光电子学是以光频电磁波的电子学效应的基本理论和应用原理为研究对象,由近代光学和电子学相互交叉与渗透而形成的的一门新兴学科。其研究内容具体包括相干光子的产生、传输和转化等,光电子学的核心电子器件是激光器。目前激光光电子技术在国民经济、社会生产生活等领域发挥着重要的作用,如光通信、激光加工、光存储、激光医疗、激光武器等。本课程从物质发光基本理论出发,介绍激光的产生、激光的传输和控制等基本物理原理和技术方法。通过本课程的学习,预期可达到以下的目的和效果,掌握光电子学基本原理的方法,掌握常用光电子器件的基本原理和设计方法,提升学习、设计和分析解决问题的能力,为从事该领域的学习、研究打下坚实的理论基础。
本课程内容包括:光电子学基本概念和应用介绍;气体、固体及半导体中的光发射原理;自发发射、受激发射及受激吸收的概念;激光产生的条件、速率方程理论,激光振荡的产生过程,阈值条件等,谱线加宽机制和增益饱和理论;光学谐振腔理论与激光模式,谐振腔参数的计算等;激光束输出特性与高斯光束传输变换分析;常用的气体、固体、半导体和光纤激光器件等基本结构和工作特性;介绍光纤传输基础理论和传输特性,集成光学平面光波导的基础理论。该课程为电子科学与技术、光学工程及光信息科学与技术等专业本科生开设,是从事光电子技术学习和研究的基础。
本课程内容设置侧重面向信息光电子应用领域所需的基础知识,简化通常的激光原理课程中复杂内容体系,在讲解光电子学基本原理和方法的基础上,结合信息光电子相关应用,设计课程内容体系。从物质发光、激光产生、激光控制、激光器件,到光纤、光波导中的光信息传输等,结合后续信息光电子技术与应用、光检测技术、集成光学原理等课程,形成信息光电子学理论与应用的完整内容体系。通过本课程的学习,同学们可以掌握相关理论知识,掌握相关光电子器件与系统的设计原理和方法,培养基本的自我学习能力和分析解决问题的能力。