光电子器件导论--Introduction to Optoelectronic Devices

任课教师:江伟   教授


一、课程目标

向一年级研究生介绍光电子器件的基础知识,使学生了解常见光电子器件(有源器件为主)的结构、工作原理与实际应用。学完课程后,学生应能掌握器件物理的基本概念,熟悉器件物理的关键理论,学会运用公式来估算器件关键性能。


二、课程简介

本课程将主要教授常见(有源)光电子器件的结构、工作原理与实际应用。涉及的光电子器件包括光波导、光放大器、发光二极管、半导体激光器、光调制器、光开关与光探测器等。强调掌握器件物理的基本概念与物理图象,辅以适当理论推导与器件关键性能的公式演算。


三、章节概要

  1. 课程导言1学时

  2. 光波导与光纤简述   2学时

  3. 量子力学与半导体物理基础简述  3学时

  4. 光放大器   4学时

跃迁过程,多能级模型及理论,光放大器基本理论,增益饱和与谱展宽

常见放大器:EDFARaman放大器

  1. 光学谐振腔与激光阈值   3学时

  2. 发光二极管   5学时

半导体二极管电致发光过程的基本理论,载流子复合过程对发光的影响

发光效率,能效

各种颜色半导体二极管材料与结构简介,LED照明

  1. 半导体异质结简介  2学时

  2. 半导体激光器   6学时

电光特性,光谱特性、发光效率、能效

常见半导体激光器:VCSELDFB/DBR激光器、可调激光器、大功率激光器

半导体激光器的应用举例:光存储与激光手术

  1. 光调制器4学时

    1. 光调制过程与分类,激光器内部调制

光调制器:电光调制器、半导体电致吸收调制器、高分子电光调制器

    1. 相关器件:光扫描器、空间光调制器

  1. 光开关2学时

  2. 光探测器6学时

半导体光吸收过程,

常见光探测器:光导体型(MSMPIN光二极管、雪崩二极管

探测效率、信噪比、带宽的基本估算

光接收器模块:眼图、错码率的基本概念

教材:  B. E. A. Saleh & M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley-Interscience, 2nd edition (2007), ISBN 0471358320。推荐购买此书但非必需购买。所有内容将包含在教师自编PPT