硅基非线性光子功能器件  080501M05013H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:陈少武
授课时间: 星期五,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼322
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 080501M05013H 课时: 45 学分: 2.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:陈少武 助教:
英文名称: Silicon Based Nonlinear Photonic Functional Devices 召集人:

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、光波导技术、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6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。

各章内容及授课时间安排
第一章 引言                                          6学时
第二章 硅基材料非线性光学极化与非线性效应              6学时
第三章 光在硅微纳光波导中的非线性传输                  9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 硅基非线性克尔微腔光频梳及其应用                6学时
第六章 硅基片上非线性全光信息处理技术                  6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几种常用的硅基非线性材料
2.3材料的非线性极化
2.4硅基材料中的非线性效应

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物理机理和计算模型
4.3自相位调制、冲击效应及拉曼效应对超连续谱的影响
4.4 高阶色散、线性损耗和非线性损耗对超连续谱的影响
4.5 脉冲初始参数对对超连续谱的影响

第五章 硅基非线性克尔微腔光频梳及其应用
5.1 光频梳技术简介
5.2 硅基微腔光频梳的基本原理
5.3 反常/正常色散微腔中光频梳的产生机理与动力学分类
5.4 微腔时域耗散腔孤子光频梳的产生
5.5微腔光频梳的其它应用简介

第六章 硅基片上非线性全光信息处理技术
6.1 多点传送
6.2 串并转换
6.3 可调延迟
6.4 波长变换
6.5 硅基非线性全光开关和全光逻辑门
6.6 时间透镜与性能检测

参考文献

1. 《Nonlinear Fiber Optics》Forth Edition,Academy Press,  Author: Govind P. Agrawal
2. 《非线性光学》,西安电子科技大学出版社,石顺祥,陈国夫、赵卫、刘继芳
3. 外文期刊文献约12篇(每次课后提供给学生)