光学专业硕士研究生培养方案
（学科专业代码：070207 授予理学硕士学位）
一、学科专业简介
光学是研究光（从微波直至χ射线及γ射线）的产生、传播、探测、变换以及与物质（如原子、分子、材料）的相互作用原理、技术及应用的一门学科。光学是物理学的一个重要分支，是一门经典而又充满活力的学科。相对论及量子力学的建立，激光的发明及应用，光纤通信产业的崛起等等20世纪最伟大的科技成就，无不得益于光学的促进与推动。在21世纪，光学将向着更为广泛的领域发展和渗透，成为物理学以及信息、生命、材料、能源等科学与技术的主要基石之一。该学科于2000年获硕士学位授予权，历史悠久，师资力量雄厚，我校是国内最早从事量子光学研究的单位之一，新近建设的激光光谱实验室等先进实验室，提供了培养本学科科学研究所需的工作环境。
二、培养目标
硕士学位获得者应具有较坚实的基础知识，掌握本学科坚实的理论基础及系统的专门知识，掌握相关的实验技术及计算机技术。掌握一门外语，具有从事科学研究工作及独立从事专门技术工作的能力以及严谨求实的科学态度和工作作风，能胜任高等院校、科研机构和产业部门有关方面的教学、研究、工程开发及管理工作。
三、研究方向简介
本学科点着重研究光的产生、传播、探测、变换以及与物质的相互作用原理、技术及应用。
主要研究方向及内容：
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序号
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研究方向名称
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简介
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1
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量子光学和量子信息科学
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研究光及其与物质相互作用的量子特性和非线性特性。研究光学微器件的原理，考察强光作用下原子的非经典性质。探讨这些量子特性在量子信息处理中的应用，设计量子通信、量子计算、量子测量的新方案。
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2
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激光光谱学
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实验方面，在中红外和远红外波段研究大气化学、星际、生命科学等相关学科感兴趣的瞬态分子和分子离子的振转和纯转动高分辨光谱特性及结构。理论方面，采用量化计算方法计算实验中需观测的分子和分子离子的光谱结构。
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3
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激光物理学
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研究激光的特性，提出产生新型激光的方案，并考察这些新型激光在光与物质相互作用中的应用。
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4
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光电子学
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从信息的角度研究光电子领域的相关技术、系统及应用，主要包括光电传感与测量、光通信、光电信号处理与控制、图像处理技术等。研究光学信息处理的原理和技术。
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5
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集成光学
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研究应用于通信系统的光集成器件，包括集成光源、调制器、光斑转换器、波分复用/解复用器、光开关等各类器件的模拟、设计，以及光波导加工工艺、器件原型制备和表征技术。
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四、学习年限
学习年限一般为3年，最长不超过4年，鼓励优秀学生2年或2年半毕业。
五、课程设置与学分
实行学分制，要求总学分达到36－38学分，其中学位公共课9学分，学位专业课、指定选修课和任意选修课的学分为25－27学分，实践环节为2学分。
具体课程设置见附表。
六、实践环节
实践环节包括教学实践、学术活动两部分，各占1学分。
教学实践必须面对本专业本科学生，一般安排在第二学年进行，教学实践内容可以是讲授部分本专业课程，也可以辅导答疑、批改作业、指导实验、辅导或协助指导本科生课程设计和毕业论文，教学实践的工作量为17学时，学生要填写《华中师范大学硕士研究生教学实践考核表》，已有三年相关工作经历的硕士生，可以免修教学实践。
学术活动要求必须参加本学科的学术活动8次以上，其中1次必须是校外学术活动，每次都要有1千字以上的学习报告，并填写《华中师范大学硕士研究生学术活动考核表》。实践活动结束后，由导师和导师组进行考核，确定合格或不合格。
七、科学研究
三年毕业的硕士生不作发表论文的硬性规定，申请提前毕业的硕士生在校期间必须有署名单位为华中师范大学且以第一作者身份公开发表的本专业学术论文1篇。
八、学位论文
研究生应在导师的指导下，选择有重要学术或应用价值的课题开展研究，学位论文要有新见解。研究生应于第3学期末提交开题报告，开题报告应详细阐述选题意义，国内外发展状况，研究内容和方案，工作进度安排和主要参考文献等。导师组对开题报告进行审定。第5学期期中，导师组对课题研究进展进行中期评估检查。论文答辩前一个月，导师组对论文研究成果进行评估验收，达不到要求的不得参与学位论文答辩。学位论文评审和答辩按照《华中师范大学学位授予工作实施细则》进行。
九、培养方式与方法
研究生培养采用导师负责与指导组集体培养相结合的培养方式。入学后一个月内，研究生结合自己的兴趣和特点，在导师指导下制定好个人培养计划。
进入课题研究后，按照正规科研管理模式，定期参与科研团队的学术讨论，在导师的指导下，逐步提高分析问题、解决问题的能力，锻炼独立从事创新性研究的能力。同时组织研究生参加各种形式的学术讲座、学术报告、讨论班、社会实践和社会调查等学术活动，锻炼提高研究生的综合素质。
十、其它
附课程设置表：
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课程类别
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课程编号
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课程名称
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学时
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学分
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开课学期
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任课教师
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学
位
课
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学位公共
课
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0003
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第一外国语
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136
|
5
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1+2
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00022
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中国特色社会主义理论与实践研究
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36
|
2
|
1
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00077
|
自然辩证法概论
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18
|
1
|
2
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学位专业课
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112107020101
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高等量子力学
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51
|
3
|
1
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112107020701
|
随机过程
|
68
|
4
|
1
|
郭红
|
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112107020702
|
现代光学
|
68
|
4
|
1
|
李高翔
|
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112107020703
|
激光物理学Ⅰ
|
68
|
4
|
2
|
胡响明
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|
指定选修课
|
研究方向
|
1
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112107020704
|
量子光学
|
51
|
3
|
2
|
郭红、谭华堂
|
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112107020705
|
量子信息的物理基础
|
51
|
3
|
2
|
谭华堂、李高翔
|
|
2
|
112107020706
|
激光技术与应用
|
51
|
3
|
2
|
黄光明、段传喜
|
|
112107020707
|
高等原子分子物理学
|
51
|
3
|
2
|
段传喜、黄光明
|
|
3
|
112107020708
|
激光量子理论
|
51
|
3
|
3
|
胡响明、徐俊
|
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112107020308
|
非线性光学
|
51
|
3
|
2
|
胡响明、徐俊
|
|
4
|
112107020709
|
信息光学
|
51
|
3
|
2
|
张国平、李志扬
|
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112107020710
|
光波导理论与技术
|
51
|
3
|
3
|
张国平
|
|
5
|
112107020711
|
光集成器件器件原理与技术
|
51
|
3
|
2
|
李志扬
|
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112107020712
|
半导体与光集成工艺
|
51
|
3
|
2
|
李志扬
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|
任意选修课
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112107020804
|
光电子学
|
51
|
3
|
3
|
张国平
|
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112107020501
|
固体理论
|
51
|
3
|
3
|
黄新堂
|
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112107020803
|
数值分析
|
51
|
3
|
2
|
李志扬、吴少平
|
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112107020103
|
量子场论
|
51
|
3
|
3
|
|
|
112107020102
|
群论
|
51
|
3
|
3
|
|
|
112107020713
|
原子光学
|
51
|
3
|
3
|
李高翔、吴少平
|
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112207020702
|
激光光谱学
|
51
|
3
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|
黄光明、段传喜
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112107020714
|
量子化学
|
68
|
4
|
3
|
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|
112207020706
|
计算分子光谱学
|
51
|
3
|
2
|
段传喜、黄光明
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实践环节
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00014
|
教学实践
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17
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1
|
3
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00015
|
学术活动
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17
|
1
|
3
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光学专业硕士生专业课程内容简介
课程编号：112107020701 课程名称：随机过程
英文译名：Stochastic Processes 开课学期：1
开课院（系）：物理学院物理系 学时/学分：51/3
任课教师：郭红
内容简介：
随机过程是研究随机现象的数学理论分支，是构造随机模型的基础理论之一。本课程系统介绍随机过程的基本理论和几类重要随机过程模型及其应用，主要包括Markov过程和平稳过程，初步介绍随机分析与随机微分方程。
主要教材：
刘次华 《随机过程》 华中科技大学出版社 2001年
主要参考书：
1. Edward P. C. Kao《An Introduction to Stochastic Processes》 机械工业出版社 2003年
2.刘嘉焜 《应用随机过程》 科学出版社 2000年
3. 申鼎煊 《随机过程》 华中理工大学出版社 1990年
4. 陆大金 《随机过程及其应用》 清华大学出版社 1986年
课程编号：112107020702 课程名称：现代光学
英文译名：Modern Optics 开课学期：1
开课单位：物理学院物理系 学时/学分：68/4
任课教师：李高翔
内容简介：
本课程以光的电磁理论为主线，主要介绍光波场在各种不同环境中的线性传播特性及其现代运用。内容包括：光的电磁理论、光波在无限大均匀各向同性介质中的传播、光波的反射和折射、光波在波导中的传播、光波在各向异性晶体中的传播、光波叠加与相干性，光波衍射与成像，光线光学基础及光波场的统计特性等。
主要教材：
赵建林 《高等光学》国防工业出版社 2002年
主要参考书：
1. 张国平等 《现代光学》华中科技大学出版社 2002年
2.B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamental of Photonics, John Wiley & Sons, Inc. 1991
课程编号：112107020703 课程名称：激光物理学Ⅰ
英文译名：Laser Physics 开课学期：2
开课院系：物理系 学时/学分：68/4
任课教师：胡响明、徐俊
开课形式：讲授与讨论、自主学习， 考核方式：课程论文
内容简介：
电磁场量子化，光场数态、相干态和压缩态，光与原子作用的半经典理论，光与原子作用的量子理论，准几率分布函数，库理论—密度矩阵方法，激光量子理论，库理论—噪声算符方法，激光起伏朗之万方法，关联发射激光，缀饰态激光
主要教材：
1. Muray Sargent III, Marlan O, Scully, Willis E. Lamb, Jr., Laser Physics, Addison Wesley, 1974 （《激光物理学》，杨顺华、彭放译，科学出版社，1982年）。.
2. M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics, Cambridge University Press, 1997.
参考书目：
D. F. Walls, G. J. Milbern, Quantum Optics, Speringer-Verlag, Berlin Heidelberg 1994.
课程编号：112107020704 课程名称：量子光学
英文译名：Quantum Optics 开课学期：2
开课院（系）：物理学院物理系 学时/学分：51/3
任课教师：郭红、谭华堂
内容简介：
本课程系统介绍了量子光学的基本理论，涉及光场的量子化、光与原子相互作用的半经典理论及其量子理论。
主要教材：
彭金生、李高翔《近代量子光学导论》，科学出版社 1996年
主要参考书：
1. D. F. Walls, G. J. Milburn《Quantum Optics》 世界图书出版公司 1998年
2. M. O. Scully and M. S. Zubairy《Quantum Optics》 世界图书出版公司 2000年
3. Leonard Mandel and Emil Wolf《Optical Coherence and Quantum Optics》世界图书出版公司 2001年
课程编号：112107020705 课程名称：量子信息的物理基础
英文译名：Physical Foundation of Quantum information
开课学期：2 开课单位：物理学院物理系
学时/学分：51/3 任课教师：李高翔、谭华堂
内容简介：
本课程以量子力学基本原理为基础，主要介绍量子信息物理基础和基本的量子信息处理过程。主要内容包括：量子信息物理基础、量子纠缠态及其纯化、量子态的隐性传送、量子逻辑门及量子计算、以及量子退相干及量子纠错。
主要教材：
M. A. Nielsen & I. L. Chuang 《Quantum Computation and Quantum Information》Cambridge 2000年
主要参考书：
D. Bouwmeester, A. Ekert, A.Zeilinger《The physics of quantum information》Springer 2000年
课程编号：112107020707 课程名称：高等原子分子物理学
英文译名：Advanced atomic and molecular physics 开课学期：2
开课院系：物理学院物理系 学时/学分：51/3
任课教师：段传喜、黄光明
开课形式：讲授与讨论 考核方式：考试
内容简介：
谱线宽度和线形，原子光谱，分子对称性，转动光谱，振动光谱，拉曼光谱，双原子分子的电子光谱，多原子分子的电子光谱。
主要教材：
1．徐克尊，高等原子分子物理学，科学出版社，2006。
2．P. F. Bernath, Spectra of Atoms and Molecules, Oxford University Press, 1995.
主要参考书目：
H. Wolf, Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry, Springer, 1995。
课程编号：112107020706 课程名称：激光技术与应用
英文译名：Laser techniques and applications 开课学期：2
开课单位：物理学院 学时/学分：51/3
任课教师：黄光明、段传喜
开课形式：讲授与讨论、自主学习 考核方式：课程论文
内容简介：
光谱学的基本概念，光电探测器，光谱仪和干涉仪，光谱测量中的调制技术，微弱信号检测技术，激光单元技术，几种激光系统介绍，光的绝对波长和相对波长测量，光辐射的时间测量，分子束光谱技术，几种基本的激光光谱测量技术，真空技术。
主要教材：
陈扬祲，杨晓华，激光光谱测量技术，华东师范大学出版社，2006
主要参考书目：
1．W.Demtroder, Laser Spectroscopy, Basic Concepts and Instrumentation, 3rd ed., Springer-Verlag, 2003
2．陈家璧，激光原理及应用，电子工业出版社， 2004
课程编号：112107020708 课程名称：激光量子理论
英文译名：The Quantum Theory of Lasers 开课学期：3
开课院系：物理学院物理系 学时/学分：51/3
任课教师：胡响明、徐俊
开课形式：自主学习、集中讨论 考核方式：课程论文
内容简介：
普朗克辐射定律和爱因斯坦系数，原子－辐射相互作用的量子力学，混沌光的起伏性质，量子化辐射场，量子化场与原子的相互作用，光子光学，光的产生和放大，共振荧光和光散射
主要教材：
Rodney Loudon, The Quantum Theory of Light, Oxford University Press, 2nd ed. 1983, （《光的量子理论》，于良、王维新、段存贤译，高等教育出版社，1992年）。
参考书目：
M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics, Cambridge University Press, 1997.
课程编号：112107020308 课程名称：非线性光学
英文译名：Nonlinear Optics 开课学期：3
开课院系：物理学院物理系 学时/学分：51/3
任课教师：胡响明、徐俊
开课形式：自主学习、集中讨论 考核方式：课程论文
内容简介：
非线性光学极化率，非线性光学相互作用的波动方程描述，非线性光学极化率的量子力学描述，强度依赖的折射率，二能级原子非线性光学，基于强度依赖折射率的过程，自发光散射，受激布里渊散射和受激瑞利散射、受激拉曼散射。
主要教材：
Robert W. Boyd, Nonlinear Optics, Academic Press, Inc., 1992.
参考书目：
Y. R. Shen, The priciples of Nonlinear Optics, John Wiley & Sons, Inc., 1984（《非线性光学原理》，顾世杰译，科学出版社，1987年）。
课程编号：112107020710 课程名称：光波导理论与技术
英文译名：Theory and Technology of Optical Waveguide 开课学期：2
开课院（系）：物理学院电信系 学时/学分：51/3
任课教师：张国平 李志扬
内容简介：
本课程系统地讲述了光波导传输理论和光通信器件的工作原理。共分9章。第1章是对光通信及相应的器件的概略介绍。第2章是电磁场理论基础，介绍经典电磁理论的主要结论。第3章是几何光学分析方法，讲述光波导中光的传播规律。第4章讲述平面波导及条形波导的模式理论。第5章介绍光纤的模式理论。第6章讲述光纤的色散特性和色散补偿技术。第7章是光纤的非线性传输理论，讲述光纤中重要的非线性效应。第8章介绍光通信系统中常用的无源光器件的结构、工作原理和特性。第9章讲述有源光器件的结构、工作原理及特性。
主要教材：
《光波导理论与技术》李玉权崔敏 人民邮电出版社 2002年12月
参考书目：
1. 《光波导理论（第2版）》吴重庆编著 清华大学出版社，2005
2. 《光波导理论》A. W. 斯奈德，J. D. 洛夫人民邮电出版社 1991
3. 《光波导技术基本理论》叶培大吴彝尊人民邮电出版社 1984
课程编号：112107020709 课程名称：信息光学
英文译名：Information Optics 开课学期：2
开课院（系）：物理学院电信系 学时/学分：51/3
任课教师：张国平李志扬
内容简介：
本课程系统地讨论学习信息光学基础理论、基本概念和物理图像，以及光学信息处理的基本原理和方法。其内容包括：第1章线性系统分析，第2章标量波衍射理论，第3章透镜地傅里叶变换特性，第4章光学成像系统的传递函数，第5章部分相干光理论，第6章光学全息，第7章空间滤波，第8章光学信息处理。
主要教材：
《信息光学》苏显渝李继陶 科学出版社 2004年8月
参考书目：
4. 《光信息科学技术原理及应用》陈家壁苏显渝 高等教育出版社2002年7月
5. 《近代光学信息处理》宋菲君 北京大学出版社 2004年7月
6. 《光学信息处理》扬震寰著 母国光等译 南开大学出版社 2003年
课程编号：112107020712 课程名称：半导体与光集成工艺
英文译名：The Science and Engineering of Microelectronic and Photonic Fabrication
开课学期： 2 开课院（系）：物理学院电信系
学时/学分：51/3 任课教师：李志扬
内容简介：
本课程系统地讲述微电子与光集成器件制造的科学原理与工程技术，包括集成电路制造所涉及的各项基本单项工艺，如光刻、等离子体和反应离子刻蚀、离子注入、扩散、氧化、蒸发、气相外延生长、溅射和化学气相淀积等，在此基础上，进一步讨论光集成专用工艺，如基片工艺、光波导加工工艺等。
主要教材：
《微电子制造科学原理和工程技术》 Stephen A. Campbell 著 曾莹、严利人等译 电子工业出版社 2003年
参考书目：
1.《集成光学》黄天同王兆宏等著西安交通大学出版社 2005年
2.《半导体硅基材料及其光波导》赵泽洲高勇编著电子工业出版社 1997年
课程编号：112107020711 课程名称：光集成器件原理与技术
英文译名：Photonic Integrated Circuits 开课学期：1
开课院（系）：物理学院电信系 学时/学分：54/3
任课教师：李志扬
内容简介：
本课程系统地讲述适用于光通信网络的光集成器件的物理原理、设计与制作工艺，所涉及的光集成器件包括集成光源器件、光调制器、调制集成光源和多波长集成光源、波长可变光源与波长转换器、光集成发射与接受器件、光放大器、光滤波器、隔离器、AWG波分复用/解复用器、光开关等。
主要教材：
《光集成器件》小林功郎著崔凤林译科学出版社 2002年
参考书目：
1.《光通信器件与系统》，J.H. Franz, V.K.Jain 著徐宏杰何琚蒋剑良等译电子工业出版社 2002年
2.《光纤通信用新型光无源器件》黄章勇编著北京邮电大学出版社 2004年
3.《光电子器件和组件》黄章勇编著北京邮电大学出版社 2001年
4.《集成光电子学》黄天同王兆宏等著西安交通大学出版社2005年
课程编号：112107020804 课程名称：光电子学
英文译名：Optoelectronics 开课学期：3
开课院（系）：物理学院电信系 学时/学分：51/3
任课教师：张国平 李志扬
内容简介：
本课程系统地讨论光电子学的基本原理与应用基础。第1章介绍光辐射的基本定律和光电子学中常用的光源；第2章讨论光的传播理论及在不同介质中的传播特性；第3章介绍光束的调制方法、扫描原理和几种典型的光调制器；第4章讨论光的探测原理及光探测器的性能；第5章介绍光电成像原理及器件；第6章是光显示技术及相关器件；第7章是光存储技术；第8章介绍光电子学在国民经济、国防等方面的应用。
主要教材：
《光电子技术》安毓英刘继芳李庆辉编电子工业出版社 2002年5月
参考书目：
1. 《光电子学》申铉国张铁强兵器工业出版社 1994年8月
2. 《光电子技术——信息装备的新秀》梅遂生等编国防工业出版社 1999年9月
3. 《光电子技术》明海张国平谢建平中国科学技术大学出版社 1998年1月
课程编号：112107020713 课程名称：原子光学
英文译名：Atom Optics 开课学期：3
开课院（系）：物理学院物理系 学时/学分：51/3
任课教师：李高翔
内容简介：
本课程主要介绍原子光学的基本知识，其主要内容包括：辐射场对原子的辐射力、原子冷却的基本方法、原子束的准直和聚焦、原子衍射、原子阱及原子波导、物质波的相干性、玻色－爱因斯坦凝聚基本性质、双体碰撞原子激光理论、物质波混频理论、物质波与光场的参量放大等内容。
主要教材：
P. Meystre Atom Optics AIP Press 2001
主要参考书：
1. 彭金生、李高翔《近代量子光学导论》，科学出版社 1996年
2. M. O. Scully and M. S. Zubairy 《Quantum Optics》 世界图书出版公司 2000年
课程编号：112207020702 课程名称：激光光谱学
英文译名：Laser spectroscopy 开课学期：3
开课院系：物理学院 学时/学分：51/3
任课教师：黄光明、段传喜
开课形式：自学和讨论 考核方式：课程论文
内容简介：光的吸收和发射，光谱线的宽度和轮廓，光谱仪器，激光器的基本原理，作为光谱光源的激光器，可调谐相干光源，用激光器的多普勒极限吸收和荧光光谱学，激光喇曼光谱学，高分辨亚多普勒激光光谱学，时间分辨激光光谱学，碰撞过程的激光光谱学，最终分辨极限，激光光谱学的应用。
主要教材：W.Demtroder, Laser Spectroscopy, Basic Concepts and Instrumentation, 3rd ed., Springer-Verlag, 2003
参考书目：G. Herzberg, The Spectra and structures of simple free radicals, Cornell university press,1971
G. Herzberg, Molecular spectra and molecular structure, (a)1, (b)2 Van Nostrand, 1944
课程编号： 112207020706 课程名称：计算分子光谱学
英文译名：Computational molecular spectroscopy 开课学期：2
开课院系：物理学院 学时/学分：51/3
任课教师：段传喜、黄光明
开课形式：自学和讨论 考核方式：课程论文
内容简介：分子对称性，双原子分子光谱，多原子分子光谱，从头计算方法，密度泛函理论。
主要教材：H. Wolf, Molecular Physics and Elements of Quantum Chemistry, Springer, 1995。
参考书目：P. R. Bunker, Molecular Symmetry and Spectroscopy, NRC Research Press, 1998.
D. Young, Computational Chemistry, John Wiley & Sons, 2001. | 
