绪论激光的基本原理

一些相关的重要学术刊物 (SCI收录期刊）
Nature
Science
Physics Review Letters (PRL) 6.017
Applied Physics Letters (APL) 4.207
Optics Letters (OL) 3.395
Optics Express (OE) 3.219
作业＋练习＋专题 25％ 期中 30％ 期末考查 45％
※ 课堂纪律：上课时不准吃、喝；关闭手机; 上课期间不得随意离开教室
※ 学风建设：主动积极听课，把心留在教室里， 认真独立完成作业 端正态度，不要有投机取巧的侥幸心理 处理好课程学习和出国准备的矛盾
※ 教师有关联系信息 姚敏玉 东主楼11区410 62772370 yaomy@ee.tsinghua.edu.cn 张洪明 东主楼11区409 62772370 zhhm@tsinghua.edu.cn
• 全息术－D.Gaber，不实用技术 成为可能 • 光通信－室温工作的双异质结半导体激光器和掺铒光纤
放大器带来了光通信的革命性变化 • 国防安全
英文参考书：
Amnon Yariv “Introduction to Optical Electronics ” Anthony E. Siegman “ Lasers” Orazio Svelto “Principles of Lasers” 1998年 （第四版） Joseph T. Verdeyen “Laser Electronics” 1995年（第三版） 中文参考书：
第一讲
❖ 序言 ❖ 激光发展历史 ❖ 激光基本原理概述
光和物质相互作用的三种过程 光的受激辐射放大 自激振荡器
作业：1-2, 1-3, 1-6
2005年－国际物理年 World Physics of the year （联合国通过大会决议）
“爱因斯坦年”（德、英等国直接命名） 恰逢爱因斯坦逝世50周年 1905年是科学史上较为特殊的一年，创造奇迹的一年。 当时默默无闻的爱因斯坦（26岁）发表的5篇论文（涉及 光电效应、布朗运动和狭义相对论）彻底改变了传统的物 理学，也为造福后世的诸多技术奠定了基础。
布隆伯根(N.Bloembergen)提出利用光泵浦三 能级系统实现粒子数反转分布的新构思
1960.7：美国休斯公司实验室梅曼(T.H.Maiman) 世界上第一台红宝石固态激光器诞生
1997: 朱棣文、菲利普(W.Phillips)和塔罗季 （C.Tannoudi) 利用激光冷却和钳制原子的研究 2000: 赫伯特·克雷歇尔（H.Pressel），提出了双 异质结构，实现半导体激光器室温工作。
Journal of Applied physics (JAP) 2.281
IEEE Photonic technology Letters (PTL) 2.1
IEEE Journal of Quantum Electronics (JQE) 2.097
Journal of Lightwave Technology (JLT) 1.983
物理微观领域：人类对物质组成的认知还需要更为深入
物理学发挥“用”的功能：研究繁杂系统，让物理学为 能源、材料、信息和环境问题提出解决方案及与其他学 科的交叉和渗透。
《Nature》杂志社论： “在下一次(物理学理论)革命前 ，物理学的主要成就将出现在工程领域。正在从事这方 面工作的物理学家如果保持沉默，是可耻的……物理学 不仅是要了解我们的宇宙，而且也致力于制造有用、有 时也是激动人心的事物。”
※ 教学大纲：第三、八章（不讲）；第九、十章（自学） ※ 教学手段：
上课内容：演示文稿（英文文稿试用） 课堂练习：课前或课后 （10min.） 课后作业：周一课前交，下课后补交按迟交处理 习题讲评&课堂讨论：2-3次 专题学习报告（继续试点，自愿参加） 考试方式：开卷 期中 & 期末 ※ 成绩：作业＋练习 15％ 期中 30％ 期末考查 55％
0字班激光原理成绩统计
6 6 17
8
> 90
> 80
> 70
> 60
47
< 60
1字班激光原理最终成绩统计
5 15
19
11
>90
>80
>70
>60
28
<60
激光发展的历史回顾
LASER -- Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
子学与微波技术的发展
1954：美国汤斯(C.H.Townes) 前苏联巴索夫(N.G.Basov) 普洛霍洛夫 (A.M.Prokhorov)
第一次实现氨分子微波量子振荡器(MASER)
1958: 美国汤斯(Towns)与肖洛(A.L.Schawlow) 提出利用开放式光学谐振腔实现光振荡的新思想;
电子学－研究电子作为信息和能量载体的科学
光子学－研究光子作为信息和能量载体的科学
光子技术－ 相干光的产生
来自百度文库
激光原理 （48学时）
相干光的控制 (调制、偏转)
光频率（波长）变换 相干光的检测及应用
光电子技术
电子技术-
光与电是“兄弟”，光只是波长更短的电磁波
光电子学是汇集光子学、电子学、光子技术与电子技 术的一门学科
2005国际物理年的意义
－负有帮助物理学在21世纪重振雄风的重任
学好数理化，走遍天下全不怕
电子、生物和经济等新兴学科的吸引力 ↑ 主宰上世纪发展的科学界，正在缓慢而又令 人痛苦地衰落，有青黄不接的危机。(法新社)
21世纪是否会出现 第二个爱因斯坦？
物理宏观领域：宇宙学的一些基本问题，如暗物质、暗 能量的来源、组成和性质。
追寻成功者的足迹，给人必要的启迪
• 任何一项发明都是一批科学家前仆后继，大胆探索的结果,
• 勤奋，善于学习，抓住机遇，把握科学前沿。
• 大胆设想, 勇于创新，勇于实践,锲而不舍。
激光的发明使光学领域的研究出现新的活力。激光一方面 为成熟的领域中现有的各种应用技术带来数量级的改善， 另一方面又开辟了一些新的领域和新的应用和新学科。
• 科学技术发展规律
基础理论研究 应用技术 产品开发 产业
• 基础理论研究是构筑科学大厦的基石 • 为激光发展进行探索的科学家
1917: 爱因斯坦(A.Einstein) 提出了受激辐射可实现光放大的概念, 为激光
发明奠定了理论基础
1917年以后近四十年内： 量子理论的发展; 粒子数反转的有效实现;电