第一章课程核心概述 (Core Course Overview)

本课程是一门介绍光电子技术理论与应用的交叉学科课程。其核心目的有三点（第2页）：

1. 理论层面：理解基础光学和现代光电子技术的理论。
2. 技术层面：掌握激光、光纤、光调制、光探测四大核心技术的理论基础。
3. 实践层面：了解常见光电子器件的原理、结构、物理概念及技术进展。

深度思考：这门课的本质是探讨“光”与“电”的相互作用和转换。学习时要始终围绕 “如何产生光（光源）”、“如何控制和传输光（调制、波导）”以及“如何接收和解析光（探测）” 这三个核心问题。

第一部分：基本概念与学科定位 (第6-13页)

这部分是课程的基础，重点在于理解几个关键概念的演进和区别。

• 光学 (Optics)：研究光的本性、传播和与物质相互作用的古老学科。
• 电子学 (Electronics)：研究电子运动规律及其应用的科学，核心是半导体微电子学。
• 光电子学 (Opto-electronics, 1955年)：光学与电子学结合的产物。核心思想是将电子学的工作频率提升到光频段，实现电子学无法完成的新功能。它主要研究 光与物质中电子的相互作用及其能量转换（第10页）。
• 光子学 (Photonics, 1970年)：一个更现代、更宽泛的概念。它类比于“电子学”，将“光子”作为信息载体，研究光子的产生、传输、控制、处理和探测等，激光是其核心。

关键点与出题点:

1. 名词解释：光电子学、光子学。
2. 辨析题：辨析光电子学与光子学的联系与区别。
   • 联系：都研究光与电的相互作用。
   • 区别：光电子学更侧重于传统器件和能量转换；光子学则更侧重于将光子作为信息载体，在信息传输和处理中的应用，是光子时代的代名词。
3. 论述题：为什么说光电子技术是一门综合性交叉学科？（第13页）
   • 回答思路：结合第13页的发展概图，说明光电子技术的发展建立在光学、数学、电学、材料学、机械加工等多个基础学科之上，并催生了光通信、人工智能、光计算机等更前沿的技术，体现了其高度的综合性和交叉性。

第二部分：光电子学发展史 (第14-25页)

这部分是考试出题的重点区域，包含大量的关键人物、年份和事件。

• 三大理论基石（光与电打交道的三个回合，第14页）:
  1. 1860年，麦克斯韦：光的电磁波动理论，将光与电磁学统一。
  2. 1905年，爱因斯坦：用量子论解释光电效应，揭示了光的粒子性。
  3. 1960年，梅曼 (Maiman)：发明了世界上第一台激光器（红宝石激光器），开启了光子时代。
• 关键技术突破与年代:
  • 1873年 - 1950s：光探测器时代
    • 1873年，W. R. 史密斯发现硒的光导特性（内光电效应）。
    • 这是 最早出现的光电子器件。
  • 1960s：激光器时代
    • 1960年，梅曼发明红宝石激光器（第17页）。
    • 随后，固体、气体、液体、半导体激光器相继出现。
  • 1970s：低损耗光纤时代
    • 1966年，英籍华人高锟（Charles Kao） 提出实现低损耗光纤的可能性，被称为“光纤之父”。
    • 70年代中后期，日、美、英开始建设光纤通信骨干网。
  • 1980s - 1990s：光通信网络大发展
    • 超大功率量子阱激光器、光纤无源/有源器件出现。
    • 中国在此期间建设了“八纵八横”光纤骨干网（第20页）。
  • 2000年 - 至今：硅基光电子（硅光）时代
    • 核心思想：利用成熟的半导体CMOS工艺来制造光电子器件，实现大规模、低成本的光电集成。
    • 关键事件（第22页）：1985年Soref的奠基性论文，2001年Luxtera成立，2016年Intel等巨头推出商用硅光产品。
    • 发展趋势：硅基光电子技术已成为集成电路技术的亚类（第23页），是未来光电融合的主流方向。