现代光学与光电子学课程详细信息
课程号 英文名称 先修课程 00415510 学分 3 Modern Optics and Opto-electronics 电动力学、光学、量子力学 本课程教授光波导、非线性光学、激光光谱学、纳米光子学和飞秒光科学等现代光学内容，同时教授光调制、光辐射探测技术、激光光谱技术和飞中文简介 秒光谱技术等光学和光谱学测量技术。本课程注重基础知识和实验技术，同时介绍前沿研究进展。是大学光学学完后进一步了解光学领域理论和实验方法的高等光学课程，同时为工作中需要用到光学或光谱学测量技术的人员提供知识准备。 In this course, I will introduce modern optics, including optical waveguides, nonlinear optics, laser spectroscopy, nano-photonics, 英文简介 and femtosecond optics, as well as optical measurement technique and laser spectroscopic technique. This course emphasises basic knowledge and experimental technique, also introduces frontier research. 开课院系 通选课领域 是否属于艺术与美育 平台课性质 平台课类型 授课语言 物理学院 否 中文 自编讲义,张家森； 现代光学导论,G. R. 福尔斯,Introduction to Classical and Modern Optics,J. R. Meyer-Arendt,Nonlinear Optics,Robert W. Boyd,Academic Press,Femtosecond Laser Pulses: Principles and Experiments,Claude 教材 Rulliere,Springer,Principles of Nano-Optics,Lukas Novotny, Bert Hecht,Cambridge University Press,2006,Laser Spectroscopy,Wolfgang Demtroder,Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2008,Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices,S. O. Kasap,Pub. House of Electronics Industry,光波导理论,吴重庆,清华大学出版社,光电子技术基础,朱京平,科学出版社, 参考书 1； 4； ； ； ； 授课对象为高年级本科生和研究生。本课程教授光波导、非线性光学、激光光谱学、纳米光子学和飞秒光科学等现代光学内容，同时教授光学和光教学大纲 谱学测量技术相关的专业知识、实验知识和测量技术。是大学光学学完后进一步了解光学领域理论和实验方法的高等光学课程，同时为工作中需要用到光学或光谱学测量技术的人员提供知识准备。 第一章 绪论（约2学时）
介绍光学简史及光量子概念。 第二章 光吸收和色散（约4学时） 1 光的吸收: 包括光在线性介质中的传播；吸收的线性规律；复折射率的概念；吸收与波长的关系。 2 光的色散和群速色散：包括色散的概念；群速色散；脉冲畸变 3 吸收和色散的经典描述：包括电介质的洛伦兹模型；金属的特鲁德(Drude)模型和克喇末－克朗尼格关系。 第三章 导波光学（约4学时） 1 导波光学基础：包括平面波导中的光线和光纤； 2光波导的一般理论和波导模式：包括亥姆霍兹方程和光场纵向分量与横向分量的关系；模式的概念、模式场的纵向分量与横向分量的关系和模式的分类； 3 平面光波导：包括基本概念、模式场、特征方程、截止条件、单模传输及远离截止频率的情况。 第四章 非线性光学效应（约5学时） 1 光在非线性介质中的传播：包括非线性光学过程的描述、非线性极化率的求解和非线性极化率的对称性； 2 非线性光学相互作用下的波动方程； 3 二阶非线性光学过程：包括非线性耦合波方程、光的二次谐波和其它二阶非线性光学现象； 4 三阶及高阶非线性光学过程：包括三次谐波产生、光学克尔效应和自聚焦现象等。 第五章 纳米光子学（约4学时） 1 近场光学显微镜原理：包括光场的角谱表示、近场到远场的信息转换和扫描近场光学显微镜介绍； 2光子晶体：光子晶体的基本理论和前沿研究介绍； 3表面等离基元光学：包括表面等离激元的基本理论、光场和表面等离激元的耦合及前沿研究介绍。 第六章 光调制（约3学时） 1 电光调制：包括电光效应、线性电光效应、电光调制原理和电光光束偏转； 2 声光调制：包括弹光效应、声光衍射和声光器件； 3 磁光效应：包括法拉第磁光效应和其它磁光效应； 4 集成光学调制器：包括相位和偏振调制器、麦克耳逊调制器和耦合波导调制器。 第七章 光辐射探测技术（约4学时） 1 光电探测器的物理效应：包括光电效应、光电导效应、光伏效应和光电转换定律； 2 光电探测器：包括光电倍增管、电荷耦合器件、微通道板、硅光电池、光电二极管、pin光电二极管和雪崩光电二极管； 3 光电弱信号探测：包括锁相放大器、取样平均器和单光子计数器。 第八章 光子的吸收和发射 （约3学时） 1 吸收、受激辐射和自发辐射 2 选择定则
3 分立光谱和连续光谱 4 振子强度 5 跃迁几率 6 非线性吸收 7 电子态的振转结构与弗兰克－康登原理 第九章 光谱线的线宽和线型（约5学时） 1 光谱线的线型 2 自然线宽 3 多普勒线宽 4 光谱线的碰撞展宽 5 飞行时间展宽 6 均匀和非均匀谱线展宽 7 饱和展宽：包括均匀饱和和非均匀谱线线型的饱和 8 液体和固体中的光谱线型 9 一个实际的分子的光谱 第十章 激光多普勒极限吸收和荧光光谱学（约4学时） 1 高灵敏度的探测方法：包括激发光谱、光声光谱学、电离谱和各种方法间的比较； 2 激光光抽运 3 激光感生荧光光谱 4 激发态光谱 5 光学－光学双共振(OODR) 6 多光子光谱学 第十一章 高分辨率激光光谱（约4学时） 1 准直分子束光谱学 2 饱和吸收光谱学 3 偏振光谱学：包括基本原理、偏振信号的谱线线型和偏振光谱技术的优越性； 4 无多普勒多光子光谱学：包括基本原理和双光子跃迁的谱线线型。 第十二章 飞秒激光光谱技术（约3学时） 1 激光脉冲的测量：包括能量和功率的测量和脉冲形状的测量； 2 飞秒分辩光谱技术：包括泵浦－探测方法、时间分辨发射谱和瞬态光栅技术。 教学方式：每周授课3学时 教材与参考书： 1）Wolfgang Demtroder：Laser spectroscopy: Basic concepts and instrumentation, Springer出版社。 2）Robert W. Boyd: Nonlinear optics, Amsterdam; San Diego, CA : Academic Press出版社。 3) S. O. Kasap: Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices，Beijing : Pub. House of Electronics Industry出版社。 4) Lukas Novotny & Bert Hecht, Principles of Nano-optics, Cambridge University Press. 5) Claude Rulliere: Femtosecond Laser Pulses: Principles and
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