中国海洋大学激光原理课程教学大纲principlesoflasers

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1、中国海洋大学激光原理课程教学大纲PrinciplesofLasers【开课单位】信息科学与工程学院物理系【课程模块】专业知识【课程编号】084303101243【课程类别】必修【学时数】64（理论52实践12）【学分数】4一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订。（一）教学对象光信息科学与技术专业及其相关专业（物理学、海洋技术）的选课学生。（二）教学目标及修读要求1、教学目标：通过本课程的学习，使学生掌握激光科学中常用的基本概念、激光器的一般原理、光学谐振腔和激光的基本性质，以及常用的激光技术的一般原理。并对激光理论、典型的激光器件和技术有所了解。2、修读要求：作为

2、光信息科学与技术专业的专业必修课和物理学专业的指定选修课，在三年级下学期开设，选课的学生应具备光学、电磁学、原子物理学等物理学科专业知识和应用微分方程解决实际问题的能力。（三）先修课程高等微积分、量子力学基础。二、教学内容*本课程教学内容共分四大部分(知识模块)：①激光的基本概念（绪言、第一章和第四章的前两节），②光腔和腔内的光场（第二章、第三章），③激光器的基本原理（第四章3-6节、第五章、第六章和第八章），④典型激光技术和激光器件介绍（第七章、第九章、第十章）。重点章节为第二章、第四章和第五章。课程采用双语教学；为保证课程体系的系统性，在教学过程中还补充一些典型激光实验原理和方法介

3、绍（教材外内容）；并按知识模块顺序授课，循序渐进。从概念到原理、从基本构成概述到各部分的工作原理分析、从激光发展历史简介到典型激光技术与器件的讨论。课外实践遵循从感性到理性的原则从科研实验室参观到组织科研系列讲座乃至科研试验观摩。（一）激光的基本概念（绪言、第一章和第四章1-2节）*教学内容中知识点的a,b,c标注表示其教学目标要求，分别为：a掌握，b理解，c了解三个层次1、教学内容：该部分简要介绍激光技术的发展历史b（绪言），概述激光的基本原理（第一章），知识点包括：相干性光子描述a、光的受激辐射基本概念a、光的受激辐射放大a、光的自激振共5页第2页荡a和激光的特性a，简介光和物质相

4、互作用的经典理论c（第四章的第一节），分析激光介质的谱线加宽机制和线宽函数a（第四章的第二节）。2、教学要求：通过教学，使学生了解激光技术发展的简史，掌握光的相干性和光波模式的联系、光的受激辐射以及光放大和振荡的基本概念，掌握气体介质均匀加宽和多普勒加宽的产生机制及其线型函数与线宽的数学表达式，理解固体和液体介质加宽机制和综合加宽的概念，并对激光器的各类近似理论有所了解。3、重点、难点：第一章讨论的重点是光的相干性和光波模式的联系、光的受激辐射以及光放大和振荡的基本概念，在对谱线各类加宽的介绍中，重点讨论自然线宽和多普勒加宽以及对洛伦兹线型函数和高斯线型函数的特性比较。光波的模式和光子

5、状态相格的讨论是该部分教学的难点。在课程讲授的前6个课时内，如何在同学们现有的知识基础上，引导他们用光子的观点来描述相干性及其激光振荡的基本思想是上好这门课的关键。4、其它教学环节：课外布置第一部分英语资料的阅读作业、组织一次激光技术应用科研实验室参观或一次激光科技讲座。完成该部分内容授课前，课内安排2个课时的讨论课以作对该部分内容的学习总结。（二）光腔和腔内的光场（第二章、第三章）1、教学内容：该部分主要讨论开放式光腔与高斯光束（第二章），知识点包括：光腔理论的一般问题a、共轴球面腔的稳定性条件a、开腔模式的物理概念和衍射理论分析方法b、平行平面腔模的迭代解法b、方形共焦腔的自再现模

6、b、方形共焦腔的行波场性b、圆形镜共焦腔b、一般稳定球面腔的模式特征a、高斯光束的基本性质及特征参数a、高斯光束q参数的变换规律a、高斯光束的聚焦和准直a、高斯光束的自再现变换与稳定球面腔b、光束衍射倍率因子b、非稳腔的几何自再现波形c、非稳腔的几何放大率及自再现波形的能量损耗c；空心介质波导光谐振腔c（第三章）为本课程的选修内容。2、教学要求：通过教学，使学生了解光腔理论的相关概念、开腔模式的物理概念和衍射理论分析方法；掌握共轴球面腔的稳定性条件及判别方法；掌握稳定球面腔与共焦腔的等价方法和模式特征；掌握共焦参数与高斯光束之间的关系式；理解高斯光束的基本特性及特征参数的物理意义；理解

7、光束衍射倍率因子的物理意义及其关系式；掌握高斯光束q参数的变换规律，并应用于分析光束的传输、聚焦和准直问题。并对非稳腔和空心介质波导光谐振腔的一般问题有所了解。3、重点、难点：第二章的重点是共轴球面腔的稳定条件和模式特征分析和基模高斯光束的传输特性的讨论。高斯光束的q参数描述是这一章教学的难点。如何以普通球面波为切入点，用类比的方法让同学掌握高斯球面波的传播特性是关键。4、其它教学环节：课外布置第二部分英语资料的阅读作业，组织一次激光科技讲座或