激光原理與技术课程教学大纲.docVIP

《激光原理与技术》课程教学大纲 二、讲授大纲与各章的基本要求 　 第一章 辐射理论概要与激光产生的条件 教学要点： 通过本章的教学使学生： 1 了解光的波粒二象性，掌握光的偏振性、单色光的含义、平面光波的表示法、光强的定义和光子的含义。 2 掌握原子能级和简并度的含义，理解原子状态标记的方法，理解辐射跃迁选择定则，掌握玻尔兹曼分布定律，掌握辐射跃迁也非辐射跃迁的定义和特点。 3 理解黑体辐射的概念和规律，掌握光和物质相互作用时三种基本过程的特点、规律、发生几率，以及三者之间的关系。掌握自发辐射光功率和受激辐射光功率在普通光源和激光器中的大小关系。 4 掌握光谱线、线型、光谱线宽度的概念，掌握自然增宽、碰撞增宽、多普勒增宽的原因、展宽线型、增宽大小及其影响因素，理解均匀增宽和非均匀增宽的概念和含义，理解综合增宽的含义。 5 理解光在介质中受激放大的过程和规律，掌握介质中产生激光放大的条件，理解吸收系数和增益系数的概念，掌握光学谐振腔在激光器中的作用和激光阈值条件。 教学时数：10学时　 教学内容： 第一节 光的波粒二象性 一、光波 二、光子 第二节 原子的能级和辐射跃迁 一、原子能级和简并度 二、原子状态的标记 三、玻尔兹曼分布 四、辐射跃迁和非辐射跃迁 第三节 光的受激辐射 一、黑体热辐射 二、光和物质的作用 三、自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系 四、自发辐射光功率与受激辐射光功率 第四节 光谱线增宽 一、光谱线、线型和光谱线宽度 二、自然增宽 三、碰撞增宽 四、多普勒增宽 五、均匀增宽和非均匀增宽线型 六、综合增宽 第五节 激光形成的条件 一、介质中光的受激辐射放大 二、光学谐振腔和阈值条件 考核要求： 1、光的波粒二象性 1.1 光波偏振性（领会） 1.2 光速、频率和波长的关系（领会） 1.3 单色平面波（领会） 1.4 光强（识记） 1.5 光子（领会） 2、原子的能级和辐射跃迁 2.1 原子能级和简并度（领会） 2.2 原子状态的标记（领会） 2.3 辐射跃迁的选择定则（领会） 2.4 玻尔兹曼分布（领会、应用） 2.5 辐射跃迁和非辐射跃迁（领会、识记） 3、光的受激辐射 3.1 黑体热辐射（领会） 3.2 自发辐射、受激辐射、受激吸收（领会、识记、应用） 3.3 自发辐射、受激辐射、受激吸收之间的关系（领会） 3.4 自发辐射光功率与受激辐射光功率（领会） 4、光谱线增宽 4.1 光谱线的线型函数、宽度（识记） 4.2 自然增宽的理论解释、增宽线型、影响增宽的因素（识记、应用） 4.3 碰撞增宽的理论解释、增宽线型、影响增宽的因素（识记、应用） 4.4 多普勒增宽的理论解释、增宽线型、影响增宽的因素（识记、应用） 4.5 均匀增宽和非均匀增宽的概念（领会） 4.6 综合增宽（领会） 5、激光形成的条件 5.1 光束在介质中的传播规律（领会） 5.2 产生受激光放大的条件、增益介质和增益系数（识记、应用） 5.3 光学谐振腔的作用、阈值条件（领会、识记） 第二章 激光器的工作原理 教学要点： 通过本章的教学使学生： 1 理解光学谐振腔满足稳定性条件的重要性，掌握稳定性的条件，理解共轴球面腔稳定图和分类，学会稳定图的应用。 2 理解三能级系统和四能级系统的激光工作方式，掌握速率方程组的建立、推导和粒子数密度反转分布的条件。掌握激光器在小信号工作时的粒子数密度反转分布情况和在均匀增宽型介质中的粒子数密度反转分布。理解粒子数密度反转分布的饱和效应。 3 掌握均匀增宽型介质中的增益系数和增益饱和。 4 掌握在非均匀增宽型介质中粒子数密度反转分布规律，掌握在非均匀增宽型介质中小信号时的增益系数和稳态情况下的增益饱和，掌握烧孔效应的原理。 5 了解激光器所存在的各种损耗和起因，掌握激光谐振腔内稳定光强的形成过程，掌握激光器的能稳定出光的阈值条件（包括增益阈值，抽运功率阈值等）。了解激光介质能级选取的注意事项。 教学时数：12学时　 第一节 光学谐振腔结构与稳定性 一、共轴球面谐振腔的稳定性条件 二、共轴球面腔的稳定图及其分类 三、稳定图的应用 第二节 速率方程组与粒子数反转 一、三能级系统和四能级系统 二、速率方程组 三、稳态工作时的粒子数密度反转分布 四、小信号工作时的粒子数密度反转分布 五、均匀增宽型介质的粒子数密度反转分布 六、均匀增宽型介质粒子数密度反转分布的饱和效应 第三节 均匀增宽介质的增益系数和增益饱和 一、均匀增宽介质的增益系数 二、均匀增宽介质的增益饱和 第四节 非均匀增宽介质的增益饱和 一、介质在小信号时的粒子数密度反转分布值 二、非均匀增宽型介质在小信号时的增益系数 三、非均匀增宽型介质稳态粒子数密度反转分布 四、非