◎系所教育目標：
本系所之發展方向以光電科學與固態電子(半導體科學)為主，在紮實的學術研究基礎下，並與產業界積極合作，發展前瞻性學術研究及技術開發。
本系研究團隊分成兩大主軸，彼此相互連結，兩大主軸分別為：
(一)光電科學：太陽能電池、液晶光學、非線性光學、光學薄膜、光學設計、光電元件、光纖光學、雷射光學、生醫光電。
(二)固態電子(半導體科學)：量子元件、表面及介面科學、磁性薄膜、奈米電子、自旋電子學、半導體薄膜、半導體奈米製程或元件模擬、薄膜電晶體製程與技術。 |
| ◎核心能力 | 關聯性 |
| 1.培養應用物理知能 | 4 關聯性稍強 |
| 2.培養應用光電科學知能 | 4 關聯性稍強 |
| 3.培養應用固態電子(半導體科學)知能 | 2 關聯性稍弱 |
| 4.培養應用實驗技能 | 3 關聯性中等 |
◎本學科內容概述：
這是一門雷射物理相關課程, 目標是讓學生了解(a)建構雷射的基本要素, 以及(b)雷射的基本操作原理, 提供未來學生擔任雷射光學研發工作或是學習進階物理課程(非線性光學、原子與分子光學、量子光學、半導體雷射、固態電子學...)所需之必備知識。 |
◎本學科教學內容大綱：
1. 光的放大
2. 光振腔光學
3. 光的振盪
4. 暫態雷射光行為
5. 光束光學
6. 雷射光束的特性
7. 新型雷射系統 |
◎本學科學習目標：
這是一門雷射物理相關課程, 目標是讓學生了解(a)建構雷射的基本要素, 以及(b)雷射的基本操作原理, 提供未來學生擔任雷射光學研發工作或是學習進階物理課程(非線性光學、原子與分子光學、量子光學、半導體雷射、固態電子學...)所需之必備知識。 |
| ◎教學進度： |
| 週次 | 主題 | 教學內容 | 教學方法 |
01
9/20 | Syllabus | 1. Introduction of lasers
2. Applications of lasers
3. Types of lasers | 講授。 |
02
9/27 | Light amplification | 1. Density of modes
2. Blackbody radiation
3. Interactions of atom with EM wave | 講授。 |
03
10/4 | Light amplification | 1. Einstein coefficients
2. Transition rate in thermal equilibrium | 講授。 |
04
10/11 | Light amplification | 1. Two-level atomic system
2. Population inversion
3. Three- and four-level atomic systems | 講授。 |
05
10/18 | Light amplification | 1. Optical pumping and CW wave operation
2. Dampled oscillator model and lineshape function | 講授。 |
06
10/25 | Light amplification | 1. Lineshape broadening
2. Optical gain and gain coefficient
3. Transition cross section
4. Gain saturation | 講授。 |
07
11/1 | Resonator optics | 1. Fabry-Perot resonator
2. Finesse, Q factor, photon lifetime | 講授。 |
08
11/8 | Resonator optics | 1. Stability condition
2. Unstable resonators | 講授。 |
09
11/15 | 期中考 | 期中考 | 期中考。 |
10
11/22 | Laser oscillation | 1. Amplifier and feedback loop
2. Gain and phase conditions
3. Frequency selection
4. Frequency pulling | 講授。 |
11
11/29 | Laser oscillation | 1. Gain profile, loss line and lasing modes
2. Single mode selection
3. Longitudinal and transverse modes | 講授。 |
12
12/6 | Transient laser behaviors | 1. Relaxation Oscillations
2. Laser spiking | 講授。 |
13
12/13 | Transient laser behaviors | 1. Short laser time duration
2. Q-Switching
3. Mode-Locking | 講授。 |
14
12/20 | Beam optics | 1. Matrix formulation of geometrical optics
2. Multilayer dielectric coatings
3. Fabry-Perot interferometer | 講授。 |
15
12/27 | Beam optics | 1. Lowest-order mode
2. Free space propagation
3. The ABCD law
4. Higher-order modes | 講授。 |
16
1/3 | Properties of laser beams | 1. Directionality
2. Monochromaticity
3. Coherence
4. Brightness | 講授。 |
17
1/10 | new laser systems | new laser systems | 講授。 |
18
1/17 | 期末考 | 期末考 | 期末考。 |
◎課程要求：
具備部分"普通物理"與"電磁學"或"光學"背景知識尤佳,上課發問有利授課老師針對學生的不同背景(電子或物理或其他相關理工科系)逐步引導教學 |
◎成績考核
期中考50%
期末考50%
|
◎參考書目與學習資源
參考用書：B. E. A. Saleh and M.C. Teich, “Fundamentals of Photonics”, 2nd edition, Wiley Interscience (2007).
參考用書：Orazio Svelto, "Principles of Lasers", 5th edition, Springer (2010).
參考用書：William T. Silfvast, "Laser Fundamentals", 2nd edition, Cambridge University Press (2004). |
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