硅基非线性光子功能器件  051M5085H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业研讨课 | 任课教师:陈少武
授课时间: 星期五, 第5、6、7节
授课地点: 教1-322
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 051M5085H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 专业研讨课 主讲教师:陈少武
英文名称: Silicon based Nonlinear Photonic Functional Devices

教学目的、要求

《硅基非线性光子功能器件》是为国科大物理电子学、微电子、光学工程、材料、通信、物理等专业的研究生开设专业研讨课,适合在信息领域特别是硅光子信息领域的研究生学习,能够使学生了解该学科领域的最新研究进展,拓宽研究视野,为学生进入研究所从事相关科研工作之前打下坚实的专业基础。

预修课程

要求学生具有物理光学、电动力学、固体物理等课程的基础知识,有非线性光学的基础更好。

教 材

主要是阅读外文文献和授课讲义,以及参考书。

主要内容

《硅基非线性光子功能器件》主要讲述硅基微纳光子结构中的非线性光学效应和若干典型的硅基非线性功能器件,以及这些功能器件在光子信息传输和处理中的应用。课程内容涉及光的传输、存储、逻辑控制、波长变换等多个方面,是相关领域研究人员从事硅光子非线性功能器件研发设计的理论基础。
《硅基非线性光子功能器件》40 学时,共8章,主要内容包括硅基材料中的非线性效应、光脉冲在非线性硅纳米线波导中的传输、非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生、硅基非线性光子结构全光开关、全光逻辑和光计算;硅基非线性光子结构中的波长变换;硅基克尔微腔光频梳;基于非线性硅基微腔时域耗散孤子的光缓存等内容。

课程进度
 第一章 引言                                           3学时
第二章 硅基材料中的非线性效应                          3学时
第三章 光脉冲在非线性硅纳米线波导中的传输              5学时
第四章 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生              6学时
第五章 硅基非线性光子结构全光开关、全光逻辑和光计算   6学时
第六章 硅基非线性光子结构中的波长变换                 5学时
第七章 硅基克尔微腔光频梳                             7学时
第八章 基于非线性硅基微腔时域耗散孤子的光缓存         5学时

《硅基非线性光子功能器件》课程目录
 第一章 引言
1.1 硅光子学的应用背景、研究现状和发展趋势
1.2 硅基非线性光子功能器件简介
1.3 硅基非线性光子功能器件的基本微纳光子结构
第二章 硅基材料中的非线性效应
2.1硅材料的一般理化性质
2.2材料的非线性极化
2.3硅基材料中的非线性效应
2.4 几种常用的硅基非线性材料
第三章 光脉冲在非线性硅纳米线波导中的传输
3.1 硅纳米线波导的色散及色散调控
3.2硅纳米线波导的载流子吸收和等离子色散效应
3.3光波在非线性硅纳米线波导中的传输方程及分析方法 
3.4 光孤子的形成机制和传输特性
第四章 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生
4.1 超连续谱简介和应用
4.2非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生的计算模型
4.3 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生的物理机理
4.4 高阶色散对超连续谱的影响
4.5 自相位调制、冲击效应及拉曼效应对超连续谱的影响 
4.6 线性损耗和非线性损耗对超连续谱的影响
4.7脉冲初始参数对对超连续谱的影响
第五章 硅基非线性光子结构全光开关和全光逻辑门
5.1 硅基非线性全光开关和全光调制
5.2 硅基非线性全光逻辑门
5.3 基于全光逻辑门的光计算
第六章 硅基非线性光子结构中的波长变换
6.1  波长变换在通信中的作用
6.2  波长变换的基本原理
6.3  基于硅基非线性的波长变换器
第七章 硅基克尔微腔光频梳
7.1 光频梳技术简介和应用
7.2 硅基微腔光频梳的基本原理
7.3 反常色散微腔中光频梳的产生机理
7.4 正常色散微腔中光频梳的产生机理
7.5 光频梳的稳频和相位噪声
第八章 基于非线性硅基微腔时域耗散孤子的光缓存
8.1 微腔时域耗散腔孤子的基本性质
8.2 微腔时域耗散腔孤子的产生方法
8.3 基于微腔时域耗散腔孤子的全光缓存器
8.4 全光缓存器的应用

参考文献