课程名称现代光学设计方法-北京理工大学研究生院

《光学系统设计A》课程编号：******课程名称：光学系统设计A学分：3 学时:48 (其中实验学时：24)先修课程：应用光学一、目的与任务光学系统设计A是测控技术与仪器本科专业的专业教育必修课，它主要是要让学生学会掌握光电仪器设计的理论和实际知识，学习光学设计的像差理论和像差校正方法，掌握国际上流行的光学设计软件的基本使用方法。

本课程的主要任务是：①学习光学系统的像质评价方法和像差理论知识，掌握采用各种像质评价方法来评价光学系统的成像质量；②学习光学自动设计原理和程序，并掌握国内最为流行的光学设计软件Zemax的使用方法；③掌握各类典型光学仪器的设计方法和步骤。

二、教学内容及学时分配理论教学部分（24学时）第一章光学系统像质评价(4学时)§1－1 概述§1－2 共轴光学系统的结构参数和光学特性参数§1－3 用几何像差评价光学系统的成像质量§1－4 几何像差的曲线表示§1－5 用波像差评价光学系统的成像质量第二章光学自动设计原理和程序(4学时)§2－1 概述§2－2 光学自动设计中的最优化方法§2－3 阻尼最小二乘法光学自动设计程序§2－4 怎样使用阻尼最小二乘法程序进行光学设计§2－5 适应法光学自动设计程序§2－6 怎样使用适应法程序进行光学设计§2－7 Zemax软件的使用第三章薄透镜系统的初级像差理论(4学时)§3－1 概述§3－2 薄透镜系统的初级像差方程式§3－3 薄透镜组像差的普遍性质§3－4 像差特性参数P，W，C的规化§3－5 单透镜的P∞，W∞，C和结构参数的关系§3－6 双胶合透镜组结构参数的求解§3－7 平行玻璃板的初级像差公式§3－8 单透镜像差性质的讨论§3－9 光学系统消场曲的条件——Petzval条件第四章望远物镜设计(4学时)§4－1 望远物镜设计的特点§4－2 用初级像差求解双胶合望远物镜的结构参数§4－3 用Zemax软件设计双胶合望远物镜§4－4 高级像差§4－5 二级光谱色差§4－6 用Zemax软件设计其它望远物镜§4－7 望远物镜像差的公差第五章显微物镜设计(3学时)§5－1 显微物镜设计的特点§5－2 显微物镜的类型§5－3 低倍消色差显微物镜设计§5－4 中倍消色差显微物镜设计§5－5 显微物镜像差的公差第六章目镜设计(3学时)§6－1 目镜设计的特点§6－2 常用目镜的型式和像差分析§6－3 冉斯登、惠更斯和凯涅尔目镜设计§6－4 对称式目镜和无畸变目镜设计§6－5 广角目镜设计§6－6 目视光学系统像差的公差第七章照相物镜设计(2学时)§7－1 照相物镜的光学系统和结构型式§7－2 照相物镜设计的特点§7－3 用Zemax软件设计双高斯物镜§7－4 照相物镜像差的公差实验上机教学部分 (24学时)（1）ZEMAX软件使用(4学时)（2）光学系统像质评价(2学时)（3）光学自动设计程序使用（4学时）（4）望远物镜设计（4学时）（5）显微物镜设计（2学时）（6）目镜设计（2学时）（7）望远镜物镜和目镜合成设计（2学时）（8）照相物镜设计（4学时）三、考核与成绩评定考核：采用统一命题，统一阅卷，教研组集体复查,严把质量关。

课程名称：高等光电技术实验一、课程编码：0400009课内学时：48学分：3二、适用学科专业：光学工程，仪器科学与技术三、先修课程：光电技术，电子线路及实验，应用光学与波动光学实验，信号与系统四、教学目标通过本课程的学习，使相关学科研究生学习和了解光电系统的功能、分类、构成和系统指标，掌握各类光电探测器的特性测量、单元/线阵/面阵光电探测器的使用、光电信号的典型处理方法、典型光电系统的分析、仿真与应用，提升分析、应用与实践能力。

五、教学方式1、课堂讲授，实验预习、实验操作、实验报告与期末考试；2、专题实验：开题，独立完成实验设计与调试，中期检查，结题答辩。

六、主要内容及学时分配1.高等光电技术实验课程内容与分组原则10学时1.1高等光电技术实验课程内容介绍1.2情况调查与实验基础、提高与专题分组1.3光电系统的基本组成与分类1.4光电技术基础知识与实验串讲1.5常用光电技术实验仪器基础知识2.光电探测器光谱响应度的测量4学时2.1掌握热辐射源光谱辐射特性的测量方法2.2掌握光电探测器光谱响应的测试原理与方法2.3掌握热释电探测器和光电二极管的使用原则和方法2.4了解主动式光电系统的设计原则与要点3.光电探测器响应时间的测量4学时3.1掌握用脉冲响应特性测量光电探测器响应时间的方法3.2掌握用幅频特性测量光电探测器响应时间的方法3.3掌握光电二极管的响应时间与截止频率的关系3.4了解光电导器件与光伏器件响应时间的量级3.5掌握光电二极管的响应时间受偏置和负载影响的机理与特性4.光电倍增管的静态和时间特性测试5学时4.1掌握光电倍增管的工作原理和特性4.2掌握光电倍增管阴极特性、阳极特性以及暗电流的测量方法4.3学习根据阴极特性和阳极特性得到光电倍增管增益的方法4.4掌握光电倍增管的时间特性与其测量方法4.5掌握光电倍增管的两种供电方式、各自特点与适应范围5.光电弱信号的低噪声放大器5学时5.1掌握放大器的内部噪声与噪声模型5.2了解设计低噪声放大器的基本原则5.3装调一个低噪声放大器，测试并计算等效输入噪声和噪声系数6.光电微弱信号的有源滤波器5学时6.1了解并掌握用滤波器从噪声中检出光电弱信号的方法6.2设计一个品质因数为5的二阶有源带通滤波器6.3测量滤波器的参数并用弱光电信号检验滤波效果6.4了解信号的频谱组成与滤波器设计的关系7.锁相环原理实验5学时7.1掌握锁相环的基本组成、工作原理、特性参数与使用方法7.2测量锁相环的同步带和捕捉带与自然振荡频率的关系7.3测量锁相环的锁频范围与电源电压的关系7.4了解锁相环在光电系统中的典型应用8.摄像机信号应用原理5学时8.1了解摄像机的工作原理8.2掌握全视频信号的组成及与显示的关系8.3掌握视频同步分离原理8.4了解视频信号及脉冲应用的一些基本方法9.线阵CCD像传感器驱动原理5学时9.1掌握电荷耦合器件的工作原理9.2了解线阵CCD的结构、性能及其对驱动电路的要求9.3掌握两相线阵CCD驱动电路的原理9.4测量各驱动信号的时序关系10.二维光强分布的立体显示5学时10.1进一步了解摄像机输出信号10.2掌握在示波器上立体显示二维光强分布的原理10.3根据二维显示原理设计显示电路参数10.4完成二维光强分布立体显示实验11．光电信号的采样保持5学时11.1了解采样保持在光电信号处理中的意义和适用范围11.2掌握采样保持电路11.3了解采样保持参数与被采集光电信号的关系11.4掌握峰值保持原理和应用12．光外差探测原理4学时13．光电调制盘4学时14．锁相环在光电系统中的调频解调应用6学时15．光子计数5学时16．光栅莫尔条纹测长原理5学时17．光电定向6学时18．光电报警6学时根据学生情况，课程分为基础、提高和专题三部分进行。

北京理工大学2016版学术型研究生培养方案学科专业：光学工程学科代码：080300光学工程（080300）一、学科简介与研究方向北京理工大学光学工程学科1954年开始招收研究生，1978年恢复招收研究生，1981年获得国家首批硕士学位授予权，1983年获军用光学、光学仪器博士学位授予权，1985年设立我国首批、我校第一个博士后流动站，1987年分别被评为国家级、部级重点学科，1997年调整合并为光学工程一级学科，2001、2007年再次被评为国家一级重点学科。

学科以光信息技术、光电子技术及光子学、光电仪器及技术等为主要研究对象，进行深入系统的研究；坚持基础研究与应用研究并重、高新技术研究与技术开发并重、研究与高层次人才培养并重的原则，为国民经济建设与国家安全服务。

本学科主要研究方向有：1.微光、红外与紫外成像技术：主要从事微光、红外与紫外成像理论、器件、技术与系统的设计、测试、模拟仿真、总体及应用技术；电真空成像器件宽束电子光学系统理论及设计；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。

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.光电雷达、探测、成像与对抗技术：主要从事光电雷达与光电成像雷达的单元技术及系统技术、光电对抗条件下的微弱/低信噪比信号获取与处理、目标探测与特性反演等方面的研究工作。

4.图像工程与颜色科学：主要从事图像与视频信号采集、提取、处理、压缩、融合、传输及其实时实现技术；颜色科学理论、测量、处理与再现技术，颜色视觉；图像与颜色质量评价；光谱学与光谱分析，光谱成像技术与系统等方面的研究工作。

5.现代光学设计与工艺、光刻技术及光电精密仪器工程：主要从事光学元件与系统的设计和先进制造技术；高分辨空间光学及自适应光学理论、技术与系统及其应用；高分辨成像及先进光刻技术，精密光学及检测技术，微纳光学；薄膜光学与工艺，光学全息与数字全息；光电精密仪器及其应用工程等方面的研究工作。

北京理工大学820物理光学解析7本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。

丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅,确保理硕教育的学员初试通过率89%以上,复试通过率接近100%,理硕教育现开设初试专业课一对一,假期集训营,复试VIP一对一辅导,满足学员不同的需求。

因为专一所以专业,理硕教育助您圆北理之梦应用光学Applied Optics本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。

丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅,确保理硕教育的学员初试通过率89%以上,复试通过率接近100%,理硕教育现开设初试专业课一对一,假期集训营,复试VIP一对一辅导,满足学员不同的需求。

因为专一所以专业,理硕教育助您圆北理之梦应用光学讲稿绪论课程性质：专业基础课应用光学课程内容学习目的学习方法本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。

丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅,确保理硕教育的学员初试通过率89%以上,复试通过率接近100%,理硕教育现开设初试专业课一对一,假期集训营,复试VIP一对一辅导,满足学员不同的需求。

因为专一所以专业,理硕教育助您圆北理之梦应用光学讲稿常见光电仪器观察仪器：望远镜测量仪器：测距机瞄准：火炮周视瞄准镜摄像：照相机本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。

丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅,确保理硕教育的学员初试通过率89%以上,复试通过率接近100%,理硕教育现开设初试专业课一对一,假期集训营,复试VIP一对一辅导,满足学员不同的需求。

因为专一所以专业,理硕教育助您圆北理之梦应用光学讲稿望远镜本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。

《应用光学课程实践》课程编号：******课程名称：应用光学课程实践学分：1 学时:16 (其中实验学时：16)先修课程：应用光学一、目的与任务本课程是应用光学的后续实践设计课程。

本课程是电子科学与技术（光电子方向）、光信息科学与技术和测控技术与仪器等专业的技术基础课。

它主要是要让学生在学习了应用光学以后，利用掌握的应用光学知识进行一个具体的光电仪器设计，学会解决几何光学、典型光学仪器原理、光度学等的基础理论和方法。

本课程的主要任务是复习巩固应用光学的知识，学习典型光学仪器初步设计的一般方法，培养学生设计光电仪器的初步设计能力。

二、教学内容及学时分配理论教学部分（2学时）理论教学内容为学习望远系统的基本原理，学习望远系统参数的确定方法，学习棱镜转动定理，确定望远系统各部件的组成原理。

实践设计部分 (18学时)设计一个实际的光学仪器——火炮周视瞄准镜初步设计1、光学系统的技术要求光学特性：视放大率：Γ=37.Xω=︒物方视场角：210出瞳直径：D=4mm'≥20出瞳距离：l mmz潜望高H＝185毫米要求成正像光学系统要实现：俯仰瞄准范围±18º水平瞄准范围360º俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数K＝0.52、设计计算内容拟定光学系统的工作原理拟定光学系统原理，望远系统，物镜、目镜、分划板、保护玻璃。

形成潜望高，俯仰和周视，上、下选用两个棱镜。

利用棱镜转动定理确定道威棱镜及转动方向。

共轴系统和棱镜系统的组合光学系统的外形尺寸计算⑴选择物镜、目镜的结构型式，计算有关参数；相对孔径，焦距，确定物镜和目镜的结构型式。

⑵计算道威棱镜尺寸；⑶计算端部棱镜，保护玻璃尺寸；⑷计算底部棱镜和分划板尺寸；⑸物镜目镜口径计算⑹验证出瞳距离和潜望高绘制光学系统的原理图三、考核与成绩评定本课程要求学生撰写一篇设计报告，根据报告评分，满分100分。

60分以上成绩合格。

四、大纲说明1. 本课程是应用光学的后续实践设计课程。