《激光原理与技术》课程教学大纲
《激光原理与技术》重点难点
《激光原理与技术》重点难点《激光原理与技术》教学大纲课程名称：激光原理与技术学分：4.5总学时：72学时，其中，理论学时：72学时，实验学时：0学时，上机学时：0学时适用专业：应用物理学专业本科专业先修课程：数理方法、电磁学、光学、电动力学、量子力学执笔人：陈海燕审订人：一、课程的性质、目的与任务：激光原理与技术是应用物理学本科专业的专业课，属于核心专业课。
通过本课程的学习，使学生掌握激光器的工作原理，了解一些常规的激光技术和测试手段。
二、教学基本要求：了解激光光束的特点；掌握激光器的工作原理；理解激光与电介质相互作用的过程；掌握用速率方程处理连续激光器和脉冲激光器动态过程；了解各种主要激光技术的基本原理与实施方法。
三、教学内容与学时分配：第一章绪论4学时本章重点和难点：激光器的基本概念、激光基本特性。
第一节光现象描述第二节激光ABCDE第三节一个激光器实例第四节早期的光量子理论第五节自发辐射、受激辐射与受激吸收的概念第六节激光器的基本思想第七节激光基本特性第二章光学谐振腔8学时本章重点和难点：光线传播的矩阵表示、光学谐振腔、高斯光束、Fabry-Perot 腔特性。
第一节光线传播的矩阵表示第二节光学谐振腔及其稳定性第三节高斯光束第四节Fabry-Perot 腔（标准具）第三章泵浦（抽运）过程2学时本章重点和难点：泵浦概念、电泵浦、光泵浦。
第一节引言第二节电泵浦第三节光泵浦第四章光与物质相互作用6学时本章重点和难点：谱线加宽和线型函数、激光器速率方程。
第一节引言第二节谱线加宽和线型函数第三节谱线加宽第四节激光器速率方程第五章连续与脉冲激光器工作特性12学时本章重点和难点：小信号稳态增益、增益饱和、激光器的振荡阈值条件、模竞争效应、激光器的输出功率、最佳透过率、线宽极限、脉冲激光器的输出特性。
第一节引言第二节连续激光器工作特性第三节多模振荡的速率方程第四节脉冲激光器的工作特性第六章激光调制与偏转技术6学时本章重点和难点：常见的激光调制与偏转技术、电光调制、声光调制、磁光调制。
《激光原理与技术》课程教学大纲(本科)
激光原理与技术（Principles of Lasers）课程编号：03410033学分：3.5学时：56（其中：讲课学时：56实验学时：上机学时：）先修课程：光学普通物理原子物理适用专业：光电信息科学与工程教材：激光原理；Orazio Svelto； Plenum Publishing Corporation （2010）一、课程的性质与目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《激光原理与技术》为光电信息科学与工程专业的专业基础课，也可作为信息类专业和其它有关专业本科生、研究生的必修课或选修课。
通过本课程的学习，使学生掌握激光形成基础物理知识，掌握激光器件中各部件的工作原理，掌握基础激光技术的原理和实施方法。
了解主要激光器件和技术的进展。
教给学生自己不断获取新知识的方法，培养学生利用专业知识分析问题和解决实际问题的能力，为后续专业课程及实验实践环节奠定理论基础。
课程目标1：掌握激光器件相关的基础物理知识和专业知识。
能在工程实践中，基于激光器件的目标指标，给出激光器件的基本结构方案、关键结构参数及输入光电参数的设计依据，基本具备典型激光器的基础设计能力；课程目标2：掌握激光器件相关的主要数学模型和物理模型，并能将上述模型用于激光器件设计、研制过程中输出特性、各种物理现象的分析研究和实验验证，具有发现问题、分析问题和解决问题的能力；课程目标3：掌握激光器相关专业英语词汇和专业知识，并能够就激光器相关复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。
课程目标4：掌握典型激光器件的工作特性及发展现状，在此基础上，能够通过文献、媒体等资源跟踪激光器发展趋势和发展前沿。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2、和毕业要求10：1.毕业要求1-3：具有光电信息科学与工程专业基础知识及其应用能力，并了解光电信息行业的前沿发展现状和趋势；2.毕业要求2-2：能够针对光电信息工程相关的复杂工程问题选择正确、可用的数学模型；3.毕业要求10-4：能够应用外语就光电信息科学与工程复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。
《激光原理》教学大纲
《激光原理》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介本课程是“光电器件加工”课程模块中的专业核心课程，以培养应用能力突出、能适应工作变化和具有创新素质的学生为目标，在教学内容上，将理论教学与案例教学有机地结合进行知识点讲解，注重培养学生运用基础物理知识分析解决激光相关问题的能力；在教学模式上，采用研讨式的教学模式，注重引导学生对激光技术相关领域的核心问题已有的解决方案进行分析比较，培养学生的问题分析能力。
在培养学生熟练掌握激光器结构、工作原理、调Q技术与锁模技术的基础上，提升学生的综合能力和解决复杂问题的能力，为学生成为新一代技术应用型人才奠定基础。
三、课程目标及对毕业要求（及其指标点）的支撑四、教学内容及进度安排五、课程考核六、教材及参考资料(一)课程教材1.《激光原理及应用》（第3版），陈鹤鸣等编著，电子工业出版社，2017(二)参考教材及网站1.《激光原理》（第7版），周炳琨等编著，国防工业出版社，2014。
2.《激光原理及应用》（第3版），陈家璧等编著，电子工业出版社，2013。
3.《激光原理及技术》，电子科技大学，刘志军等主讲，中国大学慕课。
编写人：审核人：审批人：审批日期：附件：各类考核与评价标准表（1）考试方式及占比：采用闭卷笔试，考试成绩100分，占课程考核成绩的60%。
（2）评定依据：考试成绩的评定根据试卷参考答案和评分标准进行。
（3）考试题型：可以包含单项选择题、填空题、简答题、计算题和设计题。
（4）考试内容：对学生综合运用激光物理的基本概念、基本原理进行问题分析能力的考核，不仅包括对各章节知识点的独立考核，还需要包括综合考虑多种激光器性能与控制的改善方案，实现技术分析和解决复杂工程问题能力的考核。
激光原理与技术
《激光原理与技术》课程教学大纲一、课程简介《激光原理与技术》课程是一门光信息科学与工程专业选修课。
本课程首先简明地介绍激光的基本特性，再对激光的基本原理和激光器件的种类和激光技术的应用作了较深入细致的分析和阐述，并密切联系现代科学发展的实际，适当介绍了激光器件的发展，为今后在实践中的应用打下扎实的基础。
通过本课程的学习，使学生掌握激光特性、激光的发光原理、激光的振荡特性、激光的放大特性以及激光的特性控制等内容，了解一些典型的激光器以及激光放大器。
二、教学目的通过本课程的教学，应使学生了解激光光束的特点、掌握激光的工作原理、理解激光与电介质相互作用的过程、掌握用速率方程处理连续激光器和脉冲激光器动态过程的有关参数、熟悉常见的激光调节与控制技术，同时熟悉一些常用激光器的使用方法和常规激光技术性能的测试手段。
为学习后续课程以及今后从事光电子领域实际工作和科学研究打下一定的专业基础。
三、教学要求本课程需要学生具备一定背景数学物理知识如学过工程光学、高等数学、大学物理等基础课程，侧重于使学生理解激光理论、掌握激光器的工作原理和基本特性调制技术、熟悉激光器件。
课程教学方法强调理论知识与现象分析的结合，原理与应用技术相结合，以课堂讲解、案例分析、练习题等多种方式进行。
四、课程重点与难点教学重点：激光的基本原理；开放式光腔与高斯光束；电磁场与物质的共振相互作用；激光振荡特性和放大特性；频率稳定、Q调制、锁模。
教学难点：电磁场和物质的共振相互作用的经典理论模型；激光器的振荡模式，兰姆凹陷的形成过程；激光器的频率牵引效应；Q调制和锁模技术。
3．解决的方法：（1）突出教学中的重点与难点问题，采用启发与讨论的方式，多列举应用实例，力求理论联系实际；（2）加强实践教学环节，在加深对理论知识理解的基础上，提高学生动手的能力及分析问题和解决问题的能力。
五、选用教材及参考书目1．选用教材《激光原理》（第7版），周炳鲲等，国防工业出版社，2014。
激光原理与技术课程教学大纲
《激光原理与技术》课程教学大纲一、《激光原理与技术》课程说明（一）课程代码：08131010（二）课程英文名称：Laser Principles & Technology（三）开课对象：应用物理学专业（四）课程性质：《激光原理与技术》是应用物理学专业的一门主干专业课。
本课程的目的在于介绍激光的基本理论知识和基本技术知识。
（五）教学目的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。
（六）教学内容本课程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。
通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。
习题课是重要的教学环节，教师必须予以重视。
（七）教学时数教学时数：54学时学分数：3学分（八）教学方式以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。
（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为闭卷考试。
严格考核学生出勤和作业情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。
综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。
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。
激光原理与技术第二版教学设计
激光原理与技术第二版教学设计一、课程概述本课程是针对物理学、光学等相关专业本科生开设的一门课程。
本课程旨在为学生提供激光原理的基础知识，并介绍激光在生产、科研和生活中的应用。
二、教学目标1.掌握激光的物理原理和基本特性。
2.了解激光的产生过程和稳定性控制方法。
3.熟悉激光体系的基本组成和各个元件的功能。
4.熟悉激光在生产、科研和生活中的应用，如激光导航、激光打印、激光切割等。
5.掌握激光的安全使用方法和注意事项。
三、教学内容第一章激光基本概念1.1 激光的概念和产生原理 1.2 激光与常规光的对比 1.3 激光器件的基本构成和分类 1.4 激光器的输出特性和主要参数第二章激光器的产生和控制2.1 激光器的产生过程和驱动方法 2.2 激光器的稳定性控制方法和技术指标2.3 激光工作状态切换和调整方法 2.4 激光器的故障和维护方法第三章激光传输和应用3.1 激光器的输出光束传输和调节方法 3.2 激光器在生产中的应用，如激光打印、切割、焊接等 3.3 激光在科研领域的应用，如激光成像、激光测速等 3.4 激光在生活中的应用，如激光指针、激光治疗等第四章激光安全4.1 激光的辐射和危害 4.2 激光安全规范和控制措施 4.3 激光防护设备和使用注意事项四、教学方法1.手写板书和电子版幻灯片相结合，注重理论和实践的结合；2.运用多媒体技术，展示激光在实际生产和应用中的场景；3.设置互动环节，积极参与学生互动，让学生积极思考和交流；4.分组进行小组讨论和报告，激发学生的主动学习能力；5.开设实验课程，让学生切身体验激光的现象和特性。
五、考核方式1.平时表现：参与讨论、课堂作业、小组报告等（占总分20%）；2.期末考试：闭卷考试（占总分80%）。
六、参考书目1.《激光原理与技术第二版》（沈玉洪、朱蓉蓉主编，电子工业出版社）2.《激光技术与应用手册》（巩田杰等编著，科学出版社）3.《科学美国人》（纪念2015年激光问世50周年专题）。
《激光原理与技术》实验教学大纲
《激光原理与技术》实验教学大纲1.实验目的和背景1.1目的：通过实验，加深对激光原理与技术的理解，掌握激光器的基本原理和构造，学习激光的产生和调制方法，了解激光的光学特性和应用。
1.2背景：激光技术在众多领域中具有广泛的应用，包括通信、医疗、材料加工等。
因此，掌握激光原理与技术，培养学生对激光技术应用的能力，对相关职业发展具有重要意义。
2.实验内容2.1实验一：激光器基本原理和构造2.1.1研究和理解激光器的基本原理，包括受激辐射、能级跃迁等概念。
2.1.2学习激光器的常见构造，如固体激光器、气体激光器和半导体激光器。
2.1.3进行实验操作，掌握激光器的调节和控制。
2.2实验二：激光的产生与调制2.2.1研究和理解激光的产生过程，包括光子的受激辐射、光与物质的相互作用等。
2.2.2学习激光的调制方法，如脉冲调制、频率调制等。
2.2.3进行实验操作，实现对激光的产生和调制。
2.3实验三：激光的光学特性2.3.1研究和理解激光的光学特性，包括单色性、方向性和相干性等。
2.3.2学习激光束的鉴别、聚焦和发散等光学处理过程。
2.3.3进行实验操作，观察和分析激光的光学特性。
2.4实验四：激光的应用2.4.1研究和理解激光的应用领域，包括通信、医疗、材料加工等。
2.4.2学习激光在不同领域中的具体应用案例和方法。
2.4.3进行实验操作，模拟激光在实际应用中的作用和效果。
3.实验设计和步骤3.1实验一：激光器基本原理和构造3.1.1实验目的：研究和理解激光器的基本原理和构造，掌握激光器的调节和控制方法。
3.1.2实验步骤：a.研究激光器的基本原理，了解能级跃迁和受激辐射的过程。
b.学习固体激光器、气体激光器和半导体激光器的构造和工作原理。
c.进行实验操作，调节和控制激光器的输出功率和波长。
3.2实验二：激光的产生与调制3.2.1实验目的：研究和理解激光的产生和调制方法。
3.2.2实验步骤：a.研究激光的产生过程，理解光子的受激辐射和光与物质的相互作用。
激光原理与技术教学大纲.doc
激光原理与技术教学大纲课程英文名称：Principle and Technology of Laser课程代码: 课程性质:专业基础理论课适用专业：光信息科学与技术开课学期：总学时数：46 总学分数：2. 5编写年月：修订年月：2007年7月17日执笔：林清华一、课程的性质和目的：《激光原理与技术》是光信息科学与技术专业的主干专业课，本课程向学生教授激光器的基本原理、技术及其应用，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，为今后从事光信息技术科研及开发工作打下良好的专业基础。
二、课程教学内容及学时分配1、绪论，1学时。
包括激光原理与技术的研究对象以及简明历史发展过程和现今发展趋势。
了解1960年红宝石固体激光器的历史意义；了解激光原理与技术在现代科技的历史地位；树立正确的学习方法。
2、辐射理论概要与激光产生的条件，5学时。
包括光的波粒二象性，原了的能级和辐射跃迁，光的受激辐射，光谱线增宽,激光的形成条件3、激光器的工作原理，14学时。
包括光学谐振腔结构与稳定性，速率方程组与粒子数反转，均匀增宽介质的增益系数和增益饱和，非均匀增宽介质增益饱和，激光器的损耗与阈值条件。
4、激光器的输出特性，10学时。
包括光学谐振腔的衍射理论；对称共焦腔内外的光场分布；高斯光束的传播特性；稳定球面腔的光束传播特性；激光器的输出功率；激光器的线宽极限。
5、激光的基本技术，8学时。
激光器输出的选模；激光器的稳频；激光束的变换；激光调制技术；激光偏转技术；激光调Q技术；激光锁模技术；6、典型激光器介绍，4学时。
包括固体激光器；气体激光器；染料激光器；半导体激光器；其他激光器。
7、激光的应用，4学时三、课程教学的基本要求了解激光的发现、激光科学的创立。
光的模式及等价概念，光与物质相互作用过程的几种理论描述方法以及辐射量子理论的主要结论；激光物理的理论形式及适用范围。
理解光的自发辐射、受激辐射和受激吸收爱因斯坦理论的结论，光谱线的形状和加宽机理，粒子数反转分布，增益特性，激光器的工作过程，等价共焦腔理论，调Q及锁模原理。
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《激光原理与技术》课程教学大纲
课程名称：激光原理与技术
英文名称：Principles and Technology of Lasers
学分：3 总学时：48 理论学时：48 实验（上机）学时：0
适用专业：光信息科学与技术专业
一、课程的性质、目的
本课程是光信息科学专业的重要基础课，激光物理与激光技术基础已经成为现代科学研究、工业、农业、军事。
尤其是光信息应用技术部门的重要内容，是新技术应用的重要基础。
因此，掌握激光原理与激光技术是为从事现代科学研究，开拓新的光信息科学内容打下基础。
二、教学基本要求
通过教学过程的实施使学生基本掌握激光形成原理，掌握激光器件的各部件的工作原理，掌握主要的激光技术的基本原理和实施方法。
了解各种激光器件和技术的新进展，培养学生利用专业知识分析问题和解决实际问题的能力，教给学生自己不断获取新知识的方法。
三、课程教学基本内容
1．Introductory concepts（本章要求掌握）5
1.1. Spontaneous and Stimulated Emission, Absorption
1.2. The Laser Idea
1.3. Pumping Schemes
1.4. Properties of Laser Beams
1.5. Laser Types
2．Interaction of radiation with atoms and ions（本章前三节要求掌握）4
2.3. Spontaneous Emission
2.4. Absorption and Stimulated Emission
2.5. Line-Broadening Mechanisms
2.6. Nonradiative Decay and Energy Transfer
3．Energy levels, radiative, and nonradiative transitions in molecules and semiconductors （本章要求理解）6
3.1. Molecules
3.2. Bulk Semiconductors
3.3. Semiconductor Quantum Wells
3.4. Quantum Wires and Quantum Dots
4．Ray and wave propagation through optical media（本章要求熟练掌握）6
4.2. Matrix Formulation of Geometric Optics
4.5. Fabry-Perot Interferometer
4.7. Gaussian Beams
5．Passive optical resonators（本章前四节要求掌握）6
5.2. Eigenmodes and Eigenvalues
5.3. Photon Lifetime and Cavity Q
5.4. Stability Condition
5.5. Stable Resonators
5.6. Unstable Resonators
7. Continuous wave laser behavior（本章第8节要求掌握其他理解）6
7.2. Rate Equations
7.6. Laser Tuning
7.7. Reasons for Multimode Oscillation
7.8. Single-Mode Selection
7.9. Frequency Pulling and Limit to Monochromaticity
7.10. Laser Frequency Fluctuations and Frequency Stabilization
8.Transient laser behavior（本章第4、5、6节要求掌握）6
8.2. Relaxation Oscillations
8.4. Q-Switching
8.5. Gain Switching
8.6. Mode Locking
9.Solid-state, dye and semiconductor lasers（本章要求了解）3
9.2. Solid-State Lasers
9.3. Dye Lasers
9.4. Semiconductor Lasers
10.Gas, chemical, free-electron, and X-ray lasers（本章要求了解）3
10.2.Gas Lasers
11.Applications of Lasers（附加内容，要求了解）3
四、课程考核方式
本课程为考试课。
考试方式为闭卷考试。
课程成绩的评定中平时成绩和期末考试成绩的比例为40%和60%。
五、学时分配表
每周按三个学时进行。
六、参考教材
1. O.Svelto, Principles of Lasers, 4th edition, Plenum Publishing Co., 1998
2. 周炳坤，激光原理，国防工业出版社，2009
3. 陈钰清，激光原理，浙江大学出版社，1992
4. 俞宽新，激光原理与激光技术，北京工业大学出版社，1998
七、有关说明
1.先修课程：量子力学Ⅰ，电动力学，数学物理方法
2.双语教学的要求与比例：使用原版教材，英文ppt，作业和考试试卷均为英文。
大纲撰写人：李果华
大纲审核人：钱维莹。