光電子學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱

4/4光電子學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱《光電子學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱（36學(xué)時(shí)）

（理論課程）

一課程說(shuō)明

（一）課程概況

課程中文名稱：《光電子學(xué)基礎(chǔ)》

課程英文名稱：Optoelectronicsfoundation

課程編碼：3910252215

開(kāi)課學(xué)院：理學(xué)院

適用專業(yè)/開(kāi)課學(xué)期：物理學(xué)/第六學(xué)期

學(xué)分/周學(xué)時(shí)：2/2

《光電子學(xué)基礎(chǔ)》為物理學(xué)專業(yè)本科生的基礎(chǔ)選修課，是他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)光電子技術(shù)及光電子技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)理論課，也是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生今后從事相關(guān)工作、生產(chǎn)、科研等的必修課程。物理學(xué)專業(yè)，只有學(xué)習(xí)該課程，才能深入探究與光電子產(chǎn)業(yè)相關(guān)的技術(shù)知識(shí)。而學(xué)生對(duì)技術(shù)的應(yīng)用正式畢節(jié)學(xué)院轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要。

課程的預(yù)修課程有《光學(xué)》、《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》、《原子物理學(xué)》、《電動(dòng)力學(xué)》、《半導(dǎo)體物理學(xué)》等。

（二）課程目標(biāo)

本課程的目的在于使學(xué)生掌握光電子學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)，了解光電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用及新成果。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，為今后從事光通信、光信息處理、光傳感等方面的研究開(kāi)發(fā)工作提供必要的理論知識(shí)，使他們成為適應(yīng)本世紀(jì)科技發(fā)展方向，掌握較為系統(tǒng)、深入的光電子基礎(chǔ)理論和實(shí)踐能力的中高級(jí)工程技術(shù)人才。

（三）學(xué)時(shí)分配

二教學(xué)方法和手段

教學(xué)方法以課堂講授為主要授課方式，主要是利用多媒體電子教案進(jìn)行理論

教學(xué)，教學(xué)中結(jié)合學(xué)生實(shí)際采取靈活的教學(xué)方法，加強(qiáng)基本理論的學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用，加強(qiáng)習(xí)題指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和思維方法。

三教學(xué)內(nèi)容

第一章緒論（2學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握光電子技術(shù)的歷史沿革、發(fā)展動(dòng)態(tài)，重點(diǎn)掌握光電子技術(shù)各研究容及發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)光電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和本課程的總體結(jié)構(gòu)有一個(gè)概括的了解。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：了解光電子技術(shù)的發(fā)展史，明確光電子技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、發(fā)展動(dòng)態(tài)、應(yīng)用領(lǐng)域和前景。

難點(diǎn)：光電子學(xué)的研究?jī)?nèi)容、發(fā)展動(dòng)態(tài)及其應(yīng)用領(lǐng)域。

三、主要內(nèi)容

1．光電子技術(shù)的發(fā)展史

2．光電子技術(shù)的研究?jī)?nèi)容及其發(fā)展動(dòng)態(tài)

3．光電子器件

4．光電子技術(shù)的應(yīng)用

5．光電子學(xué)課程的總體結(jié)構(gòu)

第二章光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（4學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．理解光的基本屬性，掌握光的獨(dú)立傳播原理，理解光的偏振、干涉和衍射現(xiàn)象。

2．了解麥克斯韋方程的微分形式和積分形式。

3．掌握電介質(zhì)的特性，了解電介質(zhì)的分類。

4．推導(dǎo)電磁波場(chǎng)的波動(dòng)方程，了解不同情況下波動(dòng)方程的簡(jiǎn)化形式。

5．了解各種類型光波的表示形式，了解光在簡(jiǎn)單介質(zhì)界面上的反射和折射，了解光學(xué)薄膜的干射和透射性質(zhì)。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：電介質(zhì)的特性，電磁波場(chǎng)的波動(dòng)方程，光在簡(jiǎn)單介質(zhì)和光學(xué)薄膜上的反射和透射性質(zhì)。

難點(diǎn)：高斯光束的波函數(shù)表達(dá)式和高斯光束的特性。

三、主要內(nèi)容

1．光的基本屬性、光的獨(dú)立傳播原理、光的偏振、干涉和衍射

2．微分形式和積分形式的麥克斯韋方程

3．電介質(zhì)的分類和特性

4．電磁波場(chǎng)的波動(dòng)方程及其簡(jiǎn)化形式

5．光波在簡(jiǎn)單介質(zhì)表面上的反射和折射

第三章激光原理與技術(shù)（10學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．了解相干光源、非相干光源與激光。

2．了解光與物質(zhì)相互作用的經(jīng)典模型，理解光在各向異性介質(zhì)中的傳播，掌握光輻射量子理論和光譜線的展寬。

3．掌握激光產(chǎn)生的必要條件和充分條件。

4．了解激光器的基本結(jié)構(gòu)，掌握激光器的輸出功率、輸出模式。

5．理解激光器的四方面優(yōu)良性能。

6．了解激光器的分類，掌握每種激光器的主要特點(diǎn)。

7．掌握LD的基本工作原理，掌握LD的工作特性，了解異質(zhì)結(jié)LD、量子阱LD、分布反饋式LD（DFBLD）。

8．掌握脈沖激光器的尖峰效應(yīng)，了解激光調(diào)Q技術(shù)、激光鎖模技術(shù)、激光選模技術(shù)、激光穩(wěn)頻技術(shù)。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：光與物質(zhì)相互作用理論與受激輻射、激光產(chǎn)生的必要條件和充分條件。

難點(diǎn)：光與物質(zhì)相互作用的三種輻射和激光產(chǎn)生的條件。

三、主要內(nèi)容

1．光與物質(zhì)相互作用理論與受激輻射

2．激光產(chǎn)生的必要條件和充分條件

3．激光器的基本結(jié)構(gòu)及各部分的功用

4．典型激光器的特點(diǎn)

5．半導(dǎo)體激光器

第四章光波導(dǎo)技術(shù)基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．掌握平面介質(zhì)光波導(dǎo)中的光傳播和導(dǎo)引波、消逝波、波導(dǎo)。

2．掌握平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光導(dǎo)模的幾何光學(xué)分析。

3．掌握平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光導(dǎo)波的定性解釋和本征方程，掌握擴(kuò)散平板光導(dǎo)波的性質(zhì)。

4．了解光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，掌握光纖中光導(dǎo)波的光學(xué)分析，掌握階躍光纖中光導(dǎo)播的場(chǎng)方程、模式分析、導(dǎo)模的解。

5．了解脈沖展寬的傅里葉分析，掌握光纖的色散特性，了解脈沖展寬的三種機(jī)制。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：導(dǎo)波形成的條件、三層平板光波導(dǎo)中光導(dǎo)波的物理光學(xué)分析。

難點(diǎn)：光纖中光導(dǎo)波的物理光學(xué)分析。

三、主要內(nèi)容

1．平面介質(zhì)光波導(dǎo)中的光傳播與導(dǎo)引波、消逝波、波導(dǎo)

2．平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光導(dǎo)模的幾何光學(xué)分析

3．平面介質(zhì)光波導(dǎo)中光導(dǎo)波的物理光學(xué)分析

4．光纖中光導(dǎo)波的線光學(xué)分析

5．階躍型光纖中光導(dǎo)波的物理光學(xué)分析

6．光纖色散和脈沖展寬

第五章光調(diào)制技術(shù)（6學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．掌握晶體結(jié)構(gòu)和晶體的基本性質(zhì)。

2．了解晶體的極化率與介電系數(shù)，掌握晶體光學(xué)特性的幾何表示，了解晶體的雙折射。3．理解電光效應(yīng)，掌握KDP晶體的線性電光效應(yīng)，理解電光相位延遲，掌握縱向電光強(qiáng)度調(diào)制和橫向電光調(diào)制，了解相位調(diào)制、波導(dǎo)電光調(diào)制器和電光偏轉(zhuǎn)器件。

4．理解彈光效應(yīng)，掌握聲光衍射，了解聲光調(diào)制器、聲光偏轉(zhuǎn)器。

5．了解磁光調(diào)制。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：晶體的光學(xué)特性、KDP晶體的線性電光效應(yīng)、縱向電光強(qiáng)度調(diào)制和橫向電光調(diào)制。

難點(diǎn)：聲光衍射。

三、主要內(nèi)容

1．晶體結(jié)構(gòu)和晶體的基本性質(zhì)

2．光在晶體中傳播時(shí)，晶體的極化特性

3．KDP晶體的線性電光效應(yīng)，縱向電光強(qiáng)度調(diào)制和橫向電光調(diào)制

4．彈光效應(yīng)和聲光衍射

第六章光電探測(cè)技術(shù)（4學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．理解光探測(cè)器性能參數(shù)的定義。

2．掌握直接探測(cè)方式和外差探測(cè)方式的性能分析。

3．理解外光電效應(yīng)原理及光電發(fā)射過(guò)程，理解內(nèi)光電效應(yīng)和光熱效應(yīng)原理，了解三種光效應(yīng)的分類。

4．了解光電探測(cè)器的分類，了解光電導(dǎo)探測(cè)器、光伏型探測(cè)器和熱電型探測(cè)器，了解光電倍增管、硅光電二級(jí)管和雪崩光電二極管。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光熱效應(yīng)。

難點(diǎn)：直接探測(cè)方式和外差探測(cè)方式的性能分析。

三、主要內(nèi)容

1．光電探測(cè)器件的性能參數(shù)

2．直接探測(cè)方式和外差探測(cè)方式的性能分析

3．光電探測(cè)的三種物理效應(yīng)

4．幾種不同光電探測(cè)器的性能介紹

第七章光電顯示技術(shù)（2學(xué)時(shí)）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．了解顯示技術(shù)，了解顯示器件的性能指標(biāo)，了解發(fā)光、色彩和視覺(jué)，了解色度坐標(biāo)系與彩色重現(xiàn)。

2．了解陰極射線的顯示原理，了解黑白顯像管和彩色顯象管的結(jié)構(gòu)及其各部分結(jié)構(gòu)在顯示中的作用。

3．了解液晶的特點(diǎn)及分類，了解液晶的物理性質(zhì)。

4．了解液晶的電光效應(yīng)，了解等離子體顯示原理及等離子體顯示器的結(jié)構(gòu)。

5．了解注入式電致發(fā)光器(LED)和有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED),了解有機(jī)發(fā)光顯示器的發(fā)光機(jī)制和分類。

二、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)是陰極射線顯示原理、陰極射線管的結(jié)構(gòu)及其各部分在顯示中的作用、液晶的電光效應(yīng)和等離子體的顯示原理。

難點(diǎn)是液晶的電光效應(yīng)和等離子體的顯示原理。

三、主要內(nèi)容

1．顯示技術(shù)和顯示器件的性能指標(biāo)

2．陰極射線的顯示原理和顯像管的結(jié)構(gòu)及各部分結(jié)構(gòu)在顯示中的作用

3．液晶電光效應(yīng)及等離子體顯示原理

4．注入式電致發(fā)光器件和有機(jī)發(fā)光顯示器

四考核辦法

（一）考核方式：閉卷

（二）評(píng)分辦法：平時(shí)成績(jī)占50%，平時(shí)成績(jī)主要包括考勤（10%），作業(yè)（40%），期中考核（40%），課