一、 教学目标

激光是20世纪人类的重大科技发明之一，它对人类的社会生活产生了广泛而深远的影响。本课程主要通过多媒体授课、视频教学以及视频演示实验来学习现代生活中各种光学现象、光学技术、光学应用以及光学与激光领域中的新颖概念/名词的基本常识与原理，使学生学学习了激光原理与实用激光技术等光学基础理论与方法的基础上，了解光通信技术、光学全息技术、光学成像技术、激光3D显示技术、生物医学光学等通讯、医学、信息和能源领域的运用渠道。从什么是激光到具体实用的激光器，再到激光工业加工、激光3D打印技术，以及激光生物学（激光手术、激光美容、激光诊断与治疗）与激光能源技术，逐步引领学生认识激光的奥秘以及激光与现代社会生活的密切关系。通过本课程的学习使学生认识到什么是激光，激光在现在的生活中的应用以及能够较好地运用光学基础知识、新颖激光技术灵活分析和解决生活中的实际问题。

二、教学基本内容

第一部分 激光原理与技术简介

[主要内容]对本课程核心光学基础、激光原理与激光技术等基础概念进行基础介绍，主要包括激光发展史（包括与光学、激光相关的若贝尔奖获得者及获奖内容介绍）、激光发明者、发明时间、激光特性、激光产生的基本原理、激光器的基本结构与组织、激光器的分类/类型、几种典型激光器、激光光束特性、光束传输特点以及几种常用的实用激光技术（激光选模技术、调Q技术、锁模技术、激光调制技术）的原理与应用意义。

[重点] 激光发展史、激光特性、激光产生的基本原理、激光实用技术（激光选模技术、调Q技术、锁模技术、激光调制技术）。

[难点] 激光产生的基本原理，激光调Q技术，锁模技术等。

要求学生：积极参与讨论，结合生活中所用、所看以及所听的激光产品、激光现象或者疑问展开讨论和思考。

第二部分 典型激光应用

[主要内容]从传统的光学系统出发，介绍激光显微技术的基本原理以及激光显微镜新型技术及其在生物、材料、化学、医学等领域的应用举例；激光在工业领域的应用，包括激光切割技术、激光焊接（机器人）、激光打标、激光快速成型（3D打印）等工业加工系统的基本组成、工作原理以及应用实例（图片、视频等展示方式）等；光学全息技术基本原理、光学3D显示技术/激光显示技术的种类、基本原理以及实例举例等。

[重点] 显示镜的工作原理、激光切割技术、焊接技术、打标、3D打印和3D显示技术。

[难点] 激光显微镜工作原理、3D打印和3D显示技术的基本原理。

要求学生： 课前先观看相关视频，积极参与讨论并对潜在的新应用进行思考。

第三部分 光纤激光器与光纤传感技术

[主要内容]光学光纤的概念、原理，光纤之父高锟介绍，光纤通信技术基本原理、系统组成、实际应用等介绍；光纤传感技术基本原理、分类、传感内容、应用实例等介绍。

[重点] 光纤概念、光纤原理、光通信系统组成、工作原理，光学传感概念。

[难点] 光纤原理、光通信系统组成与工作原理。

要求学生：举例说明光纤通信、传感的生活中的实际应用例子并以此为内容参与讨论与拓展。

第四部分 激光生物光学：激光手术、光学诊断与治疗

[主要内容]激光生物学的研究内容，激光生物效应，组织光学特性（吸收、反射、散射、弹性）、组织光学的传输规律，光学诊断的基础，光学成像与检测技术基本概念、OCT成像技术及其应用，激光手术刀，激光美容、嫩肤的物理原理与依据（是否安全、可靠）、实现的过程以及应用举例。

[重点]组织光学特性（吸收、反射、散射、弹性），光学诊断的基础，光学成像与检测技术基本概念、OCT成像技术及其应用，激光手术刀，激光美容、嫩肤的物理原理与依据。

[难点] 组织光学特性（吸收、反射、散射、弹性），光学诊断的基础与依据等。

要求学生：课前先观看相关视频，积极参与讨论并进行理性思考。

第五部分 其他激光技术与应用

[主要内容] 激光波长概念，光学光谱、激光光谱技术基本概念及其在生物、医学、工业、环境等检查应用举例；激光核聚变计划介绍，神光I、神光II、神光III，美国国家点火装置NIF，激光新能源技术简介；新型激光器，比如维纳激光器、随机激光器、生物细胞激光器等举例及应用展望。

[重点] 激光光谱技术相关概念，神光I、神光II、神光III，美国国家点火装置NIF。

[难点] 激光核聚变原理，生物细胞激光器的工作原理，

要求学生：积极参与讨论，结合生活中所用的、眼睛所看的光学现象或者疑问展开讨论和思考。

第六部分 光学与激光领域专业老师/技术工程师/专家教授讲座（选做部分）

[主要内容]每学期邀请一位光学与激光领域专业老师/技术工程师/专家教授分享其研究/光学行业的最新进展。

三、建议教学进度

四、教学方法

1、该课程教学以课堂讲授为主，授课过程中分主题进行讲解和点评。

2、适时邀请光学与激光技术领域专业的老师、技术工程师、专家教授进课堂，与学生深度交流。

3、发扬学生学习主动性，以当下新型技术、新进展、新的科技进展以及受广泛关注的与光学、激光相关的话题带动课堂，进行研讨与拓展。鼓励学生自制课件，汇报交流学习成果。

4、利用QQ、微信、博客等网络平台，及时沟通互动，给学生课后答疑。

五、考核方式

调研报告/论文

六、成绩评定方法

平时成绩40%，期末调研报告/论文60%

七、教学参考书

1. 《激光原理及应用》（第三版），陈鹤鳴编著，电子工业出版社，2016年。

2. 《激光原理》（第7版），周炳琨编著，国防工业出版社，2012年。

3. 《激光技术》（第三版），蓝信钜编著，科学出版社，2010年。

4. 《光学与光子学：美国不可或缺的关键技术》，美国国家科学院，国家科学研究委员会编，曹健林等译，科学出版社，2015

5. 《现代机械制造技术丛书：激光加工》，曹凤国编，化学工业出版社，2015

6.《光纤光学与光纤应用技术》（第2版），迟泽英著，电子工业出版社，2014

7.《生物医学光学：原理和成像》，汪立宏，吴新一 著；邓勇，江旭，洪烨译；骆清铭 校，中国科学技术大学出版社，2017

8. 《激光光谱技术原理与应用》（第2版），陆同兴，路轶群著，中国科学技术大学出版社，2009