《激光原理与技术》课程教学大纲.doc

《激光原理与技术》课程教学大纲

课程编号课程性质：专业方向课

先修课程：大学物理学、光学

适合专业：电子科学与技术

开设学期：第六学期

考核方式：考查或考试

总学时数：54

学分：3

（一）课程教学目标

《激光原理与技术》是电子科学与技术和应用物理学专业的一门主干专业课。

通过激光原理与技术的教学，使学生了解和掌握激光器的基本原理和基本技术，培养学生分析解决激光物理问题的能力，特别强调物理概念的深入理解，为今后从事光电子方向教学和科研打下扎实的理论基础。

（二）课程的目的与任务

本课程的教学目的在于介绍激光的基本理论知识和基本技术知识。

本课程从激光的物理学基础出发，着重阐明物理概念，以及激光输出特性与激光器参数之间的关系，主要包括辐射理论概要与激光产生的条件、激光器的工作原理、激光器的输出特性、激光的基本技术、典型激光器介绍和激光在精密测量、加工、医学、信息技术、科学技术前沿问题中的应用等几个部分。

（三）理论教学的基本要求

通过本课程学习，应使学生了解激光物理学领域的基本概念和必威体育精装版发展状况；理解掌握基本的激光原理与技术，能够加深学到的理论并掌握应用方法；了解激光在计量、加工、医学、信息技术，以及现代科技前沿问题中的应用。通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。

（四）教学学时分配数

章次

各章名称

总学时

学时分配

讲课

实验

上机

课外

小计

前言

前言

1

1

1

第一章

辐射理论概要与激光产生的条件

10

10

10

第二章

激光器的工作原理

12

12

12

第三章

激光器的输出特性

12

12

12

第四章

激光的基本技术

10

10

10

第五章

典型激光器介绍

4

4

4

第六章

激光在精密测量中的应用

1

1

1

第七章

激光加工技术

1

1

1

第八章

激光在医学中的应用

1

1

1

第九章

激光在信息技术中的应用

1

1

1

第十章

激光在科学技术前沿问题中的应用

1

1

1

总计

54

54

54

（五）大纲内容

第一章辐射理论概要与激光产生的条件

教学目的：

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。

教学基本要求：

学习和研究光的基本性质；

学习光的辐射原理；

讨论与激光的发明和激光的技术发展有关的物理基础及产生激光的条件。

教学内容：

§1－1光的波粒二象性

一.光波

二.光子

§1－2原子的能级和辐射跃迁

原子能级和简并度热学

原子状态的标记

玻尔兹曼分布

辐射跃迁和非辐射跃迁

§1－3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

§1－4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

§1－5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

教学提示：

从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁，在阐明光的辐射原理等激光的物理基础后讨论激光的产生条件。

教学重点：

光的基本性质的研究；研究激光原理、比较激光与普通光源的区别；影响激光器性能的重要因素的研究，以及激光的产生条件讨论。

教学难点：

原子能级和辐射跃迁原理的阐明；激光器性能因素：光谱线宽度、线型函数的讲解和激光产生条件的讨论。

学法指导：

由浅入深领会激光的物理基础，通过比较了解激光的主要特点进而理解激光的辐射原理，并在此基础上学习掌握影响激光器性能的因素与激光的产生条件。

小结：本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁，接着研究了发明激光的物理基础和提高激光性能方面的研究，最后阐述激光形成的条件。

第二章激光器的工作原理

教学目的：

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