《激光原理与技术》教学大纲

《激光原理与技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：06140741课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论48学时）先修课程：大学物理、高等数学、物理光学、应用光学等后续课程：光电子技术基础、光电检测技术及系统等适用专业：光电信息科学与工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明《激光原理与技术》是光电类专业必修的一门专业技术基础课。本课程主要传授激光产生基本理论与激光器的工作原理、工作特性等，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才，培养学生将来成为光电方面的管理、开发和设计的高级人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握激光产生的基本理论、方法，掌握激光器的工作原理、输出特性，并能对激光的产生原理进行描述。课程目标2：能够培养学生掌握激光产生、激光器工作的基本原理能力；培养学生综合运用激光的基本理论和科学思维能力，为今后从事激光相关工作打下良好的基础。课程目标3：能够培养他们探索科学的兴趣和勇气，培养信息的收集、传递和处理技能；能关注科技和社会发展中的问题，培养科学的世界观、价值观和辩证唯物主义的观点；有良好的心理素质，良好的品格和顽强的意志，以便从容地应对未来社会的挑战。三、课程目标与毕业要求 《激光原理与技术》课程教学目标对光电信息科学与工程毕业要求的支撑见表1。

表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握数学、物理的基础知识，领会数学、自然科学的重要思想和思维方法，理解工程问题的数理本质及其表述方法。课程目标1：掌握激光产生的基本理论、方法，掌握激光器的工作原理、输出特性，并能对激光的产生原理进行描述。H2.问题分析2.1能够应用工程科学的基本原理，识別和判断光电信息领域复杂工程问题的关键环节和参数。课程目标2：能够培养学生掌握激光产生、激光器工作的基本原理能力；培养学生综合运用激光的基本理论和科学思维能力，为今后从事激光相关工作打下良好的基础。H5.使用现代工具5.2能够开发和利用现代工程工具、信息技术工具对光电信息领域复杂工程问题进行辅助设计、预测和模拟。课程目标3：能够培养他们探索科学的兴趣和勇气，培养信息的收集、传递和处理技能；能关注科技和社会发展中的问题，培养科学的世界观、价值观和辩证唯物主义的观点；有良好的心理素质，良好的品格和顽强的意志，以便从容地应对未来社会的挑战。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配 教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标第1章概述1.1激光发展简史1.2激光的特性1.3激光应用简介教学要求：了解激光发展背景；掌握激光的特性。重点：激光的特性。难点：激光的特性。21、2第2章激光产生的基本原理2.1原子发光的机理2.2自发辐射、受激辐射和受激吸收2.3激光产生的条件2.4激光器的基本组成与分类教学要求：理解光和物质的相互作用；掌握自发辐射、受激辐射和受激吸收之间的关系；掌握激光的产生条件。重点：激光产生的基本原理。难点：激光产生的基本原理。61、2第3章光学谐振腔与激光模式3.1光学谐振腔的构成和分类3.2激光模式3.3光学谐振腔的损耗3.4光学谐振腔的稳定性条件3.5光学谐振腔的衍射理论基础3.6平行平面腔的自再现模3.7对称共焦腔的自再现模3.8一般稳定球面腔的模式理论3.9非稳定谐振腔教学要求：理解光学谐振腔的构成和分类；掌握光学谐振腔的损耗；掌握光学谐振腔的稳定性条件。重点：光学谐振腔的稳定性条件。难点：一般稳定球面腔的模式理论101、2、3第4章高斯光束4.1高斯光束的基本性质4.2高斯光束的传输与变换规律4.3高斯光束的聚焦和准直4.4高斯光束的自再现变换4.5高斯光束的匹配4.6激光束质量因子教学要求：理解高斯光束的基本性质；掌握高斯光束的ABCD定律；掌握高斯光束的聚焦和准直的方法。重点：高斯光束的ABCD定律。难点：高斯光束的自再现变换。61、2第5章激光工作物质的增益特性5.1谱线加宽与线性函数5.2速率方程5.3均匀加宽激光工作物质对光的增益5.4非均匀加宽激光工作物质对光的增益教学要求：理解速率方程组；掌握均匀增宽介质的增益系数和增益饱和；掌握非均匀加宽激光工作物质对光的增益。重点：均匀增宽介质的增益系数和增益饱和。难点：均匀增宽介质的增益系数和增益饱和。61、2、3第6章激光器的工作特性6.1连续与脉冲工作方式6.2激光器的振荡阈值6.3激光器的振荡模式6.4连续激光器的输出功率6.5脉冲激光器的工作特性教学要求：掌握激光器的振荡阈值与振荡模式；了解激光器的工作特性。重点：振荡阈值、振荡模式。难点：振荡阈值、振荡模式。61、2、3第7章激光特性的控制与改善7.1模式选择7.2稳频技术7.3调Q技术7.4超短脉冲技术7.5激光调制技术7.6激光偏转技术7.7光电器件设计及参数选用原则教学要求：掌握横模、纵模的选择方法；掌握稳频技术的工作原理和方法；掌握调Q技术、超短脉冲技术、激光调制技术。重点：横模、纵模的选择方法；稳频技术的工作原理和方法。难点：激光调制技术的方法。121、2、3合计48五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识。让学生比较全面地理解激光的产生原理与应用，在掌握激光原理的基础上，具有进行简单激光实验的初步能力。六、课程资源1.推荐教材：陈鹤鸣.激光原理及应用（第四版）.电子工业出版社,2022.2.参考书：（1）王青圃.激光原理.山东:山东大学出版社,2003.（2）闫吉祥.激光原理与技术.北京:高等教育出版社,2002.（3）丁俊华.激光原理及应用.北京:清华大学出版社,1987.（4）周炳坤.激光原理.北京:国防工业出版社,2014.3.期刊：（1）梅亮,孔政,林宏泽,费若男等.基于沙氏成像原理的激光雷达技术研究进展[J].红外与激光工程.2021,50(03):19-35.（2）常浩天,李永亮等.脉冲激光放大技术研究进展[J].激光杂志.2021,42(10):10-14.（3）尹明,粟荣涛,王小林,马阎星,马鹏飞.基于SPGD算法的光纤激光偏振控制理论与实验研究[J].激光与光电子学进展.2018,55(09):96-103.（4）沈辉,全昭,杨依枫,赵翔,柏刚,何兵,周军.基于光学零差偏振探测和锁相的合束激光偏振控制[J].

红外与激光工程.2018,47(01):81-86.（5）Anonymous,etc.LaserPrintingTechnologyforWaterproofE-Textiles[J].NASAtechbriefs.2021,45(03):50-51.4.网络资源：（1）激光原理与技术./course/UESTC-1003660001（2）激光原理与技术./course/XMU-1002851002七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442线上互动10（1）根据线上平台发布的任务点完成及互动情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√ 442作业20（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√ 776期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核激光的特性、激光产生的基本原理、激光产生条件、光学谐振腔、高斯光束的基本性质、激光器的工作特性等。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题和计算题等。√√√252510合计：100分404020八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、线上互动、作业、期末考核等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题和分析计算题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、线上互动、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。线上互动25