信息光子学物理

课程编码：081001M04004H 英文名称：Information Photonics Physics 课时：60 学分：4.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：余金中

着重学习光的波动性和粒子性、光的产生、传输、探测以及光子同物质的相互作用等物理本质，进一步研究各种光子器件，包括气体和固体激光器、光纤、半导体光子器件的工作原理、结构与特性。通过该课程的学习，要求学生深入认识光的波动性和粒子性、光传输模式、光波导、发光和光吸收、光调制、激光器、探测器、光放大器等，深入了解光纤、固体、气体和半导体激光器、探测器等的物理模型、工作原理、器件结构和特性以及应用等，为研究生进入研究所从事相关研究进行前期的对接和准备。

电磁学，电动力学

第一章 概论 2.0学时
第1节 信息时代的前沿学科—光子学
第2节 光子学的发展历程
第3节 课程内容
第二章 光波 6.0学时
第1节 光的波动性和粒子性
第2节 折射率和群速度
第3节 反射、折射和透射
第4节 多层介质和谐振腔
第5节 相干、衍射和光栅
第三章 介质波导 6.0学时
第1节 辐射模、衬底模和波导模
第2节 平板介质波导
第3节 电磁场理论
第4节 平板介质波导中的TE模
第5节 矩形介质波导
第6节 光的模式
第四章 光纤 6.0学时
第1节 光纤的种类和结构
第2节 光纤的损耗
第3节 光纤中的模式
第4节 光纤的色散
第五章 光波的调制 4.0学时
第1节 电光、磁光、热光和声光效应
第2节 等离子色散效应
第3节 其他效应
第4节 偏振光调制与信息传递
第5节 布拉格衍射和拉曼-纳斯衍射
第6节 光调制器/光开关
第六章 固体和气体激光器 6.0学时
第1节 激光器工作原理
第2节 气体激光器
第3节 固体激光器
第七章 半导体激光器 6.0学时
第1节 半导体能带图和异质结构
第2节 激光二极管的基本结构
第3节 DFB (分布反馈) 激光器
第4节 QW (量子阱) 激光器
第5节 VCSEL (垂直腔面发射激光器)
第6节 激光二极管的特性
第八章 探测器 4.0学时
第1节 半导体中的光吸收
第2节 pn结光电二极管
第3节 pin光电二极管
第4节 雪崩光电二极管
第5节 RCE光电探测器
第6节 MSM光电二极管
第7节 半导体光电探测器的性能
第九章 滤波器和波分复用 4.0学时
第1节 传输信息的三种主要技术
第2节 滤波和波分复用
第3节 法布里-佰罗干涉滤波器
第4节 阵列波导光栅（AWG）
第5节 微环滤波器和调制器
第十章 光纤中的色散和偏振补偿 4.0学时
第1节 光纤中的色散
第2节 色散位移光纤
第3节 色散补偿光纤
第4节 偏振模色散
第5节 偏振补偿和保偏光纤
第十一章 光波导器件时 4.0学时
第1节 光波导中的模式计算
第2节 脊形波导的单模条件
第3节 光调制器/光开关
第4节 硅基光耦合器
第5节 光纤耦合器
第十二章 光纤放大器 2.0学时
第1节 光纤的非线性
第2节 受激布里渊散射
第3节 受激喇曼散射
第4节 四波混频
第十三章 光纤的非线性效应 2.0学时
第1节 光纤放大器的发展历程
第2节 介质对光的增益作用和光放大
第3节 掺铒光纤放大器(EDFA)
第4节 其他掺稀土光纤放大器
第十四章 光通信网络 2.0学时
第1节 信号传输的一些概念
第2节 光通信的进展
第3节 复用技术
第4节 密集波分复用(DWDM)系统
第5节 光通信网络
第十五章 复习考试 2.0学时
第1节 考试

余金中 博士,中科院半导体研究所研究员、博士生导师、中国科学院大学教授。
余教授1965年中国科学技术大学毕业，1967年中国科学院研究生毕业，1991年日本大阪大学获工学博士学位。曾经在美国、德国和日本工作。长期从事光电子学研究，负责过的重点项目有：长寿命AlGaAs激光器、GaAs和Si的低能量反应离子刻蚀研究、光通信用长波长InGaAsP激光器的研制和开发，1995年以来研究硅光子学，着重研究光波导和光子集成。历任GFP（IV族光子学）国际会议先端委员会委员和2010年该国际会议的主席。
余金中博士先后获得国家、科学院、北京市的各种奖励,其中科学院进步二等奖两项和国家科技进步二等奖两项，1992年起享受国务院颁发的政府特殊津贴，2012年获得中国科学院和日本理化学研究所联合颁发的国际合作功劳者奖，2012年《半导体光子学》获评中国科学院大学精品课程，2017年获中国科学院科教融合奖，2018年获中国科学院大学教学名师称号。在国内外先后发表学术论文400多篇、出版的书籍有《半导体光子学》、《硅光子学》、《半导体光电子技术》等7本，指导培养了30多名博士。