《激光原理与技术》课程教学大纲

《激光原理与技术》课程教学大纲课程代码：课程中文名称:激光原理与技术课程英文名称：LaserPrinciplesandTechnology课程性质：限选课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：半导体物理，光学，电磁学一、课程简介《激光原理与技术》课程是一门电子科学与技术专业的专业课程，所涉及到的专业技术内容有：激光的基本原理与应用、光学谐振腔理论、典型固体激光器、半导体激光器、光纤激光器、激光调Q技术和锁模技术、激光调制技术以及激光光束质量的评价和测量等基础的激光原理与应用技术。本课程旨在培养电子科技专业本科生，成为在激光材料和器件制造和研究领域掌握相关理论基础和具备系统的知识结构的技术人才，使得学生可以承担激光材料和器件行业内的技术研发，设计，性能检测和基本生产及管理等方面的工作。二、教学基本内容和要求第一章激光的基本原理及其特性主要教学内容：（1）激光的特性；（2）光波模式和光子状态；（3）原子的能级、分布和跃迁；（4）激光产生的条件；（5）激光器的输出特性；（6）激光器的泵浦技术。教学要求：1）了解激光的基本性质。2）掌握光波的模式，原子的能级、跃迁。3）理解激光的产生条件已经激光器的泵浦技术。重点：激光的特性，原子的能级，能级间的跃迁和辐射，激光器的速率方程。难点：原子能级的Boltzman分布，激光器的振荡模式，激光放大的阀值条件。第二章光学谐振腔理论主要教学内容：（1）光学谐振腔的基本知识；（2）光学谐振腔的损耗；（3）光学谐振腔的稳定性条件；（4）谐振腔的衍射积分理论；（5）一般稳定球面腔的稳定模式理论；（6）高斯光束；（7）非稳腔的模式理论。教学要求：1）、了解光学谐振腔的构成和分类，理解光学谐振腔的作用。2）、掌握光学谐振腔损耗的基本知识。3）、理解谐振腔的稳定性条件。重点：光学谐振腔基础，光学谐振腔的损耗，谐振腔的衍射积分理论，高斯光束难点：稳定球面腔的稳定模式理论，非稳腔的模式理论第三章典型激光器主要教学内容：（1）激光器的概述；（2）气体激光器；（3）固体激光器；（4）染料激光器。教学要求：1）了解激光器的基本结构，分类。2）掌握气体激光器，固体激光器，染料激光器等典型激光器的类型，结构和工作原理。重点：He-Ne激光器，固体激光器工作物质，掺钛蓝宝石激光器。难点：气体放电激励基础，固体激光器工作物质的热效应及其散热，染料激光器的工作原理。第四章半导体激光器（6学时）主要教学内容：（1）半导体的能带结构和电子状态；（2）激发与复合辐射；（3）激光振荡条件；（4）异质结半导体激光器；（5）半导体激光的波长和线宽；（6）半导体激光器当前发展趋势；（7）半导体激光器的应用。教学要求：1）了解半导体激光器当前发展趋势。2）掌握半导体激光器原理，结构和应用。3）理解半导体激光器振荡条件。重点：半导体的能带结构和电子状态，半导体的激发与复合辐射，异质结半导体激光器。难点：半导体态密度的电子的激发，非本征半导体材料—PN结，半导体激光器的损耗和阀值振荡条件。第五章光纤激光器（6学时）主要教学内容：；（1）光纤激光器概论；（2）光纤激光器的工作原理；（3）模及单模运转条件；（4）双包层光纤激光器；（5）受激散射光纤激光器；（6）调Q和锁模光纤激光器；（7）可调谐光纤激光器；（8）高峰值功率光纤激光器。教学要求：1）光纤激光器的发展历史和现状。2）掌握光纤激光器的基本结构，理解光纤激光器的工作原理。3）掌握光纤激光器的调Q工作和锁模工作。重点：光纤激光器的工作原理，模及单模运转条件，调Q和锁模光纤激光器，可调谐光纤激光器。难点：Raman散射光纤激光器，受激布里渊散射光纤激发器。第六章调Q技术和锁模技术（6学时）主要教学内容：；（1）、调Q技术；（2）、锁模技术。基本要求：1）了解调Q的基本理论和锁模的基本理论。2）掌握电光调Q和声光调Q。3）理解实现锁模的主要方法。4）掌握主动锁模和被动锁模的原理和器件。重点：调Q的基本理论，电光调Q和声光调Q，实现锁模的基本理论，主动锁模和被动锁模的原理和器件，同步泵浦锁模原理和器件，以及自锁模原理与器件。难点：调Q激光器的速率方程。第七章激光调制技术（6学时）主要教学内容：（1）、激光调制的基本概念；（2）、电光调制；（3）、声光调制；（4）、磁光调制；（5）、直接调制。基本要求：1）了解并理解激光调制的基本概念：振幅调制、频率和相位调制、强度调制、脉冲调制、脉冲编码调制等。2）掌握基本的激光调制技术：电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制。重点：激光调制的基本概念，电光调制、声光调制、磁光调制的物理基础和工作过程。难点：半导体激光器直接调制的原理。第八章激光光束质量的评价和测量（6学时）主要教学内容：（1）激光束宽的定义方法；（2）激光光束质量的评价方法；（3）激光束传输特性参数的测量。教学要求：1）理解激光束宽的定义方法。2）掌握激光光束质量的评价方法。3）掌握激光束传输特性参数的测量方法。重点：激光光束质量的评价方法。难点：激光束传输特性参数的测量方法。三、实验教学内容及基本要求无四、教学方法与手段激光原理与技术这门课程主要采用讲授法、讨论法、练习法等方法进行教学。教学手段采用多媒体教学为主，多种教学方式为辅。五、教学学时分配章节与内容课时作业量备注第一章激光的基本原理及其特性10学时2讲课8学时练习2学时第二章光学谐振腔理论6学时1讲课6学时第三章典型激光器6学时1讲课5学时练习1学时第四章半导体激光器6学时1讲课5学时练习1学时第五章光纤激光器6学时1讲课5学时练习1学时第六章调Q技术和锁模技术4学时1讲课4学时第七章激光调制技术6学时1讲课5学时练习1学时第八章激光光束质量的评价和测量4学时1讲课4学时合计48学时9讲课42学时练习6学时六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法:平时成绩加期末考试成绩综合评定2、成绩评定：期末试卷考核成绩60%+平时成绩(出勤率与作业成绩