纳米光子学前沿

课程编码：0702J1M07002H 英文名称：The frontier of Nanophotonics 课时：20 学分：1.00 课程属性：高级强化课 主讲教师：戴庆

纳米光子学（Nanophotonics）是纳米科学与光学交叉产生的基础前沿科学，主要研究在纳米尺度光的行为和纳米尺度上光与物质的相互作用。随着新型纳米光子学材料的出现和微纳加工技术的发展，纳米光子学领域展现出前所未有的奇异特性，在信息、能源、军事和生命领域具有重要的应用前景。本课程则介绍纳米尺度上光学及光子学新现象与新技术，着重讨论在纳米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。主要讲授纳米光子学的理论基础、先进表征技术、材料发展历程，讨论几种纳米光子学器件及其在信息、生物、能源等领域的应用，并探讨目前纳光子学研究的最新进展。

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第一章 纳米光子学基础 4课时
第一节 纳米光子学概述
第二节 纳米光子学理论基础
第三节 纳米光子学计算方法
第二章 纳米光子学表征技术 4课时
第一节 近场光学显微镜（低温，时间分辨等）
第二节 时间分辨电子显微镜（超快SEM，TEM，STM，PEEM等）
第三节 先进光源的应用（FEL，同步辐射，阿秒光源等）
第四节 讨论：纳米光子表征技术发展趋势
第三章 纳米光子学材料与结构4课时
第一节 纳米光子学材料的发展历程
第二节 碳基材料与二维范德华晶体（异质结，魔角等）
第三节 超构材料与超表面（隐身材料等）
第四节 讨论：纳米光子材料的发展趋势
第四章 纳米光子学器件及应用最新进展 4课时
第一节 信息领域：集成光子回路
第二节 生物领域：纳米生物传感与诊断
第三节 能源领域：光源、光伏与光催化
第四节 讨论：纳米光子学的应用前景
第五章 实践课：石墨烯纳米光子器件的电磁仿真 4课时
第一节 Comsol软件的基本操作
第二节 石墨烯等离激元器件的建模
第三节 石墨烯等离激元器件的电磁仿真
第四节 自由讨论与答疑

1. P. N. Prasad, nanophotonics (John Wiley & Sons New Jersey,2004).
2. J.Jahns and S. Helfert, Introduction to Micro- and Nanooptics (Wiley-VCH,Verlag GmbH, 2004)
3. A. Yariv, Optical electronics in modern communications (Oxford University Press, New York, 1997).
4．H. A. Haus, Waves and fields in optoelectronics (Prentice-Hall, New Jersey, 1984).

戴庆，国家纳米科学中心所务委员、科技处处长、中科院特聘研究员，博士生导师。获第十五届中国青年科技奖和国家杰出青年科学基金资助。现任英国皇家化学会会士，军委科技委主题专家、第十三届青联委员。2003-2007年在英国帝国理工大学完成本硕连读课程(MEng)，2011年在英国剑桥大学获得博士学位，随后在剑桥大学光电子研究中心从事博士后研究工作。2012年当选剑桥大学Wolfson学院Junior Research Fellow并入选“国家特聘专家青年项目”，同年5月加入国家纳米科学中心。主要从事纳米材料光子性能调控与器件研究，通过调控材料极化激元实现微纳尺度光压缩与转化功能，为下一代高速光电子芯片提供关键光电互联方案。成果包括：成功将入射光波长压缩百倍引入芯片，解决因衍射极限导致的光电互联模块尺寸失配问题；利用自主研制的国内首台低温（30K）近场显微镜，设计新模式异质结将SPP寿命提升十倍达到皮秒量级，满足芯片中波导传输需求；在单壁碳管中首次观测光场电子隧穿效应，获得高时空相干飞秒超快电子源，实现高速电光信号转换。已在Nature Mater.、Nature Photon.、Nature Commun.、Adv. Mater.、Phys. Rev. Lett.等国际知名学术期刊发表SCI论文116篇，相关成果被Nature等科学媒体高亮报道。申请国家发明专利45项，授权20项。作为执行主席举办了第691次香山科学会议、ChinaNANO 光子学分会等高水平学术会议。现担任Nanoscale和Nano Today期刊副主编和Nature、Nature Materials等期刊的特约审稿人。