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信息光电子学  052M1002H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:一级学科核心课 | 任课教师:孙志斌
课程编号: 052M1002H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 一级学科核心课 主讲教师:孙志斌
英文名称: Optical Electronics for Information Technology

教学目的、要求

本课程将光子或光电子作为宏观或微观的信息载体,揭示其产生、采集、传输、处理等的物理原理及应用技术,并先容相关科学与工程问题的基本分析方法,同时兼顾有关学科领域的前沿。本课程将为从事光电子学等相关专业方向的研究工作打下坚实基础。

预修课程

普通物理(光学),电磁学,激光原理,半导体器件物理,微电子科学技术

教 材

(自编讲义)

主要内容

第一章电磁场与电磁波:麦克斯韦方程和边界条件,玻印亭矢量,电磁辐射的量子化,辐射与物质的相互作用,泊松分布的基本性质,电磁辐射的半导体探测,固态物质的能带模型,光探测的物理极限,光源的噪声性质
第二章光线和光束的传播:光线矩阵,高斯光束及其在不同介质中的传播规律,多维成像基本理论,多维积分成像技术,全息图的衍射理论,积分成像显示器件,多路复用成像显示原理,波前的三维全息显示,全息图的衍射理论
第三章电介质平板和光纤中的导波:对称板和非对称板波导中的TE和TM模,等效折射率理论,光纤中的线性偏振模、波导色散,硅光纤中的损耗;光学共振腔:法布里-珀罗标准具,球面镜光学共振腔,模的稳定性判据,自洽法,共振频率,环形共振腔,多腔标准具,模式耦合与损耗
第四章光纤中的色散:光传输系统中的色散,色散介质中的光脉冲传播,光纤中的偏振效应,偏振主态,偏振模色散的矢量分析,高阶PMD和色散补偿器,单像素偏振成像,单像素光谱偏振成像,压缩感知的光谱偏振成像技术,飞秒光脉冲的全息图像重建中的色散补偿
第五章电光调制:线性光电效应,电光调制----振幅与相位,高频调制,电吸取及其调制器,液晶中的电光效率,声光效应,声波对光的散射,布拉格衍射----耦合波分析,布拉格盒与光束偏转器,可编程数字全息纤维成像技术
第六章单光子及光电探测:谱密度函数,散粒噪声、热噪声等,光电倍增管,光电导探测器,p-n结,半导体光电二极管,雪崩光电二极管,光源的涨落噪声
第七章单光子成像传感器技术:单光子加工技术研究进展,混合雪崩光电而激光阵列成像,电子轰击半导体图像传感器,光电倍增管单光子成像,电子倍增电荷耦合器件,集成的单光子雪崩光电二极管,单光子CMOS成像,飞行时间测距光电传感器
第八章周期性媒质中波的传播布洛赫波,布拉格反射器,耦合波分析,周期性波导,滤波器和光纤布拉格光栅,啁啾折射率光栅和锥形折射率光栅,光子晶体;波导耦合:模式的一般特性,介质微扰理论和模式耦合,定向耦合器,超模,复用,模式转换器;光纤中的非线性效应:克尔效应和自相位调制,交叉相位调制----极化,非简并与部分简并四波混频,光孤子, 
第九章半导体激光器和光放大器:半导体介质内的增益和吸取,直流调制,增益抑制和频率啁啾,半导体光放大器,掺铒光纤放大器,放大自发辐射,拉曼光发大器,光纤链路中的光放大,受激拉曼散射的三维光谱成像
第十章单光子图像传感器的应用研究:单光子成像在天文和航天领域的应用,单光子时间分辨荧光成像,单光子三维成像飞行时间测距成像单光子探测应用
第十一章飞行时间测距传感器应用研究:飞行时间测距成像在建筑测量中的应用,飞行时间光电探测器在室内定位和导航中的应用,飞行时间相机在辅助生活环境领域的应用

参考文献

1. A. Yariv and P. Yeh,《光子学----现代通信光电子学》,电子工业出版社,北京,2014.
2. M. Born and E. Wolf, 《光学原理》,电子工业出版社,北京,2007.
3. 宋菲君,羊国光,余金中,《信息光子学物理》,北京大学出版社,北京,2006.

授课时间: 星期五, 第9、10、11节
授课地点: 教1-109
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19

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