第一章光電學緒論

1、光電子學余健輝暨南大學光電工程系第一章 緒論l光電子學的內涵（重點）研究內容和理論方法光電子學的應用領域l光電子學研究動態(tài)l本課程的內容安排光電子學內涵光電子學（Optoelectronics）是一門光子學和電子學的交叉學科，主要研究電子器件產生、控制和探測光子的過程，是光子學的子學科。半導體激光器產生控制探測電光調制器光電二極管更多資料 /wiki/Optoelectronics光電子學的研究內容和理論方法光的本質光與物質相互作用光子學半經典量子理論全量子理論相對論量子理論光電子學電子學電磁波理論量子理論量子統(tǒng)計論半導體物理量子力學統(tǒng)計熱力力學光電

2、子學-光子與物質的相互作用理論方法理論方法光子光子物質物質適用范圍適用范圍經典波動理論 經典電磁波宏觀唯象方法（物質方程）忽略微觀瞬態(tài)相干過程，給出穩(wěn)態(tài)的宏觀描述半經典理論經典電磁波量子力學（Bloch方程、 能帶理論） 對大多數光與物質的相互作用都能解釋。但不能解釋自發(fā)輻射、真空態(tài)、壓縮態(tài)等現(xiàn)象全量子理論光場量子化 二次量子化物質場不考慮相對論情況下，當今人們發(fā)現(xiàn)最精確的理論光電子學光電子學涉及的應用領域光纖通信光電效應光電導效應受激輻射電光效應光學傳感“光路”集成當今光電子學的科研動態(tài)新型光學器件超小型光學器件人工特異材料Metamaterial科研動態(tài)人工特異材料左手材料左手材料二維左手

3、材料0, 0uJ.B. Pendry, Phy.Rev.Lett.,85,3966(2000)D.R. Smith, Phy.Rev.Lett.,84,4184(2000)D.R. Smith, Phy.Rev.Lett.,85,2933(2000)人工特異材料II捕捉彩虹捕捉彩虹K. L. Tsakmakidis, A. D. Boardman & O. Hess, Nature,450,397(2007)人工特異材料III隱形衣隱形衣隱形衣結構理論與實驗D.R. Smith, Nature,314,977(2006)K1K2光學器件全光開關全光開關實驗裝置皮秒低功率全開關實驗結果X

4、. HU, P.JIANG, C.DING, H. YANG AND Q. GONG,Nature Photonics,2,185(2008)光力驅動全光光開關Jianhui Yu et al. ,Optics Express,2009 17(6),4640-4645新型光學器件腔耦合波導光學器件等離子體器件F. Xia, L. Sekaric, and Y. Vlasov. ,Nature Photonics,1,65(2007)超小型光學器件等離子體器件S. Lal, S. Link and N.J. HaLas,Nature Photonics,1,641(2007)超小型光學器件微納光

5、纖器件IX. Xing, H. Zhu, Y. Wang, and B. Li, NanoLett.,8,2839(2008) 超小型光學器件微納光纖器件IIY. Li and L. Tong,Opt. Lett.,33,303(2008)超小型光學器件微納光纖耦合型起偏器IIIJianhui Yu et al. ,Optics Express,2012 20(15),17258-17270當今光電子學的研究趨勢大型器件 功耗更大光功率更高（kW量級）體積更大微型器件響應速度更高（ps量級）光功率更低（pW量級）體積更小（um量級）本課程的內容結構基本理論典型器件原理理論元件電磁波理論基礎常用

6、光學元件掌握使用晶體光學基礎電光、聲光、磁光器件運用掌握激光原理基礎激光器、光放大器原理和特性掌握了解非線性光學簡介二次諧波的產生掌握了解波導光學基礎波導與定向耦合器運用使用量子力學基礎量子阱電吸收調制器運用了解半導體物理基礎常用光電探測器、半導體激光器等掌握了解參考書目l朱京平，光電子技術基礎，北京：科學出版社(2003) lS. O. Kasap，Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices，北京：電子工業(yè)出版社（2003）l張克潛，李德杰，微波與光電子學中的電磁理論，北京：電子工業(yè)出版社（2001）l亞里夫（A. Yariv） 美 ，光電子學導論，北京：科學出版社（1983）l豪斯（H.A. Haus）美,光電子學中的波和場，上海：上海翻譯出版社（1990）考試方式l作業(yè)：認真獨立完成，最好提出自己見解與課本不一樣。（占30）l課程論文：針對某一問題，寫一篇小論文闡述自己的見解；或者調研當今科研動態(tài)寫一份某個領域的綜述。（要求自己完成，不許copy）（占30）l閉卷考試：考察基本知識點（占40）作業(yè)l請