现代光学

课程编码：480139070207P3002 英文名称：Modern Optics 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业课 主讲教师：赵振华等

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 24.0学时
第1节 引言—学科发展史
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
第3节 波动光学：理论结构，理论应用
第4节 标量衍射理论，衍射光学
第5节 近轴光学，高斯光束，奇点光学
第6节 电磁光学：理论结构，理论应用
第7节 电磁光学：左手材料
第8节 超短光脉冲的描述与探测
第9节 光子光学：光子的概念及性质
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
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
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
第二章 光在介质中的传输 4.0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
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
第三章 光和物质相互作用 2.0学时
第1节 能级，能级的布居
第2节 光和原子的相互作用，激光光冷却和囚禁原子
第四章 光子的控制和检测 4.0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
第2节 光探测中的噪音分析；光探测技术；单光子探测
第五章 光子发射源 10.0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。
第2节 教学实验：声光调制器、光子计数等实验演示。
第3节 光子的非相干发射；光子的相干发射
第4节 激光及其理论
第5节 激光的倍频；各种激光器
第六章 纳米结构及其光学性质 4.0学时
第1节 固体能带论基础；光子与电子，空穴相互作用
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
第七章 期末考试 2.0学时
第1节 期末考试

赵振明：长春理工大学物理学院副教授，长期从事光学理论和应用研究，发表学术论文十余篇。讲授本科生信息光学、激光原理、光电检测技术等。孔梅：长春理工大学物理学院教授，研究领域包括导波光学、光学传感、微纳光子学等，发表学术论文四十余篇，曾讲授本科生课程电动力学、信息光学、光通信原理，研究生课程导波光学、高等光学等。