《高等光电实验》课程教学大纲

　《 高等 光电实验 》 课程 教学大纲

　一、 中文课程简介

　课程名：高等光电实验；

　 课程编号：； 学分：3 学分；

　总学时：48 学时； 课程内容概要：

　《高等光电实验》主要学习现代光学设计、现代光电测量、激光和成像技术以及现代测控技术的基本原理、方法和技能，侧重于基于 LabVIEW 程序设计、数据采集、数字信号处理和基本测控技能的训练，通过激光测试技术和 CCD 成像技术的具体实践，使学生能够具备基本的光电测量与自动化测控能力，为后续研究工作奠定基础。

　二、英文课程简介

　课程名：Advanced Photoelectric Experiments 课程编号：； 学分：3 学分

　总学时：48 学时 课程内容概要：

　The advanced photoelectric experiments mainly introduce the basic principles, methods, and experimental skills of modern photoelectric measurement, spectroscopy and imaging technology, and modern testing and controlling technology. The main content focus on the LabVIEW programming, date acquisition, digital signal processing, and the general train on the testing and controlling skills. By the detailed training of laser measurement and CCD imaging experiments, the students are expected to get the basic ability of photoelectric measurement which is useful to their future study and works. This course involves a wide knowledge and skill and has a strong practical requirement. Therefore, the students are required to have a foundation on the computer basis and the knowledge and skill of photoelectric technology. 三 、 教学目标

　《高等光电实验》课程围绕现代光学设计、现代激光技术和现代光电检测与成像技术基础实验训练，结合基于虚拟仪器技术的现代化测控技术，旨在培养学生光电技术基本知识和基础光电实验技能，为后续研究工作的开展奠定必要的专业实践能力。该课程涉及面广、实践性强，需要具备基本的光学、光电技术、计算机基础和测控技术基础知识和技能。

　四 、 教学 内容

　( ( 一) ) 现代 光学设计基础

　5 15 学时

　1.1 光学系统设计基础：1 学时

　知识要点: 对光学系统成像的性能要求；光学系统设计的依据；设计过程。

　1.2 几何像差：2 学时

　知识要点：初级像差（球、慧、散、曲、变、色差）的形成原因及评价指标。

　1.3 薄透镜的初级像差理论和反射系统的像差理论：1 学时 知识要点：薄透镜的初级像差普遍公式；归一化条件下双胶合透镜组的色差；反射镜、棱镜、场镜的像差。

　1.4 厚透镜的初级像差：

　2 学时 知识要点：

　厚透镜的焦距计算；利用厚透镜消场曲；远双分离正负薄透镜组消场曲；同心不晕弯月厚透镜消球差、彗差及场曲; 用弯月形厚透镜消轴上点色差；全对称光学系统的像差。

　1.5 像差评价及校正：1 学时 知识要点：像差校正的技巧；像差容限和像质评价；应用光学传递函数校正像差和评价像质。

　1.6 代数法求解光学部件初始结构：

　4 学时 知识要点：单片薄透镜初始结构设计计算；双胶合薄透镜的初始结构的设计计算；两组双胶合初始结构计算；小气隙双分透镜；齐明弯月形透镜的结构参数求解。

　1.7 典型光学部件设计：1 学时 知识要点：望远物镜设计；显微物镜设计；目镜设计；照相物镜设；投影物镜设计 1.8 典型光学系统设计：1 学时 知识要点：普通生物显微镜成像光学系统设计；无限远像距光学系统设计；照明光学系统设计；变倍光学系统设计。

　1.9 现代光学系统设计：2 学时

　知识要点：激光光学系统设计基础；高斯光束会聚系统设计；光纤光学系统设计。

　（二）

　现代 光学设计 实践

　9 9 学时

　2.1 光路计算软件编程与调试实践(上机)：6 学时 实践要点：光学设计 CAD 软件应用基础(上机)；典型光学部件设计（上机）。

　2.2 光学系统设计实践（上机）：3 学时 实践要点：典型光学系统设计（上机）。

　（三）W LabVIEW 程序 设计基础

　6 6 学时

　3.1 虚拟仪器设计初步

　2 学时 知识要点：介绍虚拟仪器概念、虚拟仪器系统的组成、虚拟仪器与传统仪器的区别、以及虚拟仪器的特点，说明仪器的演化史，澄清虚拟仪器的概念、组成、

　功能和应用领域；引导学生认识PXI和PCI实验系统，了解模块化仪器，熟悉虚拟仪器设计的软、硬件平台，实践操作LabVIEW软件系统和模块化仪器模块，以及 Windows 文件管理系统和 Max 硬件管理系统。

　3.2 LabVIEW 编程入门

　2 学时 知识要点：介绍 LabVIEW 编程方法，程序调试，模板、文档和帮助，函数模块分类和用法，了解Express VI.介绍层次化程序结构，了解LabVIEW的创建与调用方法。学习LabVIEW循环结构与分支结构，熟悉顺序结构和公式节点，了解局域变量和全局变量。

　3.3 LabVIEW 数据表达和文件 I/O

　2 学时 知识要点：学习数组与簇的创建和操作函数，掌握图形控件和图形数据显示方法，了解字符串控件、字符串函数及字符串的显示方式，掌握文件I/O函数及文本文件、二进制文件、数据记录文件的使用。

　（四）虚拟仪器 技术

　6 6 学时

　4.1 数据采集和模块化仪器

　2 学时 知识要点：学习数据采集系统的构成，测量系统连接方式，了解采样定理得应用，熟悉数据采集卡及其设计与测试方法，了解模块化仪器的接口、程序设计及软面板功能与使用方法，掌握MAX的使用和调试方法，了解基于声卡的信号测控与分析。

　4.2 二极管伏安特性的测量与分析

　2 学时 知识要点：学习二极管伏安特性测量的原理和方法，测试所用电子元器件，连接外电路，编写LabVIEW程序，进行二极管和电阻伏安特性的测量并分析结果。

　4.3 电机转速的测控与分析

　2 学时 知识要点：学习红外光电对管工作原理和信号检测方法，连接测量电路，编写 LabVIEW 程序，进行电机转速的测量与控制。

　（五）

　激光 技术实验

　6 6 学时

　实践要点：1.He-Ne 激光器调制实验；2.He-Ne 激光器模式分析；3.LD、LED基本性能测试；4.声光调Q绿激光器特性研究；5.电光调Q蓝激光器特性研究； 7.可调谐多谱线He-Ne激光器实验；8.腔内选模单频He-Ne激光实验；9半导体泵浦调 Q 倍频固体激光器综合实验。

　（六）D CCD 原理 与技术实验

　6 6 学时

　6.1 CCD 阵列的工作原理与使用方法

　3 学时 知识要点：学习CCD工作原理和驱动软件，掌握线阵CCD实验仪的基本操作和功能，掌握用双踪迹示波器观测二相线阵CCD驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等的测量方法。

　6.2 光电检测实验

　3 学时

　实验要点：学习线阵 CCD 驱动脉冲的时序和相位关系观测，掌握二相线阵 CCD的基本工作原理，尤其是复位脉冲 CCD 输出电路中的作用，转移脉冲与驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的过程。

　五 、 课程 考核

　 课程授课方式以课堂讲授、上机实践、专业实验和综合实验几种方式结合进行，相应地，课程考核以平时成绩（含考勤、作业、实验报告）、期中上机考试（包括现代光学设计和 LabVIEW 程序设计）成绩和综合实验报告几方面为考核依据，最后汇总为综合成绩，作为本课程的最终考核成绩。

　六 、 教材 及参考资料

　1、李林，《现代光学设计方法》，北京理工大学出版社； 2、李林，《工程光学》，北京理工大学出版社； 3、刘钧，《光学设计》，国防工业出版社； 4、登臣，《实用光学设计方法与现代光学设计方法》，机械工业出版社； 5、陈家璧，《激光原理与应用》，电子工业出版社 6、江月松，光电技术与实验，北京理工大学出版社, 2000； 7、常大定，曾延安，张南洋生，光电信息技术基础实验，华中科技大学出版社，2008； 8、杨应平, 贾信庭, 陈梦苇，光电技术实验，北京邮电大学出版社，2009； 9、张存林，张岩，赵国忠等，太赫兹感测与成像，国防工业出版社，2008.

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