现代光学  070200M02044H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:钟志萍,贾凤东,王如泉
授课时间: 星期一,第3、4 节
授课地点: 教一楼121
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期三,第3、4 节
授课地点: 教一楼121
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 070200M02044H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:钟志萍,贾凤东,王如泉 助教:纪爱玲
英文名称: Modern Optics 召集人:

教学目的、要求

从基本理论、基本概念、基本分析方法建立起系统的、清晰的物理图像,同时从物理思想上沟通其与现代光学的联系,在普通物理的范畴内系统、全面、深入地掌握光学的基本理论、基本概念、基本现象、基本分析方法和基本实验技能。4学时的实验教学让学生掌握基本实验技能,通过实验巩固所学理论知识。通过本课程学习,对于光学三个主要课题光的本性、光的传播、光和物质的相互作用 均有较深入的了解。

预修课程

光学,量子力学

教 材

B. E. A. Saleh, M. C. Teich,《Fundamentals of Photonics》,2ed,John Wiley & Sons, Inc.(2007).

主要内容

第一章 光的理论基础(16学时)
   1.1 引言;
   1.2  光线光学:理论结构,理论应用,矩阵光学,光波偏振态的琼斯矩阵表示,基本偏振器件的变换矩阵
   1.3  波动光学:理论结构,理论应用,标量衍射理论,衍射光学, 近轴光学,高斯光束,奇点光学
   1.4  电磁光学:理论结构,理论应用,超短光脉冲;
   1.5  量子光学和光子光学:光源特性:电磁场的相干特性;光场的统计特性,一阶相关函数,Hanbury-Brown和Twiss(HBT)实验和高阶相关函数;量子相关函数;相干光场;光子的聚束和反聚束; 干涉仪与量子逻辑门,量子计算光信息编码及信息存储
   1.6  教学实验:光路共轴调节;高斯光束参数测量;光学元器件(偏振器件)等实物演示。   
教学难点与重点:电磁光学、量子光学和光子光学。

第二章 光在介质中的传输光的传输(6学时)
    2.1  光在介质中的传输,光群速;
    2.2  各向异性介质;
    2.3  左手性介质
    2.4  光波导和光纤
2.5  光脉冲在单模光纤中的传输,光孤子。
教学难点与重点:光在介质中的传输

第三章 光和物质相互作用(10学时)
	3.1  光和原子的相互作用:相互作用Hamiltonian,吸收和发射,散射,电磁感应效应;
	3.2  受激吸收和发射:Einstein系数,光谱线型,无反转光放大;
         3.3  自发辐射:自由原子的自发辐射,腔中的自发辐射,合作自发辐射;
	3.4  光子动量,辐射压和光镊,激光冷却和囚禁原子。
教学难点与重点:光和原子的相互作用

第四章 光子的控制和检测(8学时)
    4.1  控制光子的各种物理效应(电光、声光、磁光、光—光);
    4.2  光调制器;
    4.3  光双稳和光开关;
    4.4  检测光子的各种物理效应;
    4.5  检测过程中的噪音;
    4.6  光子计数原理;
4.7 教学实验:声光调制器、光子计数等实验演示。       
教学难点与重点:控制光子的各种效应和检测光子的各种物理效应 

第五章 光子发射源(8学时)
5.1  光子的非相干发射;
5.2  光子的相干发射,激光及其理论;
5.3 激光的倍频
5.4 超快激光
5.5  半导体激光器;
5.6 全固态激光器;
5.7钛宝石激光器
5.8 光纤激光器
教学难点与重点:光子的相干发射,激光及其理论

第六章  纳米结构及其光学性质(4学时)
6.1  固体能带论基础;
6.2  光子与电子,空穴相互作用;
6.3  半导体超晶格,量子阱及其光学性质;
6.4  纳米结构与光子学应用;
6.5  综述: 各章重点综述。
教学难点与重点:固体能带理论

教学手段与方法:课堂讲授为主,配有教学实验演示。
考核方式:闭卷笔试,含期中和期末笔试
考核方式:闭卷笔试

参考文献

指定的参考文献。