第一章光电学绪论

1、光电子学余健辉暨南大学光电工程系第一章 绪论l光电子学的内涵（重点）研究内容和理论方法光电子学的应用领域l光电子学研究动态l本课程的内容安排光电子学内涵光电子学（Optoelectronics）是一门光子学和电子学的交叉学科，主要研究电子器件产生、控制和探测光子的过程，是光子学的子学科。半导体激光器产生控制探测电光调制器光电二极管更多资料 /wiki/Optoelectronics光电子学的研究内容和理论方法光的本质光与物质相互作用光子学半经典量子理论全量子理论相对论量子理论光电子学电子学电磁波理论量子理论量子统计论半导体物理量子力学统计热力力学光电

2、子学-光子与物质的相互作用理论方法理论方法光子光子物质物质适用范围适用范围经典波动理论 经典电磁波宏观唯象方法（物质方程）忽略微观瞬态相干过程，给出稳态的宏观描述半经典理论经典电磁波量子力学（Bloch方程、 能带理论） 对大多数光与物质的相互作用都能解释。但不能解释自发辐射、真空态、压缩态等现象全量子理论光场量子化 二次量子化物质场不考虑相对论情况下，当今人们发现最精确的理论光电子学光电子学涉及的应用领域光纤通信光电效应光电导效应受激辐射电光效应光学传感“光路”集成当今光电子学的科研动态新型光学器件超小型光学器件人工特异材料Metamaterial科研动态人工特异材料左手材料左手材料二维左手

3、材料0, 0uJ.B. Pendry, Phy.Rev.Lett.,85,3966(2000)D.R. Smith, Phy.Rev.Lett.,84,4184(2000)D.R. Smith, Phy.Rev.Lett.,85,2933(2000)人工特异材料II捕捉彩虹捕捉彩虹K. L. Tsakmakidis, A. D. Boardman & O. Hess, Nature,450,397(2007)人工特异材料III隐形衣隐形衣隐形衣结构理论与实验D.R. Smith, Nature,314,977(2006)K1K2光学器件全光开关全光开关实验装置皮秒低功率全开关实验结果X

4、. HU, P.JIANG, C.DING, H. YANG AND Q. GONG,Nature Photonics,2,185(2008)光力驱动全光光开关Jianhui Yu et al. ,Optics Express,2009 17(6),4640-4645新型光学器件腔耦合波导光学器件等离子体器件F. Xia, L. Sekaric, and Y. Vlasov. ,Nature Photonics,1,65(2007)超小型光学器件等离子体器件S. Lal, S. Link and N.J. HaLas,Nature Photonics,1,641(2007)超小型光学器件微纳光

5、纤器件IX. Xing, H. Zhu, Y. Wang, and B. Li, NanoLett.,8,2839(2008) 超小型光学器件微纳光纤器件IIY. Li and L. Tong,Opt. Lett.,33,303(2008)超小型光学器件微纳光纤耦合型起偏器IIIJianhui Yu et al. ,Optics Express,2012 20(15),17258-17270当今光电子学的研究趋势大型器件 功耗更大光功率更高（kW量级）体积更大微型器件响应速度更高（ps量级）光功率更低（pW量级）体积更小（um量级）本课程的内容结构基本理论典型器件原理理论元件电磁波理论基础常用

6、光学元件掌握使用晶体光学基础电光、声光、磁光器件运用掌握激光原理基础激光器、光放大器原理和特性掌握了解非线性光学简介二次谐波的产生掌握了解波导光学基础波导与定向耦合器运用使用量子力学基础量子阱电吸收调制器运用了解半导体物理基础常用光电探测器、半导体激光器等掌握了解参考书目l朱京平，光电子技术基础，北京：科学出版社(2003) lS. O. Kasap，Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices，北京：电子工业出版社（2003）l张克潜，李德杰，微波与光电子学中的电磁理论，北京：电子工业出版社（2001）l亚里夫（A. Yariv） 美 ，光电子学导论，北京：科学出版社（1983）l豪斯（H.A. Haus）美,光电子学中的波和场，上海：上海翻译出版社（1990）考试方式l作业：认真独立完成，最好提出自己见解与课本不一样。（占30）l课程论文：针对某一问题，写一篇小论文阐述自己的见解；或者调研当今科研动态写一份某个领域的综述。（要求自己完成，不许copy）（占30）l闭卷考试：考察基本知识点（占40）作业l请