Примерная программа дисциплины сд. Ф. 05 \"Лазерная техника\" Рекомендуется Минобразованием России для специальности icon

Примерная программа дисциплины сд. Ф. 05 "Лазерная техника" Рекомендуется Минобразованием России для специальности


Смотрите также:
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины электродинамика и микроволновая техника рекомендуется...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины «микросхемотехника» Рекомендуется Минобразованием России для...
Примерная программа дисциплины «микросхемотехника» Рекомендуется Минобразованием России для...
Примерная программа дисциплины микропроцессорные системы рекомендуется Минобразованием России...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...



Загрузка...
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования


____________________Л.С.Гребнев


"_____"__________________200 г.


ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ




СД.Ф.05 "Лазерная техника"




Рекомендуется Минобразованием России

для специальности 190700 Оптико-электронные приборы и системы направления подготовки дипломированных специалистов 654000 Оптотехника


Москва

2001


^ 1. Цели и задачи дисциплины


Цели дисциплины состоят в получении студентами теоретических знаний, практических умений и навыков по лазерам и лазерным системам.

Задачами дисциплины являются изучение студентами основ физики, режимов работы, параметров, характеристик и типов лазеров, свойств лазерного излучения, оптических систем формирования и преобразования лазерных пучков и областей применения лазеров, а также приобретения студентами умений и навыков по практической работе с лазерами, по исследованию процессов в лазерах, параметров и характеристик лазерного излучения, оптики лазерных пучков и по применению лазерных систем.


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения данной дисциплины студент должен:

  • получить представление о преимуществах и недостатках лазера как источника излучения, об основных направлениях практического использования лазерного излучения и возможностях лазерных приборов;

  • знать основы лазерной физики и техники, физические процессы, происходящие в лазерах, принцип действия лазеров различных типов и их технические характеристики, особенности характеристик излучения, особенности распространения и преобразования лазерного излучения оптическими элементами и системами, модели лазеров как источников излучения, способы измерения параметров лазерного излучения и управления ими;

  • обладать навыками практической работы с лазерами и исследования их характеристик, измерения параметров лазерного излучения;


^ 3. Объем дисциплины и виды учебной работы


Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

Общая трудоемкость дисциплины

100

7

Аудиторные занятия

51

7

Лекции

34

7

Практические занятия (ПЗ)

-

-

Семинары (С)

-

-

Лабораторные работы (ЛР)

17

7

и(или) другие виды аудиторных занятий

-

-

Самостоятельная работа

49

7

Курсовой проект (работа)

-

-

Расчетно-графические работы

-

-

Реферат

-

-

и(или) другие виды самостоятельной работы

-

-

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

экзамен

экзамен


^ 4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1.

Взаимодействие излучения с инверсной средой.

*




*

2.

Структурная схема лазера

*







3.

Основы физики лазеров

*







4.

Оптические резонаторы лазеров

*







5.

Режимы работы лазеров

*




*

6.

Параметры и характеристики лазеров

*




*

7.

Типы лазеров

*




*

8.

Распространение лазерного излучения в атмосфере, воде, космосе и оптическом волокне

*







9.

Модели лазерных пучков

*







10.

Формирование и преобразование лазерных пучков оптическими элементами и системами

*




*

11.

Управление лазерным излучением

*







12.

Применение лазеров

*








^ 4.2. Содержание разделов дисциплины


Введение в предмет.

История развития лазеров. Принцип действия лазеров. Классификация лазеров. Отличительные свойства лазерного излучения: монохроматичность, когерентность, направленность, интенсивность, поляризация.

1. Взаимодействие излучения с инверсной средой.

Энергетические уровни атомов, ионов и молекул. Оптические и неоптические переходы. Вероятности и скорости оптических переходов. Мощность спонтанного и вынужденного излучений. Кинетические уравнения.

Ширина и контур спектральных линий. Естественная ширина линий. Факторы, влияющие на уширение линий. Поперечная и продольная релаксация. Однородное и неоднородное уширение линий. Спектральная плотность мощности.

Условия усиления электромагнитных волн в идеальной среде. Закон Бугера для нормальной и инверсной сред. Ненасыщенный показатель усиления, зависимость его от частоты.

Усиление света в реальной среде. Коэффициент потерь. Активная часть контура усиления. Насыщение усиления. Усиление с учетом эффекта насыщения. Деформация контура усиления в случаях однородного и неоднородного уширения линий. Зависимость потока излучения от пути в усиливающей среде. Сужение спектра при прохождении излучения через усиливающую среду.

Общие принципы создания инверсии. Методы заселения и расселения уровней. Способы создания инверсии в различных средах.

2. Структурная схема лазера.

Основные элементы лазера и их роль. Лазер как усилитель с положительной обратной связью. Роль спонтанного излучения в развитии генерации.


3. Основы физики лазеров.

Основные явления, происходящие в лазерах.

4. Оптические резонаторы лазеров.

Разновидности оптических резонаторов. Геометрические характеристики. Резонатор как оптический волновод. Потери и добротность резонатора, резонансные свойства. Устойчивые и неустойчивые резонаторы.

Интегральное уравнение резонатора. Дифференциальные потери и фазовый сдвиг. Моды резонатора и их обозначение. Плоский и конфокальный резонаторы и их свойства. Гауссовы резонаторы.

Оптический резонатор с активным веществом. Основные процессы, происходящие в активном резонаторе: усиление и потери мощности, формирование модового состава излучения, спектральных характеристик, "затягивание" частот, конкуренция и деформация мод.

5. Режимы работы лазеров.

Режим свободной генерации. Режим модуляции добротности резонатора. Режим синхронизации мод. Многомодовый, одномодовый и одночастотный режим.

6. Параметры и характеристики лазеров.

Эксплуатационные параметры лазеров: коэффициент полезного действия, потребляемая мощность, рабочая температура, время готовности к работе, время непрерывной работы, ресурс работы, габариты и масса, надежность лазеров.

Энергетические, пространственные и временные характеристики излучения лазеров.

7. Типы лазеров.

Твердотельные лазеры. Общие особенности. Системы оптической накачки. Активные среды. Трехуровневые и четырехуровневые лазеры. Перестраиваемые твердотельные лазеры. Твердотельные микролазеры. Волоконные лазеры.

Газовые лазеры. Общие особенности. Обеспечение инверсии в газовых лазерах. Лазеры на нейтральных атомах. Ионные лазеры. Молекулярные лазеры. Лазеры на эксимерах. Электроионизационные, газодинамические и химические лазеры. Волноводные лазеры.

Жидкостные лазеры. Общие особенности. Лазеры на растворах неорганических соединений редкоземельных элементов. Лазеры на растворах органических красителей. Управление спектром излучения жидкостных лазеров.

Полупроводниковые лазеры. Общие особенности. Создание инверсии в полупроводниках. Лазеры с электронной накачкой. Инжекционные лазеры. Гетероструктурные лазеры с одно- и двухсторонним ограничением.

Рентгеновские, гамма-лазеры и лазеры на свободных электронах. Основные особенности, проблемы и тенденции развития.

8. Распространение лазерного излучения в атмосфере, воде, космосе и оптическом волокне.

Ослабление лазерного излучения в атмосфере. Влияние атмосферной турбулентности и рефракции на лазерное излучение. Ослабление излучения лазеров в воде и космосе.

Особенности прохождения лазерного излучения в оптическом волокне.

9. Модели лазерных пучков.

Гауссов, гауссо-эрмитовский, лагерро-гауссовский и гомоцентрический пучок. Модель Турыгина., "лучевой пакет". Волновая, геометрическая и матричная оптика применительно к пучку лазерного излучения. Особенности поведения дифракционно-ограниченных лазерных пучков.


10. Формирование и преобразование лазерных пучков оптическими элементами и системами.

Гауссовы пучки. Особенности распространения гауссова пучка в свободном пространстве. Параметры гауссова пучка. Конфокальный параметр пучка. Дальняя и ближняя зоны.

Преобразование угловой расходимости, плотности потока, направления распространения, поляризации. Расчет преобразования пучков с помощью лучевых матриц. Закон АБСД преобразования гауссовых пучков. Применение лучевых матриц и закона АБСД при распространении гауссовых пучков через оптические системы.

11. Управление лазерным излучением.

Модуляторы лазерного излучения.

Дефлекторы лазерного излучения.

12. Применение лазеров.

Применение лазеров в промышленности.

Применение лазеров в военном деле.

Применение лазеров в медицине.

Применение лазеров в дальнометрии, локации, связи и телеуправлении.

Применение лазеров в исследованиях окружающей среды.

Применение лазеров в научных исследованиях.

Применение лазеров в голографии.

Применение лазеров в управляемом термоядерном синтезе, разделении изотопов и оптических вычислительных машинах.


^ 5. Лабораторный практикум




п/п

раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

1

Исследование усиления света в смеси газов He-Ne.

2

5, 6, 7

Исследование лазера на твердом теле в режиме свободной генерации.

3

5, 6, 7

Исследование лазера на твердом теле в режиме добротности резонатора.

4

5, 6, 7

Исследование газового лазера на углекислом газе.

5

5, 6, 7

Исследование полупроводникового лазера.

6

5, 6, 7

Исследование когерентности излучения газового лазера.

7

10

Оптика лазерных пучков.


^ 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

1. Тарасов Л.В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. - М.: Радио и связь, 1981.

2. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники. - Л.: Машиностроение, 1990.

3. Митрофанов А.С. Основные принципы работы лазеров. Учебное пособие. - СПб.: ГИТМО, 1999.

б) дополнительная литература

1. Качмарек Ф. Введение в физику лазеров. - М.: Мир, 1981.

2. Пихтин А.Н. Физические основы квантовой электроники. - М: Высшая школа, 1983.

3. Рябов С.Г. и др. Приборы квантовой электроники. - М: Радио и связь, 1985.

4. Хакен Г. Лазерная светодинамика. - М.: Мир, 1988.

5. Космическое оружие: дилемма безопасности / Под ред. Е.П.Велихова, Р.З. Сагдеева, А.А. Кокошина. - М.: Мир, 1986.

6. Митрофанов А.С. Основные принципы усиления излучения в веществе: Учебное пособие. - СПб.: ГИТМО, 1992.


^ 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины


  • Компьютерная программа контроля знаний.

  • Демонстрационный стенд основных элементов лазеров: активные элементы, зеркала, кюветы, лампы накачки и др.

  • Фильм "Основы работы лазера".

  • Диафильмы "Твердотельные лазеры", "Оптические резонаторы", "Система оптической накачки лазеров".


^ 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Специализированная учебная лаборатория и компьютерный класс, установки для исследования твердотельных, газовых, полупроводниковых и жидкостных лазеров, режимов работы, характеристик излучения лазеров.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654000 - Оптотехника для специальности 190700 - Оптико-электронные приборы и системы.


Программу составили:


Митрофанов А.С., доцент, Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет)

Тимофеев О.П., доцент, Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет)


Программа одобрена на заседании Учебно-методического совета по направлению подготовки Оптотехника, протокол № 2 от 30 ноября 2000 года.


Председатель Совета УМО по образованию

в области приборостроения и оптотехники В.Н.Васильев






Скачать 137,78 Kb.
оставить комментарий
Дата26.09.2011
Размер137,78 Kb.
ТипПримерная программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх