课程大纲

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硅基非线性光子功能器件

课程编码:080501M05013H 英文名称:Silicon Based Nonlinear Photonic Functional Devices 课时:45 学分:2.00 课程属性:专业普及课 主讲教师:陈少武

教学目的要求
《硅基非线性光子功能器件》是为国科大物理电子学、微电子、光学工程、材料、通信、物理等专业的研究生开设专业研讨课,适合在信息领域特别是硅光子信息领域的研究生学习,能够使学生了解该学科领域的最新研究进展,拓宽研究视野,为学生进入研究所从事相关科研工作之前打下坚实的专业基础。

预修课程
要求学生具有物理光学、光波导技术、固体物理等课程的基础知识,有非线性光学的基础更好。

大纲内容
第一章 绪论 6学时
第1节 硅基非线性光子学的研究背景、主要内容和发展趋势简介
第1节 硅基非线性光子学的研究背景、主要内容和发展趋势简介
第2节 光子集成芯片技术中的基本微纳光子结构
第2节 光子集成芯片技术中的基本微纳光子结构
第二章 硅材料中的非线性效应 7学时
第1节 硅材料的一般理化性质和光电性质
第1节 硅材料的一般理化性质和光电性质
第2节 常用的硅基非线性光子材料/光子集成平台
第2节 常用的硅基非线性光子材料/光子集成平台
第3节 材料的非线性极化和折射率
第3节 材料的非线性极化和折射率
第4节 硅基材料中的各种非线性效应,
第4节 硅基材料中的各种非线性效应,
第5节 硅基材料中的受激拉曼散射和受激布里渊散射及器件应用
第5节 硅基材料中的受激拉曼散射和受激布里渊散射及器件应用
第三章 硅基光子器件中的非线性热动力学及器件应用 4学时
第1节 硅基微腔中的热光效应及分析模型
第1节 硅基微腔中的热光效应及分析模型
第2节 微腔热光非线性双稳态及自激振荡
第2节 微腔热光非线性双稳态及自激振荡
第3节 硅基热光非线性器件应用
第3节 硅基热光非线性器件应用
第四章 光脉冲在非线性硅纳米线波导中的传输 5学时
第1节 硅纳米线波导的色散及色散调控
第1节 硅纳米线波导的色散及色散调控
第2节 非线性相互作用过程中的相位匹配条件
第2节 非线性相互作用过程中的相位匹配条件
第3节 光波在非线性硅纳米线波导中的传输方程及分析方法
第3节 光波在非线性硅纳米线波导中的传输方程及分析方法
第4节 光孤子的形成机制和传输特性
第4节 光孤子的形成机制和传输特性
第五章 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生 3学时
第1节 超连续谱简介和应用
第1节 超连续谱简介和应用
第2节 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生的计算模型
第2节 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生的计算模型
第3节 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生的物理机理和各种参数对超连续谱的影响
第3节 非线性硅纳米线波导中的超连续谱产生的物理机理和各种参数对超连续谱的影响
第六章 硅基克尔微腔光频梳的原理、产生及应用 6学时
第1节 光频梳技术简介和基本原理
第1节 光频梳技术简介和基本原理
第2节 微腔克尔光频梳的产生机理、分析模型及动力学形态分类
第2节 微腔克尔光频梳的产生机理、分析模型及动力学形态分类
第3节 基于微腔光频梳技术的各种应用(测距、传感、光谱测量、微波信号生成等)
第3节 基于微腔光频梳技术的各种应用(测距、传感、光谱测量、微波信号生成等)
第七章 硅光子信息处理器件 5学时
第1节 硅光子信息处理技术概述
第1节 硅光子信息处理技术概述
第2节 硅基非线性器件在光网络中的应用
第2节 硅基非线性器件在光网络中的应用
第3节 硅基光波导全光开关、全光逻辑与光计算器件
第3节 硅基光波导全光开关、全光逻辑与光计算器件
第八章 硅基非线性量子信息器件及应用 3学时
第1节 硅基片上纠缠光子对及压缩态光场的产生
第1节 硅基片上纠缠光子对及压缩态光场的产生
第2节 量子干涉效应及硅基片上集成量子逻辑门简介
第2节 量子干涉效应及硅基片上集成量子逻辑门简介
第九章 第一次课堂研讨课 3学时
第1节 课后阅读文献1研讨
第1节 课后阅读文献1研讨
第2节 课后阅读文献2研讨
第2节 课后阅读文献2研讨
第3节 课后阅读文献3研讨
第3节 课后阅读文献3研讨
第十章 第二次课堂研讨课 3学时
第1节 课后阅读文献4研讨
第1节 课后阅读文献4研讨
第2节 课后阅读文献5研讨
第2节 课后阅读文献5研讨
第3节 课后阅读文献6研讨
第3节 课后阅读文献6研讨

参考书
1、 Nonlinear Optics Robert W.Boyd 2008-05-13

课程教师信息
陈少武,博士,研究员,博士生导师。1991年毕业于四川大学光电科学技术系,1997年在中国科学院西安光学精密机械研究所获理学博士学位。1997-1999年在中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心做博士后,1999年至今在中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室工作,主要从事硅基光子学研究。作为课题负责人完成2项863项目、973项目子课题1项和4项国家自然科学基金项目,作为课题骨干完成863项目、973项目和重点基金项目各1项。目前参加国家自然科学基金委创新研究群体科学基金项目一项,基金重点项目一项,国家重大科研仪器研制项目一项,以及中国科学院前沿科学重点研究项目一项。发表SCI及EI论文100多篇,获发明专利授权20项。目前主要研究方向为硅基微纳光子结构中的非线性光学效应及其应用,包括硅基集成微腔光频梳、双稳态和自脉动现象及其应用、非线性波长变换和超连续谱产生、全光逻辑及随机存储器,全光信号处理技术,片上量子纠缠光源及量子芯片。同时还研究面向全光网和芯片光互连的新型硅基微纳光波导器件及光子功能集成技术,包括硅基片上混合集成光源、高速光开关、高频调制器、微环谐振腔/滤波器、偏振控制器等。