，后一种方法又有两种途径：一种是来加大ω；另一种办法就是 从而加大ω 。
4、固体激光器基本上都是由 、 、 和 构成的。
5、要使受激辐射起主要作用而产生激光，必须具备三个条件1、2、 3、 。
6、 谐振腔的损耗包括。
2、共焦腔的基模光束是高斯光束，一般描述高斯光束性质的两个量是和，表达式分别为，。
1、简述均匀增宽型谱线的纵模竞争现象。
2、TEM横模光斑示意图。
2、画出103、染料激光器受到人们重视的原因4、简述调Q原理的技术过程。
5、简述自再现模的概念。
6、简述模式的“空间竞争”现象。
7、简述兰姆凹陷稳频法。
8、什么叫粒子数密度反转分布值的饱和效应。
9、简述损耗内调制主动锁模原理。
10、激光谱线加宽分为均匀加宽和非均匀加宽，简述这两种加宽的产生机理、谱线的基本线型。
11、简述三能级系统的上下能级之间粒子数反转产生激光的物理过程。
12、物质的粒子跃迁分辐射跃迁和非辐射跃迁，简述这两种跃迁的区别。
13、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？论述题是关于增宽理论的论述。
《激光原理》课件
《激光原理》课件一、教学内容本节课的教学内容选自教材《物理》的第四章第三节，主要涉及激光的产生原理、激光的特性及其在现代科技领域的应用。
具体内容包括：激光的产生原理，激光的特性（单色性、相干性、方向性），激光在通信、医疗、科研等领域的应用。
二、教学目标1. 让学生了解激光的产生原理，理解激光的特性及其在现代科技领域的应用。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的创新意识。
三、教学难点与重点重点：激光的产生原理，激光的特性及其在现代科技领域的应用。
难点：激光的产生原理，激光的相干性及其在通信领域的应用。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、激光笔、实验器材。
学具：教材、笔记本、实验报告单。
五、教学过程1. 情景引入：通过展示激光表演，让学生感受激光的神奇，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：讲解激光的产生原理，引导学生理解激光的特性（单色性、相干性、方向性）。
3. 实验演示：进行激光实验，让学生直观地感受激光的特性。
4. 应用拓展：讲解激光在通信、医疗、科研等领域的应用，让学生了解激光的实际意义。
5. 课堂互动：设置随堂练习，让学生运用所学知识解决实际问题。
六、板书设计激光原理：1. 产生原理2. 特性：单色性、相干性、方向性3. 应用：通信、医疗、科研等领域七、作业设计1. 请简述激光的产生原理。
2. 请列举三个激光的应用实例，并说明其原理。
3. 请结合生活实际，谈谈你对激光应用的认识。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：激光技术在不断发展，教师可以引导学生关注激光技术的最新动态，了解其在不同领域的应用前景，培养学生的创新意识。
同时，可以组织学生进行激光实验，提高学生的实践能力。
重点和难点解析一、教学内容本节课的教学内容选自教材《物理》的第四章第三节，主要涉及激光的产生原理、激光的特性及其在现代科技领域的应用。
具体内容包括：激光的产生原理，激光的特性（单色性、相干性、方向性），激光在通信、医疗、科研等领域的应用。
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。
《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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《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。
第一节调制的基本概念
第二节电光调制
第三节声光调制
第四节其它调制技术
第七章调Q(Q开关)技术
8 学时
本章重点和难点：调Q激光器的基本理论、常见调Q方法。
第一节引言
第二节调Q激光器的基本理论
第三节电光调Q
四节声光调Q
第五节被动式可饱和吸收调Q
第六节转镜调Q简介
第八章超短脉冲技术
6学时
本章重点和难点：锁模机理、超短脉冲测量技术
第一节引言
第二节锁模基本原理
第三节主动锁模
第四节被动锁模
第五节其它锁模技术
第六节单一脉冲的选取及超短脉冲测量技术
第九章模式选择技术
2学时
本章重点和难点：模式选择技术、模式测量方法。
第一节概述
第二节横模选择技术
第三节纵模选择技术
第十章激光放大技术
8学时
本章重点和难点：脉冲放大器的理论、长脉冲激光放大的稳态理论、激光放大器设计、半导体激光放大器与光纤放大器、拉曼放大器、布里渊放大器。
第一节概述
第二节脉冲放大器的理论
第三节长脉冲激光放大的稳态理论
第四节再生式放大技术
第五节半导体激光放大器与光纤/波导放大器
第六节分布式光放大器
第十一章激光频率变换技术
6学时
本章重点和难点：激光频率变换技术、二次谐波、倍频、和频、光学参量振荡。
第一节概述
第二节光学倍频
第三节光学参量振荡
第十二章常见激光器
4学时
本章重点和难点：气体激光器、固体激光器、光纤激光器、自由电子激光器。
第一节气体激光器
第二节固体激光器
第三节光纤/波导激光器
第四节其它类型激光器
四、实验内容与学时分配：
六、大纲说明
本大纲适用于应用物理学本科专业。
教学总时数为72学时，课堂教学以教学参考书为参考材料，按照本大纲的内容进行教学。
本课程宜安排在学生学完数理方法、电磁学、光学、电动力学、量子力学等有关基础课程之后的第三学年下学期。
七、教学参考书
1、蓝信钜等，《激光技术》，科学出版社，2003。
2、周炳鲲等，《激光原理》，国防工业出版社，2000（第四版）。
3、陈钰清等，《激光原理》，浙江大学出版社，1992。
4、 A.Yariv，《Quantum Electronics》，1975年。