2014-2015学年第二学期《激光物理学》课程说明书.doc

2014-2015学年第二学期《》李湘银激光原理技术及应用哈尔滨工业大学出版社，2004 [5] 高铁军等编，《近代物理实验》，科学出版社，2009 四、教学信息 教学目标 通过本课程的学习，使学生掌握光辐射的基础理论、激光形成机理和激光器的工作原理、谐振腔的谐振频率和激光模式、激光器的输出特性等基础知识，并了解激光的选模、稳频等基技术以及激光在计量、信息技术等方面的应用。 本课程旨在使学生掌握光辐射的基础理论、激光器的工作原理、激光器的输出特性等，了解激光的基本技术、几种典型激光器及其激光的应用。 教学进度 （以周为单位） 课堂讲授 实验、实习、作业、课外阅读及参考文献等 教学内容摘要 （章节名称、讲述的内容提要，课堂讨论的题目等） 内容及时间、地点 第1周 绪论 激光与激光学概述 1． 激光器的产生与由来 2． 激光的特性 3． 激光器的分类 4． 激光的应用简介 5． 激光理论的研究方法和分类 课后复习课堂中所讲内容。倡导学生查阅有关文献资料(或利用网络)了解激光器及其应用和发展方向。 第一章 光辐射理论概要 §1.1 光波、光子、光的二象性（关系式） §1.2 原子在能级上的统计分布 §1.3 光的受激辐射 黑体热辐射(普朗克黑体辐射单色能量密度公式) 光与物质的相互作用——三种不同的基本过程 自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 自发辐射与受激辐射的光功率 第2周 §1.4 光谱线增宽 光谱线、线型函数和光谱线宽度 自然增宽（经典理论和量子解释） 碰撞增宽 多普勒增宽 均匀增宽、非均匀增宽 综合增宽 第二章 连续激光器的工作原理 §2.1 激光的形成机理、条件及激光器基本结构 1． 介质中光的受激辐射放大 2． 抽运和激活介质（激光工作物质）能级 3． 光的自激振荡 4． 光学谐振腔对激光形成的作用 5． 激光器的基本结构 6． 激光振荡的阈值条件 第3周 §2.2 光学谐振腔 光学谐振腔的结构与稳定性 共轴球面谐振腔的稳定性条件及稳定图 §2.3 激光模式 激光纵模 2． 激光横模 §2.4 速率方程组与粒子数反转 三能级系统和四能级系统 速率方程组 稳态工作时的粒子数密度反转分布 小信号工作时的粒子数密度反转分布 均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 均匀增宽型介质的粒子数反转分布的饱和效应 第4周 §2.5 均匀增宽型介质的增益系数与增益饱和 1．均匀增宽介质的增益系数 2．均匀增宽介质的增益饱和 §2.6 非均匀增宽型介质的增益饱和 1．非均匀增宽介质的增益系数 2．非均匀增宽介质的增益饱和 激光器的输出特性 §3.1 光学谐振腔的衍射理论 1． 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式) 2． 光学谐振腔的自再现模积分方程 3． 激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 §3.2 对称共焦腔内外的光场分布 共焦腔镜面上的场分布 2． 共焦腔中的行波场与腔内外的光场分布 第5周 §3.3 高斯光束的传播特性 高斯光束的振幅和强度分布 高斯光束的相位分布 高斯光束的远场发散角 高斯光束的高亮度 §3.4 稳定球面腔的光束传播特性 稳定球面腔的等价共焦腔 2． 稳定球面腔的光束传播特性 第6周 §3.5 激光器的功率输出 1． 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 §3.6激光器的线宽极限 (小结：荧光谱线、激光的理论线宽和实际宽度) 第四章 激光的基本技术 §4.1 激光器输出的选频（选模）技术 激光单纵模的选取 ——均匀增宽型谱线的模式竞争 ——非均匀增宽型谱线的多模振荡 ——单纵模的选取 (短腔法、F-P标准具法、三反射镜法 ) 2． 激光单横模的选取 §4.2 激光器的稳频 影响频率稳定的因素 稳频方法概述(被动式、主动式—自动补偿法) 兰姆凹陷法稳频 饱和吸收法稳频 第7周 §4.3激光束的变换 高斯光束通过薄透镜时的变换；高斯光束的聚焦；高斯光束的准直；高斯光束的扩束。 §4.4激光调制技术 （调制的基本概念和调制的基本方法） §4.5激光调Q技术 （调Q原理和调Q的方法） §4.6 激光锁模技术 （锁模原理、主动锁模和被动锁模） 第五章 典型激光器及其激光技术 §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 第8周 第六章 激光在信息技术中的应用 §6.1 激光在信息技术中的应用概述 §6.2 全息照相的基本原理和方法 第七章 激光在其他领域中的