4/4光電子學基礎教學大綱《光電子學基礎》課程教學大綱（36學時）

（理論課程）

一課程說明

（一）課程概況

課程中文名稱：《光電子學基礎》

課程英文名稱：Optoelectronicsfoundation

課程編碼：3910252215

開課學院：理學院

適用專業/開課學期：物理學/第六學期

學分/周學時：2/2

《光電子學基礎》為物理學專業本科生的基礎選修課，是他們進一步學習光電子技術及光電子技術應用的基礎理論課，也是物理學專業學生今后從事相關工作、生產、科研等的必修課程。物理學專業，只有學習該課程，才能深入探究與光電子產業相關的技術知識。而學生對技術的應用正式畢節學院轉型發展的需要。

課程的預修課程有《光學》、《大學物理實驗》、《原子物理學》、《電動力學》、《半導體物理學》等。

（二）課程目標

本課程的目的在于使學生掌握光電子學的基本概念和基礎知識，了解光電子技術在各個領域的應用及新成果。通過該課程的學習，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理論知識，使他們成為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中高級工程技術人才。

（三）學時分配

二教學方法和手段

教學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行理論

教學，教學中結合學生實際采取靈活的教學方法，加強基本理論的學習、掌握和應用，加強習題指導，培養學生動手能力和思維方法。

三教學內容

第一章緒論（2學時）

一、教學目標

通過本章學習，使學生掌握光電子技術的歷史沿革、發展動態，重點掌握光電子技術各研究容及發展動態，對光電子技術的應用領域和本課程的總體結構有一個概括的了解。

二、教學重、難點

重點：了解光電子技術的發展史，明確光電子技術的研究內容、發展動態、應用領域和前景。

難點：光電子學的研究內容、發展動態及其應用領域。

三、主要內容

1．光電子技術的發展史

2．光電子技術的研究內容及其發展動態

3．光電子器件

4．光電子技術的應用

5．光電子學課程的總體結構

第二章光學基礎知識（4學時）

一、教學目標

1．理解光的基本屬性，掌握光的獨立傳播原理，理解光的偏振、干涉和衍射現象。

2．了解麥克斯韋方程的微分形式和積分形式。

3．掌握電介質的特性，了解電介質的分類。

4．推導電磁波場的波動方程，了解不同情況下波動方程的簡化形式。

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

二、教學重、難點

重點：電介質的特性，電磁波場的波動方程，光在簡單介質和光學薄膜上的反射和透射性質。

難點：高斯光束的波函數表達式和高斯光束的特性。

三、主要內容

1．光的基本屬性、光的獨立傳播原理、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．電介質的分類和特性

4．電磁波場的波動方程及其簡化形式

5．光波在簡單介質表面上的反射和折射

第三章激光原理與技術（10學時）

一、教學目標

1．了解相干光源、非相干光源與激光。

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

3．掌握激光產生的必要條件和充分條件。

4．了解激光器的基本結構，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良性能。

6．了解激光器的分類，掌握每種激光器的主要特點。

7．掌握LD的基本工作原理，掌握LD的工作特性，了解異質結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，了解激光調Q技術、激光鎖模技術、激光選模技術、激光穩頻技術。

二、教學重、難點

重點：光與物質相互作用理論與受激輻射、激光產生的必要條件和充分條件。

難點：光與物質相互作用的三種輻射和激光產生的條件。

三、主要內容

1．光與物質相互作用理論與受激輻射

2．激光產生的必要條件和充分條件

3．激光器的基本結構及各部分的功用

4．典型激光器的特點

5．半導體激光器

第四章光波導技術基礎（8學時）

一、教學目標

1．掌握平面介質光波導中的光傳播和導引波、消逝波、波導。

2．掌握平面介質光波導中光導模的幾何光學分析。

3．掌握平面介質光波導中光導波的定性解釋和本征方程，掌握擴散平板光導波的性質。

4．了解光纖的結構參數，掌握光纖中光導波的光學分析，掌握階躍光纖中光導播的場方程、模式分析、導模的解。

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制。

二、教學重、難點

重點：導波形成的條件、三層平板光波導中光導波的物理光學分析。

難點：光纖中光導波的物理光學分析。

三、主要內容

1．平面介質光波導中的光傳播與導引波、消逝波、波導

2．平面介質光波導中光導模的幾何光學分析

3．平面介質光波導中光導波的物理光學分析

4．光纖中光導波的線光學分析

5．階躍型光纖中光導波的物理光學分析

6．光纖色散和脈沖展寬

第五章光調制技術（6學時）

一、教學目標

1．掌握晶體結構和晶體的基本性質。

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

4．理解彈光效應，掌握聲光衍射，了解聲光調制器、聲光偏轉器。

5．了解磁光調制。

二、教學重、難點

重點：晶體的光學特性、KDP晶體的線性電光效應、縱向電光強度調制和橫向電光調制。

難點：聲光衍射。

三、主要內容

1．晶體結構和晶體的基本性質

2．光在晶體中傳播時，晶體的極化特性

3．KDP晶體的線性電光效應，縱向電光強度調制和橫向電光調制

4．彈光效應和聲光衍射

第六章光電探測技術（4學時）

一、教學目標

1．理解光探測器性能參數的定義。

2．掌握直接探測方式和外差探測方式的性能分析。

3．理解外光電效應原理及光電發射過程，理解內光電效應和光熱效應原理，了解三種光效應的分類。

4．了解光電探測器的分類，了解光電導探測器、光伏型探測器和熱電型探測器，了解光電倍增管、硅光電二級管和雪崩光電二極管。

二、教學重、難點

重點：外光電效應、內光電效應和光熱效應。

難點：直接探測方式和外差探測方式的性能分析。

三、主要內容

1．光電探測器件的性能參數

2．直接探測方式和外差探測方式的性能分析

3．光電探測的三種物理效應

4．幾種不同光電探測器的性能介紹

第七章光電顯示技術（2學時）

一、教學目標

1．了解顯示技術，了解顯示器件的性能指標，了解發光、色彩和視覺，了解色度坐標系與彩色重現。

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構及其各部分結構在顯示中的作用。

3．了解液晶的特點及分類，了解液晶的物理性質。

4．了解液晶的電光效應，了解等離子體顯示原理及等離子體顯示器的結構。

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

二、教學重、難點

重點是陰極射線顯示原理、陰極射線管的結構及其各部分在顯示中的作用、液晶的電光效應和等離子體的顯示原理。

難點是液晶的電光效應和等離子體的顯示原理。

三、主要內容

1．顯示技術和顯示器件的性能指標

2．陰極射線的顯示原理和顯像管的結構及各部分結構在顯示中的作用

3．液晶電光效應及等離子體顯示原理

4．注入式電致發光器件和有機發光顯示器

四考核辦法

（一）考核方式：閉卷

（二）評分辦法：平時成績占50%，平時成績主要包括考勤（10%），作業（40%），期中考核（40%），課