課程資訊
課程名稱
光電導論
Fundamentals of Electro-optics 
開課學期
110-2 
授課對象
電機資訊學院  電機工程學系  
授課教師
王倫 
課號
EE3014 
課程識別碼
901 37500 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期一7,8,9(14:20~17:20) 
上課地點
電二104 
備註
總人數上限:30人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1102EE3014_loveOE 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

本課程說明:
解說光電的基本工作原理與重點描述如何運用每一個原理發展成為我們日常生活的各種不同元件,包括發光二極體、雷射、光偵檢器、太陽能電池、光纖等。

預計的主題包括:
1. 基本光的特性與產生的元件
光線、相機與眼睛;光學干涉儀與光學薄膜;偏極化器與液晶;相干性、雷射與高斯光束;繞射、全像術與光微影術
2. 光纖光學與應用
基礎;被動元件例如耦合器、WDM、光纖光柵;主動元件例如光纖放大器/光纖雷射;光纖感測;超越玻璃光纖: 材料與lab-on-fiber

About this course:
Basic working principles of opto-electronics will be described and how they are applied and developed to become various devices in our daily life will be highlighted such as LED, laser, photo-detector, solar cell, optical fibers, etc.

The following topics are planned be covered.
1. Basic light properties and derived gadgets
Ray, camera and eye; optical interferometers and optical thin film; polarizer and liquid crystal; coherence, laser and Gaussian beam; diffraction, holography and photo-lithography
2. Fiber optics and applications
Basics; passive gadgets such as coupler, WDM, fiber grating; active gadgets such as fiber amplifier/laser; optical fiber sensing; beyond glass fiber: material and lab-on-fiber
 

課程目標
本課程強調光電的基礎與應用面,點燃學生的興趣與想像,學習將老掉牙的東西像是相機、干涉儀和摩登的玩意兒像是雷射、光纖,以新的眼光角度兜在一起,希望學生們產生亮光追尋他們的新夢想。

Objectives:
This course covers basics and related applications of opto-electronics. The aim is to ignite interest and imagination of any student who wishes to learn how old stuffs such as camera, interferometer and modern stuffs such as laser, optical fiber can be put together in a new perspective so that they can be enlightened to pursue their own dreams.
 
課程要求
Suggested pre-studies:
general physics, calculus

建議預修課程:
普通物理、微積分 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
每週五 11:00~12:00 
參考書目
"Optics" by Ajoy Ghatak, 5th Edition, McGraw Hill, 2012.
“Introduction to fiber optics” by Ajoy Ghatak & K. Thyagarajan, Cambridge University Press, 2012
Earlier editions also suffice. Some pdf’s may be available from internet. 
指定閱讀
課堂講義
相關文獻,包括影片、一般科普報導、期刊論文、專利等 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
作業、測驗、期末報告 Homework, quiz and final reports  
50% 
作業、課堂練習(40%)期末口頭報告video(40%)與書面報告(20%) 
2. 
期末考試 Final exam  
25% 
期中考後佔80%,之前佔20% 
3. 
期中考試 Medium exam  
25% 
期中與期末考依學校行事曆舉行 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
2022/02/14  L1.1: 開場白、費馬原理、成像
L1.1: Introduction, Fermat principle, Image formation  
第2週
2022/02/21  成像原理、玻璃球實驗、光跡追蹤
Image formation, glass ball experiment, ray tracing
成像原理、課堂溫習競試 n'u'=nu-yφ,例題4.1
Image formation, in-class practice and game n'u'=nu-yφ (example 4.1) 
第3週
2022/02/28  放假 
第4週
2022/03/07  回顧幾何光學,開始傅氏光學
基本傅氏轉換和光學上的應用:高低通濾波
Basic Fourier transform and its optical applications: high and low pass filters 
第5週
2022/03/14  全像片、繞射、傅立葉轉換與傅氏光學課堂示範、影像處理、紗窗看燈實驗 (微奈米結構缺陷的發現)
holograms, diffraction, Fourier transform and Fourier optics in-class demo, image processing,Imaging lamp through mosquito screen
傅氏光學舉例
examples of Fourier Optics 
第6週
2022/03/21  *小考傅立葉轉換
幾種光學干涉儀、光學干涉基礎、自製莫內條紋與想像應用
a few interferometers, basic optical interference, home-made moire fringes and imaginary applications
微奈米結構的光電產生與應用、干涉微影術、影片解說、實驗架構(quiz)
micro-/nano- structures: generation and OE applications, laser interference lithography, video clip demo, experiment setup
 
第7週
2022/03/28  光學薄膜、四分之一波長規則、抗反射與與高反射鍍膜、你的眼鏡更清楚?太陽面板不反光?
Optical thin film, quarter-wave rule, anti-reflection and high reflection coatings, your more transparent glasses? No reflection on solar panel?(小考)
斯托克關係(14.12節)
Stoke relationship (Book14.12) 
第8週
2022/04/04  放假 
第9週
2022/04/11  期中考 (行事曆表定) 
第10週
2022/04/18  L4.1 多光束干涉、FP干涉儀與共振腔、雷射的頻譜,期末報告題目
L4.1 multiple beam interference, FP interferometer and cavity, laser spectrum, topics for term reports 
第11週
2022/04/25  1.複習多光束干涉、共振腔和FP雷射頻譜之間的關係
review of the relationship among multiple beam interference, cavity and FP laser spectrum
2.basic of lasers
3.光纖光學的主動元件:技術原理與應用 I(LD,OA)
active devices in fiber optics: technical principals and applications
 
第12週
2022/05/02  1.光纖光學的主動元件:技術原理與應用 I(LD,OA)
active devices in fiber optics: technical principals and applications
2.光纖被動元件與光纖光柵
passive optical devices and optical gratings 
第13週
2022/05/09  光纖光學Fiber Optics 
第14週
2022/05/16  光纖感測的光電系統
Optical fiber sensing and related OE system 
第15週
2022/05/23  最後一堂課、口頭期末報告與期末考考題提示
final lecture, review and oral term report 
第16週
2022/05/30  期末考 
第18週
 
 
第10-1週
  [公布期末報告規定][guidelines of final reports] 
第14-1週
  學生期末報告可能題目與閱讀資料
Student term reports: reading material for exemplary topics (r0-r4)