《信息光学》教学大纲

PAGE7《信息光学》课程简介课程编号：08034012课程名称：信息光学/InformationOptics学分:3学时：48（实验：4上机：0课外实践：0）适用专业：光电信息科学与工程建议修读学期：第6学期开课单位：数理科学与工程学院光电工程系先修课程：大学物理，大学数学，物理光学，应用光学，信号与系统考核方式与成绩评定标准：闭卷考试×70%+平时成绩×30%教材与主要参考书目：1．教材：《信息光学》第二版，苏显渝李继陶曹益平张启灿，科学出版社，20112．参考书名称，作者，出版社，出版日期。（1）《光信息科学技术原理及应用》陈家壁，高等教育出版社，2002（2）《光全息学及其应用》于美文，北京理工大学出版社，1996（3）《光学原理》M.玻恩、E.沃耳夫，科学出版社，1978（4）《近代光学信息处理》宋菲君，S.Jutamulia,北京大学出版社，1998（5《傅立叶光学导论》J.W.顾德门，詹达三等译，科学出版社，1976（6）王仕藩，信息光学理论与应用，北京邮电大学出版社，2004内容概述：中文：信息光学是根据光电信息科学与工程专业的培养目标而开设的。是专业必修课并且是一门主干课。学生学习本课程前，应预修普通物理、高等数学、傅立叶变换、光学、信号与系统等课程。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。本课程的主要内容为线性系统分析，标量衍射理论，光学传递函数及相关传递函数，光学全息技术和空间滤波。信息光学的基础理论、基本概念和物理图像是本课程教学的重点。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的能力。结合光学信息处理技术，让学生认知光电器件并掌握器件测试技术，开拓学生的创新思想，提高学生解决实际问题的能力,为学生以后从事光信息技术相关工作打下基础。

英文：Coursedescription:Informationopticsbasedonthetraininggoalofelectro-opticinformationscienceandtechnologyspecialtybeingsetupisamainspecializedcompulsorycourse.BeforethestudentstakethiscourseshouldlearnGeneralPhysics,advancedmathematics,FourierTransforms,OpticsandSignalsandsystemscourses.InformationOpticsisaemergingdisciplinedevelopedinrecentyears.Ithaspenetratedintoallareasofscienceandtechnology,andbecomeanimportantbranchofinformationscience.Itgetmoreandmoreextensiveapplicationinmanyindustrialareas.Themaincontentofthiscoursearetheanalysisoflinearsystems,thescalardiffractiontheory,opticaltransferfunctionandrelatedtransferfunction,opticalholographyandspatialfiltering,etc.Thebasictheory,basicconceptsandphysicalimageoftheinformationopticsarethefocusesofthiscourse.Afterstudyingthiscourse,studentscanlearnbasicsofinformationopticsandhaveabilitytointegratetheorywithpractice.Thestudentscanlearnhowoptoelectronicdevicesworkandmasterdevicetestingtechniquesbystudyinginformationopticsexperimentcourse.Studyinginformationopticalinformationprocessingtechnologycandevelopthestudents'innovativethinkingandimprovestudents'abilitytosolvepracticalproblems，.Thiscoursecanlaythefoundationsforstudentswholaterengagedininformationtechnology-relatedwork.《信息光学》教学大纲课程编号：08034012课程名称：信息光学/InformationOptics学分:3学时：48（实验4上机：0课外实践：0）适用专业：光电信息科学与工程建议修读学期：6开课单位：数理科学与工程学院光电工程系先修课程：大学物理，大学数学，物理光学，应用光学，信号与系统一、课程性质、目的与任务信息光学是近40多年迅速发展起来的一门新兴学科，它是在全息术、光学传递函数和激光的基础上，从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的。与其他形态的信号处理相比，光学信息处理具有高度并行、大容量的特点。信息光学已渗透到科学技术的诸多领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用，是光电信息科学与工程，光电子专业的专业必修课并且是一门主干课。教学目标：通过本课程的课堂教学，辅导答疑，批改作业等教学环节的实施，使学生理解信息光学中的基本概念、原理，重点理解和掌握标量衍射理论、光学成像系统的传递函数、全息技术和空间滤波。通过课内实验，让学生掌握常用信息光学器件的光学性质；对于常规光学器件，学生能用仪器对其某些参数进行测试。学生技能培养目标：通过本课程的学习，让学生掌握光电信息科学与工程专业领域所需的较宽的基础理论知识；具有一定的创造性思维能力、创新实践能力、科技开发能力、科学研究能力和跟踪掌握该领域新理论、新知识、新技术的能力；了解信息光学学科前沿的发展趋势，掌握空间滤波的原理及技能；了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法津、法规；具有良好的写作能力，能进行专业论文写作；能在光电器件、光电检测等领域从事科学研究、产品设计等工作。（对应培养要求：2，5，6，7，12）本课程目标分为课程教学和课内实验两部分。1．课程教学活动对学生能力培养的安排（1）掌握信息光学领域所需较宽的基础理论和知识，主要包括傅里叶变换、标量衍射理论、光学成像系统的传递函数、全息技术和空间滤波等，并综合利用所学知识解决专业问题；（培养方案要求2，5，6）（2）了解与信息光学相关职业和行业的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法津、法规；（培养方案要求7）（3）能在光信息器件设计、光信息器件研发等相关领域从事科学研究、产品设计、制造、管理等工作。（培养方案要求2，5，6，7，12）2．实验对学生能力培养的安排（1）对常规信息光学器件（例如傅里叶透镜，扩束镜，激光器，白光光源，准直镜，分束镜，三维光栅、正交光栅等）有一定认识，熟悉其光学特性；（培养方案要求2，6）（2）会用仪器对光栅等信息光学器件的光学参数进行测量；根据自己兴趣，设计并制作1-2个信息光学器件；培养学生对信息光学的学习兴趣，同时培养学生的动手能力、科研能力。（培养方案要求2，6，12）二、教学内容及学时分配本课程总学时数为48学时，其中理论教学为44学时，课内实验为4学时；课程教学共有6章，具体内容及学时安排如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注第一章线性系统分析A8第一节几个常用的非初等函数B1第二节δ函数A☆△2第三节二维傅里叶变换A☆△1第四节卷积和相关A☆△1第五节傅里叶变换的基本性质和有关定理B☆△1第六节线性系统分析C1第七节二维光场分析C1第二章标量衍射理论A7第一节基尔霍夫衍射理论B☆△1第二节衍射的角谱理论

A☆△2第三节菲涅尔衍射与夫琅和费衍射A☆2第四节透镜的傅里叶变换性质A☆△2第三章光学成像系统的传递函数A10第一节相干照明下衍射受限系统的点扩散函数B2第二节相干照明下衍射受限系统的成像规律B2第三节衍射受限系统的相干传递函数A☆△1第四节衍射受限非相干成像系统的传递函数A☆△4第五节相干与非相干成像系统的比较A☆△1第四章光学全息A13课本第五章第一节光学全息概况B1第二节波前记录和再现B2第三节同轴全息图和离轴全息图A☆△2第四节基元全息图A☆△2第五节菲涅耳全息图A☆△2第六节傅立叶变换全息图A☆△2第七节像全息图C☆△1第八节彩虹全息图C☆△1第五章空间滤波B6课本第八章第一节空间滤波的基本原理A☆2第二节系统与滤波器C△1第三节空间滤波应用举例B☆1第四节傅里叶变换透镜A2第六章光电器件认知及测试C△4光电器件认知及测试A☆△4光电器件认知、测试（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、实验（上机）项目及学时分配安排4学时的信息光学课内实验，使学生掌握相应信息光学器件的基本知识及测试仪器使用方法。认知扩束镜、光栅、分束镜等实验室常规光学元件，并让学生设计实验制备全息透镜等器件，最后用相关仪器测试光栅、分束镜等信息光学器件的光学参数。四、教学方法与教学手段（一）教学方法（1）将理论教学与实践环节相结合。信息光学课程的理论公式推导较多，含有大量的傅立叶变换、卷积、相关等内容，学生学习起来较为吃力。但通过提供内容多样的实践环节，使学生可以将理论内容与实验现象相对照，降低学习的难度。本课程要配合课内实验进行教学，让学生接触实际的光学器件：例如讲解空间滤波这部分内容时，教师可以让学生观察相关实验现象，把抽象的理论和形象的实验现象结合起来，达到培养学生的创新能力、研究能力及合作能力的目的。（2）教师与学生教学互动进行教学信息光学是一门理论性很强的学科，在教学中，要充分调动学生的积极性和创造性，许多公式可以让学生尝试自己推导，培养学生的自学能力。（3）到实验室进行光学器件认知及测试实验，让学生掌握相关光学器件及测试仪器的相关知识。（二）教学手段1、将课程参与程度作为考核指标之一。在课堂上，为了学生可以真正学会信息光学涉及的各种理论、公式的推导与使用，补充了大量的例题。部分例题要求学生在教师指点思路之后独立开始推导和计算；学生的到课率作为考核指标之一，这样有利于保持一个良好的教学气氛。2、选用通用教材作为课本。在教学中，选用全国通用教材作为教科书，这样，便于学生以后的深造。3、以课堂讲授为主，讲授中运用自行编制的高水平多媒体课件与板书有机结合，同时让学生到实验室认识相关光电器件及测试仪器的使用方法。课上设计适合学生年龄特点的互动方式(例：“快速抢答”)。应用部分讲授结合学科发展和教师参与的科研工作进展等丰富的资料，扩大学生的知识面。将衍射现象、透镜傅立叶变换、阿贝波特实验等重点内容开发设计成课堂演示实验，鼓励学生积极参与校内外的各种科技实践创新活动，并为其提供专业支持。五、考核方式与成绩评定标准（1）考核方式：闭卷笔试；（2）成绩评定标准：总成绩=平时成绩×30%+考试成绩×70%六、教材与主要参考书目1．教材：《信息光学》第二版，苏显渝李继陶曹益平张启灿，科学出版社，20112．参考书名称，作者，出版社，出版日期。（1）《光信息科学技术原理及应用》陈家壁，高等教育出版社，2002（2）《光全息学及其应用》于美文，北京理工大学出版社，1996（3）《光学原理》M.玻恩、E.沃耳夫，科学出版社，1978（4）《近代光学信息处理》宋菲君，S.Jutamulia,北京大学出版社，1998（5《傅立叶光学导论》J