布里斯托大学光电与量子技术专业共有11门核心课程,随后是一个实质性的研究项目,需要在第二学期开始准备,并在夏季完成。该专业的目的是让学生深入了解下一代集成电路、子系统和系统的设计、制造和使用,这些集成电路、子系统和系统结合了光学、电子学和量子工程在通信、计算、传感和医疗保健领域的应用。这些课程的难度相对较高,建议新生提前进行预习,从而为后续课程的学习打好基础。
该专业有三门课程需要在入学第一周就开始学习,同学可以先进行预习。课程的主要内容如下:
一、射频工程
目的是介绍射频和微波电路设计的理论和实践:
1、射频元件、谐振电路;Q因子、Fixed Q、High Q和Low Q阻抗匹配;射频半导体和射频BJT模型。
2、小信号射频放大器设计:偏置网络、稳定性和匹配。
3、史密斯圆图匹配网络设计。
4、使用史密斯圆图的放大器设计:稳定性、增益控制和匹配网络设计。
5、低噪声设计:偏置点和噪声系数的选择。
6、微波系统原理;微波放大器设计:发射机架构;放大器失真:建模、截点、谐波和互调失真。
7、大信号射频放大器类型和等级。
二、光电子器件和系统
目的是介绍现代光电系统的主要组件:
1、波导:无源波导及其模式。单模光纤、损耗和色散。定向耦合器、布拉格反射器和滤波器。
2、半导体中电子-光子相互作用;发光二极管(LED)的操作;激光作用所需的条件,区分激光发射和LED发射的特点;发光二极管和激光二极管的电流/电压、功率/电流和频率特性。法布里-珀罗、分布反馈和分布布拉格反射激光二极管。
3、探测器:光学探测器的原理。服从泊松统计的理想量子噪声受限接收机,以及探测到的光子数与误码率的关系。
4、放大器和调制器:光放大器和光调制器;电光和电吸收调制器。
三、量子器件工程
目的是介绍光电子和相关的量子光学器件:
1、应用经典光学、非线性光子源、亚泊松和压缩态。
2、单光子源(点、NV中心)、光子探测器、波导理论。
3、单光子干涉、多光子干涉和可见度极限。
4、量子密钥分配系统、光学检测磁共振、线性光学方案。
5、量子工程技术,包括电子学和低温学。
如果有同学想提前预习布里斯托大学光电与量子技术课程,可以从上述三门开始,这三门课是同学入学后最先接触到的课程,对后续的学习起着关键作用。