激光物理學(xué)分解

1、第一章激光的基本概念1.1時間相干性和空間相干性1相干時間2.相干面積3.相干體積1.2光波模式和光子狀態(tài)1.光波模式2.光子及其狀態(tài)1. 3光與物質(zhì)的相互作用1.光與物質(zhì)相互作用的三過程（自發(fā)輻射 受激吸收 受激輻射）2.愛因斯坦系數(shù)間的關(guān)系3.光子簡并度4.激光器與起振條件第二章 腔模理論的一般問題2.1變換矩陣1.變換矩陣的基本性質(zhì)2.變換矩陣各元素的意義 2.2腔的穩(wěn)定性問題1.穩(wěn)定性條件2.等效方法 2.3腔的本征模式 2.4腔的損耗1.平均單程損耗因子2.光子在腔內(nèi)平均壽命3.無源諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q4.本征振蕩模式帶寬 第三章 穩(wěn)定球面腔 3.1共焦腔的振蕩模3.2光斑尺寸和等價共

2、焦腔 3.3衍射損耗及橫模選擇 3.4諧振頻率， 模體積和遠(yuǎn)場發(fā)散角 第四章 高斯光束4.1厄米高斯光束和拉蓋爾高斯光束 4.2高斯光束的q參數(shù) 第五章非穩(wěn)定腔5.1非穩(wěn)定腔的諧振模5.2幾何放大率和功率損耗率5.3單端輸出虛共焦腔的設(shè)計 第六章 電磁場和物質(zhì)相互作用 6.1線性函數(shù)1.定義2.自然加寬和碰撞加寬N3.多普勒加寬4.綜合加寬 6.2速率方程組1.三能級系統(tǒng)2.四能級系統(tǒng) 第七章 增益飽和與光放大 7.1發(fā)射截面和吸收截面 7.2小信號增益系數(shù)7.3均勻加寬工作物質(zhì)的增益飽和1.反轉(zhuǎn)集居數(shù)的飽和2.均勻加寬大信號增益系數(shù) 7.4非均勻加寬工作物質(zhì)的增益飽和1.加寬大信號增益系數(shù)2

3、.強光作用下弱光的增益系數(shù) 第八章 激光振蕩理論8.1激光器的振蕩閾值,閾值反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度8.2連續(xù)激光器或長脈沖激光器的閾值泵浦功率 8.3多模激光器8.4頻率牽引 第九章 激光的半經(jīng)典理論9.1處理方法 9.2密度矩陣1.定義2.性質(zhì)9.3集居數(shù)運動方程迭代解1.靜止原子的單模理論2.運動原子的單模理論3.靜止原子的多模理論4.環(huán)形激光器5.塞曼激光器 第十章 激光的量子理論10.1輻射場的量子化10.2相干態(tài)10.3相干態(tài)的幾個性質(zhì)10.4約化密度矩陣10.5原子和輻射場的相干作用10.6主方程10.7振蕩閾值和增益飽和10.8光子統(tǒng)計10.9內(nèi)稟線寬10.10激光場的光強漲落 第十一章

4、 相干光學(xué)瞬態(tài)效應(yīng)11.1二能級系統(tǒng)和輻射場相互作用 11.2相干瞬態(tài)光學(xué)過程11.3相干雙光子過程激光物理 (Laser Physics) 021-專課程代碼 :319.005.1 共濟網(wǎng)課程性質(zhì) : 專業(yè)選修課 院學(xué)分?jǐn)?shù) : 3 周學(xué)時 : 3200092同濟大學(xué)四平路教學(xué)目的：同濟激光是繼電光源、 X 光以后，人類在上世紀(jì)六十年代發(fā)明的，又一種對人類社會進步帶來革命性影響的光 源。由于激光的亮度高、單色性好、相干性好、方向性強等特點，已廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生命科學(xué)和信 息科學(xué)等眾多領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、信息、軍事等領(lǐng)域也都起到不可或缺的作用。 本課程將重在基本概念、物理

5、圖象，重在理解和運用；學(xué)習(xí)以后，得到學(xué)以致用的開闊思路，得到不僅知 其然，而且知其所以然的樂趣。 33623 037同濟大學(xué)四平路教學(xué)內(nèi)容：336260 37激光的基礎(chǔ)理論 336 26038激光的產(chǎn)生和基本原理 021- 諧振腔 48 號激光器件 共濟鎖模激光器 彰武自由電子激光 專X 光激光 彰武 相干光學(xué)瞬態(tài)過程 3362 3039 激光光譜 網(wǎng)絡(luò)督察課教學(xué)和考核方式：采用多媒體課件教學(xué)方法，每周 3 學(xué)時講課，有些課后將留下若干作業(yè)，學(xué)期期中和期末進行開卷測驗，評定考核成績。參考教材：1 美 W. 克希耐爾著，孫文等譯， 固體激光工程 ，科學(xué)出版社， 20022彭惠民等主編， X 射線

6、激光 ，國防工業(yè)出版社， 19973黃世華編著， 激光光譜學(xué)原理和方法 ，吉林大學(xué)出版社， 2001編寫者： 周映雪 （復(fù)旦大學(xué)物理系教授）編寫時間： 2003 年 11 月激光原理課程教學(xué)大綱課程編碼： 5010205 學(xué) 分： 4 學(xué)分 總 學(xué) 時： 64 學(xué)時 適用專業(yè)： 光信息科學(xué)與技術(shù)一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)： 激光原理是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干專業(yè)課，本課程向?qū)W生教授激光器的基本原理，培養(yǎng)學(xué)生分 析解決激光物理問題的能力，特別強調(diào)物理概念的深入理解，為今后從事光信息技術(shù)科研及開發(fā)工作打下 良好的專業(yè)基礎(chǔ)。二、先修課程： 量子力學(xué)、電動力學(xué)、熱學(xué)與統(tǒng)計力學(xué) 光學(xué)原理 電子技術(shù)基礎(chǔ)

7、三、教學(xué)基本要求：了解激光的發(fā)現(xiàn)、量子電子學(xué)的誕生、激光科學(xué)的創(chuàng)立。光的模式及等價概念，光與物質(zhì)相互作用過程 的幾種理論描述方法以及輻射量子理論的主要結(jié)論；激光物理的理論形式及適用范圍。理解光的自發(fā)輻射、 受激輻射和受激吸收的愛因斯坦理論， 光譜線的形狀和加寬機理， 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布， 增益特性和速率方程理論， 激光器的工作過程， 諧振腔的光場運動方程及高斯光束特性， 等價共焦腔理論， 調(diào) Q 及鎖模原理。掌握輻射半經(jīng)典理論，激光閾值條件，連續(xù)激光器穩(wěn)定狀態(tài)的建立，模式競爭，根據(jù)激光工作物質(zhì)的增 益特性分析激光器的震蕩條件、模式競爭效應(yīng)、輸出功率及激光放大器增益特性，具有均勻加寬和非均勻 加寬譜

8、線工作物質(zhì)增益飽和行為的差別以及相應(yīng)的激光器工作特性的差別，腔的穩(wěn)定條件，腔的衍射理論 對共焦腔解析解的結(jié)果 高斯光束的性質(zhì)。四、教學(xué)內(nèi)容：一 ）輻射理論16 學(xué)時1、光的模式、光子的量子狀態(tài)3 學(xué)時2、輻射的經(jīng)典理論4 學(xué)時3、輻射的半經(jīng)典理論4 學(xué)時4、輻射的量子理論2 學(xué)時5、光譜線形式及加寬3 學(xué)時（二）激光器基本原理21 學(xué)時1、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布4 學(xué)時2、工作物質(zhì)增益特性及飽和效應(yīng)4 學(xué)時3、激光器的閾值條件4 學(xué)時4、連續(xù)運轉(zhuǎn)激光器穩(wěn)定狀態(tài)的建立3 學(xué)時5、激光器的速率方程理論3 學(xué)時6、激光器的頻率特性3 學(xué)時（1）激光器的頻寬（2）頻率牽引效應(yīng)（三）光學(xué)諧振腔14 學(xué)時1、光學(xué)

9、諧振腔的穩(wěn)定條件4 學(xué)時2、光學(xué)諧振腔的衍射理論6 學(xué)時3、等價共焦腔4 學(xué)時（四）激光理論簡介5 學(xué)時1、激光理論的結(jié)構(gòu)和分類1 學(xué)時2、拉姆自洽場方程2 學(xué)時3、宏觀電極化強度與密度矩陣的關(guān)系2 學(xué)時（五）調(diào) Q 及鎖模原理8 學(xué)時1、調(diào) Q 原理4 學(xué)時2、鎖模原理4 學(xué)時五、教學(xué)參考書1、沈柯編激光原理教程第一版 .北京：北京理工大學(xué)出版社出版 .1986 年2、周炳琨等編激光原理第一版，北京：國防工業(yè)出版社出版.1983 年3、鄒英華、孫陶亨編著激光物理學(xué)第一版北京：北京大學(xué)出版社1991 年4、Orazio Svelto ，Principles of lasers ，New Yor

10、k ：Plenum Press ，19895、Jeff Hecht, Understanding lasers:an entry-level guide,New York:IEEE press,1994北京工業(yè)大學(xué)“激光原理 ”課程教學(xué)大綱英文名稱：Principle of laser課程編號：0000246課程類型：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)時：56學(xué)分：3.5適用對象：本科生先修課程：高等數(shù)學(xué)（1）-1、高等數(shù)學(xué)（1）-2、普通物理1-1、普通物理1-2、光學(xué)I 使用教材：激光原理與激光技術(shù)，俞寬新等編著，北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998年3月 參考書：激光原理（第五版），周炳琨等編著，國防工業(yè)出版社，

11、2004年8月一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)激光原理是應(yīng)用物理專業(yè)（光通信與光電子技術(shù)）本科生的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，在學(xué)習(xí)過公共基礎(chǔ)必修課高等數(shù)學(xué)（1）-1、高等數(shù)學(xué)（1）-2、普通物理I-1、 普通物理I-2和學(xué)科基礎(chǔ)必修課光學(xué)I等課程以后開設(shè)。它又是本專業(yè)限選課 晶體光學(xué)、光電子學(xué)、光纖通信原理、信息光學(xué)和實踐環(huán)節(jié)課程2專業(yè)物理實驗-1、專業(yè)物理實驗-2等所必須的先修課。 本課程旨在使學(xué)生掌握激光器發(fā)光的機理、條件及性質(zhì)；光學(xué)諧振腔及其產(chǎn)生的高 斯光束的基本性質(zhì)；激光巨脈沖技術(shù)如調(diào)C技術(shù)和鎖模技術(shù)等基本理論與基本技術(shù)。 通過課堂教學(xué)和課外作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的 學(xué)習(xí)打

12、下必須的基礎(chǔ)，并為學(xué)生將來從事光通信與光電子技術(shù)的科研、教學(xué)和生產(chǎn) 等任務(wù)打下堅實的基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 激光基本原理內(nèi)容與要求：2光相干性：理解光源的時間、空間相干性的概念2；掌握相干長度、相干時間、相2 2光波模式：理解單色模式密度的概念2；理解光波縱模與橫模的物理意義2；理解光 子態(tài)與光波模式的關(guān)系2。2躍遷：理解自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收躍遷的概念及躍遷幾率的意義2；理解愛因斯坦系數(shù)與躍遷幾率間的關(guān)系干面積與光源單色性參數(shù)的計算1無源腔損耗：掌握無源腔平均單程損耗率包括輸出、衍射損耗的計算1；掌握腔壽1 1命的計算；掌握腔Q值的計算；掌握無源腔內(nèi)光強的計算1本征縱模線寬

13、：掌握無源腔本征縱模的頻率間隔與線寬的計算1菲涅耳數(shù)：掌握諧振腔菲涅耳數(shù)計算方法與意義1速率方程：理解三能級與四能級系統(tǒng)的速率方程2。激光理論：了解激光器機理的經(jīng)典理論、半經(jīng)典理論、量子理論、速率方程理論3。重點：表觀中心頻率、共振速度、線型函數(shù)。 難點：共振速度、線型函數(shù)、速率方程第三章 介質(zhì)對光的增益內(nèi)容與要求：發(fā)射截面：掌握激光介質(zhì)的發(fā)射截面的物理意義與計算方法11；掌握有源腔光強計算1。小信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)：理解小信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的意義與計算方法2。大信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)：理解大信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的意義與計算方法2。小信號增益系數(shù)：掌握均勻加寬與非均勻加寬小信號增益系數(shù)的計算11；掌握小信號增益曲線1

14、。2 1激光基本知識： 理解激光產(chǎn)生的條件2；掌握激光器結(jié)構(gòu)1；理解三能級和四能級系統(tǒng)2。激光特性：理解激光的單色性好、相干性好、方向性好、亮度高等特性 重點：光相干性、無源腔損耗、本征縱模線寬、菲涅耳數(shù)。難點：光相干性、光波模式、無源腔損耗。第二章 輻射場與物質(zhì)的相互作用內(nèi)容與要求：2。光學(xué)多普勒效應(yīng)：掌握多普勒效應(yīng)的頻移計算1；掌握表觀中心頻率與共振速度的1計譜線加寬：理解自然加寬、碰撞加寬、多普勒加寬的機理2；均勻加寬和非均勻加寬：理解均勻加寬與非均勻加寬概念上的區(qū)別2。線型函數(shù)：理解線型函數(shù)的概念2；掌握均勻加寬的洛倫茲型線型函數(shù)與非均勻加1寬的高斯線型函數(shù)1。212大信號增益系數(shù)：

15、理解均勻加寬與非均勻加寬大信號增益系數(shù)的意義與計算方法 掌握均勻加寬與非均勻加寬大信號增益曲線的飽和下降特點 重點：小信號增益系數(shù)、發(fā)射截面。 難點：大信號反轉(zhuǎn)粒子數(shù)、大信號增益系數(shù)。第四章 連續(xù)激光器的穩(wěn)態(tài)工作特性內(nèi)容與要求：1激光閾值條件:掌握閾值增益系數(shù)和閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的計算1；掌握激發(fā)參量、振蕩激光輸出功率：掌握均勻加寬與非均勻加寬連續(xù)激光器中心頻率處的輸出功率計算凹陷特點1線寬、起振模式數(shù)的計算1模式競爭：掌握模式競爭的概念與規(guī)律11；理解跳模現(xiàn)象21；掌握均勻加寬激光器的最佳輸出功率計算；理解非均勻加寬氣體激光器的蘭姆2頻率牽引：理解頻率牽引現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因 ；掌握均勻加寬激光器

16、的頻率牽引1參量的定義與計算1。激光器線寬極限：了解激光器線寬極限概念與規(guī)律 。 重點：激光閾值條件、激發(fā)參量、振蕩線寬、起振模式數(shù)、激光輸出功率。 難點：激光輸出功率、頻率牽引、激光器線寬極限。第五章 光學(xué)諧振腔的基本概念內(nèi)容與要求：1光學(xué)變化換矩陣：掌握光學(xué)變換矩陣的定義、性質(zhì)和計算1；掌握球面鏡的光學(xué)變1換矩陣1。1諧振腔穩(wěn)定性條件：掌握諧振腔穩(wěn)定性的條件與判別方法 ；掌握諧振腔穩(wěn)定性的證1自再現(xiàn)模積分方程：理解自再現(xiàn)模的概念2；理解自再現(xiàn)模積分方程解的物理意義 諧振腔衍射理論：了解光學(xué)諧振腔的孔闌傳輸線模型與衍射理論的概念 重點：光學(xué)變換矩陣、諧振腔穩(wěn)定性條件。難點：光學(xué)變換矩陣、諧振

17、腔穩(wěn)定性條件、自再現(xiàn)模的積分方程。第六章 平行平面腔內(nèi)容與要求：2 2條形鏡平行平面腔腔： 理解積分方程的簡化方法2；理解積分方程的迭代求解方法2；圓形鏡平行平面腔。了解積分方程的簡化方法 重點：條形鏡平行平面腔腔。難點：方形鏡平行平面腔、圓形鏡平行平面腔。第七章 穩(wěn)定球面腔內(nèi)容與要求：1 1方形鏡對稱共焦腔： 掌握橫模參數(shù)的意義 ；掌握腰斑半徑、 鏡面光斑半徑的計算 ；1掌握任意位置處的光斑半徑及等相位面曲率半徑的計算1；掌握腔諧振頻率、模體23理解自再現(xiàn)模的特征2方形鏡平行平面腔：了解積分方程的簡化方法31積、發(fā)散角的計算1圓形鏡對稱共焦腔： 掌握橫模參數(shù)的意義 ；掌握腰斑半徑、掌握任意位

18、置處的光斑半徑及等相位面曲率半徑的計算1；積、發(fā)散角的計算1般穩(wěn)定球面腔：掌握一般穩(wěn)定腔的等價共焦腔的計算11鏡面光斑半徑的計算1；掌握腔諧振頻率、模體掌握平凹腔與對稱雙凹腔的計算1重點：對稱共焦腔、一般穩(wěn)定球面腔、平凹腔、雙凹腔。難點：一般穩(wěn)定球面腔。第八章 高斯光束內(nèi)容與要求：1高斯光束的基本性質(zhì)：掌握高斯光束焦參數(shù)與腰斑半徑的相互計算1；掌握高斯光1束任意位置處光斑半徑與等相位面曲率半徑的計算1。1q參數(shù)及其傳輸規(guī)律：掌握高斯光束q參數(shù)的定義和計算 ；掌握高斯光束特性參數(shù)1 1間的相互轉(zhuǎn)換；掌握高斯光束q參數(shù)的傳輸規(guī)律 。1透鏡對高斯光束的變換規(guī)律：掌握透鏡對高斯光束的變換方法；掌握像高

19、斯光束重點：高斯光束的基本性質(zhì)、q參數(shù)及其傳輸規(guī)律、高斯光束各特征參數(shù)間相互轉(zhuǎn)換、 透鏡對高斯光束的變換規(guī)律。難點：q參數(shù)及其傳輸規(guī)律、高斯光束的聚焦與準(zhǔn)直、高斯光束的匹配。第九章調(diào)Q技術(shù)內(nèi)容與要求：調(diào)Q基本原理：理解調(diào)G激光器的基本思想和原理 調(diào)Q激光器速率方程：理解調(diào)Q激光器速率方程的簡化條件與簡化結(jié)果1調(diào)Q激光器的峰值功率：掌握調(diào)Q激光器最大光子數(shù)密度的計算；掌握調(diào)Q激光器峰值功率的計算1。調(diào)Q激光器：了解轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q激光器、聲光調(diào)Q激光器、電光調(diào)Q激光器口。重點：調(diào)Q激光器最大光子數(shù)密度、調(diào)Q激光器的峰值功率。難點：調(diào)Q基本原理、調(diào)Q激光器速率方程、調(diào)Q激光器的峰值功率。第十章 鎖模技術(shù)內(nèi)

20、容與要求：2鎖?；驹?；理解鎖模激光器的基本思想和原理2。鎖模激光器的工作特性：掌握鎖模激光器的峰值功率、重復(fù)頻率、重復(fù)周期、脈寬的計算1。的焦參數(shù)與腰位置的計算1高斯光束的聚焦與準(zhǔn)直：掌握高斯光束的聚焦、準(zhǔn)直方法1高斯光束的匹配：理解高斯光束的匹配概念與方法22調(diào)Q激光器的時間特性：了解調(diào)Q激光器的時間特性3鎖模激光器：了解聲光鎖模激光器、染料鎖模激光器 重點：鎖模激光器的工作特性。 難點：鎖?；驹怼Ｈ?、課程教學(xué)基本要求本課程教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括課堂講授、作業(yè)、考試。 課堂講授：自制課件、動畫，采用多媒體教學(xué)。 作業(yè)：每章都有適當(dāng)數(shù)量的習(xí)題，目的是使學(xué)生能熟練掌握基本概念和基本計算、 培養(yǎng)

21、學(xué)生分析和解決實際問題的能力。各章習(xí)題數(shù)： 第一章6；第二章9；第三章6；第四章9；第五章4；第七章7；第八章7； 第九章2；第十章2。3考試形式：一般采用閉卷筆試，題型可以有單選、填空、證明、計算、簡答等。本 課程屬于在非考試周的隨堂考試。四、實踐環(huán)節(jié)與本課程對應(yīng)的實踐環(huán)節(jié)有專業(yè)物理實驗-1，屬于另一課程五、學(xué)時分配1早學(xué)時分配合計講課習(xí)題課實驗課上機課討論課考試1628251634445165314622762885169441044復(fù)習(xí)考試224合計468 256課程定位是使學(xué)生掌握激光器的基本工作原理和基本技術(shù)，達(dá)到能熟練使用常規(guī)激光器的目的。課程的理論課內(nèi)容由3部分組成：第一部分為激

22、光器發(fā)光機理與性質(zhì)，第二部分為光學(xué) 諧振腔，第三部分為激光巨脈沖技術(shù)。課程還為學(xué)生開設(shè)了17個激光技術(shù)專業(yè)的實驗課和2項課程設(shè)計。通過課堂理論教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，使學(xué)生具備扎實的物理基礎(chǔ)，邏輯性強的思維能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生掌握熟練的實驗技巧和動手能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及將來畢業(yè)后從事有關(guān)光電子與光通信領(lǐng)域的科研、教學(xué)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售等工作打下必要的基礎(chǔ)。激光原理與技術(shù)英文名稱 ：Principles and Techniques of Laser課程編號 ：EELC3142總 學(xué) 時：40（授課40） 學(xué)分：2.5適用對象 ：電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生先

23、修課程 ：普通物理、物理光學(xué)使用教材及參考書 ：1俞寬新主編，激光原理與激光技術(shù)，北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001年2周炳琨主編，激光原理，國防工業(yè)出版社，2000年第四版3陳鈺清主編,激光原理,浙江大學(xué)出版社，1992年一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)性質(zhì)：專業(yè)選修課 目的：培養(yǎng)掌握較為深入的激光基礎(chǔ)原理與技術(shù)的高級工程技術(shù)人才 任務(wù)：通過課堂學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握激光器的工作原理、工作特性，為進一步的科 學(xué)研究打下基礎(chǔ)二、課程內(nèi)容簡介本課程較全面介紹了激光原理與激光技術(shù)，主要內(nèi)容包括：1.激光器的發(fā)展歷史及基本原理；2.激光器光學(xué)諧振腔理論：諧振腔的幾何理論與衍射理論分析方法；討論諧振 腔的模式特征、高斯光

24、束的傳輸規(guī)律；3.輻射場與物質(zhì)的相互作用：輻射場與物質(zhì)互作用的基本物理過程和主要理論 方法，討論激光器增益特性；4.連續(xù)激光器穩(wěn)態(tài)工作特性：激光器的振蕩模式理論、激光器的工作特性；5.激光器控制技術(shù)：模式選擇技術(shù)、頻率穩(wěn)定技術(shù)、Q調(diào)制技術(shù)、鎖模技術(shù)等； 典型激光器：典型激光器的工作原理與結(jié)構(gòu)特點、應(yīng)用范圍；三、教學(xué)基本要求1要求同學(xué)在學(xué)習(xí)先修課程的基礎(chǔ)上，提前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽講；2認(rèn)真完成作業(yè)。通過課堂學(xué)習(xí)、課后作業(yè)，了解激光原理的基本物理概念、物 理過程和基本理論。四、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 激光器的基本原理1激光器的發(fā)展歷史2光的相干性、受激輻射的基本概念3光的受激輻射放大4激光的特性5激光的應(yīng)

25、用第二章 光學(xué)諧振腔理論1光學(xué)諧振腔的基本知識2光學(xué)諧振腔的幾何理論3共軸球面腔的穩(wěn)定性條件4開腔模式的物理概念和衍射理論的分析方法5共焦腔的模式理論6一般穩(wěn)定球面腔的模式特征7高斯光束的基本性質(zhì)與特征參數(shù)8高斯光束的傳播與變換9非穩(wěn)定腔的模式特征第三章 輻射場與物質(zhì)的相互作用1光與物質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論2譜線加寬與線型函數(shù)3均勻加寬、非均勻加寬4激光器速率方程組5均勻加寬物質(zhì)的增益系數(shù)6非均勻加寬物質(zhì)的增益系數(shù) 第四章 連續(xù)激光器穩(wěn)態(tài)工作特性1激光器的振蕩閾值與振蕩模式2激光器的輸出功率3單模激光器的線寬極限4激光器的頻率牽引第五章 激光器特性的控制與改善1模式選擇方法2Q調(diào)制方法3鎖模技術(shù)

26、4頻率穩(wěn)定技術(shù) 第六章 典型激光器1固體激光器2氣體激光器3液體激光器4半導(dǎo)體激光器五、實踐環(huán)節(jié)另有獨立設(shè)置的專業(yè)實驗課。六、學(xué)時分配早內(nèi) 容參考學(xué)時1激光器的發(fā)展歷史及基本原理22光學(xué)諧振腔理論163輻射場與物質(zhì)的相互作用104連續(xù)激光器穩(wěn)態(tài)工作特性55激光器特性的控制與改善56典型激光器2激光原理與應(yīng)用課程簡介/教學(xué)大綱課程代碼：121571中文名稱：激光原理與應(yīng)用英文名稱：Laser Principle and Application授課專業(yè)：物理學(xué)學(xué)時：40學(xué)分：2實驗課時：20上機課時：預(yù)修課程：光學(xué)原子物理量子力學(xué)課程內(nèi)容：本課程著重講授激光的基本特性和激光器的一般原理， 并介紹激

27、光在國 民經(jīng)濟各領(lǐng)域的應(yīng)用情況。課程內(nèi)容：光的模式與光子的量子狀態(tài)，輻射理論， 激光束特性，光學(xué)諧振腔，高斯光束，激光與物質(zhì)的相互作用過程，激光選頻、 穩(wěn)頻、調(diào)Q放大、銷模等技術(shù)簡述，激光在科學(xué)研究、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍 事、日常生活、國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的應(yīng)用。激光原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱授課專業(yè)：物理學(xué) 學(xué)時數(shù)：40學(xué)分：2一課程的性質(zhì)和目的本課程是物理專業(yè)的選修課。講授激光的基本特性和激光器的一般原 理，并介紹激光在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的應(yīng)用情況。 主要內(nèi)容： 光的模式與光子的量 子狀態(tài)，激光束特性；輻射理論，激光與物質(zhì)的相互作用過程，速率方程；介質(zhì) 對光的增益，增益系數(shù)，閾值條件，連續(xù)運行激光器的穩(wěn)

28、定工作特性；光學(xué)諧振 腔；高斯光束；激光選頻、穩(wěn)頻、調(diào)Q放大、銷模等激光技術(shù)簡述；激光在科 學(xué)研究、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、日常生活、國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的應(yīng)用簡介。學(xué) 生學(xué)完本課程后， 能理解掌握激光的基本特性和激光器的基本原理， 對激光技術(shù) 與激光的應(yīng)用有初步的了解。二課程教學(xué)內(nèi)容第一章 激光基本原理 （8學(xué)時）了解激光的發(fā)展歷史概況、激光器的基本構(gòu)成。 要求理解掌握光源的空間相干性、 時間相干性。要求理解掌握光的模式、 光子的量子狀態(tài)、相格、光子的簡并度。要求理解掌握自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收的原理與規(guī)律。 要求理解掌握激光的基本特性與常用激光器 （特別是半導(dǎo)體激光器） 的 特點，初步了解光

29、學(xué)諧振腔的特性。重點：空間相干性、時間相干性、光的模式、光子的量子狀態(tài)、相格、光子簡并度。自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收的規(guī)律。難點：光的模式、光子的量子狀態(tài)、相格、光子簡并度。第二章 輻射理論和輻射場與物質(zhì)的相互作用（6學(xué)時） 要求初步了解激光器的經(jīng)典理論、 半經(jīng)典理論、量子理論與速率方程的 各自特點。了解輻射理論的發(fā)展歷史。 理解掌握黑體輻射的普朗克公式。要求理解掌握光譜線的譜線加寬、線型函數(shù)、均勻加寬、非均勻加寬、綜合加寬 等等概念與規(guī)律。要求理解反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的意義。要求理解掌握三能級系統(tǒng)速率方程組、 四能級系統(tǒng)速率方程組的原理與 建立方法。重點：光譜線的譜線加寬、線型函數(shù)、均勻加寬、非

30、均勻加寬、綜合加 寬。難點：三能級系統(tǒng)速率方程組、 四能級系統(tǒng)速率方程組的原理與建立方 法。第三章 連續(xù)運行激光器的穩(wěn)定工作特性 （10學(xué)時）要求理解掌握介質(zhì)對光的增益、 增益系數(shù)的概念與相關(guān)計算， 理解掌握 反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度與增益系數(shù)的關(guān)系。了解發(fā)射截面與吸收截面的概念與計算方 法。要求理解掌握激光形成的閾值條件， 理解掌握連續(xù)運行激光器穩(wěn)定工作 狀態(tài)的建立過程。 要求理解掌握連續(xù)運行激光器的穩(wěn)定工作特性： 模式競爭、 燒 孔、拉姆凹陷、頻率牽引等 現(xiàn)象的產(chǎn)生原因與特點。要求了解連續(xù)運行激光器的輸出功率、最佳透過率、譜線寬度的計算。 了解脈沖激光器的運轉(zhuǎn)特性。重點：介質(zhì)對光的增益、增益系數(shù)、閾

31、值條件、模式競爭、燒孔、拉姆 凹陷、頻率牽引。難點：閾值條件、燒孔、拉姆凹陷。第四章 光學(xué)諧振腔（10學(xué)時） 要求理解掌握光學(xué)諧振腔的基本構(gòu)成與作用、光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條 件。要求理解掌握光學(xué)變換矩陣與光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件 （幾何光學(xué)） 的 推導(dǎo)。了解光學(xué)諧振腔內(nèi)光場運動方程（物理光學(xué)穩(wěn)定性條件）的推導(dǎo)。要求理解掌握共焦腔內(nèi)基模、高階模的特點、共振頻率。要求理解掌握對稱共焦腔的特性， 理解掌握一般諧振腔的求解方法。重點： 光學(xué)諧振腔的基本構(gòu)成與作用、光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件， 光學(xué) 變換矩陣與光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件（幾何光學(xué)）的推導(dǎo)，共焦腔內(nèi)基模、高階 模的特點、共振頻率，一般諧振腔的求解方法

32、。難點：光學(xué)變換矩陣與光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件（幾何光學(xué)）的推導(dǎo)，一般諧振腔的求解方法。第五章 高斯光束（3學(xué)時）要求理解掌握高斯光束的特性。要求理解掌握高斯光束的傳輸、聚焦、準(zhǔn)直與匹配及計算。重點：高斯光束的傳輸、聚焦、準(zhǔn)直與匹配及計算。第六章 激光技術(shù)與激光應(yīng)用（3學(xué)時） 初步接觸了解激光調(diào)Q技術(shù)、鎖模技術(shù)、選模選頻技術(shù)、穩(wěn)頻技術(shù)。 了解激光在各領(lǐng)域、各行各業(yè)的應(yīng)用。三課程教學(xué)的基本要求 本課程為選修課，學(xué)生預(yù)修課程為光學(xué)、原子物理學(xué)、量子力學(xué)等。因課程內(nèi)容多、公式定理較多、課時少（一般為6080學(xué)時），教學(xué)中應(yīng)以課堂 講授為主、輔以適當(dāng)?shù)亩嗝襟w手段。因本課程涉及的原理、公式、概念較多，在

33、教學(xué)中，應(yīng)循序漸進、由淺入深，注意物理概念的闡述?？蓪滩膬?nèi)容作這樣的 處理：第一章第三章的重點是闡明激光特性、 光與物質(zhì)相互作用的基本物理過 程、本課程的主要理論分析方法速率方程理論； 第四章第五章重點是介紹光學(xué) 諧振腔的幾何理論與衍射理論基礎(chǔ)、 激光光束的模式特征、 一般諧振腔的處理方 法；第六章簡介常用的激光技術(shù)與激光的應(yīng)用。 在課時安排上， 應(yīng)根據(jù)學(xué)生對預(yù) 修課程的掌握情況與學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的實際情況， 對各章的授課時間作適當(dāng)?shù)恼{(diào) 整，原則上是給第三章、 第四章盡量安排較多的課時。 為使學(xué)生更好的掌握本課 程內(nèi)容，本課程應(yīng)開設(shè)45個學(xué)生實驗項目，課時20學(xué)時。 四建議教材與教學(xué)參考書因?qū)W

34、習(xí)此課程的學(xué)生數(shù)不多， 此課程的教材出版版本與印數(shù)都較少， 可 供選擇的版本不多，只能根據(jù)出版情況選用。1俞寬新等著，激光原理與激光技術(shù)，北京工業(yè)大學(xué)出版社，2001；2陳鈺清等著，激光原理，浙江大學(xué)出版社，2000；3丁俊華等著，激光原理及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，1987；4沈柯著，激光原理教程，北京工業(yè)學(xué)院出版社，1986。激光原理與應(yīng)用教學(xué)大綱Principles and Application of lasers課程性質(zhì)：選修課課程類型：基礎(chǔ)課課程總學(xué)時：32學(xué)分：2.0教學(xué)大綱說明（一）、課程的性質(zhì)、教學(xué)目的與任務(wù) 激光是本世紀(jì)六十年代初發(fā)展起來的一門新興科學(xué)技術(shù)。激光的 問世引起了現(xiàn)

35、代光學(xué)技術(shù)的巨大變革，科學(xué)家們利用激光技術(shù)開發(fā)出 了許多科學(xué)技術(shù)新分支。激光在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊、國防科學(xué)等各方 面的應(yīng)用均在迅速發(fā)展。本門課程是一門理論與實踐相結(jié)合較緊的課程， 除理論學(xué)習(xí)外， 還應(yīng)了解各 種實驗方法和具體應(yīng)用實例。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生能對激光的基本原理及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用有一定深度的了 解，對掌握日益發(fā)展的激光技術(shù)有所裨益，能把所學(xué)知識應(yīng)用到所學(xué)專業(yè)中去， 為今后的學(xué)習(xí)和工作打下一定的基礎(chǔ)。（二）、本門課程教學(xué)的基本要求1使學(xué)生理解激光產(chǎn)生的基本原理，了解在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。2在傳授知識的基礎(chǔ)上，注重能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。3重視實驗技能和科學(xué)作風(fēng)的培養(yǎng)。4不斷更新講授內(nèi)容，介紹

36、激光的最新應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r。（三）、本課程與其它課程的關(guān)系本課程的先修課為高等數(shù)學(xué) 、大學(xué)物理等，學(xué)習(xí)本門課程為各學(xué)科應(yīng) 用激光技術(shù)打下必要的基礎(chǔ)。教學(xué)大綱 理論教學(xué)部分1.各章內(nèi)容要點、基本要求 第一章 激光產(chǎn)生的基本原理 內(nèi)容要點： 基本概念、輻射和物質(zhì)的相互作用、離子數(shù)反轉(zhuǎn)、光振蕩。 基本要求：理解基本概念。 對激光器工作的物理圖象有比較清晰的理解。 對光學(xué)諧振腔在形成激光中的主要作用有所了解。第二章 激光器件與激光特性 內(nèi)容要點：激光器的種類、常見激光器、激光的特性及其應(yīng)用 基本要求：了解激光器按不同方式進行的分類。 了解常見激光器及其特點。掌握激光的發(fā)光特性。 理解激光特性的意義。 第

37、三章 光學(xué)全息及信息處理 內(nèi)容要點：全息學(xué)基本原理、全息技術(shù)及應(yīng)用、信息處理 基本要求：高度相干性的應(yīng)用。 了解全息學(xué)基本原理。了解信息處理。第四章 激光在工程技術(shù)中的應(yīng)用 內(nèi)容要點： 激光測長、激光測速、激光準(zhǔn)直、激光加工、激光通訊 基本要求：了解激光在工程技術(shù)中的應(yīng)用。 了解這些應(yīng)用利用了激光的哪種特性。 第五章 激光在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用內(nèi)容要點： 激光作用與生物效應(yīng)、激光與作物生長促進、激光與作物誘變育種、遺傳育種、 家禽孵化、家畜繁育基本要求： 了解激光生物刺激效應(yīng)機理的假說。理解激光照射種子促長機理。 理解激光誘變育種機理。學(xué)習(xí)激光在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)。第六章激光在醫(yī)學(xué)、軍事中的應(yīng)用內(nèi)谷要點

38、：強激光美容和皮膚病治療的新進展、國外反衛(wèi)星激光器的發(fā)展現(xiàn)狀、激光制導(dǎo)炮 彈與炮射導(dǎo)彈的發(fā)展現(xiàn)狀、激光致盲武器的原理、特點及其預(yù)防手段基本要求：了解激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用及進展。了解激光在軍事上的應(yīng)用及發(fā)展。第七章激光安全防護內(nèi)容要點：激光防護技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀基本要求：了解激光防護技術(shù)。2使用教材及主要參考書使用教材：自編講義主要參考書：激光原理及應(yīng)用 丁俊華等編著，清華大學(xué)出版社激光在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用 敖秀珠編著，內(nèi)蒙古大學(xué)出版社激光全息技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用余拱信，航空工業(yè)出版社、實驗(8學(xué)時)1.全息照相(4學(xué)時)(1)了解全息照相技術(shù)的基本原理和主要特點。(2)學(xué)習(xí)拍攝靜態(tài)全息照片的有關(guān)技術(shù)和再現(xiàn)觀察

39、的方法。2.全息光學(xué)元件的制作(4學(xué)時)(1)掌握全息光柵的基本原理。(2)學(xué)會制備全息光柵。3.信息處理 (4學(xué)時)了解信息處理技術(shù)4.彩虹全息術(shù) (4學(xué)時)(1)了解全息圖的再現(xiàn)像與再現(xiàn)光源相干性之間得關(guān)系。(2)了解白光再現(xiàn)彩虹全息照相的基本原理。( 3 )學(xué) 習(xí) 攝 制 一 步 彩 虹 全 息 圖 的 實 驗 技 術(shù) 。三 、 教 學(xué) 時 數(shù) 分 配 表教學(xué)內(nèi)容課時分配序號講授實驗小計1第一章激光產(chǎn)生的基本原理82第二章激光器件與激光特性23第三章光學(xué)全息及信息處理484第四章 激光在工程技術(shù)中的應(yīng)用45第五章 激光在農(nóng)業(yè)種中的應(yīng)用26第六章激光在醫(yī)學(xué)、軍事中的應(yīng)用17第七章激光安全防

40、護1機動2合計32注:根據(jù)實驗室條件在所列題目中選開兩個實驗課題激光原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱一、激光原理及應(yīng)用課程簡介（一）課程代碼：008200550（二）課程英文名稱：Laser Pr in ciples & Tech no logy（三）開課對象：應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)學(xué)生（四）課程性質(zhì)：激光原理及應(yīng)用 是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的一門主干專業(yè)課。本課程的目的在于教授激光的基本理論知識和基本技術(shù)知識及其應(yīng)用。（五）教學(xué)目的通過激光原理與技術(shù)的教學(xué)，使學(xué)生了解和掌握激光器的基本原理和基本技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生分析解決激光物理問題的能力，特別強調(diào)物理概念的深入理解，為今后從事光電子方向教學(xué)和科研打下扎實的理論基

41、礎(chǔ)。（六）教學(xué)內(nèi)容本課程主要包括輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件、激光器的工作原理、激光器的輸出特性、激光的基本技術(shù)、典型激光器介紹和激光在精密測量、加工、醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)、科學(xué)技 術(shù)前沿問題中的應(yīng)用等幾個部分。通過教學(xué)的各個環(huán)節(jié)使學(xué)生達(dá)到各章中所提的基本要求。 習(xí)題課是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師必須予以重視。（七）教學(xué)時數(shù)教學(xué)時數(shù)：42學(xué)時周學(xué)時：4學(xué)時/雙周2學(xué)時/單周學(xué)分?jǐn)?shù)：3學(xué)分教學(xué)時數(shù)具體分配：教學(xué)內(nèi)容講授實驗/實踐合計激光原理與技術(shù)前言0.50.5第一章輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件5.55.5第二章激光器的工作原理66第三章 激光器的輸出特性66第五章典型激光器介紹33第六章激光在精密測量中的

42、應(yīng)用66第七章激光加工技術(shù)55第八章激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用33第九章激光在信息技術(shù)中的應(yīng)用33第十章激光在科學(xué)技術(shù)前沿問題中的應(yīng)用22復(fù)習(xí)22合計4242（八）教學(xué)方式以多媒體教學(xué)手段和板書兩種形式相結(jié)合的課堂教學(xué)方式。（九）考核方式和成績記載說明考核方式為閉卷考試。嚴(yán)格考核學(xué)生出勤和作業(yè)情況，達(dá)到學(xué)籍管理規(guī)定的曠課量取消 考試資格。綜合成績根據(jù)平時成績和期末成績評定，平時成績占20%，期末成績占 80%。二、講授大綱與各章的基本要求第一章 輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1了解光的波粒二象性，掌握光的偏振性、單色光的含義、平面光波的表示法、光強的定義和光子的含義。2掌

43、握原子能級和簡并度的含義，理解原子狀態(tài)標(biāo)記的方法，理解輻射躍遷選擇定則，掌握玻爾茲曼分布定律，掌握輻射躍遷也非輻射躍遷的定義和特點。3理解黑體輻射的概念和規(guī)律，掌握光和物質(zhì)相互作用時三種基本過程的特點、規(guī)律、發(fā)生幾率，以及三者之間的關(guān)系。掌握自發(fā)輻射光功率和受激輻射光功率在普通光源和激光器中的大小關(guān)系。4掌握光譜線、線型、光譜線寬度的概念，掌握自然增寬、碰撞增寬、多普勒增 寬的原因、展寬線型、增寬大小及其影響因素，理解均勻增寬和非均勻增寬的概念和含義，理解綜合增寬的含義。5理解光在介質(zhì)中受激放大的過程和規(guī)律，掌握介質(zhì)中產(chǎn)生激光放大的條件，理 解吸收系數(shù)和增益系數(shù)的概念，掌握光學(xué)諧振腔在激光器中

44、的作用和激光閾值條件。教學(xué)時數(shù)：6學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)光的波粒二象性0.5學(xué)時一、 光波二、 光子第二節(jié) 原子的能級和輻射躍遷1學(xué)時三、玻爾茲曼分布四、輻射躍遷和非輻射躍遷第三節(jié)光的受激輻射1學(xué)時一、 黑體熱輻射二、 光和物質(zhì)的作用三、 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系四、 自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率第四節(jié)光譜線增寬2.5學(xué)時一、 光譜線、線型和光譜線寬度二、 自然增寬三、 碰撞增寬四、 多普勒增寬五、 均勻增寬和非均勻增寬線型六、 綜合增寬第五節(jié)激光形成的條件1學(xué)時一、介質(zhì)中光的受激輻射放大二、光學(xué)諧振腔和閾值條件考核要求：1光的波粒二象性1.1光波偏振性（領(lǐng)會）1.2光速、頻率和

45、波長的關(guān)系（領(lǐng)會）1.3單色平面波（領(lǐng)會）1.4光強（識記）1.5光子（領(lǐng)會）2、 原子的能級和輻射躍遷2.1原子能級和簡并度（領(lǐng)會）22原子狀態(tài)的標(biāo)記（領(lǐng)會）2.3輻射躍遷的選擇定則（領(lǐng)會）2.4玻爾茲曼分布（領(lǐng)會、應(yīng)用）2.5輻射躍遷和非輻射躍遷（識記）3、 光的受激輻射3.1黑體熱輻射（領(lǐng)會）3.2自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收（領(lǐng)會、識記、應(yīng)用）3.3自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收之間的關(guān)系（領(lǐng)會）3.4自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率（識記）4、 光譜線增寬4.1光譜線的線型函數(shù)、寬度（識記）4.2自然增寬的理論解釋、增寬線型、影響增寬的因素（識記、應(yīng)用）4.3碰撞增寬的理論解釋、增寬線型

46、、影響增寬的因素（識記、應(yīng)用）4.4多普勒增寬的理論解釋、增寬線型、影響增寬的因素（識記、應(yīng)用）4.5均勻增寬和非均勻增寬的概念（領(lǐng)會）4.6綜合增寬（領(lǐng)會）5、 激光形成的條件5.1光束在介質(zhì)中的傳播規(guī)律（領(lǐng)會）5.2產(chǎn)生受激光放大的條件、增益介質(zhì)和增益系數(shù)（識記、應(yīng)用）5.3光學(xué)諧振腔的作用、閾值條件（識記）作業(yè)題：1、2、3、5、12、13第二章 激光器的工作原理教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1理解光學(xué)諧振腔滿足穩(wěn)定性條件的重要性，掌握穩(wěn)定性的條件，理解共軸球面腔穩(wěn)定圖和分類，學(xué)會穩(wěn)定圖的應(yīng)用。2理解三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)的激光工作方式，掌握速率方程組的建立、推導(dǎo) 和粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布

47、的條件。掌握激光器在小信號工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布情況和在均勻增寬型介質(zhì)中的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布。理解粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布的飽和效應(yīng)。3掌握均勻增寬型介質(zhì)中的增益系數(shù)和增益飽和。4掌握在非均勻增寬型介質(zhì)中粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布規(guī)律，掌握在非均勻增寬型介質(zhì)中小信號時的增益系數(shù)和穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和，掌握燒孔效應(yīng)的原理。5了解激光器所存在的各種損耗和起因，掌握激光諧振腔內(nèi)穩(wěn)定光強的形成過程，掌握激光器的能穩(wěn)定出光的閾值條件（包括增益閾值，抽運功率閾值等）。了解激光介質(zhì)能級選取的注意事項。教學(xué)時數(shù)：10學(xué)時第一節(jié)光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性1學(xué)時一、共軸球面諧振腔的穩(wěn)定性條件二、共軸球面腔的穩(wěn)定圖及其分類三、穩(wěn)

48、定圖的應(yīng)用第二節(jié)速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)1學(xué)時一、三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)二、速率方程組三、穩(wěn)態(tài)工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布四、小信號工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布五、均勻增寬型介質(zhì)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布六、均勻增寬型介質(zhì)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布的飽和效應(yīng)第三節(jié)均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和1學(xué)時一、均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)二、均勻增寬介質(zhì)的增益飽和第四節(jié)非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和2學(xué)時一、介質(zhì)在小信號時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布值二、非均勻增寬型介質(zhì)在小信號時的增益系數(shù)三、非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布四、非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和第五節(jié) 激光器的損耗與閾值條件1學(xué)時一、激光器的損耗二、激光諧振腔內(nèi)

49、形成穩(wěn)定光強的過程三、閾值條件四、對介質(zhì)能級選取的討論考核要求：1、 光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性1.1共軸球面諧振腔的穩(wěn)定性條件（應(yīng)用）1.2共軸球面腔的穩(wěn)定圖及分類（識記）1.3穩(wěn)定圖的應(yīng)用（應(yīng)用）2、 速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)2.1三能級系統(tǒng)和四能級系統(tǒng)（領(lǐng)會）2.2速率方程組的建立（領(lǐng)會）2.3穩(wěn)態(tài)工作時的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布（識記）2.4飽和效應(yīng)（領(lǐng)會、識記）3、 均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和3.1均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和（領(lǐng)會、識記）4、 非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和4.1粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布（識記）4.2非均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)（識記）4.3穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和（領(lǐng)會、識記）5、 激

50、光器的損耗與閾值條件5.1激光器的損耗（識記）5.2穩(wěn)定光強的形成過程（領(lǐng)會、識記）5.3閾值條件（領(lǐng)會、識記、應(yīng)用）5.4對介質(zhì)能級選?。I(lǐng)會）作業(yè)題：2、3、4、6、8 10、11、12第三章激光器的輸出特性教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1理解自再現(xiàn)模概念，掌握自再現(xiàn)模的特點。掌握自再現(xiàn)模積分方程解的物理意 義，理解激光諧振腔的諧振條件，理解激光縱模的特點和含義，掌握縱模頻率和頻率間隔公式，會分析縱?？赡艽嬖诘臄?shù)量。2理解方形鏡面共焦腔自再現(xiàn)模積分方程的解析解，掌握鏡面上自再現(xiàn)模場的特 征（振幅分布、相位分布、衍射損耗等）了解共焦腔中的行波場和腔內(nèi)外的光場分布。3掌握高斯光束的振幅和強度

51、分布、相位分布、遠(yuǎn)場發(fā)散角以及高斯光束的高亮度。4理解穩(wěn)定球面腔的等價共焦腔的含義，了解穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性。5掌握均勻增寬型和非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率以及影響因素。理解蘭姆凹陷的形成原因。6掌握影響激光器線寬的因素。教學(xué)時數(shù)：12學(xué)時第一節(jié)光學(xué)諧振腔的衍射理論1學(xué)時一、菲涅耳-基爾霍夫衍射公式二、光學(xué)諧振腔的自再現(xiàn)模積分方程三、激光諧振腔的諧振頻率和激光縱模第二節(jié)對稱共焦腔內(nèi)外的光場分布1學(xué)時一、共焦腔鏡面上的場分布二、共焦腔中的行波場與腔內(nèi)外的光場分布第三節(jié)高斯光束的傳播特性1學(xué)時一、高斯光束的振幅和強度分布二、高斯光束的相位分布三、高斯光束的遠(yuǎn)場發(fā)散角四、咼斯光束的咼亮度第四

52、節(jié) 穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性0.5學(xué)時一、穩(wěn)定球面腔的等價共焦腔二、穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性第五節(jié) 激光器的輸出功率1.5學(xué)時一、均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率二、非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率第六節(jié) 激光器的線寬極限0.5學(xué)時第七節(jié)激光光束的質(zhì)量的品質(zhì)因子0.5學(xué)時考核要求：1、 光學(xué)諧振腔的衍射理論1.1菲涅耳基爾霍夫衍射公式（領(lǐng)會）1.2自再現(xiàn)模（領(lǐng)會、識記）1.3激光縱模（領(lǐng)會、識記）2、 對稱共焦腔內(nèi)外的光場分布2.1鏡面上自再現(xiàn)模場的特征（領(lǐng)會、識記）2.2行波場和腔內(nèi)外光場分布（了解）3、 高斯光束的傳播特性3.1高斯光束的強度分布（領(lǐng)會、識記、應(yīng)用）3.2相位分布（領(lǐng)會）3.

53、3遠(yuǎn)場發(fā)散角（領(lǐng)會、識記、應(yīng)用）3.4高亮度（領(lǐng)會）4、 穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性4.1穩(wěn)定球面腔的等價共焦腔（領(lǐng)會）4.2穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性（領(lǐng)會）5、 激光器的輸出功率5.1均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率（領(lǐng)會）5.2非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率、蘭姆凹陷（領(lǐng)會）6、 激光器的線寬極限（領(lǐng)會）7、激光光束的質(zhì)量的品質(zhì)因子（領(lǐng)會、識記）作業(yè)題：1、2、6、7、10、11第四章激光的基本技術(shù)教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1了解激光器選模的目的和意義，理解均勻增寬型譜線的縱模競爭，掌握單縱模選取的方法，掌握激光單橫模的選取方法。2了解激光器頻率穩(wěn)定的衡量方法，掌握影響激光器頻率穩(wěn)定的

54、因素，了解常見的幾種穩(wěn)頻的方法。3了解高斯光束透過透鏡時的變換規(guī)律，掌握高斯光束的聚焦、準(zhǔn)直、擴束等技術(shù)的原理和方法。4理解激光調(diào)制的概念，了解電光強度調(diào)制和電光相位調(diào)制。5了解實現(xiàn)激光偏轉(zhuǎn)的幾種主要途徑。6理解激光諧振腔的品質(zhì)因素Q的含義，掌握調(diào)Q的原理，了解幾種常見調(diào)Q的方法。7理解激光鎖模技術(shù)的含義，掌握鎖模的原理，了解鎖模的2種常見途徑。教學(xué)時數(shù)：7學(xué)時第一節(jié)激光器輸出的選模1學(xué)時一、激光單縱模的選取二、激光單橫模的選取第二節(jié)激光器的穩(wěn)頻2學(xué)時一、影響頻率穩(wěn)定的因素二、穩(wěn)頻方法概述三、蘭姆凹陷法穩(wěn)頻四、飽和吸收法穩(wěn)頻第三節(jié)激光束的變換2學(xué)時一、高斯光束通過薄透鏡時的變換二、高斯光束的聚

55、焦三、高斯光束的準(zhǔn)直四、激光的擴束第四節(jié)激光調(diào)制技術(shù)0.5學(xué)時一、激光調(diào)制的基本概念二、電光強度調(diào)制三、電光相位調(diào)制第五節(jié) 激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)0.5學(xué)時一、機械偏轉(zhuǎn)二、電光偏轉(zhuǎn)三、聲光偏轉(zhuǎn)第六節(jié)激光調(diào)Q技術(shù)0.5學(xué)時一、 激光諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q二、調(diào)Q原理三、電光調(diào)Q四、聲光調(diào)Q五、染料調(diào)Q第七節(jié)激光鎖模技術(shù)0.5學(xué)時一、鎖模原理二、主動鎖模三、被動鎖?？己艘螅海ㄓ捎诒菊轮饕獌?nèi)容在光電子課程中已有所介紹，所以這里不做重點）1、激光器輸出的選模1.1均勻增寬型譜線的縱模競爭（領(lǐng)會）1.2非均勻增寬型譜線的多縱模振蕩（領(lǐng)會）1.3單縱模的選?。I(lǐng)會、識記）1.4單橫模的選取（領(lǐng)會、識記）2、 激光器的

56、穩(wěn)頻2.1影響頻率穩(wěn)定的因素（識記）2.2穩(wěn)頻方法（了解）3、 激光束的變換3.1高斯光束通過透鏡時的變換（領(lǐng)會、應(yīng)用）3.2高斯光束的聚焦（領(lǐng)會、應(yīng)用）3.3高斯光束的準(zhǔn)直（領(lǐng)會、應(yīng)用）3.4激光的擴束（領(lǐng)會、應(yīng)用）4、 激光調(diào)制技術(shù)4.1調(diào)制的基本概念（領(lǐng)會）4.2電光強度調(diào)制和電光相位調(diào)制（了解）5、 激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)5.1機械偏轉(zhuǎn)（了解）5.2電光偏轉(zhuǎn)（了解）5.3聲光偏轉(zhuǎn)（了解）6、 激光調(diào)Q技術(shù)6.1品質(zhì)因數(shù)Q的概念（領(lǐng)會）6.2調(diào)Q原理（領(lǐng)會、識記）6.3電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q、染料調(diào)Q（領(lǐng)會）7、 激光鎖模技術(shù)7.1鎖模原理（領(lǐng)會）7.2主動鎖模和被動鎖模（了解）作業(yè)題：1、2、3、4

57、、5第五章典型激光器介紹教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1了解固體激光器的基本結(jié)構(gòu)，掌握紅寶石激光器、YAG:Nd激光器的特點和機理，了解固體激光器的泵浦系統(tǒng)和輸出特性，了解半導(dǎo)體激光器泵浦的固體激光器、可調(diào)諧固體激光器和高功率激光器的優(yōu)缺點及原理。2了解氦氖激光器的結(jié)構(gòu)和工作機理，了解二氧化碳激光器的結(jié)構(gòu)、激發(fā)機理和輸出特性，了解氬離子激光器的結(jié)構(gòu)、激發(fā)機理和工作特性。3了解染料激光器的特點、激發(fā)機理、調(diào)諧原理和泵浦系統(tǒng)。4了解半導(dǎo)體激光器中的能帶情況和產(chǎn)生受激輻射的條件，掌握PN結(jié)的雙簡并能帶結(jié)構(gòu)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)條件，掌握半導(dǎo)體激光器的工作原理及閾值條件，了解同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器的特性。

58、5了解準(zhǔn)分子激光器、自由電子激光器和化學(xué)激光器的特點、基本原理和輸出特性。教學(xué)時數(shù)：2.5學(xué)時第一節(jié)固體激光器1學(xué)時一、固體激光器的基本結(jié)構(gòu)與工作物質(zhì)二、固體激光器的泵浦系統(tǒng)三、固體激光器的輸出特性四、新型固體激光器第二節(jié)氣體激光器1學(xué)時一、氦氖激光器二、二氧化碳激光器三、氬離子激光器第四節(jié) 半導(dǎo)體激光器1學(xué)時一、半導(dǎo)體的能帶和產(chǎn)生受激輻射的條件二、PN結(jié)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)三、半導(dǎo)體激光器的工作原理和閾值條件四、同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器考核要求：1、固體激光器1.1固體激光器的基本結(jié)構(gòu)和工作物質(zhì)（了解）1.2紅寶石激光器、Nd:YAG激光器（了解、識記）1.3泵浦系統(tǒng)、輸出特性（了解）2、氣體激光

59、器2.1氦氖激光器結(jié)構(gòu)和原理（了解、識記）2.2二氧化碳激光器結(jié)構(gòu)和原理（了解）2.3氬離子激光器結(jié)構(gòu)和原理（了解）3、染料激光器（了解）4、半導(dǎo)體激光器4.1半導(dǎo)體能帶（了解）4.2 PN結(jié)與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（領(lǐng)會）4.3工作原理和閾值（了解）5、其他激光器（了解）作業(yè)題：2、3、4、5、8、12、15第六章激光在精密測量中的應(yīng)用教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1了解激光干涉測長的基本原理、系統(tǒng)組成，了解激光外差干涉測長技術(shù)。2了解激光衍射測量原理、方法及應(yīng)用。3了解激光測距的特點、基本原理，了解激光相位測距原理。4了解激光準(zhǔn)直儀的原理和結(jié)構(gòu)，了解激光多自由度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理。5了解激光多普勒測

60、速的原理和應(yīng)用。6了解激光測量角度和角加速度的原理。7了解激光環(huán)境計量的原理和應(yīng)用。教學(xué)時數(shù)：3學(xué)時第一節(jié) 激光干涉測長1.5學(xué)時第二節(jié) 激光衍射測量1.5學(xué)時第三節(jié) 激光測距1學(xué)時第四節(jié) 激光準(zhǔn)直及多自由度測量1學(xué)時第八節(jié)激光散射版干涉儀11學(xué)時作業(yè)題:4、5、10第七章激光加工技術(shù)教學(xué)要點：通過本章的教學(xué)使學(xué)生：1了解激光熱加工的原理。2了解激光淬火技術(shù)的原理與應(yīng)用，了解激光表面熔凝技術(shù)和熔覆技術(shù)。3了解激光打孔和激光切割的原理與特點。4了解激光焊接的特點，了解激光熱導(dǎo)焊和深熔焊的原理。5了解激光快速成型技術(shù)的原理、優(yōu)點及應(yīng)用，了解激光清洗技術(shù)和激光彎曲技術(shù)。教學(xué)時數(shù)：3學(xué)時第一節(jié) 激光熱加工原理