銘傳大學 105學年度下「課程重構計畫」

積體光學

林鈺城 資訊學院 電子工程學系

課程基本資料

2

教師編號 : 9300612 教師姓名 : 林鈺城

學年度 : 105 學期數 : 2 (1-上學期 2-下學期)

班級代號 : 37514 科目代號 : 37535

積體光學 單學期課程共 : 3 學分

選別 : 4 選修 每週授課時數 : 小時

教學單位: 37 電子工程學系 型態別 : 2

(1-上學期 2-下學期 3-全學年)

研究所碩士班

選課人數: 15人

33

我要說什麼

計畫動機

教學目標與內容

核心能力與課程設計

成效評量

課程反思

計畫動機

現在的學生到底在想什麼?

老師忙得滿頭大汗，學生忙著闖關打怪

• 老師都教一些沒用的理論，誰還在單獨用NPN、PNP

• 學這麼多理論，結果工作都用不到

我的20年職業生涯

5

1997 2000 2005 2010 2015

銘傳大學 萬能

鴻海 萬旭電業 鴻銳

專利局

核研所

光纖通訊元件 燃料電池 觸控模組

光纖生醫感測元件

我要說什麼

計畫動機

教學目標與內容

核心能力與課程設計

成效評量

課程反思

教學(計畫)目標

1.具備積體光學之專業知識

2.深入了解光波導理論及各種光波導元件

7

目標展開 目標展開 佐證方式 1.能理解wave eq.

2.能描述Fresnell’s eq.並使用反射穿透四個係數

作業一: 繳交報告

會推導Maxwell eq., 寫程式計算四個Fresnell係數

3.能解釋波導模態及數學模式

作業二: 繳交報告

解出平面波導模態

4.能了解常見的積體光學元件，方向耦合器、Y型波導、EO

effect Modulator (相位調製器、MZ干涉儀、耦合調製器)

期中考

筆試測驗

5. 積體光學製程 上台報告一

製程資料蒐集

6.SPR原理與應用

7.LMR原理與應用

作業三: 繳交報告

SPR、LMR元件模擬程式

8.SPR、LMR感測元件特性測量

作業四: 實驗報告

完成光學頻譜特性測量

9.能撰寫技術報告

10.能團隊合作與成果表達

期末專題

整合專利閱讀與分析、論文資料庫、EndNote使用，撰寫一份期末技術報告

上台報告二: 學習成果發表

我要說什麼

計畫動機

教學目標與內容

核心能力與課程設計

成效評量

課程反思

課程設計

1. 如何撰寫技術報告

2. 光波導理論

3. 光波導元件

4. 積體光學微製程技術

5. 積體光學感測元件

6. 光纖及光波導元件特性測量實作

10

系所核心能力

應用電子專業領域知識之能力 (20%)

設計規劃專題與執行論文研究之能力 (10%)

獨立評估分析與解決問題之能力 (20%)

研讀及撰寫專業論文之能力 (10%)

團隊合作與協調整合之能力 (20%)

瞭解電子產業國際發展趨勢之能力 (10%)

具備專業倫理及終身自我學習之能力 (10%)

11

光波導理論

光波導元件

作業、小考

EndNote使用

分組測量

論文研讀

專利導讀

課程動機與報告撰寫能力

週別 單元 單元大綱 教材

1

課程簡介 教學計畫說明

積體光學的應用

課程培養的能力

論文資料庫使用

教學說明PPT

如何撰寫技術報告

論文資料庫

範例說明

Endnote使用示範

論文資料庫搜尋PPT

背景C012-2

武功秘笈之專研報告

EndNote PPT

圖書館教學影片

12

波導 waveguide

13

週別 單元 單元大綱 教材

2 波導

Maxwell eq.

Wave eq.

CH1_Maxwell.ppt

3

波導

Traveling wave

Gaussain beam

RI, dispersion,

Fresnel eq. 作業1: 會推導Maxwell eq., 寫程式計算四個Fresnell係數

CH1_Maxwell.ppt

4 波導 平面波導-1 CH2_ Dielectric Waveguide.PPT

5 波導 平面波導-2

作業2: 解平面波導模態

CH2_ Dielectric Waveguide.PPT

6 波導

通道波導 CH2_ Dielectric Waveguide.PPT

7 波導 光纖 CH3_Optical Fiber.PPT

積體光學元件與製程

14

週別 單元 單元大綱 教材

8

積體光學元件 方向耦合器

Y型波導

EO effect

Modulator (相位調製器、MZ

干涉儀、耦合調製器)

CH4_ Integrated Optical Device.PPT

9 期中考 期中考試

10 積體光學製程

積體光學製程

作業3: 製程技術 資料蒐集、上台報告

積體光學感測元件

15

週別 單元 單元大綱 教材 11 感測元件 SPR原理 SPR.PPT

12 感測元件 SPR 應用1 論文閱讀

13 感測元件 SPR 應用2 論文閱讀

14 感測元件 LMR原理 LMR.PPT

15

感測元件 LMR應用1

作業4:撰寫SPR、LMR模擬程式

論文閱讀

光學測量

週別 單元 單元大綱 教材

16 光學頻譜測量 SPR、LMR 元件 儀器操作SOP

17 光學強度測量 光感測器系統的設計

作業5: 實驗報告

以呼吸感測系統為範例

18 期末專題報告 期末專題報告(上台)

成績考核

期中 10%

期末專題 30%

作業+小考 50% (共八次)

態度10% (遲到或缺席 -1分，扣完為止)

17

我要說什麼

計畫動機

教學目標與內容

核心能力與課程設計

成效評量

課程反思

教師教學反應問卷 (有效比例：87%)

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

A1. 課程設

計

A2. 教學實

踐

A3. 班級經

營

A4. 教學評

量

A5. 教學輔

導

滿意度量尺

學期總成績

60

70

80

90

100

劉 徐 李 林 林 林 楊 沈 王 粘 羅 許 邱 郭 魏

成績

學生姓名

4/22 邀請張勤煜博士介紹積體光學製程

5/12 邀請張勤煜博士介紹積體光學製程

分組實驗操作與講解

我要說什麼

計畫動機

教學目標與內容

核心能力與課程設計

成效評量

課程反思

遭遇的困難

1.電磁學是這門課的基礎，也是數學與物理使用最多也最難的課程。學生的電磁學基礎學得不好，Maxwell’s eq.早已忘記，銜接本門課的理論，有困難。

解決法: 花了兩周時間，重新複習一次，並做清楚的推導。

2.作業需撰寫程式，計算反射係數與布魯斯特角，學生的matlab使用有問題。

解決法: 我利用一個例子，示範寫matlab，採用做中學的精神，讓學生學會一些常用的指令，才能做出作業。另外，根據學生的作業成果，我挑一位特優的學生，上台說明他的程式作法，與寫作業的態度(如何把問題做申論而不是簡答)，做機會教育，讓其他學生學習。

3. 實驗設備套數不足

解決法: 分組操作，但僅適合於人數少的班級，老師才能照顧到每一組

課程反思:

善用網路資源，節省錄影片的時間

過多的作業小考，學生會吃不消，合計五次最洽當，超過八次會有很多抱怨聲。

作業檢討方式我採用標竿學習，把全班做最好的在課堂上做說明

Traveling Electromagnetic Wave

An electromagnetic wave is a traveling wave(行進波) that has time-varying(時變) electric and magnetic fields that are perpendicular (垂直) to each other and the direction of propagation (前進方向) z.

28

Wavefronts Ray

Wavefront 波前：A surface over which

the phase of a wave is

constant

A wavefront of a plane wave is a plane perpendicular to

the direction of propagation https://www.youtube.com/wat

ch?v=8YkfEft4p-w&t=2s