《光电子材料与器件》课程教学大纲

《光电子材料与器件》课程教学大纲课程代码：课程中文名称:光电子材料与器件课程英文名称：PhotoelectronicMaterialsandDevices课程性质：限选课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：电子科学与技术专业本科生本课程的前导课程：固体物理、半导体物理一、课程简介《光电子材料与器件》课程是一门理论性很强的课程，课程从光电子材料和器件的基本原理，基本特性着手，系统全面地介绍了光电子领域中常用的半导体发光、固体激光、光纤、非线性光学、光调制、光探测以及光显示方面的相关材料及典型器件，并适当加入了一些该领域近年来的最新研究进展和应用成果，主要包括光子晶体、超材料、表面等离子体激元等新型微纳光电子材料与器件。学生通过该课程学习后，应达到理解光电子材料和器件领域相关的基础理论知识，具备光电子材料和器件领域内新材料新技术的研发、设计、测试和基本生产和管理等专业技术能力。二、教学基本内容和要求第一章半导体发光材料及器件主要教学内容：（1）、半导体物理基础；（2）、半导体发光；（3）、典型半导体发光材料；（4）、发光二极管基本原理及基本结构；（5）、发光二极管的主要光学特性；（6）、发光二极管的应用；（7）、半导体激光器的基本原理；（8）、双异质结半导体激光器；（9）、量子阱半导体激光器。教学要求：1）、了解半导体物理基础知识。2）、了解半导体发光和半导体发光材料。3）、掌握发光二极管的基本原理和结构，及其应用。4）、理解半导体激光器的基本原理和主要特性。重点：掌握半导体物理基础，理解半导体发光原理，掌握发光二极管的基本原理和结构，及其应用。难点：理解半导体激光原理，理解双异质结半导体激光器和量子阱半导体激光器等。第二章固体激光材料及典型固体激光器主要教学内容：（1）、固体激光材料特性；（2）、激光晶体；（3）、激光玻璃；（4）、激光陶瓷；（5）、固体激光器结构和原理；（6）、固体激光器的能量转换及其工作特性；（7）、Nd：YAG激光器；（8）、Nd：GdVO4激光器；（9）、钛宝石激光器。教学要求：1）、了解固体激光材料的主要特性。2）、掌握激光晶体、激光玻璃、激光陶瓷的特点和应用。3）、理解固体激光器结构和原理。4）、了解Nd：YAG激光器、Nd：GdVO4激光器、钛宝石激光器的特性和应用。重点：掌握激光晶体、激光玻璃、激光陶瓷的特性和应用。难点：掌握固体激光器结构和原理，掌握固体激光器的能量转换和工作特性。第三章光纤材料及光纤器件主要教学内容：（1）、光纤导光原理；（2）、玻璃光纤；（3）、塑料光纤；（4）、晶体光纤；（5）、光纤无源器件；（6）、光纤激光器；（7）、光纤放大器。教学要求：1）、了解玻璃光纤，塑料光纤，晶体光纤等光纤材料。2）、理解光纤导光原理，了解光纤的特性参数。3）、掌握光纤无源器件，光纤激光器，光纤放大器的结构和工作原理。重点：了解玻璃光纤，塑料光纤，晶体光纤等光纤材料。难点：掌握光纤导光原理，了解光纤无源器件、光纤激光器、光纤放大器的结构和工作原理。第四章非线性光学材料主要教学内容：（1）、极化波的产生；（2）、线性极化与非线性极化；（3）、典型非线性光学效应；（4）、非线性光学晶体；（5）光参量振荡器。教学要求：1）了解几种非线性光学晶体：KDP晶体，KTP晶体，LiNbO3晶体，BBO晶体，LBO晶体。2）理解非线性光学效应的产生。3）掌握光参量振荡器的结构和应用。重点：掌握：KDP晶体，KTP晶体，LiNbO3晶体，BBO晶体，LBO晶体等非线性光学晶体的特性。难点：理解非线性光学效应的产生，掌握光参量振荡器的结构和应用。第五章光调制器主要教学内容：（1）、光调制器的基本原理；（2）、KDP光调制器；（3）、LiNbO3光调制器；（4）、半导体光调制器。教学要求：1）、理解电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制的基本原理。2）、掌握KDP光调制器，LiNbO3光调制器，半导体光调制器的工作特性和应用。重点：理解电光调制、声光调制、磁光调制、直接调制的基本原理。难点：掌握KDP光调制器，LiNbO3光调制器，半导体光调制器的调制原理。第六章光探测材料及器件主要教学内容：（1）、光探测器件的分类和主要性能参数；（2）、光敏电阻的原理、结构和特性；（3）、光电二极管的原理和特性；（4）、PIN光电二极管；（5）、雪崩二极管；（6）、光电池的原理结构和特点；（7）、非晶硅薄膜太阳能电池。教学要求：1）了解光探测器件的分类和主要性能参数2）掌握光敏电阻，光电二极管的基本结构和特性。3）理解光电池的原理结构和特点，并了解非晶硅薄膜太阳能电池。重点：了解光电探测器的主要性能参数，光敏电阻的结构，光电二极管的结构难点：理解光敏电阻的原理、光电二极管的原理。第七章光显示材料及器件主要教学内容：（1）、液晶显示材料及器件；（2）、等离子体显示器；（3）、电致发光显示。教学要求：1）掌握液晶的概念，液晶的结构，薄膜晶体管型液晶，液晶显示器的应用。2）了解等离子体显示器。3）理解电致发光的概念及分类，掌握交流粉末和薄膜电致发光重点：液晶显示材料，等离子体显示器。难点：单色KDP和彩色KDP，交流粉末光致发光，交流薄膜光致发光。第八章微纳光电材料及器件主要教学内容：（1）、纳米光电材料；（2）、纳米光电器件；（3）、光子晶体的结构；（4）、光子晶体的特性；（5）、光子晶体的基本特性；（6）、超材料；（7）、负折射率材料及器件。教学要求：1）、了解纳米光电材料及纳米光电器件的特性。2）、掌握光子晶体及器件的结构、特性和应用。3）、了解超材料，负折射率材料及器件。重点：纳米光电材料和器件，光子晶体的结构和器件。难点：超材料和负折射率材料及器件。三、实验教学内容及基本要求无四、教学方法与手段微电子制造技术这门课程主要采用讲授法、讨论法、实验法等方法进行教学。教学手段采用板书教学为主，多种教学方式为辅。五、教学学时分配章节与内容课时作业量备注第一章半导体发光材料及器件8学时2讲课6学时习题2学时第二章固体激光材料及典型固体激光器6学时1讲课6学时第三章光纤材料及光纤器件6学时1讲课6学时第四章非线性光学材料6学时1讲课6学时第五章光调制器6学时1讲课6学时第六章光探测材料及器件6学时1讲课6学时第七章光显示材料及器件6学时1讲课6学时第八章微纳光电材料及器件4学时1讲课4学时合计48学时9讲课46学时习题2学时六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法:平时成绩加期末考