《激光原理与应用》课程教学大纲

1、激光原理与应用课程教学大纲课程编号：20811306总学时数：56总学分数：3.5课程性质：必修适用专业：应用物理学一、课程的任务和基本要求：激光在工业、农业、国防、科学技术、生物医疗、光通信和信息处理等领域得到非常广泛的应用。当代大学生尤其是理工科的大学生，能够了解和掌握激光原理与技术的一些基础知识，不仅拓宽了知识面，完善了知识结构，而且对今后学习新知识、新技术，从事科技工作奠定了基础。通过本课程的讲授，要求学生掌握激光产生的条件；了解激光器的工作原理及输出特性；其中重点是光学谐振腔的结构和稳定性和速率方程；掌握激光的基本技术，重点为调Q和锁模技术；了解几种典型的激光器如红宝石激光器，Nd:

2、YAG激光器，He-Ne激光器，CO2激光器，Ar+激光器的结构和工作原理；达到能够根据实际需要选择和使用合适的激光器。了解激光在计量、加工、医疗、信息技术及现代科技前沿问题中的应用。二、基本内容和要求：第一章 辐射理论概要与激光产生条件1.1 光的波粒二象性1.2 原子的能级和辐射跃迁1.3 光的受激辐射1.4 光谱线增宽1.5 激光形成的条件通过本章学习，要求学生从光的平衡热辐射和光与物质的相互作用出发，理解和掌握激光形成的条件；了解光谱线的宽度和线型函数等激光的基本知识。第二章 激光器的工作原理2.1 光学谐振腔的结构与稳定性2.2 速率方程组与粒子数反转2.3 均匀增宽介质的增益系数和

3、增益饱和2.4 非均匀增宽介质的增益饱和2.5 激光器的损耗与阈值条件通过本章学习，要求学生掌握激光器的主要组成部分光学谐振腔的结构及其稳定性，从工作过程的数学模型速率方程组出发了解粒子数反转的条件，工作过程中增益饱和现象及激光工作阈值。力求使学生对激光器工作过程的物理图像有清晰的理解。 第三章 激光器的输出特性3.1 光学谐振腔的衍射理论3.2 对称共焦腔内外的光场分布3.3 高斯光束的传播特性3.4 稳定球面腔的光束传播特性3.5 激光器的输出功率3.6 激光器的线宽极限 通过本章学习，要求学生从谐振腔的衍射理论出发了解激光输出的高斯光束传播特性，激光器的输出功率及激光器输出的线宽极限。

4、第四章 激光的基本技术4.1 激光器输出的选模4.2 激光器的稳频4.3 激光束的变换4.4 激光调制技术4.5 激光偏转技术4.6 激光调Q技术4.7 激光锁模技术通过本章学习，要求学生了解激光的基本技术，着重掌握对激光器谐振腔的输出特性产生作用的调Q技术和锁模技术。第五章 典型激光器介绍5.1 固体激光器5.2 气体激光器5.3 染料激光器5.4 半导体激光器5.5 其他激光器通过本章学习，要求学生了解按激光器工作物质的不同，分为固体激光器，气体激光器，染料激光器及半导体激光器。掌握这几种激光器的结构和工作原理。第六章 激光工作物质介绍6.1 激光晶体6.2 激光陶瓷和激光玻璃6.3 激光

5、材料的现状和发展趋势通过本章学习，要求学生了解激光材料，掌握几种典型的激光工作物质的结构性能，光谱性能和激光性能。第七章 激光的应用7.1 激光测距7.2 激光加工7.3 激光在医学中的应用7.4 激光全息7.5 激光存储7.6 激光核聚变7.7 激光冷却通过本章学习，要求学生了解利用激光的高亮度，极好的方向性和高度相干性，激光在计量领域、加工工业、医学领域、工业领域及科学研究中的应用。三、实践环节和要求： 无四、教学时数分配：理论： 56 实验：0 上机： 0 其它： 0 教学内容学时分配教学内容学时分配第一章辐射理论概要与激光产生条件6第五章典型激光器介绍10第二章激光器的工作原理 10第

6、六章激光工作物质介绍4第三章激光器的输出特性6第七章激光的应用12第四章激光的基本技术8合计56五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式： 本课程属考试课，实行闭卷考试方式考核2、习题：书后各章的相应习题和补充部分习题。在习题选取上注意：注重和加强基础知识、基本概念的理解、基本技能的训练；所选取的习题能够体现各章的重点和难点；对所学的知识能起到巩固和加深理解的目的；适当选取或补充部分对学生理解重要概念有帮助的习题在习题课上讲解。3、能力培养要求：通过本课程的学习，学生应掌握激光原理、激光技术与器件、光电子学等方面的基础知识，能够独立阅读与上述内容相关的参考书和文献资料。会用学过的理论知识和技术方法去分析、研究和解决实际问题。培养理论联系实际的工作方法，为今后从事与激光技术有关的技术领域工作奠定基础。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：光学，原子物理学，固体物理学，高等数学等。后续课程和教学环节：光电子技术，半导体物理与器件等。平行开设课程和教学环节：光纤技术，信息光学等。5、教材和主要参考书目：（1）教材：陈家壁。激光原理及应用，北京：电子工业出版社，2004。（2）主要参考书目： 陈钰清，王静环。激光原理，杭州：浙江大学出版社，1992