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《光电子学》课程教学大纲

课程编号：0613018

课程总学时/学分：54/3（其中理论54学时，实验0学时）

课程类别：专业任选课

一、教学目的和任务

光电子学是以光频波段的电子学效应基本原理和应用原理为研究对象，并由

近代光学与电子学相互交叉与渗透而形成的一门新兴分支学科。本课程的教学目

的和任务是使学生能够掌握光学以及光电子领域的基本理论技术和问题，了解光

电子理论及技术在现实生活中的应用，培养学生应用理论知识对现实中的实际问

题进行分析并加以解决的能力，为将来从事光电子方面的研究和应用技术打下坚

实的专业理论基础。

本课程的主要讲授光电子学所涉及的理论知识，以及光电子科学在不同领域

的应用，主要内容包括光本性理论的发展和基本内涵、光辐射与辐射源、光传输

与传输介质、光电探测与探测器、光电成像与成像系统、光电统计理论概述等六

个部分。根据不同的专业和以前所学课程的不同，可以适当调整部分讲授的内容。

二、教学基本要求

通过学习本课程，应具备以下能力：

1.掌握光电子学的基本知识、理论和方法。

2.对光电子科学有一个系统的认识，并能够利用所学的理论知识解决实际中

存在的问题，培养他们分析问题和解决问题的能力，为将来从事光电子方面的研

究和应用打下基础。以前所学课程的不同，可以适当调整部分讲授的内容。

三、教学内容及学时分配

第一章光本性理论的发展（10学时）

教学要求：（1）对光的基本理论进行系统的复习与学习（对于光信息专业，关于

光的基本理论是前面课程已经学过的，所以可以适当缩短授课学时，而对半导体

光电子学的基础知识进行重点讲解；对于电子专业的学生，需要将光学的基本理

论选择与本课程有关的内容，有重点地进行讲解）

（2）了解光电子学的基本特征：交叉性、应用性比较强。

（3）了解光电子学的应用领域以及相关器件，对光电子学的发展趋势与市场应

用有比较清晰的认识。

教学重点：光的电磁理论/光的叠加与干涉及相干性

教学难点：光量子论及波粒二象性

第二章光辐射与辐射源（12学时）

教学要求：（1）理解原子发光机理，掌握用量子力学的理论来解释原子发光

（2）理解物质的自发辐射和普通光源的自发辐射

（3）理解激光的产生机理，了解激光的基本组成结构以及他们各个部分在产生

激光中的作用

（4）激光产生的必要条件以及充分条件

（5）了解激光的物理特性以及不同种类激光器的工作特性

（6）理解半导体发光的基本原理，了解LED发光过程以及LED制备以及应用

（7）掌握LED器件的电学、光学以及热学特性参数，能够结合实际应用选择合

适的器件；掌握大功率白光LED的实现原理以及其发展趋势。

教学重点：原子发光机理、激光的产生机理、半导体发光的基本原理

教学难点：光敏二极管的工作原理、激光的产生机理、半导体发光的基本原理

第三章光传输与传输介质（12学时）

教学要求：（1）理解光线在均匀介质中的传输和在介质界面的投射传输以及通过

薄透镜的传输。

（2）掌握高斯光束的特征参数以及在自由空间和薄透镜中的传输特性

（3）掌握平面介质波导的射线光学理论，理解光线在介质界面的反射和折射以

及在平板波导中的传播。

（4）理解平板波导的电磁理论基础，能够推导出平板波导中的麦克斯韦方程组，

并解出TE波场方程的解，推导出TE波的模和截止条件。

（5）理解通道波导的概念，推导出矢量波以及标量方程并求解。

（6）理解导波耦合理论及推导耦合波方程并求解，理解波导模的传输特性

（7）理解半导体波导以及半导体平板波导、通道波导，并讨论半导体波导中的

耦合效应和半导体波导中的损耗

（8）了解波导理论的必威体育精装版进展，熟悉几种常用的绝缘晶体波导器件及其应用

（9）了解半导体波导器件及应用

（10）了解几种最常用的光波导系统。

教学重点：高斯光束的特征参数以及在自由空间和薄透镜中的传输特性

教学难点：平板波导中的麦克斯韦方程组

第四章光电探测与探测器（12学时）

教学要求：（1）掌握光电探测器的工作原理

（2）掌握光电探测器的一些主要的性能参数，如响应率、等效噪声功率、探测

率、量子效率、响应时间、线性区、噪声以及探测器中几种常见的噪声种类以及

其相应的解决方法。

（3）掌握光探测器的工作基础，不同种类的光探测器，器件的理论基础不同，

其中包括外光电效应、光电导效应、光生伏特效应、光-热-电效应等。掌握不起

器件的工作机理。

（4）