信息光学课程大纲-2014年版

信息光学方面的课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解信息光学的基础知识，掌握光的传播、反射、折射等基本原理；2. 理解光学元件的作用，如透镜、反射镜、光栅等，并能运用相关公式进行计算；3. 掌握光纤通信的基本原理，了解光在光纤中的传输特性。

技能目标：1. 能够运用光学原理分析实际问题，设计简单的光学系统；2. 学会使用相关仪器进行光学实验，如测定光的折射率、光纤通信实验等；3. 培养学生的实验操作能力、数据处理能力和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对信息光学的兴趣，激发学生探索光学领域的好奇心；2. 培养学生的创新意识和科学精神，使他们认识到光学技术在现代科技中的重要性；3. 培养学生严谨、求实的学术态度，提高学生的自主学习能力和终身学习能力。

课程性质：本课程为学科拓展课程，旨在加深学生对光学知识的理解，提高学生的实践能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的物理基础，对光学知识有一定的了解，但缺乏深入探讨和实践经验。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动探究光学领域的奥秘。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 光的传播与波动理论：包括光的直线传播、光的波动性、干涉与衍射现象等，关联教材第二章内容。

2. 光学元件及其应用：透镜、反射镜、光栅等元件的工作原理和设计应用，关联教材第三章内容。

3. 光的折射与反射：光的折射定律、反射定律，以及透镜、反射镜中的光线追踪，关联教材第四章内容。

4. 光纤通信原理：光纤的结构、光在光纤中的传输特性、光纤通信系统的组成，关联教材第五章内容。

5. 光学实验：测定光的折射率、光纤通信实验等，关联教材实验部分。

教学安排与进度：第一周：光的传播与波动理论；第二周：光学元件及其应用；第三周：光的折射与反射；第四周：光纤通信原理；第五周：光学实验。

教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节进行深入讲解。

信息光学（双语）Introduction toInformation Optics课程编号：（ 03410064 ）学分： 3学时：45 （其中：讲课学时：45 实验学时：0 上机学时：0）先修课程：大学物理、光学、数学物理方法、数理统计适用专业：光信息科学与技术、测量技术与控制教材：《Introduction to information optics》，Francis T.S.Yu等，Academic Press，2001年第1版一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）“信息光学”是相关专业教学计划中具有承上启下意义的技术基础课，建立在数学、物理学、光学、数学物理方法、计算机技术等课程知识的基础上，在对光通信、光开关、光学传感、光信息显示、光网络、光学存储、等光信息技术的基本内涵、关键技术进行系统地、深入地、清晰地论述的同时，又及时总结了前沿的发展成果和方向，能够为光电信息科学与工程专业课程的学习打好坚实的基础。

（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。

应包括知识目标和能力目标。

）课程目标1：能解释信息光学中所涉及的核心器件的基本原理，能应用信息光学中的基本理论分析光通信、光开关、光存储及光传感中相关基础问题，并得到解决方案。

课程目标2：能设计开发简单的光电器件，结合光传感、光通信及光开关等基础知识，能设计符合目标需求的传感器，并对传感参数进行分析，以利用解决其他复杂工程问题。

课程目标3：能够应用相关技术标准，对光纤，光开关等生产工艺，制造流程进行分析、比较和优化。

课程目标4：能够熟练使用相当数量的专业应用词汇，能够应用英语和业界同行进行交流。

课程目标5：能针对实际问题以团队的形式，开展光电信息技术相关的文献调研，并完成相应的PPT制作和口头报告。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求6和毕业要求10：1. 毕业要求1-3：具有光电信息科学与工程专业基础知识及其应用能力，并了解光电信息行业的前沿发展现状和趋势。

《信息光学》教学大纲课程名称：信息光学教学对象：本课程是物理系、信息科学系学生本科生的必修课一、信息光学课程简介信息光学是近年来发展起来一门新兴学科，它已渗透到科学技术的各个领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用。

其知识范围为线性系统分析，标量衍射理论，光学成像系统的传递函数，相干光理论，光学变换，光全息和信息处理。

教学重点、难点：信息光学的基础理论、基本概念和物理图像, 通过本课程的学习使学生系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。

为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。

信息光学是依据信息与电子科学教学指导委员会为光信息科学与技术专业培养目标而开设的。

是专业必修课并且是一门主干课。

学生应预修普通物理、高等数学，傅立叶变换，光学等课程。

二、教材苏显渝等，《信息光学》科学出版社三、课程内容与学时计划：（54学时）第一章：线性系统分析（6学时）常用数学函数，卷积与相关，傅立叶变换性质及定理，线性系统分析，二维光波场分析。

本章教学目的与要求：本章是本课程的基础，要求学生在解决光学问题中能熟练运用其性质和定理，线性系统与光学系统的关联，加深对空间频率、空间频谱概念的理解。

第二章：标量波衍射理论基础（6学时）基尔霍夫积分定理，基尔霍夫衍射公式，菲涅耳衍射，夫朗和费衍射，几种典型衍射。

本章教学目的与要求：本章是教学的重点，是信息光学的基础，要求学生掌握标量波衍射理论，侧重利用菲涅耳衍射与卷积、夫朗和费衍射与傅立叶变换关系解决问题。

第三章：透镜的傅立叶变换特性（4学时）光波通过透镜的相位分布，透镜对点光源的成像，透镜的傅立叶变换特性，透镜孔径对傅立叶变换的影响。

本章教学目的与要求：本章是教学的重点、难点，要求学生清楚并掌握光波通过透镜的相位分布，透镜的傅立叶变换特性及孔径对透镜实现傅立叶变换的影响。

关于信息光学的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解信息光学的基本概念，掌握光的传播、反射、折射和衍射等基本原理；2. 学会运用数学方法描述和分析光信息传输的过程；3. 掌握光学器件的设计原理及其在信息处理中的应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识分析和解决实际光学问题，具备一定的光学设计能力；2. 能够运用光学软件进行模拟实验，观察和分析光学现象；3. 能够熟练操作光学实验设备，进行基本的光学实验。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对信息光学的兴趣，激发他们探索光学领域的热情；2. 培养学生的团队合作精神，学会与他人共同探讨、分析和解决问题；3. 增强学生的创新意识，培养他们在光学领域勇于尝试、不断创新的品质。

本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生解决实际光学问题的能力。

课程目标具体、可衡量，便于教学设计和评估。

在教学过程中，将根据学生特点和教学要求，分解目标为具体的学习成果，确保课程的有效性。

二、教学内容本章节教学内容围绕以下三个方面展开：1. 光学基本原理：包括光的传播、反射、折射和衍射等现象，以及相关数学描述方法。

教学内容涉及课本第1-3章，具体包括：- 光的波动性和电磁理论基础；- 光在不同介质中的传播规律；- 反射、折射和衍射现象的原理及数学表达。

2. 光学器件与应用：介绍各种光学器件的设计原理及其在信息处理、通信等领域的应用。

教学内容涉及课本第4-6章，具体包括：- 透镜、反射镜等基本光学元件的设计原理；- 光学滤波器、光栅等器件的工作原理；- 光学器件在光纤通信、激光技术等领域的应用案例。

3. 光学实验与模拟：通过实验和软件模拟，使学生更好地理解和掌握光学知识。

教学内容涉及课本第7章，具体包括：- 基本光学实验操作技巧；- 光学软件（如Zemax、OptiSystem等）的使用方法；- 实验和模拟在光学设计中的应用实例。

教学内容安排和进度根据课程目标和学生的实际情况进行制定，确保科学性和系统性。

信息光学信息光学（傅立叶光学）是综合性大学、工科院校和高等师范院校近代光学、信息光学、激光、光电子等专业研究生和大学高年级的必修课，它是从事光学和光电子领域科学研究和产品开发人员必须的理论基础。

其主要内容一般包括傅立叶光学、标量衍射理论、透镜的性质、部分相干光理论、光学全息及光信息处理等。

限于本课程的课时限制，我们准备主要讲授傅立叶光学、透镜性质、标量衍射理论、部分相干光理论的内容本课程的主要内容讲授拟分八章。

第一章：数学预备知识；第二章：二维傅立叶分析；第三章：衍射理论基础；第四章：菲涅耳衍射、夫琅和费衍射；第五章：透镜的傅立叶变换特性与成象性质；第六章：成象光学系统的传递函数；第七章：部分相干光理论；主要参考书①黄婉云，傅立叶光学教程，北师大出版社，1984②羊国光，宋菲君，高等物理光学，中国科大出版社，1991③J. W. Goodman, 詹达三译，傅立叶光学导论，科学出版社，1976④朱自强等，现代光学教程，四川大学出版社，1990⑤卞松玲等，傅立叶光学，兵器工业出版社，⑥蒋秀明等，高等光学，上海交大出版社⑦M. 波恩，E. 沃耳夫，光学原理，科学出版社，1978⑧吕乃光等，傅立叶光学基本概念和习题⑨谢建平等，近代光学基础，中国科技大学出版社，1990第一章：数学预备知识为了方便后面的学习，我们复习一下有关的数学知识。

§1-1 几个常用函数一、 矩形函数（rectangle function ）1、一维矩形函数表达式为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>-≤-=-21||021||1)(rect 000a x x a x x a x x其函数图形为：当x 0=0，a =1时，矩形函数为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>≤=21||021||1)(rect x x x [此时rect(x )=rect(-x )]其图形为2、二维矩形函数表达式为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>->-≤-≤-=-⋅-21||,21||021||,21||1)()(000000b y y a x x b y y a x x b y y rect a x x rect其函数图形为：二维矩形函数可以用来描述屏上矩形孔的透过系数。

光电信息综合实验（三）教学大纲一、实验基本信息课程编号：201411114中文名称：光电信息综合实验（三）英文名称：Comprehensive Optical Experiment（三）课程性质：专业实践环节面向专业：光电信息科学与工程开设学期：6课程总学时：16学时实验学时： 16学时是否独立设课：是二、实验目的和任务本课程是在光电信息综合实验（一）和（二）的基础上，按照专业教学计划安排，循序渐近的原则, 通过实验对基本的常用光电器件（包括各种常用的LD激光管、LED发光二极管等光源；光电探测器件光电二极管、光电三极管、光敏电阻、太阳能电池等光电器件；红外光电器件等）的特性及初步的了解。

重点掌握常见的光电器件的应用电路。

选择一些设计性和工程应用性较强的（电路设计、光电转换、纤维光学）实验，培养学生在光电技术方面的科学实验能力，提高学生的动手能力和科学研究能力。

三、实验教学基本要求实验重点在光电器件在工程应用性较强实验电路方面，选择一些有一定应用背景的光电类设计性实验。

为提高学生的独立实验技能和解决实际问题的能力。

实验内容选做和必做共16学时。

培养学生如下能力与素养：1、能够在社会、安全、环境等现实因素的约束下对研究方案的可行性进行评价，并提出优化改进方案，能够对设计的方案进行优化和改进；2、能够分析与解释实验结果，根据结果进行综合分析和解释，获得合理有效结论的能力；3、能够通过光电信息系统相关原理，对复杂光电工程问题，选取正确的技术路线，设计切实可行的仿真和实验研究方案。

四、实验项目基本情况五、实验教材（指导书）或网络资源光电信息综合实验（三）六、考核方式检查含光电转换电路设计、调试等过程，撰写实验报告备注：考核内容：考核学生光电信息综合实验技能，能够通过光电信息系统相关原理，对复杂光电工程问题，选取正确的技术路线，设计切实可行的仿真和实验研究方案。

具体能够设计、焊接、调试光电转换电路，撰写实验报告，同时能够在社会、安全、环境等现实因素的约束下对研究方案的可行性进行评价，并提出优化改进方案，能够分析与解释实验结果，获得正确结论。

《信息光学实验》教学大纲【课程编号】16314079【英文名称】Information Optics Experiment【课程学时】40学时【适用专业】光信息科学与技术专业一、本实验课程的教学目的和要求（对学生实验技能、创新能力、科研能力及解决实际问题方面的锻炼）信息光学实验是光信息专业学生必修的一门专业实验课程，是把信息光学理论运用于实践解决实际问题培养学生的创新能力、科研能力的一门重要实验课程。

通过教学使学生掌握透射全息图、反射全息图、像面全息图、一步彩虹全息图的制作与再现；理解全息高密度、大容量信息存储的原理，并在实验中实现大容量信息存储的制作与再现；理解全息干涉测量的原理，并用全息干涉法测量微小位移；了解散斑干涉在现代精密测量技术中的应用，通过散斑摄影术实现位相物体厚度的测量。

了解空间滤波与光学信息处理的原理，用光栅法实现图象的相减。

要求学生必须熟悉信息光学的基本理论，了解信息光学理论在现代光学测试技术中的应用，要求学生必须具备一定的实验操作技能，尤其是光学器件及系统调试方法与技巧；具有一定实验数据分析与处理能力。

在掌握全息照相术的全部操作过程与技术后，能够把信息光学的理论与光学器件的特性结合起来，设计正确的光路，达到实验测试的目的，培养学生解决实际问题的能力。

二、本实验课程与其它课程的关系信息光学实验是以《信息光学》理论为基础，学生通过《大学物理实验》、《基础光学实验》、《近代物理实验》训练后，具备一定的实验操作技能与实验数据处理能力，它为学生进行设计性实验、毕业设计打下基础。

三、实验课程理论教学内容安排（包括章节、体系、重点、难点、考核方法、学时安排、实验安排、教材及参考书）绪论：（3学时）1、介绍信息光学实验的目的、要求及操作规范；2、介绍常用光学器件的使用及调整方法；介绍光路系统调节基本要领（等高、共軸、等光程等）；3、全息干板的冲洗流程及工艺介绍。

教材：《现代光学实验教程》王仕璠编北京邮电大学出版社参考书：《信息光学》苏显渝编科学技术出版社四、实验内容安排（简要说明实验项目体系的结构、类型[综合型、设计型、验证型、演示型、课外自选型]，分项目列出每个实验的目的、要求、内容、方法、时间、参考材料，其它实验（如开放时间的自选实验）选作性实验（6学时）五、实验报告及成绩评定1、必做实验要求每个学生必须完成规范的实验报告。

《信息光学》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程简介信息光学是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学学科，是信息科学的一个重要组成部分，也是现代光学的核心。

本课程主要介绍信息光学的基础理论及相关的应用，内容涉及二维傅里叶分析、标量衍射理论、光学成像系统的频率特性、部分相干理论、光学全息照相、空间滤波、相干光学处理、非相干光学处理、信息光学在计量学和光通信中的应用等。

三、课程目标本课程是光电信息科学与工程专业的主要专业课程之一，设置本课程的目的是让学生掌握信息光学的基本概念、基础理论及光信息处理的基本方法，了解光信息处理的发展近况和运用前景。

为今后从事光信息方面的生产，科研和教学工作打下基础。

四、教学内容及要求第一章信息光学概述（2学时）1.信息光学的基本内容和发展方向2.光波的数学描述和基本概念3.相干光和非相干光4.从信息论看光波的衍射要求：1.了解信息光学的内容和发展方向2.掌握相干光和非相干光的特点3.掌握从信息论的观点看光波的衍射。

重点：空间频率，等相位面。

从信息光学看衍射的基本观点。

难点：空间频率，光波的数学描述。

第二章二维傅里叶分析（8+2学时）1．光学常用的几种非初等函数2．卷积与相关3．傅里叶变换的基本概念4．线性系统分析5．二维采样定理要求：1．了解光学中常用非初等函数的定义、性质，熟悉它们的图像及在光学中的作用2．了解卷积与相关的定义及基本性质3．熟悉傅里叶变换的基本原理，性质和几何意义4．熟悉系统的基本概念及线性系统分析的基本理论5．了解二维采样定理及其应用6．本章强调概念的物理意义理解，以定性和应用为主。

避免与《信号与系统》课程重复。

重点：δ函数的意义和运算特性，傅里叶变换性质、定理，相关和卷积的意义及运算，线性空间不变系统的特性。

难点：卷积，傅里叶变换、系统分析。

第三章标量衍射理论（6+2学时）1．基尔霍夫衍射理论2．菲涅耳衍射和夫琅和费衍射3．夫琅和费衍射计算实例4．菲涅尔衍射计算实例5．衍射的巴俾涅原理要求：1．了解基尔霍夫衍射理论2．熟悉菲涅耳- 基尔霍夫衍射公式及其物理意义3．熟悉菲涅耳衍射与夫琅和费衍射4．掌握常见夫琅和费衍射光场的分析与计算5．了解菲涅耳衍射光场的分析和计算6．了解巴俾涅原理及其应用重点：如何用二维傅里叶变换来分析和计算夫琅和费衍射。

《信息光学》课程教学大纲二、课程简介本课程是光电信息科学与工程专业的必修课程，并且是一门主干课。

它的教学目的和任务是系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力，为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。

三、课程教学目标（精炼概括3-5条目标，本课程教学目标须与授课对象的专业培养目标有一定的对应关系）1、知识与技能目标：通过本课程的学习，使学生掌握线性系统理论、标量衍射理论和光学成像系统理论，理解光全息技术、光信息处理技术，了解图像的全息显示等前沿领域的技术原理。

2、过程与方法目标：信息光学近年已经得到发展，应用领域不断扩大，课程将以课堂教学、实验教学和计算机模拟相结合的方式，巩固理论知识，提高实践能力和创新能力。

通过计算机模拟，直观理解光学现象，通过一些经典实验，激发学生对课程的学习兴趣，培养学生的动手能力，精选教材，补充参考资料，提高数学分析能力，综合目标是在理论、实践和创新方面得到提高。

3、情感、态度与价值观发展目标：改变课程过于注重知识传授的倾向，培养学生积极主动的学习态度，在获得基础知识与基本技能的过程中提高主观能动性，形成正确的价值观，课堂教学以激发学生的学习兴趣来展开，理论与实践相结合，注重能力和学习态度，让学生不仅要学会生存，更要学会爱，学会关心，学会感恩，学会尊重自然和生命，培养起求真，求实，求善的科学精神，逐步完善健全的人格，树立起正确的人生观和价值观。

本课程需具有《线性代数》、《复变函数》和《积分变换》等数学基础，在学习《光学》课程后开设，后续通过毕业设计（论文）深入理解并与实际应用结合。

四、课程进度表理论教学进程表实践教学进程表。