《激光原理與技術(shù)》教學(xué)大綱

《激光原理與技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：06140741課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論48學(xué)時(shí)）先修課程：大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、物理光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)等后續(xù)課程：光電子技術(shù)基礎(chǔ)、光電檢測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)等適用專(zhuān)業(yè)：光電信息科學(xué)與工程開(kāi)課單位：電子信息工程學(xué)院一、課程說(shuō)明《激光原理與技術(shù)》是光電類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程主要傳授激光產(chǎn)生基本理論與激光器的工作原理、工作特性等，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。本課程注重基本理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際中問(wèn)題的能力，培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才，培養(yǎng)學(xué)生將來(lái)成為光電方面的管理、開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的高級(jí)人才。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握激光產(chǎn)生的基本理論、方法，掌握激光器的工作原理、輸出特性，并能對(duì)激光的產(chǎn)生原理進(jìn)行描述。課程目標(biāo)2：能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握激光產(chǎn)生、激光器工作的基本原理能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用激光的基本理論和科學(xué)思維能力，為今后從事激光相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3：能夠培養(yǎng)他們探索科學(xué)的興趣和勇氣，培養(yǎng)信息的收集、傳遞和處理技能；能關(guān)注科技和社會(huì)發(fā)展中的問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀、價(jià)值觀和辯證唯物主義的觀點(diǎn)；有良好的心理素質(zhì)，良好的品格和頑強(qiáng)的意志，以便從容地應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)的挑戰(zhàn)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求 《激光原理與技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)光電信息科學(xué)與工程畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。

表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.1掌握數(shù)學(xué)、物理的基礎(chǔ)知識(shí)，領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)的重要思想和思維方法，理解工程問(wèn)題的數(shù)理本質(zhì)及其表述方法。課程目標(biāo)1：掌握激光產(chǎn)生的基本理論、方法，掌握激光器的工作原理、輸出特性，并能對(duì)激光的產(chǎn)生原理進(jìn)行描述。H2.問(wèn)題分析2.1能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)2：能夠培養(yǎng)學(xué)生掌握激光產(chǎn)生、激光器工作的基本原理能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用激光的基本理論和科學(xué)思維能力，為今后從事激光相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。H5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠開(kāi)發(fā)和利用現(xiàn)代工程工具、信息技術(shù)工具對(duì)光電信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)和模擬。課程目標(biāo)3：能夠培養(yǎng)他們探索科學(xué)的興趣和勇氣，培養(yǎng)信息的收集、傳遞和處理技能；能關(guān)注科技和社會(huì)發(fā)展中的問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)的世界觀、價(jià)值觀和辯證唯物主義的觀點(diǎn)；有良好的心理素質(zhì)，良好的品格和頑強(qiáng)的意志，以便從容地應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)的挑戰(zhàn)。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配 教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)第1章概述1.1激光發(fā)展簡(jiǎn)史1.2激光的特性1.3激光應(yīng)用簡(jiǎn)介教學(xué)要求：了解激光發(fā)展背景；掌握激光的特性。重點(diǎn)：激光的特性。難點(diǎn)：激光的特性。21、2第2章激光產(chǎn)生的基本原理2.1原子發(fā)光的機(jī)理2.2自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收2.3激光產(chǎn)生的條件2.4激光器的基本組成與分類(lèi)教學(xué)要求：理解光和物質(zhì)的相互作用；掌握自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系；掌握激光的產(chǎn)生條件。重點(diǎn)：激光產(chǎn)生的基本原理。難點(diǎn)：激光產(chǎn)生的基本原理。61、2第3章光學(xué)諧振腔與激光模式3.1光學(xué)諧振腔的構(gòu)成和分類(lèi)3.2激光模式3.3光學(xué)諧振腔的損耗3.4光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件3.5光學(xué)諧振腔的衍射理論基礎(chǔ)3.6平行平面腔的自再現(xiàn)模3.7對(duì)稱(chēng)共焦腔的自再現(xiàn)模3.8一般穩(wěn)定球面腔的模式理論3.9非穩(wěn)定諧振腔教學(xué)要求：理解光學(xué)諧振腔的構(gòu)成和分類(lèi)；掌握光學(xué)諧振腔的損耗；掌握光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件。重點(diǎn)：光學(xué)諧振腔的穩(wěn)定性條件。難點(diǎn)：一般穩(wěn)定球面腔的模式理論101、2、3第4章高斯光束4.1高斯光束的基本性質(zhì)4.2高斯光束的傳輸與變換規(guī)律4.3高斯光束的聚焦和準(zhǔn)直4.4高斯光束的自再現(xiàn)變換4.5高斯光束的匹配4.6激光束質(zhì)量因子教學(xué)要求：理解高斯光束的基本性質(zhì)；掌握高斯光束的ABCD定律；掌握高斯光束的聚焦和準(zhǔn)直的方法。重點(diǎn)：高斯光束的ABCD定律。難點(diǎn)：高斯光束的自再現(xiàn)變換。61、2第5章激光工作物質(zhì)的增益特性5.1譜線加寬與線性函數(shù)5.2速率方程5.3均勻加寬激光工作物質(zhì)對(duì)光的增益5.4非均勻加寬激光工作物質(zhì)對(duì)光的增益教學(xué)要求：理解速率方程組；掌握均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和；掌握非均勻加寬激光工作物質(zhì)對(duì)光的增益。重點(diǎn)：均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和。難點(diǎn)：均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和。61、2、3第6章激光器的工作特性6.1連續(xù)與脈沖工作方式6.2激光器的振蕩閾值6.3激光器的振蕩模式6.4連續(xù)激光器的輸出功率6.5脈沖激光器的工作特性教學(xué)要求：掌握激光器的振蕩閾值與振蕩模式；了解激光器的工作特性。重點(diǎn)：振蕩閾值、振蕩模式。難點(diǎn)：振蕩閾值、振蕩模式。61、2、3第7章激光特性的控制與改善7.1模式選擇7.2穩(wěn)頻技術(shù)7.3調(diào)Q技術(shù)7.4超短脈沖技術(shù)7.5激光調(diào)制技術(shù)7.6激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)7.7光電器件設(shè)計(jì)及參數(shù)選用原則教學(xué)要求：掌握橫模、縱模的選擇方法；掌握穩(wěn)頻技術(shù)的工作原理和方法；掌握調(diào)Q技術(shù)、超短脈沖技術(shù)、激光調(diào)制技術(shù)。重點(diǎn)：橫模、縱模的選擇方法；穩(wěn)頻技術(shù)的工作原理和方法。難點(diǎn)：激光調(diào)制技術(shù)的方法。121、2、3合計(jì)48五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。讓學(xué)生比較全面地理解激光的產(chǎn)生原理與應(yīng)用，在掌握激光原理的基礎(chǔ)上，具有進(jìn)行簡(jiǎn)單激光實(shí)驗(yàn)的初步能力。六、課程資源1.推薦教材：陳鶴鳴.激光原理及應(yīng)用（第四版）.電子工業(yè)出版社,2022.2.參考書(shū)：（1）王青圃.激光原理.山東:山東大學(xué)出版社,2003.（2）閆吉祥.激光原理與技術(shù).北京:高等教育出版社,2002.（3）丁俊華.激光原理及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,1987.（4）周炳坤.激光原理.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2014.3.期刊：（1）梅亮,孔政,林宏澤,費(fèi)若男等.基于沙氏成像原理的激光雷達(dá)技術(shù)研究進(jìn)展[J].紅外與激光工程.2021,50(03):19-35.（2）常浩天,李永亮等.脈沖激光放大技術(shù)研究進(jìn)展[J].激光雜志.2021,42(10):10-14.（3）尹明,粟榮濤,王小林,馬閻星,馬鵬飛.基于SPGD算法的光纖激光偏振控制理論與實(shí)驗(yàn)研究[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展.2018,55(09):96-103.（4）沈輝,全昭,楊依楓,趙翔,柏剛,何兵,周軍.基于光學(xué)零差偏振探測(cè)和鎖相的合束激光偏振控制[J].

紅外與激光工程.2018,47(01):81-86.（5）Anonymous,etc.LaserPrintingTechnologyforWaterproofE-Textiles[J].NASAtechbriefs.2021,45(03):50-51.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）激光原理與技術(shù)./course/UESTC-1003660001（2）激光原理與技術(shù)./course/XMU-1002851002七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿(mǎn)分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?42線上互動(dòng)10（1）根據(jù)線上平臺(tái)發(fā)布的任務(wù)點(diǎn)完成及互動(dòng)情況進(jìn)行考核，滿(mǎn)分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?442作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿(mǎn)分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?776期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核激光的特性、激光產(chǎn)生的基本原理、激光產(chǎn)生條件、光學(xué)諧振腔、高斯光束的基本性質(zhì)、激光器的工作特性等。（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題和計(jì)算題等?！獭獭?52510合計(jì)：100分404020八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、線上互動(dòng)、作業(yè)、期末考核等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末試卷成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類(lèi)型為填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題和分析計(jì)算題等類(lèi)型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、線上互動(dòng)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表4。表4過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。線上互動(dòng)25