信息光子学物理  081001M04004H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:余金中
授课时间: 星期二,第1、2 节
授课地点: 教一楼307
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期四,第1、2 节
授课地点: 教一楼307
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16
课程编号: 081001M04004H 课时: 60 学分: 4.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:余金中 助教:
英文名称: Information Photonics Physics 召集人:

教学目的、要求

着重学习光的波动性和粒子性、光的产生、传输、探测以及光子同物质的相互作用等物理本质,进一步研究各种光子器件,包括气体和固体激光器、光纤、半导体光子器件的工作原理、结构与特性。通过该课程的学习,要求学生深入认识光的波动性和粒子性、光传输模式、光波导、发光和光吸收、光调制、激光器、探测器、光放大器等,深入了解光纤、固体、气体和半导体激光器、探测器等的物理模型、工作原理、器件结构和特性以及应用等,为研究生进入研究所从事相关研究进行前期的对接和准备。

预修课程

电磁学,电动力学

教 材

宋菲君,羊国光,余金中,信息光子学物理。北京:北京大学出版社, 2006.

主要内容

第1章 概论
1.1 信息时代的前沿学科—光子学
1.2 光子学的发展历程
1.3 课程内容
第2章 光波的传播
2.1  光的波动性和粒子性
2.2  折射率和群速度
2.3  反射、折射和透射
2.4  多层介质和谐振腔
2.5  相干、衍射和光栅
第3章 导波光学
3.1 平面形光波导
3.2 矩形波导
3.3 导波光学器件
3.4 光波与光波导的耦合机构
第4章 光波的调制
4.1电光效应、磁光效应和声光效应
4.2 调制偏振光空间正交方位信息传递
4.3布拉格衍射和拉曼-纳斯衍射
4.4声光、磁光、液晶调制器
第5章 固体和气体激光器
5.1 激光器工作原理 
5.2 气体激光器结构
5.3 气体激光器特性 
5.4 固体激光器 结构
5.5 固体体激光器特性 
第6章 半导体发光器件
6.1 发光二极管
6.2 半导体异质结
6.3 半导体激光器结构
6.4 半导体激光器性能
第7章 半导体探测器
7.1 光吸收
7.2 探测器工作原理
7.3 探测器结构
7.4 探测器性能
第8章 光纤
   8.1 阶跃光纤
8.2 单模光纤和基模
8.3 平方折射率介质光纤
8.4 光信号的输入、输出和准直
第9章 滤波器和波分复用
9.1光栅波分复用器
9.2 法布里-珀罗干涉滤波器
9.3 光纤光栅
9.4阵列波导光栅(AWG)
第10章 光纤中的色散和偏振补偿
10.1 光纤色散
10.2 色散位移和色散补偿光纤
10.3 偏振模色散补偿和保偏光纤
第11章 无源光学器件
11.1 耦合器
11.2 衰减器,隔离器,环流器和偏振器
11.3 光交叉连接
11.4 光交换
第12章 光纤放大器
12.1 介质对光的增益作用和光放大
12.2 掺铒光纤放大器(EDFA)
12.3 其他掺稀土光纤放大器
第13章 光纤的非线性效应
13.1 光纤非线性
13.2 受激布里渊散射和受激喇曼散射
13.3 自相位和交叉相位调制
13.4 四波混频
第14章 光通信网络
14.1光通信网络
14.2 复用技术
14.3 传输基础
14.4 密集波分复用

参考文献

1, 余金中,半导体光子学,北京:科学出版社, 2016年5月出版.
2, 余金中,硅光子学, 北京:科学出版社, 2011年4月出版.
3, S. O. Kaspa, Optoelectonics and Photonics, Principles and Practices, 2003