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光学技术

光学技术
光学技术

空间光学先进制造基础理论及关键技术研究

一、关键科学问题及研究内容 以新一代大口径、轻量化、复杂面形、纳米精度为特点的空间光学元件制造技术为研究对象,围绕大镜轻量化、高精度面形加工、复杂面形检测与评价等关键环节,揭示空间光学制造全过程的科学规律,建立和发展以超精、高效、可控自动化为特色的光学制造新方法和核心技术体系。开展以下关键科学问题的研究: 科学问题一:功能结构材料空间光学镜体轻量化定量反演设计与复合能场作用的结构创成机制 大镜轻量化带来了空间光学元件由光学性能约束向光学力学性能复合约束的革命性变化。大镜镜坯制造经历镜体设计、减重加工和表面成形等关键工序,将设计、加工作为一个整体,研究可制造性条件下的反演设计和镜体的高稳定制造技术。针对新材料和极度轻量化要求,分析镜体刚度和局部刚度的受控条件,研究基于力学性能要求的拓扑优化设计方法,分析制造过程应力应变对结构稳定性的影响规律,提出可制造性条件约束下的创新构型反演设计方法;研究复合能场作用下功能结构一体化材料的去除机理,探索轻量化结构生成的应力应变调控机制及其加工方法;基于压痕断裂力学理论,研究超硬SiC材料微磨机理,分析大镜微磨条件下砂轮磨损的钝化规律,提出砂轮在线修锐方法和恒压控时磨削工艺,形成光学表面生成的优化工艺方法;实现轻量化和结构刚度、整体质量和局部刚度、结构形状和可制造性、能场复合和损伤调控等条件下的有效协同制造。通过多学科交叉研究,系统形成轻量化大镜的空间光学可制造性理论。 科学问题二:衍射极限条件下纳米精度复杂光学面形生成机理及全频段误差表征与控制 108量级的超大尺度精度比突破了传统制造工艺精度等级的极限,为了提高成像质量,实现光学性能约束下的制造,传统机械制造面形、波纹度、粗糙度的公差理论已不能满足空间光学制造全频段误差的表征与控制要求。因此需要将复杂面形的高精度展成、纳米精度表面生成和全频段误差的表征与控制作为一个整体,系统研究变曲率约束下复杂光学表面展成的几何与物理表征,揭示大型超精密光学磨床少轴高刚性流形结构的反演规律;基于Harvey-Shack散射理论和Goodman统计光学理论,提出中高频误差的小波分析方法,解析全频段误差和光学性能之间的映射关系,提出科学表征和一致收敛的控制方法;研究磁流变、离子束等低应力抛光的材料去除机理,建立基于Sigmund溅射理论、Bingham非牛顿流体理论的加工过程力学分析方法,研究轻量化镜体在局部刚度差异约束下的材料去除可控性规律;分析不同形状去除函数对各频段误差的修形控制能力,建立大相对口径和离轴非球面的非线性误差投影畸变模型,提出平动盘、磁流变、离子束抛光等多工序优化组合的抛光方法,实现空间光学元件宏微跨尺度误差的一致性收敛;系统建立超大尺度精度比空间大镜的纳米精度面形生成理论。 科学问题三:空间光学元件多场耦合作用下误差分离测量原理

2014级光学技术基础复习

2014级光学技术基础复习 一、填空题 1.光的直线传播定律指出光在同种均匀介质中沿直线传播。 2.全反射的条件是入射角等于或大于临界角,光从光光密介质射向光光疏介质产生全反射。3.虚物点是发散光线的反向延长线的交点。 4.光学系统的物方焦点的共轭象点在像方的无穷远处,象方焦点的共轭点在物方的无穷远处。 5.某种透明物质对于空气的临界角为45°,该透明物质的折射率等于 1.41 。 6.在符号法则中,反射定律的数学式为。 7.通过物方主点的光线,必通过象方,其横向放大率为。 8.几何光学的三个基本定律是,和。 9.曲率半径为R的球面镜的焦距为,若将球面镜浸入折射率为n的液体内,该系统的焦距为。 10.在符号法则中(光线从左向右入射)规定:主光轴上的点的距离从量起,左负右正;轴外物点的距离上正下负;角度以为始边,顺时针旋转为正,反之为负,且取小于π/2的角度;在图上标明距离或角度时,必须用。 11.当物处于主光轴上无穷远处,入射光线平行于主光轴,得到的象点称为,薄透镜成象的高斯公式是。 12.主平面是理想光具组的一对共轭平面;节点是理想光具组的一对共轭点。 13.实象点是的光束的交点。 14.实物位于凹球面镜的焦点和曲率中心之间,象的位置在与之间。 二、计算题 1.利用公式证明位于正薄透镜物方焦点前一倍焦距的物经透镜所成像为等高倒立实像,并作图验证之。 2置于空气中的玻璃球,折射率为n=1.5,半径为R。 (1)物在无穷远时经过玻璃球成像在何处? (2)物在玻璃球前2R处,经玻璃球成像在何处?大小如何?

3一物体位于半径为R的凹面镜前何处可分别得到放大4倍的实像、放大4倍的虚像、缩小4倍的实像、缩小4倍的虚像,计算并作图验证 解:(1)放大4倍的实像 (2)放大四倍虚像 (3)缩小四倍实像 (4)缩小四倍虚像 4.一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜,

陈家璧版光学信息技术原理及应用习题解答(7-8章)

陈家璧版光学信息技术原理及应用习题解答(7-8章) -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第七章 习题解答 1. 某种光盘的记录范围为内径80mm,外径180mm 的环形区域,记录轨道的间距为2um.假设各轨道记录位的线密度均相同记录微斑的尺寸为um,试估算其单面记录容量. (注: 内、外径均指直径) 解: 记录轨道数为 25000002.0280180=?-=N 单面记录容量按位计算为 ∑=?≈?+=N n n M 110107.10006.0)002.040(2π bits = 17 Gb. 按字节数计算的存储容量为 2.1GB. 2. 证明布拉格条件式(7-1)等效于(7-17)式中位相失配= 0的情形, 因而(7-18)式描述了体光栅读出不满足布拉格条件时的位相失配。 证明: 将体光栅读出满足布拉格条件时的照明光波长(介质内) 和入射角 (照明光束与峰值条纹面间夹角)分别记为0和θ0, 则根据布拉格条件式(7-1)有: 2sin θ0= 0 其中为峰值条纹面间距. 对于任意波长λa (空气中) 和入射角θr (介质内), 由(7-17)式, 位相失配 δ 定义为: 24)cos(n K K a r πλθφδ--= 其中n 0为介质的平均折射率, K = 2π/Λ为光栅矢量K 的大小,φ为光栅矢量倾斜角,其值为 22π θθφ++=s r ,θr 为再现光束与系统光轴夹角 (参见图7-9). 当 δ = 0 时,有 2422cos n K K a r s r πλθπθθ=??? ??-++ 即: Λ=Λ=??? ??-2422sin 0 λππλθθn s r

光学信息技术原理与应用

面向二十一世纪课程教材 光学信息技术原理及应用 陈家璧苏显渝主编 2001年4月

面向二十一世纪课程教材 光学信息技术原理及应用 陈家璧苏显渝朱伟利孫雨南陶世荃吴建宏编 2001年4月

内容简介 本书是教育部“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果,是面向21世纪课程教材。本书是上海理工大学、四川大学、中央民族大学、北京理工大学、北京工业大学、苏州大学、南开大学等校教授依据多年的教学和科研经验,并参考国内、外优秀教材编写而成。本书分为两部分。前五章介绍光学信息技术的基本理论,包括二维线性系统理论、光的标量衍射理论、光学系统频谱分析、部分相干理论和光全息术。后六章介绍它的主要实际应用,有光学信息存储、光学信息处理、图象的全息显示、光学三维传感和全息散斑干涉计量。本书的特点一是用线性系统的傅里叶分析方法光学问题,把光学看做信息科学技术的一个重要组成部分进行研究,二是密切联系实际,讨论了光学信息技术的各种已经实现和正在发展的应用。三是配有许多独具匠心的习题,附有大量期发表在国内外科技刊物及学术会议的有关文献,可以引导读者自学,启发读者思维,培养学生的创新能力。 本书可以作为高等学校“光信息科学与技术”及其他有关光学和光学工程专业的专业课教材,也可以供社会读者阅读。

前言 作为自然现象,光是最重要的信息载体。据统计,人类感官接收的客观世界总的信息量的90%以上要通过眼睛。早在三千年前人类就开始研究光学,但是光学发展最快的时期还是20世纪,尤其是20世纪下半叶。近代光学对信息时代的到来起了十分重要的作用。20世纪40年代末提出的全息术、50年代产生的光学传递函数、60年代发明的激光器、70年代发展起来的光纤通信、80年代成为微机标准外设的光驱、航天航空事业中应用的空间光学等近代光学技术对信息产业的高速成长发挥了不可替代的作用。与此同时,近代光学也成为电子信息科学的最重要基础之一。因此在高等院校电子信息学科的有关专业开设光信息处理技术理论与应用的课程是很有必要的。 光信息处理的理论基础是将信息科学中的线性系统理论引入光学中形成的。光学成像系统实际上是一种二维的图像信号的传输和处理系统。传统的光学仅在空域中研究光学现象,信息光学将研究方法扩展到空间频域,对光学成像系统进行空间频谱分析,并由此发展出全息术与光信息处理的各种方法。这些方法使光学系统的单一成像功能扩展到信息处理的许多方面,有二维信号(图像)的各种运算方法,有图象处理与识别技术,有高密度信息存储的光学方法,有三维面形测量及全息散斑干涉技术,等等。本书的重点是介绍光学信息处理的理论基础以及近年来发展很快的相关应用和方法。 本书的前五章是理论基础部分。第1章的主要内容是二维线性系统分析,以及为之服务的二维傅里叶变换和信息科学的另一基础——抽样定理。对于学过“信号与系统”课程的读者,复习一下并推广到二维情况也是不无补益的。与以往同类的教科书不同,这一章不再详细介绍有关数学预备知识。这是由于近二十年来几乎所有开办本专业的高等院校都开设含积分变换的数学课程,再从基础讲起已无必要。第2章关于标量衍射理论的讨论不讲述物理光学或工程光学中已经讲过的惠更斯原理及基尔霍夫衍射公式的推导,而是由波动方程的平面波解及平面上复振幅分布的傅里叶分析与综合导出近场及远场衍射公式。在介绍分数傅里叶变换基础上,讨论菲涅尔衍射的分数傅里叶变换表示,从而将衍射现象完全与傅里叶变换联系在一起。第3章关于光学系统的频谱分析与以往多数教材不同,对透镜的傅里叶变换性质给出一个统一的表达方式,并得出不同情况下的结果。由此出发进一步分析相干与非相干成像系统,给出成像系统的相干传递函数与光学传递函数。第4章综合各种教材对光的相干性理论的阐述,由时间相干性、空间相干性到准单色光的相干性,全面介绍了光的相干性的概念,以此为基础讨论了部分相干光的传播及其光学系统的频谱分析的影响,为近代光学将许

0803光学工程一级学科简介

0803光学工程一级学科简介 级学科(中文)名称:光学工程 (英文)名称:Op tical Engine ering 一、学科概况 光学工程是一门历史悠久而又与现代科学与时俱进的学科,它的发展表征着人类文明的进程,它的理论基础一一光学,作为物理学的主干学科经历了漫长的发展道路,铸就了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学,揭示了光的产生和传播的规律以及光与物质相互作用的关系。在早期,主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力,建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术和产业至今仍然发挥着重要作用。上世纪中叶,产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理理论和技术,特别是上世纪六十年代初第一台激光器的问世,实现了高亮度和高时空相干度的光源,使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体。随着激光技术和光电子技术的发展,光学工程已发展成为以光学为主,并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支,如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像、生物光子学、微纳光子学、薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光制造技术、弱光与红外热成像技术、光电传感与测量、光纤光学、自适应光学、光电子材料与器件、太赫兹光子学、光电子仪器与技术、空间与光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质的跃变,而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光电子产业和光子产业,这些产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录,存

光学薄膜技术第三章--薄膜制造技术

第三章薄膜制造技术 光学薄膜可以采用物理汽相沉积(PVD)和化学液相沉积(CLD)两种工艺来获得。CLD工艺简单,制造成本低,但膜层厚度不能精确控制,膜层强度差,较难获得多层膜,废水废气对环境造成污染,已很少使用。 PVD需要使用真空镀膜机,制造成本高,但膜层厚度能够精确控制,膜层强度好,目前已广泛使用。 PVD分为热蒸发、溅射、离子镀、及离子辅助镀等。 制作薄膜所必需的有关真空设备的基础知识 用物理方法制作薄膜,概括起来就是给制作薄膜的物质加上热能或动量,使它分解为原子、分子或少数几 个原子、分子的集合体(从广义来说,就是使其蒸发),并使它们在其他位置重新结合或凝聚。 在这个过程中,如果大气与蒸发中的物质同时存在,那就会产生如下一些问题: ①蒸发物质的直线前进受妨碍而形成雾状微粒,难以制得均匀平整的薄膜; ②空气分子进入薄膜而形成杂质; ③空气中的活性分子与薄膜形成化合物; ④蒸发用的加热器及蒸发物质等与空气分子发生反应形成 化合物,从而不能进行正常的蒸发等等。 因此,必须把空气分子从制作薄膜的设备中排除出去,这个 过程称为抽气。空气压力低于一个大气压的状态称为真空, 而把产生真空的装置叫做真空泵,抽成真空的容器叫做真空 室,把包括真空泵和真空室在内的设备叫做真空设备。制作 薄膜最重要的装备是真空设备. 真空设备大致可分为两类:高真空设备和超高真空设备。二 者真空度不同,这两种真空设备的抽气系统基本上是相同 的,但所用的真空泵和真空阀不同,而且用于真空室和抽气 系统的材料也不同,下图是典型的高真空设备的原理图,制 作薄膜所用的高真空设备大多都属于这一类。 下图是超高真空设备的原理图,在原理上,它与高真空设备 没有什么不同,但是,为了稍稍改善抽气时空气的流动性, 超高真空设备不太使用管子,多数将超高真空用的真空泵直 接与真空室连接,一般还要装上辅助真空泵(如钛吸气泵) 来辅助超高真空泵。 3.1 高真空镀膜机 1.真空系统 现代的光学薄膜制备都是在真空下获得的。普通所说的 真空镀膜,基本都是在高真空中进行的。 先进行(1)然后进行(2)。因为所有的(超)高真空泵只有在真空室的压力降低到一定程度时才能进行工作, 而且在高真空泵(如油扩散泵)中,要把空气之类的分子排出,就必须使排气口的气体压力降低到一定程 度。 小型镀膜机的真空系统 低真空机械泵+高真空油扩散泵+低温冷阱

光学工程

光学工程 光学工程专业 是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的进程。它的理论基础——光学,作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路,铸造了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学,揭示了光的产生和传播的规律和与物质相互作用的关系。 六十年代初第一台激光器的问世,实现了高亮度和高时一空相干度的光源,使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体,随着激光技术和光电子技术的崛起,光学工程已发展为光学为主的,并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。 主要课程 光学设计,激光原理和技术,导波光学,薄膜光学,光学材料与工艺,辐射度学和色度学,傅里叶光学,光学信息处理,非线性光学,量子光学,光通讯原理,计量、检测和传感技术,光学计量与测试。 就业前景 近些年来,在一些重要的领域,信息载体正在由电磁波段扩展到光波段,从而使现代光学产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。

这些产业一般具有数字化、集成化和微结构化等技术特征。在传统的光学系统经不断地智能化和自动化,从而仍然能够发挥重要作用的同时,对集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统的研究和开拓光子在信息科学中作用的研究,将成为今后光学工程学科的重要发展方向。 有专业人士把光学工程分为两类,一类从横向看,光学工程可以选择的研究所好公司相对来讲还是比较少的,就业面要窄一些,相比之下就远不如机械、电子等专业好就业。从纵向来看,以上几大类型的专业的就业面,相对来讲都差不多,就业前景以及就业面都比较好。 就业方向 1.光电成像器件及宽束电子光学:主要从事各种光电成像器件的原理与技术、设计、检测及应用技术,宽束电子光学系统及设计等方面的研究工作。 2.虚拟现实与增强现实技术:主要从事虚拟现实与增强现实算法、技术、系统,及其在各领域的应用等方面的研究工作。 3.微光与红外热成像技术:主要从事微光与红外成像探测理论、技术与系统的设计、测试、模拟仿真及总体技术,目标与环境光学特性,图像目标探测、识别与跟踪技术等方面的研究工作。 4.图像工程与视频处理技术:主要从事图像信息与视频信号采集、提取、处理、压缩、融合、传输及其实时实现等技术,以及质量评价等方面的研究工作。

陈家璧版 光学信息技术原理及应用习题解答(1-2章)

第一章习题 1.1 已知不变线性系统的输入为 ()()x x g comb = 系统的传递函数?? ? ??b f Λ。若b 取(1)50=.b (2)51=.b ,求系统的输出()x g ' 。并画出输出函数及其频谱的图形。 答:(1)()(){ }1==x x g δF 图形从略, (2)()()()()()x s co f f δf δx g x x x πδ23 2+1=? ??? ??1+3 1+1-31+=F 图形从略。 1.2若限带函数()y x,f 的傅里叶变换在长度L 为宽度W 的矩形之外恒为零, (1)如果L a 1< ,W b 1<,试证明 ()()y x f y x f b x a x ab ,,sinc sinc =*?? ? ????? ??1 证明: (){}(){}(){}()()(){}(){}()y x,f b x sinc a x sinc ab bf af rect y x f y x,f bf af rect y x f W f L f rect y x f y x,f y x y x y x *?? ? ????? ??1==∴=???? ??=,,F F ,,F ,,F F 1- (2)如果L a 1> , W b 1 >,还能得出以上结论吗? 答:不能。因为这时(){}(){}()y x y x bf af rect y x f W f L f rect y x f ,,F ,,F ≠??? ? ??。 1.3 对一个空间不变线性系统,脉冲响应为

()()()y x y x h δ77=sinc , 试用频域方法对下面每一个输入()y x f i ,,求其输出()y x g i ,。(必要时,可取合理近似) (1)()x y x f π4=1cos , 答: ()(){}(){}{}{}()(){}{} {}{}{}x cos x cos f rect x cos y 7x sin x cos y x h y x f y x g x πππδπ4=4=??? ? ????? ??74=74==1-1 -1-11-1F F F F F F F ,F ,F F , (2)()()?? ? ??75??? ??754=2y rect x rect x cos y x f π, 答: ()(){}(){}{}()()(){}{}()()()()? ?? ??75??? ??754?? ???????? ??77575?75*4=? ? ????7????????? ??75??? ??754==1-1-11-2y rect x rect x cos f rect f sinc 75f sinc x cos y 7x sin y rect x rect x cos y x h y x f y x g x y x ππδπF F F F F ,F ,F F ,(3)()()[]?? ? ??758+1=3x rect x cos y x f π, 答: ()()[]()(){}(){}()()()()()()()()()()()(){}? ?? ??75=75???? ? ????? ??775??? ??????? ??7??? ??75*??? ? ?4+81+4-81+=?? ? ? ????? ??775*8+1=? ? ? ???7????????? ??758+1=1-1-1-1-1-3x rect f 75f sinc f rect f 75f sinc f rect f δ75f sinc f f x f rect f δ75f sinc x cos y 7x sin x rect x cos y x g y x x y x x y x x x x y x δδδδδπδπF F F F F F F F , (4)()()()()()y rect x rect x comb y x f 22*=4, 答:

光学工程基础参考文献与习题

<<光学工程基础>>参考文献和习题 1 光波、光线和成像 参考文献: 1. Walker Bruce H. Optical Engineering Fundamentals. Bellingham, Washington: SPIE,1998 2. 袁旭滄. 应用光学. :国防工业,1988 3. Ditteon Richard 著,詹涵菁译. 现代几何光学. :大学,2004 4. Smith W J. Modern Optical Engineering. Boston: The McGreaw-Hill Companies, Inc, 2001 5. 熙谋. 光学?近代物理. :大学,2002 6. 钟钖华. 现代光学基础. :大学,2003 7. Ghatak A K, Thyagarajan K. Contemporary Optics. New York: Plenum Publishing Corporation, 1978 8. 旭麟,罗汝梅. 变分法及其应用. :华中工学院,1983 9. Kidger Michael J. Fundamental Optical Design. Bellingham, Washington: SPIE,2002 10. Jenkins F, White H. Fundamentals of Optics. New York: The McGreaw-Hill Companies, Inc, 1976 11. Hecht E. Optics. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1987 习题: 1. 简述几何光学的几个基本定律。 2. 简述成像的基本概念。 3. 光在真空中的速度是多少?在水中呢?在钻石中呢? 4. 画出折射角i '随入射角i 变化的函数曲线,条件是1=n ,n '是下列值:(a) 1.333;(b) 1.5163;(c) 1.78831。 5. 某国产玻璃的51389.1=C n 、5163.1=d n 、52195.1=F n 。计算其阿贝)(Abbe 数,这是什么玻璃?它的玻璃牌号是什么?

光学测量技术详解

光学测量技术详解(图文) 光学测量是生产制造过程中质量控制环节上重要的一步。它包括通过操作者的观察进行的快速、主观性的检测,也包括通过测量仪器进行的自动定量检测。光学测量既可以在线下进行,即将工件从生产线上取下送到检测台进行测量;还可以在线进行,即工件无须离开产线;此外,工件还可以在生产线旁接受检测,完成后可以迅速返回生产线。 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器;它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。当物体靠近眼球时,物体的尺寸感觉上会增加,这是因为图像在视网膜上覆盖的“光感器”数量增加了。在某一个位置,图像达到最大,此时再将物体移近时,图像就会失焦而变得模糊。这个距离通常为10英寸(250毫米)。在这个位置上,图像分辨率大约为0.004英寸(100微米)。举例来说,当你看两根头发时,只有靠得很近时才能发现它们之间是有空隙的。如果想进一步分辨更加清楚的细节的话,则需要进行额外的放大处理。 本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容 人的眼睛其实就是一台光学检测仪器;它可以处理通过晶状体映射到视网膜上的图像。本图显示了人眼成 像的原理图。 人眼之外的测量系统 光学测量是对肉眼直接观察获得的简单视觉检测的强化处理,因为通过光学透镜来改进或放大物体的图像,可以对物体的某些特征或属性做出准确的评估。大多数的光学测量都是定性的,也就是说操作者对放大的图像做出主观性的判断。光学测量也可以是定量的,这时图像通过成像仪器生成,所获取的图像数据再用于分析。在这种情况下,光学检测其实是一种测量技术,因为它提供了量化的图像测量方式。 无任何仪器辅助的肉眼测量通常称为视觉检测。当采用光学镜头或镜头系统时,视觉检测就变成了光学测量。光学测量系统和技术有许多不同的种类,但是基本原理和结构大致相同。

光学工程(专)

中国计量学院专业型研究生培养方案(2014版) 光学与电子科技学院光学工程领域培养方案(代码:085202) 一、领域简介 光学工程领域依托于中国计量学院光学工程学科,隶属中国计量学院光学与电子科技学院。光学工程学科为浙江省重点学科和国家质检局重点学科,是浙江省重中之重创新平台之一,2012 年教育部学科排名中位居浙江省属高校第一名,全国排名第 24 名。2010 年经国务院学位委员会办公室批准,中国计量学院光学工程领域招收在职工程技术或工程管理人员。 光学工程学科拥有一支既具有较高学术水平又具有丰富工程背景和经验的优秀师资队伍,现有教授 12 名(其中省特聘教授 1 人、校特聘教授 2 人、享受政府特殊津贴专家2人),副教授 11 人,博士 30 余人,与国内外相关研究机构(中国计量科学研究院、浙江医疗器械研究院、浙江省计量科学研究院)、行业学会(国际照明委员会(CIE)、国际计量技术联合会(IMEKO)、中国光学学会、中国仪器仪表学会)和众多知名企业(宁波升谱光电半导体有限公司、浙江中宙光电股份有限公司、浙江阳光照明电器集团股份有限公司)等建立了多种方式的合作关系。 近年来,该领域在光学仪器与检测、光纤传感、LED照明、光学生物检测、光电图像与信息处理等领域处于国内领先、国际先进水平。学科主持完成了国家重大攻关、国家自然科学基金等国家级项目 30 多项,省部级重大科技攻关项目30 多项,目前在研项目包括国家“973”项目课题 1 项、“863”计划项目2项、十二五科技攻关项目1项、以及国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大科技专项、钱江人才计划、国家质检总局计划项目等 50 余项;实验室固定资产 4000 余万元,年科研到款经费 1000 余万元。 二、培养目标 1.了解本领域国内外的研究现状和发展方向,较为熟练地掌握一门外语,具有独立担负工程技术和工程管理工作的能力,并具有良好的职业道德和品行,热爱祖国,积极为我国社会主义现代化建设服务。 2.为企业培养应用型、复合型的高级工程技术和工程管理人才,学位获得者应掌握光学工程领域坚实理论基础宽广的专门知识,掌握解决工程实际问题的先进方法和现代技术手段。 3.可在本工程领域单位胜任相关工作,可在光电检测仪器、光纤传感与通讯、半导体照明、光学生物检测等行业就业。 三、专业方向 1. 光纤技术 分布式光纤传感技术、光纤光栅传感技术、光纤智能传感网及其在智能建筑、特种设备、大型工程安全监测物联网等方面的应用,光纤通信技术,光纤放大器与激光器等器件的性能测试、方案设计及应用等。 2. 光电仪器及测量

我国光学加工技术的发展历史

我国光学加工技术的发展历史 发布日期:2008-03-05 我也要投稿!作者:网络阅读:[ 字体选择:大中 小 ] 我国光学仪器的加工技术,虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用,但缺乏完整性。解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力,方逐步形成了较完善的加工方法。 五十年代初期,光学行业的设备陈旧,工艺落后。进入第一个五年计划后,加工工艺主要是采用“苏联”的工艺,设备也是由苏联引的和按“苏联”图纸制造的专用设备,二十世纪六十年代初期,国内个别厂家由德国引进了先进设备(如铣磨机和光学对中心磨边机),受到这些设备的启示,国内在六十年代中期开始工艺科研和研制新设备。首先进行的是研究粗磨机机械化和设计粗磨机,由于设备和工艺的改进,加工效率有很大的提高,但是后来受政治形势的影响,光学工艺的革新受到冲击,刚见成效的工艺革新,就此停止。 二十世纪七十年代中期,对光学冷加工技术改造和技术革新提出了“四化”目标,即毛坯型料化、粗磨机械化、精磨高速化、定心磨边自动化。经过努力,这些目标全部在二十世纪八十年代初基本实现了。 光学工业实现了光学冷加工“四化”,为军转民生产光学仪器奠定了有力基础。二十世纪八十年代针对当时民用光学仪器生产,又提出了光学零件制造的新四化,即抛光高速化,清洗超声化,辅助工序机械化和辅料商品化。“新四化”,虽然受到了管理体制改变的影响,在研制设备和进行工艺科研的时间和深度不够理想,但全部实现了。二十世纪八十年代重点是对光学加工机理和工艺因素的研究和探讨,通过科研人员和课题组的努力,均取得了理想的科研成果。在光学零件的定摆磨削和光学零件加工中不同牌号玻璃与不同结合剂的丸片之间的合理匹配都在光学加工方面有了突破,引起光学界的重视。这些科研的成果对光学加工工业起了重要作用,为了我们进一步提高光学加工的科研水平,奠定了雄厚的基础,为新的创新开辟了道路。 二十世纪八十年代是我们光学技术和工艺科研硕果累累的时期。不但在光学加工的基础理论方面,而在加工设备,加工工艺,加工模具,以及辅料等方面都取得了可喜成果。如光学加工机理,光学零件加工工艺因素,光敏胶,PH值稳定剂,光学导电膜,易腐蚀玻璃保护膜;PJM-320平面精磨机,QJM220球面精磨机,QJP-100与QJP-40光学中球面与小球面精磨抛光机;光学零件复制法;光学零件超声清洗代替清擦,光学零件真空吹塑包装以及自聚焦透镜制造等等,真是不胜枚举。这些科研成果,不但通过了部级鉴定,而且均获得子部级奖励或国家发明将。进入九十年代后,在中国光学行业有了更大的进展,这是由于光学产品出口,光学工艺也随着有了更大的改变和进展。我们采用了几十年的成盘加工工艺受到了冲击,而单件光学加工在光学批量生产中占据了统治地位。 本世纪初,我国光学制造业已取得了辉煌的成果,进入了发展的高峰,已形成了很强的生产能力。据有数字统计的资料,我国光学制造能力已超过了五亿件/年,当然这不包括,一些小型民办企业的生产能力。在亚洲也好,在世界上也好,中国光学冷加工的能力应当是名列前茅的,但我们的技术水平却是比较落后。主要是表现在不能大批量生产高精度元器件,大部分企业不能长期稳定生产,不能制造高精度的特种光学零件。造成此种现象的原因:a.执行工艺规程不够b.没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位c.没有行业法规d.没有软件贸易企业,没有“光学工程”的承包单位。 光学加工设备和光学工艺的发展是分不开的。孔夫子说过“工欲善其事,必先利其器”。

陈家璧版 光学信息技术原理及应用习题解答(7-8章)

第七章 习题解答 1. 某种光盘的记录围为径80mm,外径180mm 的环形区域,记录轨道的间距为2um.假设各轨道记录位的线密度均相同记录微斑的尺寸为um,试估算其单面记录容量. (注: 、外径均指直径) 解: 记录轨道数为 25000002 .0280 180=?-=N 单面记录容量按位计算为 ∑=?≈?+= N n n M 1 10107.10006.0) 002.040(2π bits = 17 Gb. 按字节数计算的存储容量为 2.1GB. 2. 证明布拉格条件式(7-1)等效于(7-17)式中位相失配= 0的情形, 因而(7-18)式描述了体光栅读出不满足布拉格条件时的位相失配。 证明: 将体光栅读出满足布拉格条件时的照明光波长(介质) 和入射角 (照明光束与峰值条纹面间夹角)分别记为0和θ0, 则根据布拉格条件式(7-1)有: 2sin θ0= 0 其中为峰值条纹面间距. 对于任意波长a (空气中) 和入射角θr (介质), 由(7-17)式, 位相失配 定义为: 24)cos(n K K a r πλθφδ- -= 其中n 0为介质的平均折射率, K = 2/为光栅矢量K 的大小,为光栅矢量倾斜角,其值为 2 2 π θθφ+ += s r , r 为再现光束与系统光轴夹角 (参见图7-9). 当 = 0 时,有 2 422cos n K K a r s r πλθπθθ= ??? ??-++ 即: Λ =Λ= ??? ??-2422sin 0λππλθθn s r 为介质中的波长. 由于角度 2 s r θθ-恰为照明光与峰值条纹面的夹角θ以上结果亦 即布拉格条件2 sin θ = . 当读出光偏离布拉格角θo 和布拉格波长 o 的偏移量分别为θ和时,有

光学工程学科导论

理学院 光学工程学科导论 学号: 专业:光学工程 学生姓名: 指导教师: 2017年9月

光学工程学科导论 1.前言 光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的进程。它的理论基础——光学,作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路,铸造了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学,揭示了光的产生和传播的规律和与物质相互作用的关系。1997年,在我国光学界泰斗王大珩院士的建议下,国务院学位委员会同意将光学工程列为工学一级学科。作为一门理工交叉的学科,光学工程学科的理论体系得到了不断地完善与发展,如今光学工程已发展为以光学为主,并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支,如激光技术、光纤通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像、薄膜和集成光学、光学与光纤传感、光探测、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像、光电测量、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工程学科产生了质的飞跃,而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学和光电子产业。 在早期,主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力,建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术和工业至今仍然发挥着重要作用。20世纪中叶,产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理的理论和技术。特别是六十年代初第一台激光器的问世,实现了高亮度和高时空相干度的光源,使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体,随着激光技术和光电子技术的崛起,光学工程已发展为光学为主的,并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支,如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。 2.主要研究内容 (1)以光作为信息传递的媒介,进行对客观事物的认知与了解,特别是作为视觉及其他人身感官的延伸,包括图像及多维时空信息的传输、存储、处理、显示

光学基础知识及光学镀膜技术

光学基础知识及光学镀膜技术 光學薄膜是指在光學元件上或獨立的基板上鍍上一層或多層之介電質膜或金屬膜來 改變光波傳遞的特性。即應用光波在這些薄膜中進行的現象與原理,如透射、吸收、散 射、反射、偏振、相位變化等,進而設計及製造各種單層及多層之光學薄膜來達到科學 與工程上的應用。在本廠的實際應用上,DM半透板與ITO鍍膜屬於這個領域。 光學薄膜雖早於1817年Fraunhofer已經開始利用酸蝕法製成了抗反射膜,但是真正 的發展是在1930年真空鍍膜設備之後。而軍事的需求(望遠鏡、飛彈導向鏡頭、監視衛 星、夜視系統等)加速了光學薄膜的開發與研究。計算機的出現使得設計更為方便,相對 的各種理論及設計方法因應而出,光學薄膜的研究於是更為進步並充分應用於各種光電 系統及光學儀器之中,如光干涉儀、照相機、望遠鏡、顯微鏡、投影電視機、顯示器、 光鑯通訊、汽車工業、眼鏡等。 光學薄膜基本上是藉由干涉作用達到其效果的。簡單的如肥皂泡沫膜、金屬表層的 氧化膜、水面油層的顏色變化,都可以視為單層干涉的效果。因此,當光在膜層中的干

涉現象可以被偵測到時,我們就說這層模是薄的,否則是厚的(k值消散掉)。由於干涉現象不僅跟膜層的厚度有關,而且光源的干涉性和偵測性的種類也有關。 接下來為各位介紹幾個主題1.波動光學基本理論2.薄膜光學的應用及產品介紹3.薄膜設計方法4.金屬鍍膜材料5.光學薄膜的鍍製方法及設備6.光學薄膜材料。 光學薄膜的製作是理論設計的實現,它不僅和蒸鍍方法及材料有關亦與薄膜支撐 者,即基板之表面狀況及材質有密切的關係,事實上光學薄膜的研製的主要困難已經比 較少是在設計上,而是在製鍍上,亦即要製造出預期中的光學常數及厚度之薄膜,因此 新的製膜方法及監控方式在工程上更顯的重要。 1. 繞射和干涉的現象常常會被拿在一起來討論,繞射可視為很多光源互相干涉,但其數學處理的方式仍然與干涉不太一樣。例如全像或光柵,可以用繞射也可以用干涉來解釋,也各有其數學模式。光的波動說:當一個水波經過一個障礙時,我們可以看到障礙的邊緣會 泛起陣陣漣漪,這種現象就是繞射,光波也有繞射現象,這種現象是和光的直線前進或光 的粒子說相抵觸的。早在1500年,L.da Viaci 已提及光的繞射,Huygens在1678年首先創立光的波動理論,他把波陣面上每一點都視為一個次級子波的波源,而所有子波前進時的包絡面又形成新的波前,應用這個原理可以解釋光的直線前進、光的反射與折射。 1801年,Young用干涉理論來解釋單狹縫的現象,但實驗結

陈家璧版光学信息技术原理及应用习题解答811章

习 题 8.1利用4f 系统做阿贝—波特实验,设物函数t (x 1,y 1)为一无限大正交光栅 ??????*????? ??*=)comb()rect()comb()rect(),(2121211111 1111b y a y b b x a x b y x t 其中a 1、a 2分别为x 、y 方向上缝的宽度,b 1、b 2则是相应的缝间隔。频谱面上得 到如图8-53(a )所示的频谱。分别用图8-53(b )(c )(d )所示的三种滤波器进行滤波,求输出面上的光强分布(图中阴影区表示不透明屏)。 图8.53(题8.1 图) 解答:根据傅里叶变换原理和性质,频谱函数为 T ( f x , f y ) = ? [ t ( x 1 , y 1 )] = { 11b ? [)rect(11a x ]·? [)comb(11b x ] } *{2 1 b ? [)rect(21a y ·? [comb(21b y ]} 将函数展开得 T ( f x , f y ) = {}???++++)δ(sinc()δ()sinc()sinc(1 11111111b 1 b 1-x x x f b a f b a f a b a * { }???++++δ()sinc()δ()sinc()sinc(2 22222222b 1 b 1-y y y f b a f b a f a b a (1) 用滤波器(b )时,其透过率函数可写为 1 f x = + 1/ b 1 f y = 0 F ( f x , f y ) = 0 f x 1/ b 1 f y = 任何值 滤波后的光振幅函数为 T ·F = [])δ()δ()sinc(1 11111b 1b 1-++x x f f b a b a 输出平面光振幅函数为 t ’(x 3,y 3)= ? -1[ T ·F ] = (exp[)](){exp [sinc(1 3131111b 2-b 2x j x j b a b a ππ+

0803光学工程基本要求

0803光学工程博士、硕士学位基本要求 第一部分学科概况和发展趋势 光学工程学科主要研究对象为:1)以光作为信息传递的媒介,对客观事物与现象进行认识与探索,涉及光电成像及光电信息的传输、存储、处理、显示等。2)光的产生,如激光、LED及其它各种光源等。3)光与物质相互作用及其应用,如光敏探测器件、光刻蚀、光化工等;或以光作为能量的媒介及其应用,如激光加工、激光核聚变、能量光学等。4)利用光学等效原理进行图像及多维时空结构的观察及处理,如微光夜视技术、变像管与高速摄影等。 光学工程学科包括“光电信息技术与工程”和“光电子技术与光子学”两个重要学科分支,光电信息技术与工程学科分支以光作为信息传递的媒介,研究光电成像技术与系统,光电检测与光电传感,光学技术与制造,光度学与色度学,光电材料与器件,光学信息处理技术,光存储与显示技术,红外与夜视探测技术,光通信技术与器件等。光电子技术与光子学学科分支以光与物质的相互作用为基础,研究光的产生、传输与控制,如激光和光电子技术,光放大与光的非线性效应等;以光子作为信息载体,研究光子与物质相互作用的机理及其应用,如微纳光子学与技术,微结构光学与光集成,生物与医学光子学,量子光学与器件,红外与太赫兹光子学等。 近年来,随着光电信息技术的发展,光作为信息载体,已由可见光波段向两端延伸,一端延向紫外、X射线波段,另一端延向红外和太赫兹波段,从而使光学工程领域的研究对象不断地拓展。特别是新世纪以来,现代光学已大踏步地

迈向光子学时代,研究光子的产生、传输、控制(光开关、光放大、光调制、光变频、光波复用、光限制、光振荡等)、探测、显示、存储及其与物质(光子本身、电子、原子、分子、激子、极化子等)相互作用,已成为当前的研究热点和前沿性探索课题。此外,光电信息在空间探测中的应用,以及集传感、处理和执行功能于一体的微光机电系统,光子技术在信息科学中的应用等,将成为今后光学工程领域的重要发展方向。结合“新科技革命”,光学工程学科必将在能源与资源(如太阳能发电、激光核聚变、地下水下能源探测等)、信息技术(如无线光通信、光计算、云计算、物联网等)、先进制造(如激光加工、微纳加工等)、重要基础科学(如对宇宙认识,对生命,对脑认识与研究等)等领域发挥重要作用。 第二部分博士学位的基本要求 一、获本学科博士学位应掌握的基本知识及结构 获得本学科博士学位应在自然科学方面,具备坚实的 数学、物理学、化学基础知识,熟练地掌握本学科系统而 深入的专门知识,如光学(几何光学和物理光学),光电子技术(含激光原理),光电检测原理,光度学与色度学,光学信息处理,光通信技术,红外与夜视技术,光子学理 论,光电子材料与器件,微纳光子学,量子光学与器件, 太赫兹光子学等。了解本学科的学术前沿和发展动态,并 能应用相关理论与技术解决工程实际问题。此外,还应掌 握电子信息技术、计算机技术、机械工程、自动控制技术 等方面的相关专业知识。应至少熟练地掌握一门外国语以及经济管理类等方面的专门知识。

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