集成光学系统设计课程教学大纲

集成光学课程教学大纲
课程英文名称：Integrated Optics
课程编号：020332
课程类型：工程科学
学时：64学时（其中理论教学16学时/1学分，实践教学48学时/3学分）
适应对象：光信息科学与技术专业
先修课程：光传输技术基础，光学原理，信息光学
使用教材：西原 浩，春名正光，栖原敏明 著，梁瑞林 译， 集成光路，科学出版社，2004
参考书：蔡伯荣，谭志飞，孙守遥，刘永智，集成光学，电子科技大学出版社，1990
陈益新等编译，集成光学理论与技术，上海交通大学出版社，1999
1. 课程性质、目的和任务
本课程是信息工程各专业本科生必修的一门工程专业课。通过本课程的学习，使学生掌握集成光学设计的基本理论和方法，获得解决有关实际问题的能力。
二、教学基本要求
本课程是为光信息科学与技术专业的大学生教学需要而设置的，主要分为四个部分：
1. 平面介质波导基础理论。
2. 导波光学器件
3. 半导体集成光学器件
4. 集成光学的设计、应用和发展
通过本课程的教学，应使学生初步具备以下能力：
1. 掌握集成光学的基本理论导波理论
2. 掌握集成光学器件及其设计，将集成光学基本理论与实际应用相结合，具备一定的实验动手能力。
三、教学内容及要求
教学内容的基本要求分为三级：掌握、理解、了解，掌握属较高要求，理解属一般要求，了解属较低要求。

序号 内容 重点与要求 1 集成光学概述与光波导理论 集成光路定义、特点、发展，光波导概述，折射率突变型二维光波导，折射率渐变型二维光波导，三维光波导，波导光的散射与传输损耗 2 光波导耦合理论与光波导结构中的光栅理论 模耦合理论的基本概念，模耦合的一般理论，光栅分类，光栅耦合，共线耦合，共面耦合，导模-辐射模耦合 3 光波导的调制 调制分类，电光调制，声光调制，磁光调制，热光调制，非线性光学效应调制
4 光波导材料与制作技术 典型材料，高分子薄膜波导，玻璃波导，非晶质硫硒碲化合物薄膜波导，其他波导，二氧化硅与硅衬底 5 集成光路的精细加工技术 精细加工工艺，图形形成技术，光波导技工技术，三维光波导及光栅的制作方法 6 光波导技术与波导的评价 光波导激励方法, 传输常数的测量与波导参数评价，传输损耗与散射测量 7 无源光波导器件 光波导耦合器原理，光路变换器, 波导偏振器，模分离器 ，波分复用器，透镜, 波导马赫-曾德尔干涉仪，阵列波导光栅 8 有源光波导器件 电光调制器，声光调制器, 磁光调制器，热光调制器, 二次非线性光学效应器件，波导激光器 9 集成光学仿真

设计实验 通过熟悉集成光学仿真设计实验软件OptiBPM、OptiFDTD和WDM Phasar并进行相关仿真实验，掌握集成光学设计基本流程和技术以及掌握基本设计方法
四、学时分配
序号 内容 学时数 1 集成光学概述与光波导理论 2 2 光波导耦合理论与光波导结构中的光栅理论 2 3 光波导的调制 2 4 光波导材料与制作技术 2 5 集成光路的精细加工技术 2 6 光波导技术与波导的评价 2 7 无源光波导器件 2 8 有源光波导器件 2 9 实验1：熟悉集成光学仿真设计软件之一：OptiBPM 2 10 实验2：一个简单的多模干涉（MMI）耦合器的设计 3 11 实验3：一个单一弧形波导结构的设计 3 12 实验4：一个星形多模干涉耦合器的设计 3 13 实验5：应用预确定扩散过程设计埋入型波导 3 14 实验6：马赫-曾德尔干涉仪的设计 3 15 实验7：阶梯折射率光纤的设计 3 16 实验8：渐变折射率光纤的设计 3 17 实验9：熟悉集成光学仿真设计软件之二：OptiFDTD 2 18 实验10：使用OptiFDTD软件对输入波的安装 3 19 实验11：光子晶体与光子带隙的仿真分析 3 20 实验12：四波混频效应的仿真分析 3 21 实验13：平面波的仿真分析 3 22 实验14：各向异性埋入型波导的模式分析 3 23 实验15：熟悉集成光学仿真设计软件之三：WDM Phasar 2 24 实验16：WDM器件性能的快速评估 3 25 实验17：WDM器件的设计 3 大纲制定者：袁建国
大纲审定者：潘武
大纲批准者：张德民
大纲校对者：王艳

集成光学（Integrated Optics） 课程考试大纲

一、课程编号：020332
二、课程类型：工程科学
课程学时：64学时（其中理论教学16学时/1学分，实践教学48学时/3学分）
适用专业：光信息科学与技术专业
先修课程：光传输技术基础，光学原理，信息光学
三、概述
1. 考试目的：检验学生对集成光学基本理论及设计的掌握程度
2. 考试基本要求：根据集成光学课程大纲的要求进行考核。
3. 考试形式：堂上闭卷
四、考试内容及范围
考试内容为授课计划（基于教学大纲）中讲授的要求理解和掌握的内容，考试范围为教学大纲要求的范围。
五、考试对象
光信息科学与技术专业光信息方向所有学生以及其他方向选修本课程的学生。
六、成绩评定办法：平时（20%）+期末考试卷面（80％）。