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半导体光子学 余 金 中 中国科学院大学 中国科学院半导体研究所 jzyu@semi.ac.cn 课程内容 光子学基础 第八章 DFB、QW、VCSEL激 第一章 引言 光器 第二章 半导体光子材料 第九章 无源光波导器件 第三章 异质结构 第十章 有源光波导器件 第四章 介质波导 第十一章 半导体探测器 第五章 半导体中的受激发射 第十二章 太阳能电池 半导体光子器件 半导体光子学的趋势 第六章 LED 第十三章 光子晶体与光子芯片 第七章 激光二极管的基本结 构和特性 第十四章 半导体光电子集成 2 第一章 引言 1.1 信息时代的前沿学科—光子学 1.2 电子和光子的比较 1.3 半导体电子学的发展历程 1.4 半导体光子学的发展历程 1.5 半导体光子学的应用 从左至右 前排： 郎谬尔 普郎克 居里夫人 洛伦茨 爱因斯坦 郎之万 居 伊 威尔逊 里查孙 中排： 德拜 克劳森 布拉格 克拉末斯 狄拉克 康普顿 德布罗意 玻恩 玻尔 后排：皮卡德 亨利奥特 埃伦菲斯特 赫尔芩 德康德 薛定锷 费沙费耳特 泡利 海森佰 福勒 布里渊 4 1.1 信息时代的前沿学科—光子学 在科学史上，20世纪是值得大书特书的历史时期， 是人类文明史中的辉煌时代。 简单地划分一下，20世纪的前五十年中，基础科 学研究获得特别重大的突破，以爱因斯坦相对论为 代表的理论研究和以居里夫妇的放射性探索为代表 的科学实验为人类开辟了新的纪元。 20世纪的后五十年中，应用科学的研究和开发获 得特别重大的突破，晶体管、集成电路和激光器的 发明大大加速了信息的传输速度和各种控制的精确 度，彻底地改变了人类社会的工作模式和生活方式， 人类从此进入了一个高速发展的时期。 5 光子学的由来 麦克斯韦、波尔兹曼、爱因斯坦、布拉格、狄拉克、康 普顿、德布罗意、波尔、薛定锷、泡利、布里渊等科学家创 建的电磁学、量子力学和相对论等理论，使人们对物质世界 的本质和运动规律有了深刻的理解和认识，使得人类对物质 世界的利用和改造变得越来越快。 集成电路、激光器、计算机与光通信的发展把社会物质 文明推进到前所未有的高度，为新世纪的持续发展奠定了坚 实雄厚的基础。 1906年首次出现“光子学”这一物理学名词，最早提出 “光子学”的科学家就是举世闻名的物理学家爱因斯坦。 1952年文献中开始使用“光子学”一词。 1970年荷兰科学家Poldervaar