激光原理教學(xué)大綱.doc

激光原理及技術(shù)教學(xué)大綱一、課程基本信息1、課程名稱(chēng)：激光原理及技術(shù) 全稱(chēng)（英文）The principle andtechnology of laser2、課程代碼：B13090613、課程管理：數(shù)理學(xué)院應(yīng)用物理學(xué)教研室4、教學(xué)對(duì)象：應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)5、教學(xué)時(shí)數(shù)：總時(shí)數(shù)48學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)0學(xué)時(shí)。6、課程學(xué)分：37、課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)選修課8、課程銜接：（1）先修課程：原子物理（2）后續(xù)課程：光電探測(cè)及信號(hào)處理二、課程簡(jiǎn)介激光原理與技術(shù)是高等院校光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)具有核心地位的、極其重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。在國(guó)外這門(mén)課程是多數(shù)理工科專(zhuān)業(yè)的必修課程。激光原理與技術(shù)在相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)活動(dòng)中起到承上啟下的作用，該課程的發(fā)展與激光物理及激光技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。三、教學(xué)內(nèi)容及要求第一章 輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件（一）教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本章節(jié)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力，能運(yùn)用簡(jiǎn)單的物理思想去分析問(wèn)題，掌握輻射理論的基本知識(shí)，了解幾種增寬的物理思想。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 光的波粒二象性1、 了解光的波粒二象性的物理含義第二節(jié) 原子的能級(jí)和輻射躍遷1、掌握原子能級(jí)及簡(jiǎn)并度2、掌握原子能及的標(biāo)度方法第三節(jié) 光的受激輻射1、掌握黑體輻射公式2、掌握三種輻射計(jì)輻射系數(shù)之間的關(guān)系第四節(jié) 光譜線增寬1、掌握三種增寬的物理含義第五節(jié) 激光形成的條件1、掌握介質(zhì)中光的受激輻射放大原理（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、黑體輻射2、三種增寬（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 5學(xué)時(shí)第二章 激光器的工作原理（一）教學(xué)目標(biāo)掌握光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性原理，速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，激光器的損耗與閾值條件等知識(shí)。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性1、掌握穩(wěn)定圖的應(yīng)用第二節(jié)速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)1、 掌握速率方程組2、 掌握穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布。第三節(jié)均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和1、掌握均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)第四節(jié) 非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和1、掌握介質(zhì)在小信號(hào)時(shí)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布值計(jì)算2、了解非均勻增寬型介質(zhì)穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布第五節(jié) 激光器的損耗1、掌握激光諧振腔內(nèi)形成穩(wěn)定光強(qiáng)的過(guò)程2、掌握閾值條件（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、速率方程組2、均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 5學(xué)時(shí)第三章 激光器的輸出特性（一）教學(xué)目標(biāo)掌握光學(xué)諧振腔的衍射理論；對(duì)稱(chēng)共焦腔內(nèi)外的光場(chǎng)分布；高斯光束的傳播特性；穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性；激光器的輸出功率；激光器的線寬極限等問(wèn)題。（二）教學(xué)節(jié)次及要求）第一節(jié) 光學(xué)諧振腔的衍射理論1、了解菲涅耳基爾霍夫衍射公式第二節(jié) 對(duì)稱(chēng)共焦腔內(nèi)外的光場(chǎng)分布1、掌握共焦腔鏡面上的場(chǎng)分布第三節(jié) 高斯光束的傳播特性1、 高斯光束的振幅和強(qiáng)度分布2、 了解高斯光束的相位分布第四節(jié) 穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性1、掌握穩(wěn)定球面腔的等價(jià)共焦腔。2、了解穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性。第五節(jié) 激光器的輸出功率1、掌握均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率2、非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率第六節(jié)激光器的線寬極限1、掌握線寬極限的概念（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、高斯光束的振幅和強(qiáng)度分布2、菲涅耳基爾霍夫衍射公式（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 8學(xué)時(shí)第四章 激光的基本技術(shù)（一）教學(xué)目標(biāo)掌握激光器輸出的選模；激光器的穩(wěn)頻；激光束的變換；激光調(diào)制技術(shù)；激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)；激光調(diào)Q技術(shù)；激光鎖模技術(shù)。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 激光器輸出的選模1、 掌握激光單縱模的選取2、 掌握激光單橫模的選取第二節(jié) 激光器的穩(wěn)頻1、掌握影響頻率穩(wěn)定的因素第三節(jié) 激光束的變換1、理解高斯光束通過(guò)薄透鏡時(shí)的變換第四節(jié) 激光調(diào)制技術(shù)1、知道激光調(diào)制的基本概念2、掌握三種調(diào)制方法第五節(jié) 激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)1、掌握機(jī)械偏轉(zhuǎn)、電光偏轉(zhuǎn)、聲光偏轉(zhuǎn)的方法第六節(jié) 激光調(diào)q技術(shù)1、知道調(diào)q原理2、掌握三種調(diào)q方法（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、激光調(diào)制技術(shù)# X2 E+ _+ Z, u) K( x92、激光調(diào)q技術(shù)（四）教學(xué)方法與手段課堂講授多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 6學(xué)時(shí)第五章 典型激光器介紹（一）教學(xué)目標(biāo)在前面理論的基礎(chǔ)之上，了解掌握幾種典型激光器的種類(lèi)、原理。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 固體激光器1、了解固體激光器的基本結(jié)構(gòu)與工作物質(zhì)第二節(jié) 氣體激光器1、掌握氦-氖(he-ne)激光器、二氧化碳激光器、ar離子激光器的工作原理第三節(jié)染料激光器1、掌握染料激光器的激發(fā)機(jī)理第四節(jié) 半導(dǎo)體激光器1、掌握半導(dǎo)體的能帶和產(chǎn)生受激輻射的條件第五節(jié)其他激光器1、掌握準(zhǔn)分子激光器、自由電子激光器、化學(xué)激光器的原理（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、固體激光器、氣體激光器2、染料激光器（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 5學(xué)時(shí)第六章激光在精密測(cè)量中的應(yīng)用（一）教學(xué)目標(biāo)了解激光在精密測(cè)量中的應(yīng)用，會(huì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 激光干涉測(cè)長(zhǎng)1、了解干涉測(cè)長(zhǎng)的基本原理第二節(jié) 激光衍射測(cè)量1、掌握激光衍射測(cè)量原理第三節(jié)激光測(cè)距1、掌握激光脈沖測(cè)距、激光相位測(cè)距的基本原理第四節(jié) 激光準(zhǔn)直及多自由度測(cè)量1、掌握激光準(zhǔn)直儀的工作原理第五節(jié)激光多普勒測(cè)速1、掌握激光多普勒測(cè)速技術(shù)的應(yīng)用（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、激光干涉測(cè)長(zhǎng)2、激光衍射測(cè)量（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 5學(xué)時(shí)第七章 激光加工技術(shù)（一）教學(xué)目標(biāo)在前面理論的基礎(chǔ)之上，了解掌握幾種激光在機(jī)械加工中的應(yīng)用。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 激光熱加工原理1、了解激光器熱加工原理第二節(jié) 激光表面改性技術(shù)1、掌握激光淬火技術(shù)的原理與應(yīng)用第三節(jié)激光去除材料技術(shù)1、掌握染料激光器的激發(fā)機(jī)理第四節(jié) 半導(dǎo)體激光器1、掌握激光打孔、激光切割的原理第四節(jié) 激光快速成型技術(shù)1、掌握激光快速成型技術(shù)的原理及主要優(yōu)點(diǎn)（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、激光熱加工原理2、激光去除材料技術(shù)（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 5學(xué)時(shí)第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用（一）教學(xué)目標(biāo)在前面理論的基礎(chǔ)之上，了解掌握幾種激光在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。（二）教學(xué)節(jié)次及要求第一節(jié) 激光與生物體的相互作用1、了解生物體的光學(xué)特性第二節(jié) 激光在臨床治療中的應(yīng)用1、掌握激光臨床治療的種類(lèi)與現(xiàn)狀第三節(jié)激光在生物體檢測(cè)及診斷中的應(yīng)用1、掌握利用激光的生物體光譜測(cè)量及診斷原理第四節(jié) 醫(yī)用激光設(shè)備1、掌握醫(yī)用激光光源第五節(jié)激光應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的未來(lái)1、掌握醫(yī)用激光新技術(shù)（三）教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、激光與生物體的相互作用2、醫(yī)用激光設(shè)備（四）教學(xué)方法與手段課堂講授、多媒體輔助教學(xué)。（五）教學(xué)時(shí)數(shù) 5學(xué)時(shí)四、實(shí)踐環(huán)節(jié)無(wú)五、課程時(shí)數(shù)分配表（一）總體學(xué)時(shí)分配教 學(xué) 內(nèi) 容課堂授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)作業(yè)其它合計(jì)第一章 輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件55第二章 激光器的工作原理55第三章 激光器的輸出特性88第四章 激光的基本技術(shù)66第五章 典型激光器介紹55第六章 激光在精密測(cè)量中的應(yīng)用55第七章 激光加工技術(shù)55第八章 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用55合 計(jì)4848（二）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配無(wú)六、考核方式1、課程的考核方式：閉卷考試2、課程考核成績(jī)確定方法：平時(shí)成績(jī)30+考試70七、建議教材及教學(xué)參考書(shū)1、教材及參考書(shū)1陳家璧編，激光原理與應(yīng)用 ，電子工業(yè)出版社，2004年出版2俞寬新等編，激光原理與激光技術(shù)，北京工業(yè)出版社，2001年出版3陳鈺清和王靜環(huán)，（新世紀(jì)高等院校精品教材）激光原理， 浙江大學(xué)出版社2004年1月第八次印刷出版 4周炳琨等，激光原理 第四版，國(guó)防工業(yè)出版社，2000 5J. Wilson and J.F.B. Hawkes. Lasers Principles and