现代光学

课程编码：070200M02044H 英文名称：Modern Optics 课时：50 学分：3.00 课程属性：一级学科普及课 主讲教师：钟志萍等

从基本理论、基本概念、基本分析方法建立起系统的、清晰的物理图像，同时从物理思想上沟通其与现代光学的联系，在普通物理的范畴内系统、全面、深入地掌握光学的基本理论、基本概念、基本现象、基本分析方法和基本实验技能。4学时的实验教学让学生掌握基本实验技能，通过实验巩固所学理论知识。通过本课程学习，对于光学三个主要课题光的本性、光的传播、光和物质的相互作用 均有较深入的了解。

光学，量子力学

第一章 光的理论基础 24学时
第1节 引言—学科发展史 2学时
第2节 光线光学：理论结构，理论应用，矩阵光学，光波偏振态的琼斯矩阵表示，基本偏振器件的变换矩阵 2学时
第3节 波动光学：理论结构，理论应用 2学时
第4节 标量衍射理论，衍射光学 2学时
第5节 近轴光学，高斯光束，奇点光学 2学时
第6节 电磁光学：理论结构，理论应用 2学时
第7节 电磁光学：左手材料 2学时
第8节 超短光脉冲的描述与探测 2学时
第9节 光子光学：光子的概念及性质 2学时
第10节 光子光学：光子和光子流的集合的性质，光场的统计特性 2学时
第11节 量子光学：干涉仪，光场的统计特性，一阶相关函数，Hanbury-Brown和Twiss(HBT)实验和高阶相关函数，量子相关函数；相干光场；光子的聚束和反聚束 2学时
第12节 量子光学：分束器，量子逻辑门，量子计算光信息编码及信息存储 2学时
第二章 光在介质中的传输 4学时
第1节 平面镜波导和平面介质波导：波导模式、传播常数、场分布、模式数、色散关系、群速、TM模、多模场 2学时
第2节 二维波导 ，光子晶体波导，光纤通信和光纤通信系统， 孤立波， 平面镜共振腔，，球面谐振器，二维和三维共振腔，微谐振器 2学时
第三章 光和物质相互作用 2学时
第1节 能级，能级的布居 2学时
第2节 光和原子的相互作用， 激光光冷却和囚禁原子 2学时
第四章 光子的控制和检测 4学时
第1节 控制光子的各种物理效应(电光、声光、磁光、光电)；光双稳和光开关 ；光的调制 2学时
第2节 光探测中的噪音分析；光探测技术； 单光子探测 2学时
第五章 光子发射源 10学时
第1节 教学实验：光路共轴调节；高斯光束参数测量；光学元器件（偏振器件）等实物演示。 2学时
第2节 教学实验：声光调制器、光子计数等实验演示。 2学时
第3节 光子的非相干发射；光子的相干发射 2学时
第4节 激光及其理论
第5节 激光的倍频；各种激光器 2学时
第六章 纳米结构及其光学性质 4学时
第1节 固体能带论基础； 光子与电子，空穴相互作用 2学时
第2节 半导体超晶格，量子阱及其光学性质； 纳米结构与光子学应用 2学时
第七章 期末考试 2学时
第1节 期末考试 2学时

钟志萍，1992年、1997年中国科学技术大学获得学士、博士学位，1997年至1999年在清华大学从事博士后研究，1999年起在中国科学院研究生院任教，现为中国科学院大学教授，曾访问法国国家科学研究中心的国家超级计算中心、德国海德堡大学研究工作。主要从事原子分子和光物理研究。研究方向涉及原子分子结构和动力学过程的理论和实验研究，以及冷原子物理和量子信息中原子分子物理问题的实验研究。

王如泉，1996年毕业于中国科学技术大学试点班，2006年获得美国耶鲁大学博士学位，长期在美国耶鲁大学和斯坦福大学从事科研研究。导师Mark Kasevich教授是冷原子物理领域的专家，1997年诺贝尔物理奖得主朱棣文教授的学生。2006年起在中科院物理所工作，历任助理研究员和副研究员。主要研究方向：激光冷却，玻色-爱因斯坦凝聚，玻色-费米混合简并系统，量子存储，量子信息等。过去的主要工作及获得的成果：2005年12月在斯坦福大学实现世界第三台锂原子玻色-爱因斯坦凝聚装置，2010年1月在中科院物理研究所实现中国第五台铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚装置。

贾凤东，副教授。从事冷原子、玻色-爱因斯坦凝聚和等离子体诊断领域的研究。目前已发表 SCI 论文 25篇。目前专注的研究方向：微波电场的量子基准测量、低能离子-原子碰撞。