《微纳光子学》课程是一门针对东南大学光学工程和物理电子学等专业开设的博士研究生学位课程,32学时,2个学分,每年秋季学期开课。
本课程的培养目标
通过本课程的学习,使学生能够对微纳尺度上光学现象的物理规律有深入的理解;熟悉诸如微纳光波导、光学微腔和微型激光器等一些新型的微纳光子学器件的原理;掌握光场调控技术、近场和远场表征技术等,并应用于新型微纳器件的设计中,为未来的科学研究和技术研发打下理论和技术基础;培养具备优良的思想品质、新时代工匠精神和过硬职业素质的光电子专业领军人才。
课程的主要内容
伴随着电子器件不断小型化的需求,微电子技术的发展越来越受到限制。相对而言,微纳尺度上的光学现象及微纳光电子器件的发展虽然起步较晚,但随着光子学与微纳加工技术的发展,微纳光子学这一学科逐渐兴起且越来越多的受到关注。目前,这一领域已经取得了很多重要的研究进展。
本课程关注微纳尺度上光学及光子学的新现象与新技术,着重讨论在微纳尺度上的光与物质相互作用的规律及光的产生、传输、调制、探测等方面的应用。主要内容为微纳光子学基础和前沿应用,介绍多种微纳表征技术,如高数值孔径成像、近场光学显微和远场光学表征技术,学习微纳光子学领域最新发展的新理论、新技术和新应用,如等离子激元光学、光场调控技术和亚波长金属结构。
教学团队
目前教学团队由3位中青年教师组成。团队中张若虎副教授和芮光浩教授分别荣获东南大学校级青年教师授课竞赛二等奖和三等奖。课程负责人顾兵教授已有二十多年高教教龄,长期承担本课程教学和改革任务,曾获东南大学教学奖二等奖,2016.1-2018.12担任东南大学电子科学与工程学院教学督导,2021年负责的本科生专业基础课程《现代光学基础》获首届省级线上线下混合式一流本科课程认定。该课程2022年荣获江苏省研究生优秀课程认定。
顾兵老师讲授第一章、第二章和第五章;芮光浩老师讲授第四章和第六章;张若虎老师讲授第三章。该课程由顾兵老师负责授课、教学设计、辅导与答疑、教学改革与研究;芮老师和张老师负责相应章节的授课、在线辅导及答疑等服务。
课程的特色
本课程的特色与创新在于将微纳表征技术和微纳光子学前沿专题有机结合,以新工科视角构建了较为完整的知识体系;采用线上线下混合式教学,理论讲授、课程讨论和习题解答等,建立了较完备的教学模式。具体体现如下:
(1)建设高水平教研团队,实施了高端引领策略
该课程所属的“电子科学与技术”学科是首批国家一级重点学科,国家“双一流”建设学科,科研和教学力量雄厚。课程教学团队成员从事微纳光子学相关科学研究,均承担国家级科研项目,积极参加课程建设与教学改革。教学团队定期开展教研活动,参加教学会议和国内外学术会议,不断将微纳光子学前沿知识融入到课程教学中,教学与科研相互促进。
(2)课程知识体系前沿、完备
通过多年的课程建设与改革,该课程已经形成了较为完备、前沿的课程内容体系。既讲授微纳光学的基本原理,如高数值孔径成像,也介绍多种微纳表征技术,如近场光学显微和远场光学表征技术。重要的是结合本校光学工程和物理电子学等学科的研究方向,精选了三个重要的微纳光子学研究热点,从原理、效应、设计和应用等多维度全方位讲授当前微纳光子学的前沿领域。
(3)发挥信息技术优势,革新教学模式
建设了在线开放课程教学平台,通过实施基于短视频、课程专题讨论和光子学前沿知识窗等的探究式学习、协作学习和发散性学习,激发同学们的学习兴趣、促进他们主动学习和科学思考,为今后从事基础或应用研究奠定基础。通过理论学习、设计仿真和技术应用等相结合,形成了知行合一、启迪创新的教学新模式,努力培养同学们评判性阅读、逻辑思维和科学思考的科学创新精神。
课程参考资料
《微纳光子学:从基础到应用》/顾兵,芮光浩,张若虎编著。北京:科学出版社,2023.7