激光原理教学大纲.doc

激光原理及技术教学大纲一、课程基本信息1、课程名称：激光原理及技术 全称（英文）The principle andtechnology of laser2、课程代码：B13090613、课程管理：数理学院应用物理学教研室4、教学对象：应用物理学专业5、教学时数：总时数48学时，其中理论教学48学时，实验实训0学时。6、课程学分：37、课程性质：专业选修课8、课程衔接：（1）先修课程：原子物理（2）后续课程：光电探测及信号处理二、课程简介激光原理与技术是高等院校光信息科学与技术专业的一门具有核心地位的、极其重要的专业基础课程。在国外这门课程是多数理工科专业的必修课程。激光原理与技术在相关专业的教学活动中起到承上启下的作用，该课程的发展与激光物理及激光技术的发展密切相关。三、教学内容及要求第一章 辐射理论概要与激光产生的条件（一）教学目标通过本章节的学习，培养学生抽象思维能力，能运用简单的物理思想去分析问题，掌握辐射理论的基本知识，了解几种增宽的物理思想。（二）教学节次及要求第一节 光的波粒二象性1、 了解光的波粒二象性的物理含义第二节 原子的能级和辐射跃迁1、掌握原子能级及简并度2、掌握原子能及的标度方法第三节 光的受激辐射1、掌握黑体辐射公式2、掌握三种辐射计辐射系数之间的关系第四节 光谱线增宽1、掌握三种增宽的物理含义第五节 激光形成的条件1、掌握介质中光的受激辐射放大原理（三）教学重点与难点1、黑体辐射2、三种增宽（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 5学时第二章 激光器的工作原理（一）教学目标掌握光学谐振腔结构与稳定性原理，速率方程组与粒子数反转分布，激光器的损耗与阈值条件等知识。（二）教学节次及要求第一节 光学谐振腔结构与稳定性1、掌握稳定图的应用第二节速率方程组与粒子数反转1、 掌握速率方程组2、 掌握稳态工作时的粒子数密度反转分布。第三节均匀增宽介质的增益系数和增益饱和1、掌握均匀增宽介质的增益系数第四节 非均匀增宽介质的增益饱和1、掌握介质在小信号时的粒子数密度反转分布值计算2、了解非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布第五节 激光器的损耗1、掌握激光谐振腔内形成稳定光强的过程2、掌握阈值条件（三）教学重点与难点1、速率方程组2、均匀增宽介质的增益系数和增益饱和（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 5学时第三章 激光器的输出特性（一）教学目标掌握光学谐振腔的衍射理论；对称共焦腔内外的光场分布；高斯光束的传播特性；稳定球面腔的光束传播特性；激光器的输出功率；激光器的线宽极限等问题。（二）教学节次及要求）第一节 光学谐振腔的衍射理论1、了解菲涅耳基尔霍夫衍射公式第二节 对称共焦腔内外的光场分布1、掌握共焦腔镜面上的场分布第三节 高斯光束的传播特性1、 高斯光束的振幅和强度分布2、 了解高斯光束的相位分布第四节 稳定球面腔的光束传播特性1、掌握稳定球面腔的等价共焦腔。2、了解稳定球面腔的光束传播特性。第五节 激光器的输出功率1、掌握均匀增宽型介质激光器的输出功率2、非均匀增宽型介质激光器的输出功率第六节激光器的线宽极限1、掌握线宽极限的概念（三）教学重点与难点1、高斯光束的振幅和强度分布2、菲涅耳基尔霍夫衍射公式（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 8学时第四章 激光的基本技术（一）教学目标掌握激光器输出的选模；激光器的稳频；激光束的变换；激光调制技术；激光偏转技术；激光调Q技术；激光锁模技术。（二）教学节次及要求第一节 激光器输出的选模1、 掌握激光单纵模的选取2、 掌握激光单横模的选取第二节 激光器的稳频1、掌握影响频率稳定的因素第三节 激光束的变换1、理解高斯光束通过薄透镜时的变换第四节 激光调制技术1、知道激光调制的基本概念2、掌握三种调制方法第五节 激光偏转技术1、掌握机械偏转、电光偏转、声光偏转的方法第六节 激光调q技术1、知道调q原理2、掌握三种调q方法（三）教学重点与难点1、激光调制技术# X2 E+ _+ Z, u) K( x92、激光调q技术（四）教学方法与手段课堂讲授多媒体辅助教学。（五）教学时数 6学时第五章 典型激光器介绍（一）教学目标在前面理论的基础之上，了解掌握几种典型激光器的种类、原理。（二）教学节次及要求第一节 固体激光器1、了解固体激光器的基本结构与工作物质第二节 气体激光器1、掌握氦-氖(he-ne)激光器、二氧化碳激光器、ar离子激光器的工作原理第三节染料激光器1、掌握染料激光器的激发机理第四节 半导体激光器1、掌握半导体的能带和产生受激辐射的条件第五节其他激光器1、掌握准分子激光器、自由电子激光器、化学激光器的原理（三）教学重点与难点1、固体激光器、气体激光器2、染料激光器（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 5学时第六章激光在精密测量中的应用（一）教学目标了解激光在精密测量中的应用，会进行相关计算。（二）教学节次及要求第一节 激光干涉测长1、了解干涉测长的基本原理第二节 激光衍射测量1、掌握激光衍射测量原理第三节激光测距1、掌握激光脉冲测距、激光相位测距的基本原理第四节 激光准直及多自由度测量1、掌握激光准直仪的工作原理第五节激光多普勒测速1、掌握激光多普勒测速技术的应用（三）教学重点与难点1、激光干涉测长2、激光衍射测量（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 5学时第七章 激光加工技术（一）教学目标在前面理论的基础之上，了解掌握几种激光在机械加工中的应用。（二）教学节次及要求第一节 激光热加工原理1、了解激光器热加工原理第二节 激光表面改性技术1、掌握激光淬火技术的原理与应用第三节激光去除材料技术1、掌握染料激光器的激发机理第四节 半导体激光器1、掌握激光打孔、激光切割的原理第四节 激光快速成型技术1、掌握激光快速成型技术的原理及主要优点（三）教学重点与难点1、激光热加工原理2、激光去除材料技术（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 5学时第八章 激光在医学中的应用（一）教学目标在前面理论的基础之上，了解掌握几种激光在医学上的应用。（二）教学节次及要求第一节 激光与生物体的相互作用1、了解生物体的光学特性第二节 激光在临床治疗中的应用1、掌握激光临床治疗的种类与现状第三节激光在生物体检测及诊断中的应用1、掌握利用激光的生物体光谱测量及诊断原理第四节 医用激光设备1、掌握医用激光光源第五节激光应用于医学的未来1、掌握医用激光新技术（三）教学重点与难点1、激光与生物体的相互作用2、医用激光设备（四）教学方法与手段课堂讲授、多媒体辅助教学。（五）教学时数 5学时四、实践环节无五、课程时数分配表（一）总体学时分配教 学 内 容课堂授课实验上机作业其它合计第一章 辐射理论概要与激光产生的条件55第二章 激光器的工作原理55第三章 激光器的输出特性88第四章 激光的基本技术66第五章 典型激光器介绍55第六章 激光在精密测量中的应用55第七章 激光加工技术55第八章 激光在医学中的应用55合 计4848（二）实验项目及学时分配无六、考核方式1、课程的考核方式：闭卷考试2、课程考核成绩确定方法：平时成绩30+考试70七、建议教材及教学参考书1、教材及参考书1陈家璧编，激光原理与应用 ，电子工业出版社，2004年出版2俞宽新等编，激光原理与激光技术，北京工业出版社，2001年出版3陈钰清和王静环，（新世纪高等院校精品教材）激光原理， 浙江大学出版社2004年1月第八次印刷出版 4周炳琨等，激光原理 第四版，国防工业出版社，2000 5J. Wilson and J.F.B. Hawkes. Lasers Principles and