文档介绍：总学时: 54
学 分:
先修课程: 光学、量子力学
教 材: 《激光原理》第6版，周炳琨、高以智、陈倜嵘等主编，国防工业出版社，2009年1月
参考教材: 《激光原理》，王青圃等编著，山东大学出版社，2003年；其它参考资料
课程名称: 激光原理 Laser Principle
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学****本课程的意义
A question for you
课程特点：
理论性较强的课程
主要阐述激光器的基本原理和理论
重点要掌握激光器的基本原理、光谐振腔理论、激光振荡理论
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教学内容与教学目标:
内容：教材的第1、2、4、5章
教学目标:学生在完成本课程学****后，应能够：
、激光特性，了解一些典型的激光器 ；
；掌握共轴球面腔的稳定性条件；掌握对称共焦腔的基本特性，能利用等价共焦腔的概念分析一般稳定球面腔的模式特征；掌握高斯光束的基本性质与传输规律，会分析高斯光束的聚焦和准直；掌握非稳腔的构成；了解光谐振腔模式的波动理论；了解光束衍射倍率因子 ；
，掌握速率方程理论的分析方法，掌握均匀加宽和非均匀加宽工作物质的增益系数的特性；了解激光器的其它理论；了解光和物质相互作用的经典理论；
（阈值概念、激光器起振和维持稳定工作条件、模式特性和输出功率）；了解弛豫振荡、线宽极限和频率牵引概念 。
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学****方法与要求：
要掌握基本物理过程和主要理论分析方法
不是死记硬背几个公式和结论、照搬书本或寻求统一的标准答案
教学手段
课堂教学包括：课堂讲授、PPT幻灯片课件、课堂提问、课堂小测验、课后作业及讲评。
实践环节：参观学院实验室
答疑：202
考试与成绩评定方式
学期总成绩包括平时成绩和期末考试成绩两部分组成。平时成绩包括平时记录的出勤情况、课堂提问以及课后作业等占30％，期末成绩占70％。
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第一章 激光的基本原理
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§ 相干性的光子描述
光具有波粒二象性。
对光的描述存在两种形式：波动描述与粒子描述。
光子的基本性质：
光是以光速c运动的光子流。光子具有：
能量ε：
自旋，其自旋量子数为整数。大量光子的集合，服从玻色—爱因斯坦统计规律，处于同一状态的光子数目是没有限制。
动量p:
两种可能的独立偏振状态
运动质量m：
光子的静止质量为零。
1923年康普顿(Arthur Compton)散射实验证实上述基本关系式成立
光是什么？
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光量子态:不同种类的光子是以其能量、动量和偏振等特征加以区分的。而由这些不同特征所决定的光子状态叫做光量子态。而且处于同一状态内的光子，按照微观粒子的今同性原理，彼此之间是不能区分。
在经典力学中，质点运动状态完全由其坐标（x、y、z）和动量（px、py、pz）确定。用广义笛卡儿坐标x、y、z、px、py、pz所支撑的六维空间来描述质点的运动状态。这种六维空间称为相空间，相空间内的一点表示质点的一个运动状态。
x
p
(x,p)
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光子的运动状态和经典宏观质点有着本质的区别，它受量子力学测不准关系的制约。
测不准关系表明：微观粒子的坐标和动量不能同时准确测定，位置测得越准确，动量就越测不准。
对于一维运动情况，测不准关系为 ，意味着处于二维相空间面积元 之内的粒子运动状态在物理上是不可区分的，它们应属于同一种状态。
在三维运动情况下，测不准关系
在六维相空间中，一个光子态对应（或占有）的相空间体积元为
点→体积元
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相格：相格是相空间中用任何实验所能分辨的最小尺度。光子的某一运动状态只能定域在一个相格中，但不能确定它在相格内部的对应位置。或者说，光子的状态并不对应于相空间的点，而是对应于相空间中体积为h3的相格。
在以动量px、py、pz组成的动量空间，光子的一种运动状态占据的体积元δp
而
记 为光子运动的体积元
一个相格的坐标空间的体积
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问题：在几何空间V， 动量间隔内，可能存在的状态数？
px
py
pz
p
即：在几何空间V，动量空间在一个半径为
厚度为 的球壳内所可能存在的状态数
处于几何空间V，动量间隔 的光子群所占的相空间体积：
考虑到沿一定方向传播的光子存在两个可能、且独立的偏振