《光電子學(xué)》課程教學(xué)大綱

《光電子學(xué)》課程教學(xué)大綱課程編號：ABCL0309課程名稱：光電子學(xué)英文名稱：Optoelectronics課程類型：專業(yè)選修課總學(xué)時：24其中講課學(xué)時：24實驗學(xué)時：0學(xué)分：1.5適用專業(yè)：材料物理開設(shè)學(xué)期：7先修課程：《固體物理導(dǎo)論》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《半導(dǎo)體物理》、《近代物理導(dǎo)論》一、課程簡介光電子技術(shù)課程是材料物理專業(yè)的專業(yè)選修課，主要研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)，系統(tǒng)介紹了光電子學(xué)的基本概念、基本原理和基礎(chǔ)理論，并闡明各種效應(yīng)間的內(nèi)在聯(lián)系，以便學(xué)生掌握光電子學(xué)基本概念、基本原理與基礎(chǔ)理論，并對光電子技術(shù)的全貌有清晰的了解，為進一步學(xué)習(xí)激光原理、微波與導(dǎo)波光學(xué)、光纖技術(shù)、光纖通信等課程奠立必要的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生對光電子技術(shù)中的基本概念、基本技術(shù)和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程技術(shù)問題的能力，為進一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。使學(xué)生掌握輻射度學(xué)與光度學(xué)、光輻射的傳播、光束的調(diào)制和掃描、光電探測及成像技術(shù)、光電顯示技術(shù)等的基本概念及基本技術(shù)，對光電子技術(shù)有比較全面、系統(tǒng)的認識和了解。為今后從事光通信、光信息處理、光傳感等方面的研究開發(fā)工作提供必要的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)出適應(yīng)本世紀科技發(fā)展方向、掌握較為系統(tǒng)、深入的光電子基礎(chǔ)理論和實踐能力的人才。二、課程基本內(nèi)容及要求光電子學(xué)主要研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)，以光源激光化、傳輸波導(dǎo)（光纖）化、手段電子化、現(xiàn)代電子學(xué)中的理論模式和電子學(xué)處理方法光學(xué)化為特征，以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，是光電信息技術(shù)是當(dāng)前最為活躍的高新技術(shù)之一。通過這門課的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握光輻射的基本概念及激光產(chǎn)生的原理與特性、光在介質(zhì)中的傳輸特性以及光探測的原理與方法，理解發(fā)光器件和光電轉(zhuǎn)換器件基本原理及與光信號加載有關(guān)的光調(diào)制概念、強光作用下的非線性光學(xué)現(xiàn)象。具體要求如下：第一章光輻射與發(fā)光源課程教學(xué)內(nèi)容：主要講授光輻射的基本定律、激光原理和典型激光器的結(jié)構(gòu)和原理等內(nèi)容。課程的重點：基爾霍夫輻射定律、普朗克定律、瑞利-瓊斯公式、維恩公式課程的難點：基爾霍夫輻射定律課程教學(xué)要求：（1）掌握光輻射的基本定律，包括基爾霍夫輻射定律、普朗克定律、瑞利-瓊斯公式、維恩公式和斯忒潘-玻爾茲曼定律；（2）掌握激光原理，以及常見激光器的結(jié)構(gòu)與原理，包括固體激光器、氣體激光器和半導(dǎo)體二極管激光器。第二章光輻射的傳播課程教學(xué)內(nèi)容：主要講授光輻射在電磁理論，以及其在各種介質(zhì)中的傳播規(guī)律與分析方法。課程的重點：光波在大氣、電光晶體、聲光晶體、磁光介質(zhì)、光纖波導(dǎo)、非線性介質(zhì)和水中的傳播特性課程的難點：電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、非線性效應(yīng)課程教學(xué)要求：（1）掌握光輻射的電磁理論；（2）掌握光波在大氣、電光晶體、聲光晶體、磁光介質(zhì)、光纖波導(dǎo)、非線性介質(zhì)和水中的傳播特性，以及相應(yīng)的分析方法。第三章光束的調(diào)制和掃描（12學(xué)時+復(fù)習(xí)2學(xué)時）課程教學(xué)內(nèi)容：主要講授實現(xiàn)光束的調(diào)制、掃描的原理、方法和特性，以及空間調(diào)制器的原理和結(jié)構(gòu)。課程的重點：電光調(diào)制、聲光調(diào)制、直接調(diào)制、聲光掃描、電光掃描、空間調(diào)制器課程的難點：LD的直接調(diào)制和聲光掃描課程教學(xué)要求：（1）掌握光束調(diào)制原理，包括電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制和直接調(diào)制的原理、實現(xiàn)方法和特點及應(yīng)用；（2）掌握光束掃描的原理，包括機械掃描、聲光掃描、電光掃描的原理和實現(xiàn)方法和器件結(jié)構(gòu)；（3）了解空間調(diào)制器的原理、特點和應(yīng)用。第四章光輻射的探測技術(shù)（10學(xué)時）課程教學(xué)內(nèi)容：主要講授光電探測器的物理效應(yīng)、光電探測器的性能參數(shù)及常用光電探測器等內(nèi)容。課程的重點：光電探測器的物理效應(yīng)。課程的難點：pn結(jié)光伏探測器的工作模式。課程教學(xué)要求：（1）掌握光電探測器的物理效應(yīng)；（2）掌握常用光電探測器的基本特性；（3）了解光電探測器的性能參數(shù)。第五章光電成像系統(tǒng)（8學(xué)時）課程教學(xué)內(nèi)容：主要講授固體攝像器件、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、紅外成像光學(xué)系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)的綜合特性評價及微光像增強器件等內(nèi)容。課程的重點：固體攝像器件的基本原理、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及紅外成像系統(tǒng)的綜合特性評價。課程的難點：常用固體攝像器件輸出信號特點、調(diào)制傳遞函數(shù)的概念及噪聲等效溫差的概念。

課程教學(xué)要求：（1）掌握固體攝像器件的基本原理、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及紅外成像系統(tǒng)的綜合特性評價；（2）掌握固體攝像器件的特性參數(shù)、紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的基本原理；（3）了解固體攝像器件的發(fā)展水平及微光像增強器件的基本原理。第六章顯示技術(shù)（4學(xué)時）課程教學(xué)內(nèi)容：主要講授陰極射線管、液晶顯示、等離子體顯示、電致發(fā)光顯示及其它顯示技術(shù)等內(nèi)容。課程的重點：液晶顯示及等離子體顯示的基本原理和典型結(jié)構(gòu)。課程的難點：液晶的光電特性。課程教學(xué)要求：（1）掌握液晶顯示及等離子體顯示的基本原理和典型結(jié)構(gòu)；（2）掌握陰極射線管的基本原理和典型結(jié)構(gòu)；（3）了解電致發(fā)光顯示及其它顯示技術(shù)。第七章光電子技術(shù)應(yīng)用實例（機動學(xué)時）課程教學(xué)內(nèi)容：較完整的介紹一個光電子技術(shù)應(yīng)用實例。課程的重點：光電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理。課程的難點：光電子技術(shù)應(yīng)用中的實際工程問題。課程教學(xué)要求：（1）掌握光電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的工作原理；（2）了解光電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的基本構(gòu)成。三、教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法本課程以課堂教學(xué)為主。教師在教學(xué)過程中，針對課程較難理解的概念適時提問，用提問、討論等方法促使學(xué)生思維，調(diào)動學(xué)生積極主動思考的能動性，以加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，提高學(xué)習(xí)興趣。在描述各種概念與性能參數(shù)時，應(yīng)盡量避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，而注重數(shù)學(xué)關(guān)系式的物理意義，注重理論聯(lián)系實際。內(nèi)容深入淺出、容易理解。當(dāng)每堂授課結(jié)束后，適當(dāng)設(shè)置思考題，在下次課前和學(xué)生進行交流。2．教學(xué)手段

采用多媒體教學(xué)手段，結(jié)合使用課件，以形象化資料激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強教學(xué)效果。在課堂教學(xué)中，充分利用多媒體教學(xué)手段，結(jié)合課件內(nèi)容設(shè)計的有助于理解課程內(nèi)容的動畫，幫助學(xué)生理解概念，提高教學(xué)效果。1）討論課因本課程給定的學(xué)時少，教學(xué)內(nèi)容較多，在課堂教學(xué)中暫不專門安排討論課。2）習(xí)題課因課時少，暫不安排習(xí)題課。利用課外輔導(dǎo)時間，講解課外作業(yè)中的共性問題。3）實驗課本課程不開設(shè)實驗課。4）課外作業(yè)課外作業(yè)是鞏固理論、強化概念及培養(yǎng)分析問題和獨立思考能力的重要環(huán)節(jié)，是檢驗教與學(xué)的手段之一。習(xí)題一次不宜過多過難，每次1~2題，應(yīng)由易到難，由淺到深，以教材上的習(xí)題為主，適度增加一些自編習(xí)題及思考題。5）自主學(xué)習(xí)提高學(xué)生自學(xué)能力和獲取知識能力是重要環(huán)節(jié)，要適當(dāng)布置學(xué)生自學(xué)的內(nèi)容。學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)課堂進行自學(xué)、復(fù)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)。網(wǎng)站平臺可以提供在線提問，答疑系統(tǒng)、交流平臺，教師可以答疑學(xué)生問題。6）課外指導(dǎo)本課程不再在考試前進行考前輔導(dǎo)，但在課程內(nèi)容全部結(jié)束后，可適時安排一節(jié)復(fù)習(xí)課，以便將課程內(nèi)容串聯(lián)，有利于學(xué)生更為深入的理解。四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配章節(jié)（或內(nèi)容）講課習(xí)題課實驗其它合計第一章光輻射、發(fā)光源與光傳播基本定律4第二章光輻射的傳播6第三章光束的調(diào)制和掃描6第四章光輻射的探測技術(shù)4第五章光電成像系統(tǒng)2第六章顯示技術(shù)2合計24五、考核方式與成績評定標準1、考核方法：考查2、成績評定：以期末考核成績?yōu)橹?，平時考核成績?yōu)檩o。期末考核成績占70%。平時考核成績占30%。期末考核方法為開卷筆試，考試范圍為課程所