激光原理与技术课程虚拟仿真实验平台建设及教学实践

对本科生开设的激光原理与技术课程包含激光基本原理、激光调制、调Q等内容,涉及多门基础学科。为了帮助学生理解复杂的原理,同时使课程更好地与工程实践结合,开发了虚拟仿真实验平台"Laser V-Lab"。虚拟仿真实验包含3个主要功能模块(激光产生、激光传输、激光控制),可对激光输出特性、激光谐振腔模式、激光调制、激光调Q、激光倍频等过程进行仿真计算。每个功能模块都可以由用户自行定义参数,计算结果可以显示并保存。给出了虚拟仿真软件在教学中的3个应用实例:对激光横模的形成过程及高阶横模的特性进行了演示;对Nd:YAG自由振荡激光器的输出特性进行了计算,演示了激光谐振腔输出耦合镜的反射率对激光弛豫振荡过程的影响;给出了采用ABCD矩阵方法的激光传输变换计算示例。教学实践结果表明,虚拟仿真实验的开展有助于提高学生的学习兴趣、培养工程实践能力及创新思维能力。