光功能材料与器件

课程编码：085400M04010T 英文名称：Optical Functional Materials 课时：54 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：邵宇川等

本课程以固体发光和材料科学作为理论基础，以光功能材料作为研究对象。光功能材料指在外场（电、光、磁、热、声、力等）作用下，利用材料本身光学性质（如折射率或感应电极化）发生变化的原理，去实现对入射光信号的探测、调制以及能量或频率转换作用的光学材料的统称。按照具体作用机理或应用目的之不同，尚可把光功能材料进一步区分为电光材料、磁光材料、弹光材料、声光材料、热光材料、非线性光学材料以及激光材料等多种。光功能材料不仅是现代信息社会的支柱，也是诸多其它技术革命的先导；光功能材料的研究是当代科学的前沿和热点，具有多学科交叉的特点，是一个极富创新和挑战的领域。
本课程将讲授光功能材料和器件的原理、设计、制备及应用，课程内容按照材料种类分为两大部分，无机光功能材料和有机光功能材料。对中科院上海光机所以激光材料为主要研究对象的行业特点和光功能玻璃、光学晶体、光学薄膜等研究特色有较好的体现。通过本课程的学习，同学们能够对光功能材料以及它们在激光、光通讯、显示、照明、集成光学、能源等方面的应用有较全面和一定深度的了解，为未来的研究和工作打好基础。

晶体光学基础、非线性光学基础、光电子学、无机非金属材料

第一章 绪论 2学时
第1节 发光学概论
第2节 光功能材料简介
第二章 发光的基本物理过程及现象 10学时
第1节 光的吸收、反射及折射
第2节 固体中的光学常数
第4节 介电常数的色散和Kramer-Kronig关系
第5节 Einstein关系和Einstein自发辐射系数
第6节 谱线的宽度和线形
第7节 相干瞬态过程
第8节 量子化的辐射场与原子的相互作用
第9节 电子-声子耦合
第10节 能量传递
第11节 光学非线性
第三章 玻璃科学基础 6学时
第1节 非晶态和玻璃定义
第2节 玻璃转变温度
第3节 玻璃的粘度
第4节 玻璃熔体的结晶
第5节 微晶玻璃
第四章 晶体和玻璃的光学性质 2学时
第1节 晶体和玻璃中光的吸收、反射、荧光和散射的基本原理
第2节 外场作用下的光学性质
第五章 光纤原理与应用 3学时
第1节 光纤的结构
第2节 光纤的分类
第3节 光纤激光器
第六章 激光材料 6学时
第1节 激光原理
第2节 激光增益介质
第七章 非线性光学材料 2学时
第1节 非线性过程介绍
第2节 非线性光学材料
第八章 液晶材料与液晶显示 2学时
第1节 液晶的发现
第2节 液晶的分类
第3节 液晶的光电效应
第4节 液晶显示器的基本原理
第九章 量子点材料及量子点显示 2学时
第1节 量子点的结构和特性
第2节 量子点的合成过程
第3节 量子点显示器件
第十章 有机光功能材料基础 3学时
第1节 有机光功能材料结构
第2节 有机光功能材料合成
第3节 有机光功能材料光电性质
第十一章 有机光电子器件 3学时
第1节 有机发光二极管
第2节 有机晶体管
第3节 有机太阳能电池
第十二章 光功能材料的表征技术 6学时
第1节 光致荧光光谱的测量
第2节 照度计法测荧光粉的相对亮度
第3节 SPD测量
第4节 WLED光色参数的测量
第5节 时间分辨
第6节 粒度分析
第7节 光学显微镜
第8节 电子显微镜(EM或TEM)
第9节 扫描电子显微镜(SEM)
第10节 近场光学显微镜
第11节 扫描隧道显微镜(STM)
第12节 原子力显微镜(AFM)
第十三章 课程与我的研究 3学时
第1节 课程与我的研究

邵宇川，男，1987年生，安徽黄山人，研究员，博士生导师。2009年毕业于中国科学技术大学凝聚态物理专业，2012年获得中国科学院上海光学精密机械研究所硕士学位，2016年获得美国内布拉斯加大学林肯分校博士学位。
长期从事钙钛矿太阳能电池与X射线探测器的研究，研究方向主要包括新型、高性能半导体光电材料的设计、合成与表征，新型光电器件的制备与机理研究与柔性电子器件、可穿戴设备的研发等。
董红星，男，1980年生，河南濮阳人。2011年毕业于复旦大学物理系，获得光学专业博士学位，现任中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、博士生导师。研究主要围绕微纳结构光学微腔激光和超表面电磁/光波调制相关的基础和技术应用，发展了系列新型微纳结构微腔单模激光光源；基于超表面对电磁波的调控已经成功应用于多个尖端型号和国家重大工程任务。在Nature Commun., Angew. Chem. Int. Edit.等发表SCI论文60篇；主持承担军委科技委，国防科工局、国家重大科技专项、装备发展部、国家基金委等10余项重要科研任务；入选上海市青年拔尖人才、上海市青年科技启明星A类以及中国科学院青年创新促进会；获陕西省科学技术二等奖和陕西高等学校科学技术一等奖。
何进，男，1986年出生于江西上饶，博士，副研究员。2009年本科毕业于中南大学材料学院，2014年博士毕业于中国科学院上海光学精密机械研究所。他随后分别以研究助理和博士后的身份在英国曼彻斯特大学、卢瑟福阿普尔顿实验室和以色列耶路撒冷希伯来大学开展博士后研究工作。与国外导师David Avnir教授（欧洲科学院院士、国际溶胶凝胶学会首任主席、有机/无机杂化功能材料奠基者）、Shlomo Magdassi教授（希伯来大学化学院院长、以色列3D打印领军人）和Peter D Lee教授合作开展3D打印溶胶凝胶生物材料/透明磷酸盐玻璃、分子掺杂金属材料及同步辐射X射线小角散射/成像原位表征的研究。2020年3月由中国科学院人才计划引进回上海光机所工作。何进博士多年来聚焦于光电功能复合材料的研究，在溶胶凝胶化学、分子掺杂金属材料、光功能介孔玻璃、3D打印玻璃、基于同步辐射/中子源的先进材料表征技术等方向积累了丰富的研究经验。已在Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Matter, Acta Mater.等刊物发表论文18篇，其中第一作者/通讯作者论文10篇，获得4项中国授权发明专利。