光電子學課程教學大綱一、光電子學課程說明（一）課程代碼：08131012（二）課程英文名稱：Optoelectronics（三）開課對象：應用物理學專業本科生（四）課程性質：光電子學為應用物理學專業本科生的專業選修課程，其預修課程有普通物理、電動力學、固體物理等。本課程的目的在于使學生了解光電子學的概念，熟悉光電子學的基礎知識以及實際應用。（五）教學目的：課程系統介紹了光電子學的基本概念、基本原理和基礎理論，并闡明各種效應間的內在聯系，以便學生掌握光電子學基本概念、基本原理與基礎理論，并對光電子技術的全貌有清晰的了解，為進一步學習激光原理、微波與導波光學、光纖技術、光纖通信等課程奠立必要的基礎，為今后從事光通信、光信息處理、光傳感等方面的研究開發工作提供必要的基礎知識，培養出適應本世紀科技發展方向、掌握較為系統、深入的光電子基礎理論和實踐能力的高級工程技術人才。（六）教學內容：本課程主要包括光學基礎知識、光與物質的相互作用、激光原理、光的電磁理論和波動光學、光波導理論、光調制、光的探測和顯示和光無源器件等幾個部分。（七）學時數、學分數及學時數具體分配（五號宋體加粗）學時數： 72學時分數： 4 學分學時數具體分配：教 學 內 容講授實驗/實踐合 計第一章 緒論44第二章 光學基礎知識66第三章 光與物質相互作用1010第四章 光源激光原理88第五章 光的電磁理論與波動光學88第六章 光波導理論1010第七章 光調制1414第八章 光的探測與顯示66第九章 光無源器件66合 計7272（八）教學方式以課堂講授為主要授課方式（九）考核方式和成績記載說明考核方式為考試。嚴格考核學生出勤情況，達到學籍管理規定的曠課量取消考試資格。綜合成績根據平時成績和期末成績評定，平時成績占40% ，期末成績占60% 。二、講授大綱與各章的基本要求第一章 緒論教學要點：通過本章學習，使學生掌握光電子學的歷史沿革、發展動態，重點掌握光電子學各研究內容及其發展動態，對光電子學應用領域、本課程的總體結構等有一個概括的了解。1.了解光電子學的發展史。2.明確光電子學的研究內容及其發展動態。3.明確光電子學的應用領域。4.了解光電子課程的總體結構。教學時數：4學時教學內容： 第一節 光電子學及其發展歷史第二節 光電子學研究內容及相關發展動態第三節 光電子學的應用領域第四節 光電子學課程體系考核要求：1.1光電子學及其發展歷史 1.1.1光電子學的發展史（了解）1.2光電子學研究內容及相關發展動態 1.2.1光電子學研究內容及相關發展動態（明確）1.3光電子學的應用領域 1.3.1光電子學的應用領域（明確）1.4光電子學課程體系 1.4.1光電子學課程體系（了解）第二章 光學基礎知識教學要點：要求學生對學習本課程應具備的基本光學基礎知識融會貫通。重點掌握體現光的粒子性與波動性的各種物理現象及相關概念與理論分析，掌握光學基礎知識，包括光的基本屬性，了解有關光度學知識。1.掌握光的波粒二象性。2.了解光度學知識。教學時數：6學時教學內容： 第一節 光的基本屬性第二節 光的粒子性第三節 光的波動性第四節 光度學知識考核要求：2.1光的基本屬性 2.1.1光的本性（識記） 2.1.2光的基本屬性（識記）2.2光的粒子性 2.2.1光的粒子性體現（識記）2.3光的波動性 2.3.1光波動的體現（識記）2.4光度學知識 2.4.1光的能量及量度單位（識記） 2.4.2光強、光通量和照度的單位（識記）第三章 光與物質相互作用教學要點：本章為全書的理論核心之一，要求對全章內容特別是光與物質相互作用的基本概念、基礎理論深入掌握并能熟練應用于后續章節的學習。1.掌握光與物質相互作用的概念。2.掌握和應用光與物質相互作用的基礎理論。教學時數：10學時教學內容第一節 光與原子的相互作用第二節 光的吸收與輻射第三節 晶體光學考核要求：3.1光與原子的相互作用 3.1.1光與原子的相互作用的概念（識記） 3.1.2光與原子的相互作用的理論（應用）3.2光的吸收與輻射 3.2.1光的吸收（領會） 3.2.2光的自發輻射（識記）3.2.3光的受激輻射（識記） 3.3晶體光學 3.3.1晶體的各向同性及各向異性（識記） 6.3.2光在晶體中傳播的特點（識記）第四章 光源激光原理教學要點：本章要求重點掌握激光器工作的基本原理，包括激光產生的基本物理機理、光學諧振腔與激光器模式、粒子數反轉與光放大分析；掌握激光的性質、各種類型的激光器及其典型特點與參數；了解具體激光器的結構、工作條件、發展方向等。1. 掌握激光器工作的基本原理。2.掌握激光的性質。3.了解具體激光器的結構、工作條件、發展方向。4.掌握激光的性質、各種類型的激光器及其典型特點與參數。教學時數：8學時教學內容： 第一節 粒子數反轉與光放大第二節 光學諧振腔第三節 閾值條件與激光器輸出第四節 激光特性第五節 激光器件考核要求：4.1粒子數反轉與光放大 4.1.1激光產生的條件（識記）4.1.2粒子數反轉的定義（識記）4.1.3光放大的原理（應用） 4.2光學諧振腔 4.2.1光學諧振腔的結構特點（識記） 4.2.2激光器的模式（識記） 4.2.3激光器的振蕩特性（領會） 4.3閾值條件與激光器輸出 4.3.1激光產生的閾值條件（識記）4.3.2激光器的輸出特性（識記） 4.4激光特性 4.4.1激光的特性（識記） 4.4.2高斯光束及其光學變換（應用） 4.5激光器件 4.5.1常見的激光器件（識記） 4.5.2常見激光器件的工作特點（領會）第五章 光的電磁理論與波動光學教學要點：要求掌握從麥克斯韋方程出發導出波動方程，在特定條件下導出波動光學的有關知識，掌握電磁波特性，波的模式場，并了解光的量子理論。1. 掌握波動方程。2. 掌握電磁波特性。3. 掌握波的模式場。4.了解光的量子理論。教學時數：8學時教學內容： 第一節 光的電磁理論 第二節 波動光學第三節 光的量子理論初步考核要求：5.1光的電磁理論 5.1.1光的電磁本性（領會） 5.1.2光的電磁理論（應用）5.2波動光學 5.2.1光的波動方程（領會） 5.2.2電磁波的特性（識記） 5.2.3波的模式場（領會）5.3光的量子理論初步 5.3.1光子的概念（識記） 5.3.2光子的能量（識記） 5.3.3光電效應（領會）第六章 光波導理論教學要點：要求掌握平板波導與光纖中光傳播的基本概念與基本理論。重點掌握導波形成原理、平板波導與階躍光纖中的場分布推導及其特性分析；掌握導引波、消逝波與導波的基本概念，光纖色散與脈沖展寬的基本理論，平面波導和光纖中導波的線光學分析；了解光纖通信的有關基礎知識。1. 掌握平板波導與光纖中光傳播的基本概念與基本理論。2. 掌握導波形成原理、平板波導與階躍光纖中的場分布推導及其特性分析。3. 掌握導引波、消逝波與導波的基本概念。4. 掌握光纖色散與脈沖展寬的基本理論。5. 掌握平面波導和光纖中導波的線光學分析。6. 了解光纖通信的有關基礎知識。教學時數：10學時教學內容： 第一節 光波導基礎第二節 平板光波導第三節 光纖中光導波第四節 光纖色散與孤子通信第五節 光纖通信基礎考核要求：6.1光波導基礎 6.1.1光波導的概念（識記） 6.1.2 光波導的基本理論（應用） 6.2.3導引波、消逝波與導波的基本概念（識記）6.2平板光波導 6.2.1平板波導的基本概念（識記） 6.2.2平板波導的基本理論（應用） 6.2.3平板波導中的光場分布推導及其特性分析（領會） 6.2.4平面波導的線光學分析6.3光纖中光導波 6.3.1光纖中光導波的性質（識記） 6.3.2階躍光纖中的場分布推導及其特性分析（領會） 6.3.3光纖中導波的線光學分析（領會）6.4光纖色散與孤子通信 6.4.1光纖色散與脈沖展寬的基本理論（應用） 6.4.2光孤子的定義（識記） 6.4.3光孤子的通信的特點（領會）6.5光纖通信基礎 6.5.1光纖通信的優點（識記） 6.5.2 光纖通信的基礎設施（領會）第七章 光調制教學要點：要求掌握晶體的基本性質，幾種典型光調制的物理基礎、調制機理、調制器結構與工作原理；重點掌握電光與聲光調制有關內容；了解各種調制器的發展現狀與動態。1. 掌握晶體的基本性質。2. 掌握幾種典型光調制的物理基礎、調制機理、調制器結構與工作原理。3. 掌握電光與聲光調制有關內容。4. 了解各種調制器的發展現狀與動態。教學時數：14學時教學內容： 第一節 晶體的基本特性第二節 光在晶體中的傳播第三節 電光效應與電光調制第四節 聲光效應與聲光調制第五節 磁光效應與磁光調制第六節 光折變效應與全光調制考核要求：7.1晶體的基本特性 7.1.1幾種晶體的結構特點（領會） 7.1.2晶體的基本特性（識記）7.2光在晶體中的傳播 7.2.1光在晶體中的傳播特點（識記） 7.2.2光在晶體中傳播的雙折射（領會）7.3電光效應與電光調制 7.3.1電光效應的定義（領會） 7.3.2電光調制（領會）7.4聲光效應與聲光調制 7.4.1聲光效應的定義（領會） 7.4.2聲光調制（領會）7.5磁光效應與磁光調制 7.5.1磁光效應的定義（領會） 7.5.2磁光調制（領會）7.6光折變效應與全光調制 7.6.1光折變效應的定義（領會）7.6.2全光調制（領會）第八章 光的探測與顯示教學要點：要求掌握光電探測與光電顯示的基本概念與基礎知識；重點掌握幾種常見光電探測器結構與工作原理，主動與被動光顯示器件結構及工作原理；了解探測與顯示器件的發展趨勢。1. 掌握光電探測與光電顯示的基本概念與基礎知識。2. 掌握幾種常見光電探測器結構與工作原理。3. 掌握主動與被動光顯示器件結構及工作原理。4. 了解探測與顯示器件的發展趨勢。教學時數：6學時教學內容： 第一節 光探測器基礎第二節 常見光電子探測器第三節 光探測器與顯示器未來考核要求：8.1光探測器基礎 8.1.1光電探測與光電顯示的基本概念（識記） 8.1.2光探測器的基本工作原理（應用）8.2常見光電子探測器 8.2.1幾種常見光電探測器結構（領會） 8.2.2幾種常見光電探測器的工作原理（應用） 8.2.3幾種常見光電探測器的工作特點（領會）8.3光探測器與顯示器未來 8.3.1主動與被動光顯示器件結構及工作原理（領會） 8.3.2探測與顯示器件的發展趨勢（識記）第九章 光無源器件教學要點： 要求掌握光電子領域幾種常見的無源器件的結構、工作原理和設計思想 1. 掌握幾種常見的無源器件的結構。2. 掌握幾種常見的無源器件的工作原理。3. 掌握幾種常見的無源器件的設計思想。教學時數：6學時教學內容： 第一節 光連接器與光耦合器第二節 光開關第三節 光波分復用器第四節 光學濾波器第五節 光學隔離器考核要求：9.1光連接器與光耦合器 9.1.1光連接器與光耦合器的概念（識記） 9.1.2光連接器與光耦合器的結構、工作原理及設計思想（領會）9.2光開關 9.2.1光開關的概念及作用（領會） 9.2.2光開關的結構、工作原理及設計思想（領會）9.3光波分復用器 9.3.1光波分復用器的定義及用