《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。

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。