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光学专业硕士研究生培养方案

作者：发布日期：2021-10-30点击数：

　　一、学科简介

光学是物理学重要的分支学科之一，是研究光的本性、光的产生、光的传播、光与物质的相互作用以及光在科学研究和生产技术中各种应用的一门独立的学科。该学科具有源远的历史和丰富的积累，已经成为当前科学技术领域中最活跃的前沿之一。光学不仅是基础性的学科，也是一门应用性学科。当前，光学的应用已遍及或渗透到各个科学技术领域, 如空间、能源、材料、微电子、生物工程、化学工程。医疗、环境保护、遥感、遥测、精密加工、计量、通信、印刷、能源、生态环境、防灾、农业、生命科学、资源保护以及军事、农业等领域，不仅与人民的生活息息相关，也决定着社会的发展和进步。

随着生产力的发展和科学技术的进步，光学科学与技术获得了飞速的发展，逐渐形成了量子光学、非线性光学、信息光学、导波光学、激光物理、红外物理等新的分支。目前主要的研究领域有以下几个方面：（1）量子光学。其主要任务在于，研究光场的各种经典和非经典现象的物理本质、揭示光场的各种线性和非线性效应的物理机制、揭示光场与物质(原子、分子或者离子) 相互作用的各种动力学特性及其与物质结构之间的关系、揭示光子自身相互作用的基本特征、机理、规律以及光子的深层次结构等。自爱因斯坦于1905年用光的量子学说研究光电效应开始，量子光学领域先后取得了5个诺贝尔奖，这足以说明量子光学研究的重要作用以及国际科学界对量子光学学科的重视程度。（2）光电子学（光电材料与器件）。它在物理学科内是光学、凝聚态物理、原子物理、材料物理、理论物理等学科间的交叉学科；在物理学科外，它还与电子学、生物学、信息学、材料科学等学科交叉。光电材料是一种新型的功能材料，其应用范围非常广泛，在信号传输、光信息存储、平板显示、激光与红外武器等国民经济和国防科技的各个领域都有其重要的应用价值。研究、制备和开发各类光电材料已成为目前材料科学的研究热点。而光电技术被认为是二十一世纪取得国际技术市场先进地位至关重要的关键技术之一，光电产业将成为21世纪世界上主要的支柱产业之一。（3）光子晶体。随着社会的发展，半导体器件逐渐将不能满足信息技术发展的需要，必须寻找信息传输速率更高，效率更高的新材料。光子晶体的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能，使信息处理技术的"全光子化"和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命。普遍认为，光子技术将续写电子技术的辉煌，光子晶体将成为未来所依赖的新材料。

太阳集团0638官方网站光学研究开展于2005年，在光电材料与器件、光子晶体和光学薄膜材料与器件三个研究方向取得了有一定显示度的成果。而光学学科正是在这些研究成果的基础上，于2009年正式创建。该学科以物理学院，化学学院和电子信息工程学院为依托，有一支力量较强、素质较高、结构合理、发展后劲强的教学、科研队伍。光学学科同吉林大学、哈尔滨工业大学和中国科学院光学精密机械与物理研究所等家省内著名科研单位建立了良好的合作关系，促进了学科科研工作的发展。

本学科重视学科基本建设，拥有磁控溅射系统、高温高压合成系统、热压烧结装置、气相沉积装置、液相化学合成装置、管式及箱式电炉、高能球磨机、X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜、扫描探针显微镜、振动样品磁强计、穆斯堡尔谱仪、TG/DTA热分析仪、差示量热扫描仪、共聚焦显微拉曼光谱仪、红外拉曼光谱仪、荧光光谱仪、低温电阻测量系统、阻抗分析仪、半导体特性分析仪、电子万能实验机等仪器设备，可进行材料制备和分析测试工作，所有这些为本学科持续、稳定地进行高水平的教学、科研工作提供了很好的物资条件。

本学科在半导体发光材料、光子晶体、有机发光二极管等材料和器件的实验和理论研究等领域，先后承担国家“863”计划、国家自然基金、教育部、国家人事部、吉林省科技厅等资助的科研项目数十项，研究成果获省科技进步三等奖6项，近5年发表SCI、EI收录论文100余篇。同时，本学科重视为地方经济建设服务，并取得明显的经济和社会效益。

本学科注重学术交流，先后邀请前国际电子显微镜学会理事长桥本初次郎先生，中科院院士余瑞璜先生、程开甲先生、邹广田先生、陆埮先生、冯守华先生等国内外著名学者来本学科讲学，并聘请中科院院士邹广田先生、陆埮先生、冯守华先生，中国科技大学许武教授，吉林大学陈岗教授、郑伟涛教授、姚斌教授，东北师范大学刘益春教授，江苏大学李长生教授，瑞典林雪萍大学赵庆祥教授等为本学科兼职教授。

本学科的发展方向是建设成为具有较高学术水平和人才培养能力的学科，形成教学、科研的学术优势和特色，并结合我省和国家经济社会发展的需要，开展科学研究工作，为我省和国家的经济建设和社会发展做出更大的贡献。

　　二、培养方案

　　（一）培养目标

培养适应21世纪社会主义建设和人类持续发展需要的德、智、体全面发展的，具有创新精神和实践能力的高级专业人才。

1. 政治思想方面

坚持四项基本原则，热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导；具有高尚的科学道德和为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感；具有敬业爱岗、艰苦奋斗、遵纪守法、团结合作的精神；具有良好的思想品德、社会公德及职业道德。

2. 业务能力方面

具有扎实的光学理论基础知识和相关学科的基础知识，了解光学学科的发展历史、现状及发展方向，掌握研究物质的宏观和微观现象所用的物理模型和方法等专业理论及相关的数学知识与计算方法，较为熟练地掌握一门外语，能阅读本专业的外文文献，且具备一般的外语听说能力。具有严谨求实的科学态度和作风，具备从事光学前沿理论研究、实验研究以及应用技术开发的能力。可以胜任高等学校和研究单位或生产单位的研究、教学及高技术开发工作。

　　（二）研究方向

1. 光电材料与器件

2. 光子晶体

3. 光学薄膜技术

　　（三）主要相关学科

凝聚态物理；材料物理与化学；理论物理。

　　（四）学习年限及应修学分

学习年限为3年；学分不少于36，不超过38学分。

　　（五）课程设置与教学计划表

课程类别	课程名称与课程编码			总学时	周学时	学分	开课学期	考核
公共学位必修课	马克思主义理论课	科学社会主义理论与实践		40	2	1	Ⅰ	考试
		自然辩证法概论		60	3	2	Ⅰ	考试
	综合英语	听力，写作		160	4	4	Ⅰ—Ⅱ	考试
		口语
专业学位必修课	基础理论课	高等量子力学		60	3	3	Ⅰ	考试
		群论		60	3	3	Ⅰ	考试
		固体物理（二）		60	3	3	Ⅱ	考试
	专业课方向课	现代光学基础		60	3	3	Ⅱ	考试
		固体的光学性质		60	3	3	Ⅱ	考试
		半导体物理与器件		60	3	3	Ⅱ	考试
		光电子学与光电子技术		60	3	3	Ⅱ	考试
非学位必修课	文献阅读（前沿指导、方法论指导）			20	1	1	Ⅳ	考查
专业选修课（要求根据研究方向，任选2门）	高等光学			40	2	2	Ⅲ	考查
	有机光电子学与器件			40	2	2	Ⅲ	考查
	近代光学测试技术			40	2	2	Ⅲ	考查
	半导体材料生长技术			40	2	2	Ⅲ	考查
	薄膜光学			40	2	2	Ⅲ	考查
	光子晶体导论			40	2	2	Ⅲ	考查
	纳米光子学			40	2	2	Ⅲ	考查
	半导体激光器原理			40	2	2	Ⅲ	考查
公选课、跨专业课程、补修课	要求硕士生根据个人发展需要修读1门2学分全校公选课；并修读1门2学分的跨专业课程（可以是本院其他专业的课程，也可以是其他学院的相关专业课程）；补修1门与提升实践能力有关的课程（不计学分）。
实践活动与撰写学位论文	参加学术活动		第一至六学期进行，专家讲学及学术会议，考查（提交学术活动记录，5次以上），1学分。
	参加教学实践		第四学期进行教学实践（助课、讲课训练等），20学时，考查（提交书面鉴定），1学分。
	参加社会实践		第五学期结合撰写毕业论文参加社会调研等活动，考查（提交社会调研报告），1学分。
	撰写学位论文		第四学期进行学位论文开题；第五学期开始撰写毕业论文。要求观点鲜明、理论联系实际，有创新。第六学期进行学位申请、论文评阅和答辩。在学期间发表一篇至少第二作者（导师第一作者）省级公开发表的与本专业相关的论文。

　　（六）课程简介和参考书目

高等量子力学	内容简介	本科程主要介绍量子力学的理论结构，路径积分与格林函数，近似方法中的递推和迭代，二次量子化，对称性和守恒定律，角动量理论，量子散射理论，相对论量子力学，量子力学新进展简介等。
高等量子力学	参考书目	1. 曾谨言，《量子力学》（Ⅰ、Ⅱ卷），科学出版社，2000 2. 喀兴林，《高等量子力学》，高等教育出版社，1999 3. 倪光炯、陈苏卿，《高等量子力学》，复旦大学出版社，2000 4. 钱诚德，《高等量子力学》，上海交通大学出版社，1998 5. 杨泽森，《高等量子力学》，北京大学出版社，1995 6. 余寿锦，《高等量子力学》，山东科学技术出版社，1985
群论	内容简介	本科程主要介绍有限群及其表示的基本数学理论，点群在分析晶体宏观性质中的应用，群论与量子力学的关系，空间群的不可约表示及其在能带理论中的应用，晶格动力学中的群论方法，色群及其表示理论等。
群论	参考书目	1. 喀兴林、徐婉棠，《群论及其在固体物理中的应用》，高等教育出版社，2003 2. A. W. 约什，《物理学中的群论基础》，科学出版社，1982 3. 谢希德、蒋平、陆奇，《群论及其在物理学中的应用》，科学出版社，1986 4. 韩汝智、孙洪洲，《群论》，北京大学出版社，1987 5. 王仁卉、郭可信，《晶体学中的对称群》，科学出版社，1990 6. 马中骐，《物理学中的群论》，科学出版社，2001
固体物理 (二)	内容简介	本科程主要介绍固体的磁性理论，半导体的电子理论，固体的介电性质和光学性质，固体中的元激发，超导电性的基本现象和基本规律，非晶态物质及其它一些专题讲座。
	使用教材	方俊鑫、陈栋，《固体物理学》（下册），上海科学技术出版社，1982
	参考书目	1. 丁大同，《固体理论讲义》，南开大学出版社，2002 2. 李正中，《固体理论》，高等教育出版社，2002 3. 韦丹，《固体物理》，清华大学出版社，2003 4. 黄昆，《固体物理》，高等教育出版社，2002 5. R. Turton. The Physics of Solids. New York: Oxford Press, 2000
现代光学基础	内容简介	本课程系统而深入地论述了比经典波动光学到现代变换光学的基本概念和规律、典型现象和重要应用。包含了光线光学与波动光学之间、波动光学与量子光学之间的相互过渡等内容，同时尽可能多地把现代光学的新理论、新方法和新应用。
	使用教材	钟锡华，《现代光学基础》，北京大学出版社，2001
	参考书目	1. 林强，叶兴浩，《现代光学基础与前沿》，科学出版社，2010 2. 刘继芳，《现代光学》，西安电子科技大学出版社，2004 3. 刘钧，高明，《光学设计》出版社：西安电子科技大学出版社，2006
固体的光学性质	内容简介	本课程通过介绍固体材料中光的吸收、发射和散射光谱，晶体的带间跃迁的光学过程，与激子和杂质态相关的光学跃迁，以及低维与无序体系中光谱，论述了固体光谱学的基本理论、方法和实际应用。
	使用教材	福克斯（英国），《固体的光学性质》，科学出版社，2009
	参考书目	1. 方容川，《固体光谱学》，中国科学技术大学出版社， 2005 2．沈学础，《半导体光谱与光学性质》，科学出版社，北京，2002 3．莫党，《固体光学》，高等教育出版社，北京，1996
半导体物理与器件	内容简介	本课程系统讲述半导体物理的基础理论、概念以及常用半导体器件的基本结构、工作原理、主要性能和基本工艺技术等内容。
	使用教材	刘恩科，《半导体物理学》，电子工业出版社，2003 孟庆巨，《半导体器件物理》，科学出版社，2009
	参考书目	1. 叶良修，《半导体物理学》，高等教育出版社，1983 2. 黄昆，韩汝琦《半导体物理基础》，科学出版社，2010 3.（美）施敏，（美）伍国珏著，耿莉，张瑞智译，半导体器件物理，西安交通大学出版社，2008 4.（美）尼曼著，赵毅强等译，半导体物理与器件，电子工业出版社，2010
光电子学与光电子器件	内容简介	本课程主要讲述光与物质的相互作用，光在介质中的传播，光源，激光，LED，探测器，光波调制器件，光纤通讯与器件，光传感器，光电存储等方面的理论知识与应用介绍。
	使用教材	马养武，《光电子学》，浙江大学出版社，2006 梅遂生，《光电子技术》，国防工业出版社，2008
	参考书目	1. 阎吉祥，《光电子学导论》，华中科技大学出版社，2009 2. 马养武，《光电子学》，浙江大学出版社，2005 3. 张中华，《光电子学原理与技术》，北京航空航天大学出版社，2009 4. 马声全，光电子理论与技术，电子工业出版社，2005。 5. 李家泽，阎吉祥，《光电子学基础》，北京理工大学出版社,2007
高等光学	内容简介	本课程主要介绍光的电磁理论基础，波动方程，光波在无界空间中的传播，光波在介质及金属界面上的反射和折射特性，光在波导中的传播，光在各项异性介质空间（晶体）中的传播，光场的叠加和相干性，光波场的衍射和成像特性，光波场的零波长极限与近轴光学光学，光波场的统计特性等。
	使用教材	俞宽新，《高等光学》，北京工业大学出版社，2009
	参考书目	1. 赵建林，《高等光学》，国防工业出版社，2002 2. 季家镕，冯莹，《高等光学教程-非线性光学与导波光学》，科学出版社，2008 3. 季家镕，《高等光学教程-光学的基本电磁理论》，科学出版社，2007
近代光学测试技术	内容简介	本课程主要介绍近代光学测试技术的领域与特点、技术现状、方法的选择、技术发展的方向、光干涉技术、近代干涉测试技术、多通道干涉仪测试、波面位相的实时检测技术、长度(间隔、高度、振幅)的激光干涉。
	使用教材	杨国光，《近代光学测试技术》，浙江大学出版社，2005
	参考书目	1. 宋菲君，《近代光学信息处理》，北京大学出版社，2001 2. 王博熊，《测试技术基础》，清华大学出版社，2003 3. 浦昭邦，《光电测试技术》，机械工业出版社，2006
半导体材料生长技术	内容简介	本课程主要介绍各种Ⅲ-V族化合物半导体的外延生长技术和材料缺陷，讨论了液相外延、分子束外延、常压和低压金属有机化学汽相沉积，以及卤化物和氯化物输运汽相沉积等各项技术。
	使用教材	(美)张(Tsang,W.T.)，《半导体材料生长技术》，清华大学出版社，1993
	参考书目	1. 杨树人,丁墨元编著，《外延生长技术》，国防工业出版社，1992 2. 陆大成，段树坤，《金属有机化合物气相外延基础及应用》，科学出版社，2009
薄膜光学	内容简介	本书系统地介绍薄膜光学的基本理论和器件设计的相关知识，主要包括：薄膜光学基础，器件设计方法，薄膜制造基本方法，高质量光学薄膜器件的工艺方法，光学薄膜材料，光学薄膜特性测试，功能薄膜及其应用等内容。
	使用教材	卢进军，《光学薄膜技术》电子工业出版社，2011
	参考书目	1. O.S.希文斯（英国）/尹树百译，《固体薄膜的光学性质》，国防工业出版社，1965 2. H.A.Macleod著，周九林，尹树百译《光学薄膜技术》，国防出版社（1973） 3. 唐晋发，郑权著，《应用薄膜光学》，上海科技出版社（1978）
光子晶体导论	内容简介	本课程在介绍光子晶体基本概念、内涵和发展历程的基础上，首先引入有限群及其表示理论，讨论光子晶体结构及其本征电磁场的分类，重点分析基于光子晶体线缺陷的光波导、点缺陷的光学谐振腔和线缺陷与点缺陷耦合系统的基本物理性质及其在纳米光子器件中的应用，并介绍金属纳米结构的光学性质和在光子器件中的应用。
	使用教材	叶卫民，《光子晶体导论》，科学出版社，2010
	参考书目	1. 马锡英，《光子晶体原理及应用》，科学出版社，2010 2. 温熙森，《光子声子晶体理论与技术》，科学出版社，2006 3. K. Sakoda，《Optical Properties of Photonic Crystals》，Springer-Verlag，2004
纳米光子学	内容简介	本课程系统介绍纳米尺度光-物质相互作用的光子学科学和技术，及其在分子器件、量子电子器件、谐振隧穿器件、单电子器件、超导器件、DNA和量子计算等方面的应用。
	使用教材	普拉萨德（美）著，《纳米光子学》，西安交通大学出版社，2010
	参考书目	1. 波佩斯库（美）著《纳米生物光子学》，科学出版社，2011 2. Ralf B. Wehrspohn ，《Nanophotonic Materials: Photonic Crystals, Plasmonics, and Metamaterials》，Wiley-VCH ，2008 3. Ning Xi， King Lai，《Nano Optoelectronic Sensors and Devices: Nanophotonics from Design to Manufacturing》，William Andrew，2011
半导体激光器原理	内容简介	本课程介绍半导体激光器的基本原理、半导体激光器的基本结构、半导体激光器的主要性能、半导体激光器在光纤通信中的作用、可见光半导体激光器及其应用等内容。
	使用教材	杜宝勋，《半导体激光器原理》，兵器工业出版社，2004
	参考书目	1. 黄德修等，《半导体激光器及其应用》，国防工业出版社，1999 2. 蔡伯荣等，《半导体激光器》，电子工业出版社，1995 3. 江剑平，《半导体激光器》，电子工业出版社，2000 4. 张月清,王立军，半导体激光器进展，科学出版社，2002

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