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華中科技大學碩士研究生入學考試《激光原理》考試復習大綱

一、 課程名稱：

激光原理與技術

Laser Principle and Technology

二、 課程編碼：

三、 學分與學時：64/4

四、 先修課程：量子力學、幾何光學、物理光學

五、 課程教學目標：

《激光原理與技術》課程是光電子專業本科生的專業基礎課，其教學目標是使學生能夠掌握本課程的基本理論、基本分析方法和基本技能。初步具備應用所學到的基本理論和方法分析和解決本專業的一般性問題。

六、 適用學科專業： 高等院校光電子技術、光通訊、光電器件應用物理等本科專業。

七、 基本教學內容與學時安排：

第一章 緒論(4學時)

一、 激光的誕生及發展

二、 激光產生的機理

三、 激光的特性

四、 激光器實例

第二章光線矩陣及高斯光束(10學時)

一、 光線的傳播

1. 光線矩陣

2. 雙周期性透鏡波導

3. 相同周期性透鏡波導

4. 光線在反射鏡之間的傳播

二、 光束在均勻介質中傳輸

1. 均勻介質中的基本高斯光束

2. ABCD法則

3. 高斯光束在透鏡波導中的傳輸

4. 均勻介質中的高階高斯光束

三、 高斯光束的變換

1. 高斯光束通過薄透鏡的傳輸

2. 高斯光束的聚焦、準直和匹配

3. 高斯光束的自再現變換與穩定球面腔

第三章激光諧振腔 (10學時)

一、 光學諧振腔的穩定性條件

1. 光學諧振腔的穩定性

2. 光學諧振腔的構成與分類

3. 光學諧振腔的作用

二、 光學諧振腔的模式

1. 光學諧振腔中光波模的諧振頻率

2. 光學諧振腔內的多縱模振蕩和單縱模的選取

3. 縱模的頻率漂移

三、 平行平面腔的迭代法

1. 開腔衍射理論的分析方法

四、 平穩定球面腔

1. 對稱共焦腔的模式

2. 一般穩定球面腔與對稱共焦腔的等價性

3. 一般穩定球面腔的模式

4. 非穩定球面腔

第四章光場與物質的相互作用(8學時)

一、 光場與物質相互作用的理論

1. 光場與物質相互作用的理論體系

2. 電介質的極化

3. 原子自發輻射的經典模型

二、 譜線加寬與線型函數

1. 光譜線的頻率分布

2. 愛因斯坦輻射系數在譜線加寬時的修正

3. 原子與有譜線線寬輻射場的相互作用

三、 均勻加寬和非均勻加寬

四、 激光器的速率方程理論

1. 三能級速率方程組

2. 四能級速率方程組

第五章 連續和脈沖激光器的運行特性(8學時)

一、 小信號增益系數

1. 增益系數正比于反轉粒子數

2. 增益系數與入射光場頻率的關系

二、 均勻加寬時的增益飽和

1. 增益飽和現象及其物理機制

2. 均勻加寬條件下反轉粒子數的飽和

3. 均勻加寬條件下的大信號增益

三、 均勻加寬時的增益飽和

1. 非均勻加寬條件下反轉粒子數的飽和

2. 非均勻加寬條件下的大信號增益

四、 連續激光器的穩態工作特性

1. 激光器的閾值條件

2. 穩態工作時的腔內光強

3. 連續激光的輸出功率和最佳透過率