《激光器件与技术》课程教学大纲

1、激光器件与技术Laser device & technology一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分： 3学分课程总学时：48学时课程性质：必修开课学期：先修课程：激光原理，原子物理学，物理光学适用专业：光学、光电信息科学与工程等专业本科生教材：编者：李适民，教材名称（版次）：激光器件原理与设计第二版，国防工业出版社，出版年份：2005年。编者：蓝信钜，教材名称（版次）：激光技术，科学技术出版社，出版年份：2000年开课单位：物理与光电工程学院光电工程系二、课程性质、教学目标和任务激光器件与技术课程是光电信息科学与工程专业很重要的学科基础课程，是在学习完激光原理的基础之上对激光器件及技

2、术深入的学习过程，为学生以后开展关于激光应用的研究打下坚实的基础。课程内容主要可以分为激光器件与激光技术两大部分。通过对激光器件部分学习，主要以几种常见的典型激光器件（气体、固体、液体）为例进行介绍，要求学生掌握各种不同激光器的基本原理，主要特性（结构、功率、光谱），对激光器件各种应用特性及应用环境有深刻的理解。通过对激光技术部分学习，学生掌握常用激光技术的基本工作原理及使用特性（调制、调Q、锁模、选模、稳频、频率变换），为以后的学习和实际应用打好基础。三、教学内容和要求概述（0学时）介绍激光器件及激光技术的应用背景、分类方法及本课程的内容和教学安排。第1章、气体放电的基本原理（2学时）教学内

3、容：气体高压放电的基本过程（激发、电离、复合），原子在电场作用下的运动过程（碰撞、能量转移）以及带电粒子在离子气体中的运动。1.1 气体放电（1学时）了解参与气体放电过程的基本种类掌握带电粒子的产生、碰撞、复合过程重点：带电粒子的运动难点：原子电离及碰撞1.2 气体击穿（1学时）掌握气体放电的伏安特性辉光和弧光放电重点：辉光和弧光放电的条件难点：伏安特性的变化规律第2章、He-Ne激光器（4学时）教学内容：He-Ne激光器的工作原理、辐射跃迁的能级结构、温度及其工作输出特性（温度、功率、光谱等），He-Ne激光器的结构特点及设计要求2.1 He-Ne激光器工作原理及特性（2学时）了解He-Ne

4、激光器工作能级了解He-Ne激发过程掌握He-Ne激光器的工作特性重点：He-Ne激光器工作特性难点：He-Ne激发过程2.2 He-Ne激光器结构及设计（2学时）了解He-Ne激光器结构了解He-Ne激光器设计重点：He-Ne激光器结构难点：He-Ne激光器设计第3章、CO2激光器（6学时）教学内容：CO2激光器的工作原理、工作特性、能级结构、激发过程，普通及高功率CO2激光器结构及设计、TEACO2激光器的特性等。3.1 CO2激光器工作原理（2学时）CO2分子的能级结构（振动、转动）CO2分子激发机理CO2弛豫过程重点：CO2分子能级结构难点：CO2激光弛豫过程及解决方法3.2 CO2激

5、光器工作及输出特性（2学时）CO2激光器工作特性（温度、增益）CO2激光器输出特性（功率、光谱）重点：输出功率与光谱难点：CO2增益及谱线调谐输出3.3 CO2激光器结构及设计（2学时）普通小型CO2激光器结构及设计高功率CO2激光器特点（轴流、横流、扩散）TEACO2激光器结构特点CO2激光器设计举例重点：各种CO2激光器结构特点难点：设计CO2激光器需要参考的各种因素第4章、Ar+离子激光器（2学时）教学内容：Ar+离子激光器的工作原理、工作特性、输出特性、结构与设计4.1 Ar+离子工作原理（1学时）Ar+离子能级结构Ar+离子激发机理重点：Ar+离子能级结构难点：Ar+离子能级结构4.

6、2Ar+离子激光器工作特性、结构及设计（1学时）Ar+离子激光器工作特性Ar+离子结构特点及设计要素重点：Ar+离子激光器工作特性难点：Ar+离子激光器的设计第5章、气体激光器的电源系统（4学时）教学内容：气体放电过程中（辉光和弧光）对电源的要求，影响放电稳定性的因素5.1气体放电对电源的要求（2学时）He-Ne激光对电源的要求直管CO2激光对电源的要求横向激励连续CO2对电源的要求重点：不同类型气体激光器对电源要求的差异难点：如何区分不同的应用环境选用电源5.2 其他常见激光器的电源系统（2学时）TEACO2激光器的放电稳定性脉冲气体激光器的电源系统重点：脉冲气体的放电稳定性难点：如何设计参

7、数保证放电稳定性第6章、固体激光器的工作原理及特性（4学时）教学内容：固体激光器的基本特性、固体工作物质的分类、工作物质的热效应6.1 固体激光器基本特性（2学时）固体激光器基本结构及能量转换固体激光器的工作特性（功率，效率、光谱）重点：固体激光的输出特性难点：固体激光的能量转化过程及效率6.2 固体激光的工作物质（1学时）激活离子及基质各种固体工作物质的性能参数重点：固体工作物质的性能参数难点：根据不同应用背景选用不同的工作物质6.3 工作物质热效应（1学时）连续、脉冲激光器的热效应热效应的消除与补偿重点：热效应的产生原因难点：热效应如何减少及补偿第7章固体激光器的设计（4学时）教学内容：固

8、体聚光腔、光学谐振腔、泵浦系统及冷却系统的结构及设计7.1 聚光腔及谐振腔的设计（2学时）聚光腔的特点及设计光学谐振腔的参数设计重点：光学谐振腔的设计难点：光学谐振腔的设计7.2 泵浦源及冷却系统（2学时）泵浦源的特点冷却系统及散热要求重点：冷却系统的作用及结构难点：设计合理的冷却与滤光系统第8章典型的固体激光器（4学时）教学内容：典型的小、中、高功率激光器的特点及性能，新型固体激光器（DPSSL）的特点及其电源系统8.1典型激光器的特点（2学时）连续、脉冲固体激光器的特点板条激光器的特殊应用新型固体激光的介绍重点：DPSSL特点难点：典型固体激光的应用背景8.2 固体激光的电源系统（2学时）

9、惰性气体放电灯的特性脉冲固体激光的电源系统重点：脉冲气体放电灯特性难点：脉冲气体放电灯特性其他激光器（2学时）教学内容：染料激光器、准分子激光器、化学激光器、自由电子激光器染料激光器特点准分子激光器特点化学激光器特点自由电子激光器特点重点：准分子激光器和其他介质相比的优点难点：染料激光与准分子激光第10章激光调制及偏转技术（4学时）教学内容：调制的基本概念以及各种类型的调制技术（电光、声光、磁光及直接调制）10.1 调制及偏转（1学时）调制的分类（振幅、相位、频率等）各种调制的特点10.2 各种调制的特点（3学时）电光调制声光调制磁光调制直接调制空间光调制器重点：各种调制器的特定及应用难点：空

10、间光调制器的使用第11章激光调Q技术（6学时）教学内容：固体激光的弛豫特点、调Q的基本原理、调Q激光的基本理论，各种调Q器件的特点，11.1 弛豫振荡及调Q要求（2学时）固体激光的输出特性（弛豫振荡）调Q对激光器的要求重点：固体激光的弛豫输出难点：为什么会产生弛豫振荡？11.2 调Q的基本原理（2学时）调Q的速率方程速率方程的解重点：调Q过程的数学表述难点：如何理解调Q的过程11.3 各种调Q器件的比较（2学时）电光调Q声光调Q被动调Q转镜调Q重点：电光与声光调Q难点：各种调Q器件的优缺点超短脉冲技术（2学时）教学内容：激光的多模输出特性、不同的超短脉冲技术，及典型的锁模激光器12.1激光的多模输出（1学时）12.2锁模技术及典型激光器（1学时）锁模原理及方法主动锁模被动锁模同步泵浦锁模自锁模单一脉冲技术典型激光器重点：不同锁模方法的特点难点：锁模原理及方法模式选择技术（2学时）教学内容：激光横模与纵模的选择技术横模选择技术纵模选择技术模式测量技术重点：纵模选择难点：模式测量稳频技术（2学时）教学内容：频率的稳定性及稳频方法频率的稳定性及再现性不同的稳频方式典型的稳频激光器重点：稳频方法的使用难点：频率的稳定性及测量四、课程考核（1）上课提问，出勤。布置作业5次（2）总评成绩计算方式：平时成绩20%，考试成绩80%五、参考书目1激光器件原理与设计，国防工业出