电子信息工程专业的光电子技术课程教学方法

摘 要：阐述了光电子技术课程在电子信息工程专业教学中的重要性,并根据多年的教学经验讨论了电子信息工程专业教学中光电子技术课程的理论教学和实验教学的内容、方法及手段等.

关 键 词：光电子技术；理论教学；实验教学

Studyontheteachingmethodintheoptoelectronictechnologycourseofelectronicinformationengineeringmajor

LuoBinbin,ZhaoMingfu,SheLi,ZhouDengyi,CaoYang,QuanXiaoli

Chongqinguniversityoftechnology,Chongqing,400054,China

Abstract:Theimportanceoftheoptoelectronictechnologycourseinelectronicinformationengineeringmajoriselaboratedinthispaper,andthenaccordingtoauthor’steachingexperienceofmanyyears,thecontent,methodandmeansoftheoreticalandexperimentalteachingofoptoelectronictechnologycourseinelectronicinformationengineeringmajorarediscussedindetails.

Keywords:optoelectronictechnology,theoreticalteaching,experimentalteaching

电子信息工程专业是一个包含电子科学技术、信息与通信工程、计算机科学与技术设计、研究、应用与开发,电子设备和信息系统的工程专业.当代信息技术的高速发展离不开电子信息科学技术,但是当今很多高端的信息技术成果融合了微电子学、光电子学、计算机工程及通信工程等多门学科的交叉知识.而且,目前很多具有良好基础的电子信息工程专业的学生在他们的硕士和博士阶段,通常会选择光电子技术的相关研究方向,而具备了良好电子学知识的学生更容易将电子学中的概念移植到光频段中,如果在本科阶段也修习了光电子技术这门基础课程,那么在他们的深造阶段将会更容易进入光电子相关领域的课题研究.因此,电子信息工程专业的学生除了需要掌握本专业的课程知识以外,也应该熟悉现代信息技术的其他相关知识,如光电子技术.然而根据笔者的调研,虽然目前很多重点大学及二本院校的电子信息工程专业都意识到光电子技术的重要性,但很少开设光电子技术这门课程.本文从光电子技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性,并研讨电子信息工程专业中的光电子课程的理论和实验教学方法.

1光电子技术简介

早在19世纪,人们就已经用麦克斯韦(Maxwell)的经典电磁理论对光的本质进行了研究,认为光是波动的电磁场,关于光的吸收和辐射,1917年爱因斯坦(Einstein)建立了系统的光电子学理论,使人们认识了光的波粒二相性.但是直到20世纪60年代之前,光学和电子学仍然是两门独立的学科.1960年世界上第一台激光器研制成功,这标志着光学的发展进入了一个新阶段.随后在对激光器和激光应用的广泛研究中,电子学发挥了重要的作用,光学和电子学的研究有了广泛的交叉领域,形成了激光物理、非线性光学、波导光学等新学科.20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破,推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展,从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透,形成了一个边缘的研究领域.光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注,反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展.光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等.

因此,可以这么说,现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学,光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科,对信息技术的发展起着至关重要的作用.光电子技术是光频段的电子技术,是电子技术与光学技术相结合的产物,光电子技术是光电信息产业的支柱与基础,涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论,是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科,其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业.同时,随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展,其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高,加快了这些学科之间的交叉融合,从而诞生了很多边缘学科,比如生物光子学、光医学等.

综上所述,可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位,因此,光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程,也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设.

2光电子技术课程教学研究

2.1光电子技术课程的理论教学

电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括：光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等.其中,光度学基本知识是最基础的内容,包括：电磁谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等.光辐射传播包括：光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等.

光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础,而对于电子信息工程专业的学生来说,这些知识点比较抽象,为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣,因此,在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点,同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识.比如：在讲解激光是如何产生的时候,可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理；在讲解激光器的结构和工作原理时,可制作多片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述；在介绍各种典型的激光器时,最好收集到它们的实物照片进行讲解；在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时,最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性,相应的公式表达尽量简洁化,然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化.