激光原理课程简介

激光原理课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握激光原理的基本概念、产生机制、传播特性及其应用。

通过本课程的学习，学生将能够：1.描述激光的基本特性，如单色性、相干性和方向性。

2.解释激光产生的物理原理，包括激发态、稳态和放大过程。

3.分析激光的传播规律，如波动方程、干涉和衍射现象。

4.探讨激光在各个领域的应用，如通信、医疗、加工等。

在技能目标方面，学生将能够：1.运用数学方法解决激光相关问题，如波动方程的求解。

2.进行简单的激光实验，如激光器的搭建和特性测量。

3.分析实际应用中的激光问题，如激光通信的原理和系统设计。

在情感态度价值观目标方面，学生将能够：1.认识到激光技术在现代科技发展中的重要地位和作用。

2.培养对激光技术的兴趣和好奇心，激发创新精神。

3.理解激光技术在实际应用中的伦理和安全性问题，具备良好的职业道德素养。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.激光的基本概念：激光的定义、发展历程及特点。

2.激光的产生原理：激发态、稳态和放大过程，激光器的类型及工作原理。

3.激光的传播特性：波动方程、干涉、衍射和偏振现象。

4.激光的调制与检测：调制方式、检测原理及设备。

5.激光应用领域：通信、医疗、加工、科研等。

教学大纲安排如下：第1-2课时：激光的基本概念和发展历程。

第3-4课时：激光的产生原理和激光器类型。

第5-6课时：激光的传播特性及其数学描述。

第7-8课时：激光的调制与检测技术。

第9-10课时：激光在各个领域的应用实例。

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，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：用于传授激光基本原理和知识，引导学生掌握核心概念。

2.讨论法：鼓励学生就激光技术的热点问题和实际应用展开讨论，培养思辨能力和团队合作精神。

3.案例分析法：分析典型激光应用案例，让学生了解激光技术在实际工程中的应用。

4.实验法：进行激光器搭建和特性测量实验，培养学生的动手能力和实验技能。

《激光原理》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介本课程是“光电器件加工”课程模块中的专业核心课程，以培养应用能力突出、能适应工作变化和具有创新素质的学生为目标，在教学内容上，将理论教学与案例教学有机地结合进行知识点讲解，注重培养学生运用基础物理知识分析解决激光相关问题的能力；在教学模式上，采用研讨式的教学模式，注重引导学生对激光技术相关领域的核心问题已有的解决方案进行分析比较，培养学生的问题分析能力。

在培养学生熟练掌握激光器结构、工作原理、调Q技术与锁模技术的基础上，提升学生的综合能力和解决复杂问题的能力，为学生成为新一代技术应用型人才奠定基础。

三、课程目标及对毕业要求（及其指标点）的支撑四、教学内容及进度安排五、课程考核六、教材及参考资料(一)课程教材1.《激光原理及应用》（第3版），陈鹤鸣等编著，电子工业出版社，2017(二)参考教材及网站1.《激光原理》（第7版），周炳琨等编著，国防工业出版社，2014。

2.《激光原理及应用》（第3版），陈家璧等编著，电子工业出版社，2013。

3.《激光原理及技术》，电子科技大学，刘志军等主讲，中国大学慕课。

编写人：审核人：审批人：审批日期：附件：各类考核与评价标准表（1）考试方式及占比：采用闭卷笔试，考试成绩100分，占课程考核成绩的60%。

（2）评定依据：考试成绩的评定根据试卷参考答案和评分标准进行。

（3）考试题型：可以包含单项选择题、填空题、简答题、计算题和设计题。

（4）考试内容：对学生综合运用激光物理的基本概念、基本原理进行问题分析能力的考核，不仅包括对各章节知识点的独立考核，还需要包括综合考虑多种激光器性能与控制的改善方案，实现技术分析和解决复杂工程问题能力的考核。

激光原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解激光的基本原理，掌握激光产生的物理机制；2. 掌握激光的特性和应用领域，了解激光在科学技术中的重要性；3. 掌握激光器的分类和基本构成，了解不同类型激光器的工作原理。

技能目标：1. 能够运用激光原理分析实际问题，提出合理的解决方案；2. 培养学生实验操作能力，熟练使用激光实验设备进行基本实验操作；3. 培养学生查阅资料、整理信息的能力，能够独立完成与激光相关的课题研究。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对激光科学的兴趣，激发学生探索未知世界的热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在学术讨论中尊重他人观点的良好品质；3. 提高学生的环保意识，了解激光技术在环保领域的应用，培养学生关爱环境的责任感。

课程性质：本课程为物理学科选修课程，以理论讲授和实验操作相结合的方式进行。

学生特点：学生处于高中年级，具有一定的物理基础和实验操作能力，对激光技术感兴趣，但可能对激光原理的理解有限。

教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，以生动有趣的方式讲解激光原理，加强实验环节，提高学生的实践能力。

同时，注重培养学生的创新意识和科学素养，使学生在掌握激光知识的同时，能够将其应用于实际问题分析和解决。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关领域的学习和研究打下坚实基础。

二、教学内容1. 激光基本原理：激光的产生、放大和发射过程，涉及受激辐射、能级跃迁等物理概念。

- 教材章节：第二章“激光的基本原理”2. 激光特性与应用：激光的相干性、平行性、单色性等特点及其在工业、医疗、通信等领域的应用。

- 教材章节：第三章“激光的特性与应用”3. 激光器类型与工作原理：气体激光器、固体激光器、半导体激光器等常见激光器的工作原理及特点。

- 教材章节：第四章“激光器的类型与工作原理”4. 激光实验操作：基本实验技能训练，包括激光器的使用、光路调整、激光测量等。

- 教材章节：第五章“激光实验技术”5. 激光技术在环保领域的应用：介绍激光技术在环境监测、治理等方面的应用案例。

《激光原理》课程教学大纲课程代码：090631009课程英文名称：PrinciplesofLaser课程总学时：48讲课：48实验：0上机：适用专业：■■■■■■■■■大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标本课程是光电信息科学与工程专业的必修主干专业基础课程，主要讲授有关激光的基本知识和基本理论，在光电信息科学与工程专业培养计划中，它起到由专业基础理论课向专业课过渡的承上启下的作用。

本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论的教学外，还通过课程设计培养学生的理论分析及其实际应用能力。

通过本课程的学习，可以使学生：1.掌握激光的概念及产生原理、光学谐振腔理论、速率方程理论、激光器的特性及其控制和改善的原理。

了解激光技术新的发展和应用；2.具有综合运用数学、物理等学科知识对实际与激光有关的问题进行理论分析的能力；3.获得初步的激光器件设计技能，为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求通过本科程的学习，使学生掌握：激光的概念、特性及产生原理；激光器的构成及工作原理；光学谐振腔与高斯光束知识；光与物质的共振相互作用的速率方程理论；激光的振荡特性、放大特性及其特性的控制和改善知识。

2.能力方面的基本要求通过本科程的学习，培养学生：光学谐振腔分析能力及其初步设计能力；激光器的振荡特性、放大特性的分析能力；激光器特性的控制与改善的初步设计能力。

3.技能方面的基本要求通过本课程的学习，使学生获得：光学谐振腔设计的初步技能；激光器特性的控制与改善的初步的理论设计能力。

（三）实施说明1．教学方法：课堂中要重点突出对基本概念和基本原理的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导学生主动思考，提高学生的自学能力；鼓励学生参与讨论和课堂发言，调动学生学习的积极性；教学中注意理论联系实际，培养学生的工程意识（创新、实践、安全、标准、竞争、法律和管理等意识）和工程能力（思维、自学、研究、操作和创造能力等）。

《激光原理》课程教学大纲一、课程的任务、性质和作用本课程是应用物理专业的一门重要专业基础理论课，主要讲授激光器的基本原理和理论分析方法，本课程着重阐述基础理论。

本教材分为五部分：（1）概述激光器基本原理（2）讲授开放式光谐振腔理论（3）讲授激光振荡和放大理论，重点放在阐明光和物质相互作用的基本物理过程和主要理论分析方法方面（4）介绍控制器的工作原理及特点。

学完本课程，使学生能较全面地掌握激光器的基本原理和理论，学会基本激光技术，打下一个从事激光工作的较宽广扎实的基础。

一．课程的基本内容及学时分配1．理论讲授2．实验3．教学环节的安排及学时分配4．教材（参考书）（1）周炳琨等，激光原理，国防工业出版社，1995。

（2）邹英华等，激光物理学，北京大学出版社，1991。

（3）伍长征等，激光物理学，复旦大学出版社，1989。

（4）A. yariv，Quantum Electronic，1975纽约版。

（5）A. yariv，Introduction to Optical Electronics（secondedition ） 1976年版。

(6) O.svelto，priciple of Laser，Italy。

（7）[美]W.E.兰姆，激光物理学，科学出版社（中文版），1982。

（8）沈柯，激光原理教程，北京工业学院出版社。

（9）朱为曾，激光物理，国防工业出版社。

（10）激光物理学，上海人民出版社。

三．大纲说明1．本课程各章的重点、难点第一章的重点是光的受激辐射基本概念，对激光的特性应有明确的认识。

第二章的重点是开腔模式的物理概念和衍射理论分析方法，一般稳定球面腔的模式特征，高斯光束的基本性质及特征参数。

第三章的重点是激光器速率方程，这是必须深刻理解、一定掌握的部分。

第四章的重点是激光器的振荡阀值和振荡模式。

第五章的几节都要求掌握。

第六章的重点是半经典理论。

第七章的重点是几种激光器。

第八章的重点是半导体二极管激光器，要了解它的原理、结构和性能。

《激光原理》课程标准学时： 64 学分： 4（注：16课时/1学分）一、课程的地位与任务《激光原理》是一门专业基础课程，其先修课程为“光学基础”、“电工基础”，后续课程为专业课程。

通过《激光原理》的学习，使学生了解和掌握激光器的基本原理和基本技术，培养学生初步分析解决激光物理问题的基础能力，为今后学习后续课程和从事光电子工作打下扎实的一定理论基础。

二、课程的主要内容和学时分配1. 课程的主要内容项目一几何光学基础任务一几何光学基本定律一、光学初步二、几何光学的基本概念三、几何光学的基本定律四、几何光学的基本原理五、光的波动性任务二共轴球面光学系统一、光学系统二、物像概念三、符号规则四、单个折射球面的成像五、光焦度、焦点和焦距六、单个反射球面的成像七、共轴球面光学系统成像任务三平面系统一、平面镜的成像特性二、平行平板的成像特性三、反射棱镜四、折射棱镜项目二激光产生的基本原理任务一光的自发辐射、受激吸收和受激辐射一、原子的能级二、光的自发辐射三、光的受激吸收和受激辐射四、自发辐射、受激吸收和受激辐射的关系任务二光的受激辐射放大项目三光学谐振腔任务一光学谐振腔的稳定条件一、光学谐振腔概述二、共轴球面腔的稳定条件三、光学谐振腔的模式项目四激光基本技术任务一电光调制一、光电效应二、纵向光电调制器三、光相位调制四、光偏转任务二声光调制一、声光效应二、声光调制器三、声光偏转任务三磁光调制一、磁致旋光效应二、磁光调制器三、调Q技术任务四模式选择技术一、模式概述二、横模选择技术三、纵模选择技术任务五稳频技术一、稳频概述二、兰姆凹隐稳频三、塞曼效应稳频项目五典型激光器任务一固体激光器一、基本结构二、常见的几种YAG激光器任务二气体激光器一、放电激励形成反转分布二、氦—氖激光器三、二氧化碳激光器四、准分子激光器五、氩离子激光器任务三液体激光器一、染料激光器的激发机理二、染料激光器的主要类型任务四半导体激光器一、LD的基本结构二、LD的基本特性三、高性能LD的主要类型任务五用于切割的YAG固体激光器一、YAG固体激光器的基本结构二、YAG固体激光器切割实践应用任务六用于切割的高功率光钎激光器一、双包层光钎激光器基本结构及特点二、双包层光钎激光器应用三、光钎激光器的其他应用任务七用于切割的扩散冷却型大功率二氧化碳激光器一、扩散冷却CO 激光器基本结构及优势 二、扩散冷却CO 激光器应用 项目六 激光在工程技术中的应用 任务一 激光干涉测长仪 一、单波长干涉测量 二、双波长干涉测量 任务二 激光测距一、激光大气传输和测程问题 二、相位法测距 三、脉冲法测距 任务三 激光加工 一、激光焊接 二、激光切割 三、激光热处理 2. 学时分配三、课程的基本要求本课程在注重学生基础理论知识了解、理解的同时，要求更侧重对学生应用技术动手操作能力的培养；要求学生具有对概念清楚理解和一定的分析及计算能力。

《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：。

各章内容总结第1章1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布） • 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布• 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗• 7.激光的特点？• (1)极好的方向性（θ≈10-3rad)• (2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.• (3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)• (4)极高的亮度• 8激光器构成及每部分的功能1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因νh E =λνc h c h c E m ///22===2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性9.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)10.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.11.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？12激光器泵谱技术的分类:直接泵谱缺点：（49页）间接泵谱:分为自上而下、自下而上和横向转移三中方式))211(2121111τττπν++++=∆∑∑u jj i ui H A A N D M T Mc kT 072/120)1016.7(])2(ln 2[2ννν-⨯==∆间接泵谱的优点？13..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14.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？15. 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则第2章1.光学谐振腔的分类和作用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:3. 模式的概念及分类4.推导平平腔的两个相邻纵模的频率间隔证明：⎰+∞∞-=1)(ννd g5.以平-平腔为例掌握光学谐振腔横模的形成过程6.光学谐振腔的稳定性定义：实质：条件：7..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。

激光原理课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201411108课程中文名称：激光原理课程英文名称：Principles of Lasers课程性质：专业核心课程开课专业：光电信息科学与工程开课学期：6总学时：56总学分：3.5二、课程目标激光原理是为光信息科学与技术专业本科生开设的一门必修课，它是研究粒子的跃迁以及激光的产生、放大和传输的一门重要的基础课程。

通过本门课程的学习，希望学生能够掌握激光产生的基本原理和激光光学的基本概念及基本理论，为今后从事光电子方向教学和科研打下扎实的理论基础。

培养学生如下的能力和素养：1、熟练掌握光电信息科学与工程专业知识，能对光电信息系统中复杂工程问题的解决方案进行分析，并尝试改进，能够选用恰当的技术，用于光电信息系统的设计、开发，同时解决复杂系统问题；2、具有对光电信息系统问题进行正确的识别与判断、准确描述、评估的能力，并结合专业知识对光电系统进行模块化分解的能力。

三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）（1）掌握激光的基本特性，对激光在各个领域的应用有明确的认识。

（2）掌握物质的光谱谱线加宽，并能进行评估计算。

（3）理解光与物质相互作用的机理，掌握速率方程理论，具有一定的分析解决激光物理问题的能力。

（4）掌握光腔损耗、光腔稳定性和激光场分布理论，把握高斯光束的特点。

能够根据具体需求完成谐振腔和传输透镜的设计。

（5）理解激光器的振荡特征，了解激光器特性的控制与改善技术。

四、教学内容与学时分配1 激光的基本原理（10学时）1.1 相干的光子描述1.2 光的受激辐射基本概念1.3 光的受激辐射放大1.4 光的自激振荡1.5 激光的特性1.6 激光器简介2 辐射场与物质的相互作用（14学时）2.1 光和物质相互作用的经典理论简介2.2 谱线的加宽和线型函数2.3 典型激光器的速率方程2.4 均匀加宽工作物质的增益系数2.5 非均匀加宽工作物质的增益系数3 光学谐振腔与高斯光束（16学时）3.1 光腔理论的一般问题3.2 共轴球面腔的稳定性条件3.3 开腔模式的物理概念和衍射理论的分析方法3.4 平行平面腔模的迭代解法3.5 方形镜共焦腔的自再现模3.6 方形镜共焦腔的行波场3.7 圆形镜共焦腔3.8 一般稳定球面腔的模式特征3.9 高斯光束的基本性质和特征参数3.10 高斯光束q参数的变换规律3.11 高斯光束的聚焦和准直3.12 高斯光束的自再现变换与稳定球面腔3.13 光束衍射倍率因子3.14 非稳腔的几何自再现波型4 激光振荡特性(8学时)4.1 激光器的振荡阈值4.2 激光器的振荡模式4.3 输出功率与能量4.4 弛豫振荡4.5 单模激光器的线宽极限4.6 激光器的频率牵引5 激光器特性的控制与改善(4学时)5.1 模式选择5.2 频率稳定5.3 Q调制5.4 注入锁定与锁模6 激光器的种类与应用(4学时)6.1 典型激光器6.2 激光器的工程应用五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）课堂教学以教师讲授为主，采用多媒体课件对重要知识点进行详细讲授。

《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。