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1、光电子学课程教学大纲一、光电子学课程说明（一）课程代码：08131012（二）课程英文名称：Optoelectronics（三）开课对象：应用物理学专业本科生（四）课程性质：光电子学为应用物理学专业本科生的专业选修课程，其预修课程有普通物理、电动力学、固体物理等。本课程的目的在于使学生了解光电子学的概念，熟悉光电子学的基础知识以及实际应用。（五）教学目的：课程系统介绍了光电子学的基本概念、基本原理和基础理论，并阐明各种效应间的内在联系，以便学生掌握光电子学基本概念、基本原理与基础理论，并对光电子技术的全貌有清晰的了解，为进一步学习激光原理、微波与导波光学、光纤技术、光纤通信等课程奠立必要的基础
2、，为今后从事光通信、光信息处理、光传感等方面的研究开发工作提供必要的基础知识，培养出适应本世纪科技发展方向、掌握较为系统、深入的光电子基础理论和实践能力的高级工程技术人才。（六）教学内容：本课程主要包括光学基础知识、光与物质的相互作用、激光原理、光的电磁理论和波动光学、光波导理论、光调制、光的探测和显示和光无源器件等几个部分。（七）学时数、学分数及学时数具体分配（五号宋体加粗）学时数： 72学时分数： 4 学分学时数具体分配：教 学 内 容讲授实验/实践合 计第一章 绪论44第二章 光学基础知识66第三章 光与物质相互作用1010第四章 光源激光原理88第五章 光的电磁理论与波动光学88第六章
3、 光波导理论1010第七章 光调制1414第八章 光的探测与显示66第九章 光无源器件66合 计7272（八）教学方式以课堂讲授为主要授课方式（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。二、讲授大纲与各章的基本要求第一章 绪论教学要点：通过本章学习，使学生掌握光电子学的历史沿革、发展动态，重点掌握光电子学各研究内容及其发展动态，对光电子学应用领域、本课程的总体结构等有一个概括的了解。1.了解光电子学的发展史。2.明确光电子学的研究内容及其发展动态。3.明确光电
4、子学的应用领域。4.了解光电子课程的总体结构。教学时数：4学时教学内容： 第一节 光电子学及其发展历史第二节 光电子学研究内容及相关发展动态第三节 光电子学的应用领域第四节 光电子学课程体系考核要求：1.1光电子学及其发展历史 1.1.1光电子学的发展史（了解）1.2光电子学研究内容及相关发展动态 1.2.1光电子学研究内容及相关发展动态（明确）1.3光电子学的应用领域 1.3.1光电子学的应用领域（明确）1.4光电子学课程体系 1.4.1光电子学课程体系（了解）第二章 光学基础知识教学要点：要求学生对学习本课程应具备的基本光学基础知识融会贯通。重点掌握体现光的粒子性与波动性的各种物理现象及相
5、关概念与理论分析，掌握光学基础知识，包括光的基本属性，了解有关光度学知识。1.掌握光的波粒二象性。2.了解光度学知识。教学时数：6学时教学内容： 第一节 光的基本属性第二节 光的粒子性第三节 光的波动性第四节 光度学知识考核要求：2.1光的基本属性 2.1.1光的本性（识记） 2.1.2光的基本属性（识记）2.2光的粒子性 2.2.1光的粒子性体现（识记）2.3光的波动性 2.3.1光波动的体现（识记）2.4光度学知识 2.4.1光的能量及量度单位（识记） 2.4.2光强、光通量和照度的单位（识记）第三章 光与物质相互作用教学要点：本章为全书的理论核心之一，要求对全章内容特别是光与物质相互作用
6、的基本概念、基础理论深入掌握并能熟练应用于后续章节的学习。1.掌握光与物质相互作用的概念。2.掌握和应用光与物质相互作用的基础理论。教学时数：10学时教学内容第一节 光与原子的相互作用第二节 光的吸收与辐射第三节 晶体光学考核要求：3.1光与原子的相互作用 3.1.1光与原子的相互作用的概念（识记） 3.1.2光与原子的相互作用的理论（应用）3.2光的吸收与辐射 3.2.1光的吸收（领会） 3.2.2光的自发辐射（识记）3.2.3光的受激辐射（识记） 3.3晶体光学 3.3.1晶体的各向同性及各向异性（识记） 6.3.2光在晶体中传播的特点（识记）第四章 光源激光原理教学要点：本章要求重点掌握
7、激光器工作的基本原理，包括激光产生的基本物理机理、光学谐振腔与激光器模式、粒子数反转与光放大分析；掌握激光的性质、各种类型的激光器及其典型特点与参数；了解具体激光器的结构、工作条件、发展方向等。1. 掌握激光器工作的基本原理。2.掌握激光的性质。3.了解具体激光器的结构、工作条件、发展方向。4.掌握激光的性质、各种类型的激光器及其典型特点与参数。教学时数：8学时教学内容： 第一节 粒子数反转与光放大第二节 光学谐振腔第三节 阈值条件与激光器输出第四节 激光特性第五节 激光器件考核要求：4.1粒子数反转与光放大 4.1.1激光产生的条件（识记）4.1.2粒子数反转的定义（识记）4.1.3光放大的
8、原理（应用） 4.2光学谐振腔 4.2.1光学谐振腔的结构特点（识记） 4.2.2激光器的模式（识记） 4.2.3激光器的振荡特性（领会） 4.3阈值条件与激光器输出 4.3.1激光产生的阈值条件（识记）4.3.2激光器的输出特性（识记） 4.4激光特性 4.4.1激光的特性（识记） 4.4.2高斯光束及其光学变换（应用） 4.5激光器件 4.5.1常见的激光器件（识记） 4.5.2常见激光器件的工作特点（领会）第五章 光的电磁理论与波动光学教学要点：要求掌握从麦克斯韦方程出发导出波动方程，在特定条件下导出波动光学的有关知识，掌握电磁波特性，波的模式场，并了解光的量子理论。1. 掌握波动方程。
9、2. 掌握电磁波特性。3. 掌握波的模式场。4.了解光的量子理论。教学时数：8学时教学内容： 第一节 光的电磁理论 第二节 波动光学第三节 光的量子理论初步考核要求：5.1光的电磁理论 5.1.1光的电磁本性（领会） 5.1.2光的电磁理论（应用）5.2波动光学 5.2.1光的波动方程（领会） 5.2.2电磁波的特性（识记） 5.2.3波的模式场（领会）5.3光的量子理论初步 5.3.1光子的概念（识记） 5.3.2光子的能量（识记） 5.3.3光电效应（领会）第六章 光波导理论教学要点：要求掌握平板波导与光纤中光传播的基本概念与基本理论。重点掌握导波形成原理、平板波导与阶跃光纤中的场分布推导
10、及其特性分析；掌握导引波、消逝波与导波的基本概念，光纤色散与脉冲展宽的基本理论，平面波导和光纤中导波的线光学分析；了解光纤通信的有关基础知识。1. 掌握平板波导与光纤中光传播的基本概念与基本理论。2. 掌握导波形成原理、平板波导与阶跃光纤中的场分布推导及其特性分析。3. 掌握导引波、消逝波与导波的基本概念。4. 掌握光纤色散与脉冲展宽的基本理论。5. 掌握平面波导和光纤中导波的线光学分析。6. 了解光纤通信的有关基础知识。教学时数：10学时教学内容： 第一节 光波导基础第二节 平板光波导第三节 光纤中光导波第四节 光纤色散与孤子通信第五节 光纤通信基础考核要求：6.1光波导基础 6.1.1光波
11、导的概念（识记） 6.1.2 光波导的基本理论（应用） 6.2.3导引波、消逝波与导波的基本概念（识记）6.2平板光波导 6.2.1平板波导的基本概念（识记） 6.2.2平板波导的基本理论（应用） 6.2.3平板波导中的光场分布推导及其特性分析（领会） 6.2.4平面波导的线光学分析6.3光纤中光导波 6.3.1光纤中光导波的性质（识记） 6.3.2阶跃光纤中的场分布推导及其特性分析（领会） 6.3.3光纤中导波的线光学分析（领会）6.4光纤色散与孤子通信 6.4.1光纤色散与脉冲展宽的基本理论（应用） 6.4.2光孤子的定义（识记） 6.4.3光孤子的通信的特点（领会）6.5光纤通信基础 6
12、.5.1光纤通信的优点（识记） 6.5.2 光纤通信的基础设施（领会）第七章 光调制教学要点：要求掌握晶体的基本性质，几种典型光调制的物理基础、调制机理、调制器结构与工作原理；重点掌握电光与声光调制有关内容；了解各种调制器的发展现状与动态。1. 掌握晶体的基本性质。2. 掌握几种典型光调制的物理基础、调制机理、调制器结构与工作原理。3. 掌握电光与声光调制有关内容。4. 了解各种调制器的发展现状与动态。教学时数：14学时教学内容： 第一节 晶体的基本特性第二节 光在晶体中的传播第三节 电光效应与电光调制第四节 声光效应与声光调制第五节 磁光效应与磁光调制第六节 光折变效应与全光调制考核要求：7
13、.1晶体的基本特性 7.1.1几种晶体的结构特点（领会） 7.1.2晶体的基本特性（识记）7.2光在晶体中的传播 7.2.1光在晶体中的传播特点（识记） 7.2.2光在晶体中传播的双折射（领会）7.3电光效应与电光调制 7.3.1电光效应的定义（领会） 7.3.2电光调制（领会）7.4声光效应与声光调制 7.4.1声光效应的定义（领会） 7.4.2声光调制（领会）7.5磁光效应与磁光调制 7.5.1磁光效应的定义（领会） 7.5.2磁光调制（领会）7.6光折变效应与全光调制 7.6.1光折变效应的定义（领会）7.6.2全光调制（领会）第八章 光的探测与显示教学要点：要求掌握光电探测与光电显示的基本概念与基础知识；重点掌握几种常见光电探测器结构与工作原理，主动与被动光显示器件结构及工作原理；了解探测与显示器件的发展趋势。1. 掌握光电探测与光电显示的基本概念与基础知识。2. 掌握几种常见光电探测器结构与工作原理。3. 掌握主动与被动光显示器件结构及工作原理。4. 了解探测与显示器件的发展趋势。教学时数：6学时教学内容： 第一节 光探测器基础第二节 常见光电子探测器第三节 光探测器与显示器未来考核要求：8.1光探测器基础 8.1.1光电探测与光电显示的基本概念（识记） 8.1.2光探测器的基本工作原理（应用）8.2常见光电子探测器 8.2.1几种常见光电探测器结构（领会） 8.2
