《激光原理及应用》课程教学大纲

1、激光原理及应用课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：12140102课程英文名称： LASER PRINCIPLE AND APPLICATION 电子信息教研室 课程面向专业：电子信息科学与技术专业课程性质：专业必修课先修课程：大学物理电磁场与电磁波应用光学学分：3.5总学时：56学时二、 课程性质与目的本课程的主要目的是向学生介绍激光的基本原理，器件及其应用。要求熟悉激光的产生与特性；光学谐振腔；稳定腔的模结构；激光振荡的基本理论；几种主要的激光器件；高斯光束的空间变换等基本原理，要求掌握主要物理概念。通过本课程的学习，了解激光技术在工农业、科技、国防等领域的应用情况，为学生今后的深入学习

2、或开展激光技术的应用打下基础。三、课程教学内容与要求第一章 辐射理论概要与激光产生的条件1、教学内容和要求（1）内容：第一节光的波粒二象性第二节原子的能级和辐射跃迁第三节光的受激辐射光谱线增宽激光形成的条件（2）要求：了解原子能级及量子跃迁概念；理解谱线增宽的种类和原因；掌握光子与原子的三种作用过程的特点、激光形成的条件。2、重点：受激发射的特点、激光形成的条件3、难点：光谱线增宽的原因第二章 激光器的工作原理1、教学内容和要求（1）内容：第一节 光学谐振腔结构与稳定性 第二节 速率方程组与粒子数反转 第三节 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 第四节 菲均匀增宽介质的增益饱和 第五节 激光器的

3、损耗与阈值条件（2）要求：了解介质的增益、增益饱和及介质损耗等物理现象；理解纵模、横模及高斯光束的特性等概念；掌握激光器的组成、光学谐振腔的作用、粒子数反转分布的概念及实现粒子数反转分布的方法。2、重点：粒子数反转分布的概念，光学谐振腔的作用，激光振荡的模式概念，高斯光束的特性及高斯光束参数3、难点：纵模、横纵的概念及其物理图象，高斯光束的特殊结构参数第三章 激光器的输出特性1、教学内容和要求（1）内容：第一节 光学谐振腔的衍射理论第二节 对称共焦腔内外的光场分布第三节 高斯光束的传播特性第四节 稳定球面腔的光束传播特性第五节 激光器的输出功率第六节 激光器的线宽极限（2）要求：了解光学谐振腔

4、衍射理论分析方法，激光器输出功率的计算方法；理解对称共焦腔内外的光场分布特点；掌握高斯光束和稳定球面腔的光束传播特性。2、重点：对称共焦腔内外的光场分布特点，高斯光束和稳定球面腔的光束传播特性3、难点：光学谐振腔衍射理论第四章 激光的基本技术1、教学内容和要求（1）内容：第一节激光器输出的选模第二节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（2）要求：了解改变激光器谐振腔的输出特性的选模、稳频、调Q和锁模技术；理解满足实际应用的光束变换技术、调制技术和偏转技术的技术原理；掌握其实现方法。2、重点：光束变换技术、调制技术和偏转技术的技术原理3、难点：调Q和锁模技术方

5、法第五章 典型激光器介绍1、教学内容和要求（1）内容：第一节 固体激光器第二节 气体激光器第三节 染料激光器第四节 半导体激光器第五节 其它激光器（2）要求：了解具体的固体、气体、半导体等多种常用激光器的工作原理、结构形式，理解和掌握它们的工作特性和应用特点。2、重点：典型的固体、气体、半导体常用激光器的工作原理和特点3、难点：P-N结的能带结构及实现粒子数反转的机理第六章激光在精密测量中的应用1、教学内容和要求（1）内容：第一节激光干涉测长第二节激光衍射测量激光测距激光准直及多自由度测量激光多普勒测速环形激光测量角度和角加速度激光环境计量（2）要求：了解激光在精密测量中的多方面应用；理解激光

6、多普勒测速和环形激光测量角度和角加速度的原理；掌握激光干涉测长、激光衍射测量和激光环境计量的原理与方法。2、重点：激光干涉测长、激光衍射测量和激光环境计量的原理与方法3、难点：激光精密测量的应用化系统组成第七章 激光加工技术1、教学内容和要求（1）内容：第一节激光热加工原理第二节激光表面改性技术激光去除材料技术激光焊接激光快速成型技术其它激光加工技术（2）要求：了解激光加工技术在材料制造技术中的作用与地位以及各种激光加工的工艺参数；理解激光加工所基于的激光特点和激光控制及反应过程；掌握各种激光加工技术的原理与应用。2、重点：激光加工技术的原理与应用3、难点：激光加工所基于的激光反应过程、各种激

7、光加工的工艺参数控制第八章 激光在医学中的应用1、教学内容和要求（1）内容：第一节激光与生物体的相互作用第二节激光在临床治疗中的应用第三节激光在生物体检测及诊断中的应用医用激光设备激光应用于医学的未来（2）要求：了解激光在医学中的应用概况；理解生物体的光学特性和激光对生物体的作用效应；掌握医用激光器的分类、特点及用途。2、重点：生物体的光学特性和激光对生物体的作用效应，医用激光器的分类、特点及用途3、难点：激光对生物体的作用的原理效应第九章激光在信息技术中的应用1、教学内容和要求（1）内容：第一节光纤通信系统中的激光器和光放大器第二节激光全息三维显示激光存储技术激光扫描和激光打印机（2）要求：

8、了解激光扫描和激光打印机的工作原理；理解激光器和光放大器在光纤通信系统中的作用；掌握激光全息三维显示和激光存储技术的技术原理、实现方法和主要应用。2、重点：激光器和光放大器在光纤通信系统中的作用，激光全息三维显示和激光存储技术的技术原理3、难点：激光扫描和激光打印机的工作原理和系统组成第十章 激光在科学技术前沿问题中的应用1、教学内容和要求（1）内容：第一节激光核聚变第二节激光冷却激光操纵微粒激光诱导化学过程激光光谱学（2）要求：了解激光在科学技术前沿问题中的应用概况。2、重点：激光光谱学方法、原理3、难点：激光光谱学四、学时分配序号教学内容学时课堂讲授实验课习题课讨论课其它1第一章62第二章63第三章4第四章5第五章6第六章7第七章8第八章49第九章410第十章4小计56比例100%合计56五、教学环节和教学要求理论授课、课堂演示、多媒体演示等。六、考核办法闭卷理论笔试。最终成绩由两部分组成：考试成绩、平时成绩。其中：考试成绩占70%，平时成绩占30