集成与微纳光子学

课程编码：480143080902P2003 英文名称：Integrated and Micro-nano Photonics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：李冠海等

本课程是集成与微纳光子学。集成与微纳光子学在微电子学和光子学基础上，通过亚波长尺度集成的方法研究新型光学器件和光电器件的一门新学科。课程主要讲授微纳尺度下光子与物质相互作用的物理规律及光子的产生、传输、调控方法和其在光子辐射、光电探测等方面的研究前沿及相关应用。同时，融入思政教育，帮助学生建立正确的科学精神与科学理想。
1. 建立基于波动光学、半导体光电子学、薄膜光学和导波光学等的集成与微纳光子学理论基础；
2. 通过薄膜技术和微电子、微纳光子器件加工工艺等的讲授，了解现代微纳光子学及光电子学的制备过程与关键技术；
3. 掌握基于微纳光学与光电子学光场调控、电场调控及其联合调控的基本方法与理论；
4. 了解集成与微纳光子学在光纤通信、光信息处理、光存储、光子辐射与光电探测等领域的应用；
5. 分享微纳光学基本定理与发现过程中的奇闻轶事以及科学家之间广泛而深入的科学讨论，探讨科学家精神与求证务实的科学作风等；
6. 帮助学生建立正确的价值观，树立去伪存真、积极向上、永攀科学高峰的理想。

大学物理、电动力学或电磁场与电磁波

第一章 绪论 4.0学时
第1节 光子学发展历史
第2节 集成与微纳光子学的内涵、现状与未来
第3节 授课内容及考核方式等
第二章 光子的本质及其主要性质 6.0学时
第1节 光子的本质
第2节 光的基本性质与定律
第三章 光的干涉与衍射 6.0学时
第1节 光的干涉
第2节 光的衍射
第四章 光子晶体与超材料 12.0学时
第1节 光子晶体及其相关概念
第2节 光子晶体的缺陷及能带调控
第3节 光子晶体光学性质
第4节 光子晶体的制备
第五章 表面等离激元 8.0学时
第1节 等离激元及其相关概念
第2节 等离激元的激发方式
第3节 等离激元性质与前沿进展
第六章 超材料 8.0学时
第1节 超材料简介
第2节 负折射率超材料的性质
第3节 负折射率超材料的实现
第4节 超材料的应用
第5节 超材料的挑战与展望
第七章 数值方法及模拟软件介绍 6.0学时
第1节 数值方法综述
第2节 时域有限差分(FDTD)方法概述及示例
第3节 有限元（FEM）方法概述
第4节 平面波展开法概述
第八章 微纳工艺介绍 6.0学时
第1节 微纳加工综述
第2节 光刻及电子束曝光工艺
第3节 刻蚀工艺
第4节 镀膜工艺
第5节 纳米压印技术
第九章 光子传输与操控核心元器件 4.0学时
第1节 —般导波传输线的特性分析
第2节 金属矩形波导
第3节 平面介质波导及光纤

李冠海，博士，研究员，工作于红外物理国家重点实验室，入选上海市青年科技英才扬帆计划、中国科学院青年创新促进会会员、上海市青年科技启明星计划，担任英国物理学会期刊Journal of Physics D: Applied Physics顾问委员会委员、上海市科委基础量子领域工作组专家和JW科技委某重点项目专家组专家。主要从事新型人工微结构增强的红外探测器及基于自由电子的超表面辐射调控研究，解决了辐射波前的任意操控科学难题，获得了国际学者公认的优异效果；阐明了基于光电联合态密度提升光耦合增强的机制，研发了一批可应用于单光子探测器集成的原型器件。以第一作者或通讯作者在包括Science Advances、Nature Communications、Applied Physics Letters、Optics Letters、Optics Express等国际SCI收录刊物发表SCI论文25篇，申请发明专利3项。承担包括科技部纳米专项，国家自然科学基金面上项目、青年项目等在内的多项研究项目。
陈效双，男，国务院政府特殊津贴获得者，百千万人才国家级人选，国家杰出青年基金获得者，2000年入选中国科学院“百人计划”。陈效双研究员1995年毕业于南京大学，获得博士学位，毕业后进入中国科学院上海技术物理研究所工作，期间赴韩国高等研究院(Research Fellow)，德国韦尔兹堡大学（洪堡研究员），日本东京大学（特别研究员）等研究机构从事科学研究工作。陈效双研究员主要从事半导体红外光电子材料、器件和光子人工带隙微结构的光子性质研究工作。现任中科院上海技术物理研究所研究员，博士生导师。