激光原理教案第1章.docVIP

《激光原理技术及应用》讲义 （第一章） 王 菲 长春理工大学光电工程学院 2006年12月 参考教材： [1]陈钰清，王静环，激光原理，杭州：浙江大学出版社，1992 [2]周炳琨，高以智，陈倜荣等，激光原理（第5版），北京：国防工业出版社，2004 [3]沈柯，激光原理教程，北京：北京工业学院出版社，1986 [4]吕百达，激光光学，成都：四川大学出版社，1992 [5]马养武，陈钰清，激光器件，杭州：浙江大学出版社，1994 [6]W.克西奈尔著，孙文等译，固体激光工程，北京：科学出版社，2002 [7]兰信钜，激光技术，北京：科学出版社，2000 [8]朱林泉，朱苏磊，激光应用技术基础，北京：国防工业出版社，2004 [9]李湘银，姚敏玉，李卓等，激光原理技术及应用，哈尔滨：哈工大出版社，2004 教学计划(64学时) 引言（1学时） 1. 发展史，2.特性；3.产生条件；4.分类 第一章 激光的物理基础（7学时） 1. 光波的模式和光子的量子状态 2. 相干体积、光子简并度与黑体辐射 3. 自发辐射、受激辐射和受激吸收 4. 光谱线宽度及谱线加宽理论 第二章 激光器的基本工作原理（8学时） 1. 粒子数反转分布 2. 光场与物质互作用的速率方程理论 3. 增益系数及增益饱和 4. 连续激光器振荡特性 5. 激光的尖峰与弛豫振荡 6．脉冲激光器工作特性 第三章 光学谐振腔（8学时） 1. 光学谐振腔的构成和作用 2. 光学谐振腔的模式及选模技术 3. 光学谐振腔的损耗与表征 4. 光学谐振腔的几何光学分析 5. 光学谐振腔的衍射理论分析 6．光学谐振腔的等价腔分析法 7．典型光学谐振腔 第四章 高斯光束的传输变换与控制（8学时） 1. 高斯光束的基本性质 2. 高斯光束的传输定律 3. 高斯光束在光学系统中的变换 4. 光束质量评价方法与测量 5. 激光光学系统设计 第五章 典型激光器（8学时） 1. 气体激光器 2. 液体激光器 3. 半导体激光器 4．固体激光器 第六章 激光技术（10学时） 1. 调Q技术 2. 锁模技术 3. 稳频技术 4. 非线性光学频率变换技术 5．激光放大技术 第七章 实验（16学时） 1.He-Ne激光器频率分裂、偏振及模式竞争实验 （2学时） 2.He-Ne激光器的模式分析实验 （2学时） 3.激光谱线宽度测量实验（扫描共焦球面干涉仪法） （2学时） 4.激光特性参数测量实验（波长计/光栅光谱仪） （2学时） 5.固体激光介质的荧光寿命测量实验（2学时） 6.半导体激光器及其参数测量实验（2学时） 7.Nd:YAG激光器实验（2学时） 8.CO2激光器实验（2学时） 9.光纤激光器实验（2学时） 10.声光调Q技术实验（2学时） 11.电光调Q技术实验（2学时） 12.激光倍频技术实验（2学时） 13.锁模激光技术（2学时） 14.激光测距实验（2学时） 15.激光通信技术实验（2学时） 16.激光束传输变换实验（2学时） 17.稳频激光技术实验（2学时） 引 言（ 学时） 一、激光的由来 Laser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）即受激辐射放大，1964年钱学森建议命名为“激光”。 二、激光的发展简史 1897年，波尔多一中学物理教师布卢什指出两面靠近且平行的镜子间反射的钠黄光线随着镜间距变化而变化。 1897年，布卢什同事法布里和珀罗据布卢什发现的现象发明“法布里-珀罗空腔谐振器”，只要根据波长调整距离，就可以实现光放大。 1912年，丹麦的玻尔提出了受激辐射的理论，认为辐射是量子从一个量子轨道跃迁到另一个轨道时发生的。 1917年，爱因斯坦提出黑体辐射中存在原子的受激辐射的可能。 1928年，拉登伯格在试验上观测到气体放电时由受激辐射造成的负色散效应，证实了爱因斯坦的预言。 1950年，普赛尔试验上实现粒子数反转分布，观察到核自旋系统的反转分布。 1951年，法卜利坎特提出利用粒子数反转分布的物质实现了电磁波放大的设想；汤斯提出受激微波放大。 1954年，汤斯第一次实现了氨分子微波量子振荡器-实现粒子数反转分布-量子电子学诞生。 1958年，汤斯、肖洛提出利用尺度远大于波长的开放式光学谐振腔（F-P腔）实现激光的概念； 布隆伯根提出利用光泵三能级系统实现原子数反转分布； 巴索夫提出利用半导体制造激光的可能。 1960.5.17美国休斯实验室梅曼研制成世界上第一台激光器（脉冲红宝石） 1961年，贝尔实验室He-Ne激光器诞生；第一台调Q激光器诞生；钕玻璃脉冲激光器诞生。（长光所王之江等人研制国内首台红宝石激光器） 1962年，美国三个研究