《光电检测技术》课程教学大纲

《光电检测技术》教学大纲课程名称：光电检测技术英文名称：PhotoelectricDetectionTechnology课程编号：F098091151学分：3总学时/课内实践学时：（48/0）课程性质：必修课程开课单位：数理科学与工程学院物理系基层教学组织适应对象：应用物理学专业一、课程简介《光电检测技术》是一门实用性、实践性很强的光电类专业必修课，在教学培养计划中列为专业核心课程。通过本课程的学习，使学生了解和掌握各种光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用，培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力。本课程涉及知识面较广，涉及光学、电子学、光与物质的相互作用等领域，主要讲述典型光电检测系统的原理、组成、光电检测系统常用的光源、探测器、光电信号处理技术与方法等，配合理论课程还有部分实验，因此在讲授时要针对实际情况，对内容加以选择，尽量做到详略得当，让学生既能较全面，又能较深刻地理解和掌握。光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一，特别是近年来，各种新型光电器件的出现，使本门课程所讲述的知识在学生的后续科研工作中“使用率”很高，因此是一门较为关键的实用性课程。"PhotoelectricDetectionTechnology"isapracticalandpracticalcompulsorycourseforphotoelectricmajors,whichislistedasthecorecourseintheteachingandtrainingplan.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandandmasterthestructure,workingprinciple,workingprocess,workingcharacteristicsandbasicapplicationsofvariousphotoelectricdevices,andcultivatestudents'abilitytobuilddetectionsystemsbyunderstandingtheperformancecharacteristicsofdevices.Thiscoursecoversawiderangeofknowledge,includingoptics,electronics,interactionbetweenlightandmatterandotherfields.Itmainlydescribestheprincipleandcompositionoftypicalphotoelectricdetectionsystem,lightsource,detector,photoelectricsignalprocessingtechnologyandmethod,etc.commonlyusedinphotoelectricdetectionsystem.Italsosupportstheoreticalcoursesandsomeexperiments,sothecontentshouldbeselectedaccordingtotheactualsituation.Trytobedetailedandslightlyappropriate,sothatstudentscannotonlybemorecomprehensive,butalsomoreprofoundunderstandingandgrasp.Photoelectricdetectiontechnologyisoneofthemostimportantmeansandmethodsofmoderndetectiontechnology.Especiallyinrecentyears,withtheemergenceofvariousnewphotoelectricdevices,theknowledgedescribedinthiscoursehasahigh"usage"rateinstudents'subsequentscientificresearchwork,soitisarelativelykeypracticalcourse.二、课程目标培养学生具有自主学习和终身学习的意识，了解专业的国内外技术现状，能够持续跟踪光电信息科学与工程学科前沿的发展动态，具有自主学习和终身学习的能力；掌握光电信息科学与工程的专业基础知识，并能将其用于解决光信息处理、光电检测和处理工程领域的综合性工程实践和复杂工程问题。Totrainstudentstohavetheconsciousnessofself-learningandlifelonglearning,tounderstandthedomesticandforeigntechnicalstatusofthemajor,tobeabletokeeptrackofthedevelopmentofthefrontierofoptoelectronicinformationscienceandengineering,andtohavetheabilityofself-learningandlifelonglearning;Masterthebasicknowledgeofoptoelectronicinformationscienceandengineering,andcanbeusedtosolvetheintegratedengineeringpracticeandcomplexengineeringproblemsinthefieldofoptoelectronicinformationprocessing,optoelectronicdetectionandprocessingengineering.1.具有自主学习和终身学习的意识，能够持续跟踪光电信息科学与工程学科前沿的发展动态，具有自主学习和终身学习的能力。2.掌握光电信息科学与工程的专业基础知识，并能将其用于解决光信息处理、光电检测和处理工程领域的综合性工程实践和复杂工程问题。3.基于工程相关背景知识，能够合理分析、评价光信息处理、光电检测和处理相关产品设计等复杂工程问题解决方案实施对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。4.针对复杂的光电信息科学与工程领域问题，采用科学方法进行实验方案设计研究，并进行处理分析与解释。5.了解专业的国内外技术现状，具有就光电信息科学与工程复杂问题能与业界同行及社会公众进行有效沟通、交流与协作，能够结合复杂工程问题撰写报告、设计文稿，清晰陈述观点和回答问题的能力。三、课程目标与毕业要求对应关系表1课程目标与毕业要求对应关系（光电信息科学与工程专业）毕业要求指标点课程目标毕业要求1：1-(4)掌握光电信息科学与工程的专业基础知识，并能将其用于解决光信息处理、光电检测和处理工程领域的综合性工程实践和复杂工程问题。2毕业要求2：1-(6)基于工程相关背景知识，能够合理分析、评价光信息处理、光电检测和处理相关产品设计等复杂工程问题解决方案实施对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。3毕业要求3：2-(12)针对复杂的光电信息科学与工程领域问题，采用科学方法进行实验方案设计研究，并进行处理分析与解释。4毕业要求4：3-(7)了解专业的国内外技术现状，具有就光电信息科学与工程复杂问题能与业界同行及社会公众进行有效沟通、交流与协作，能够结合复杂工程问题撰写报告、设计文稿，清晰陈述观点和回答问题的能力。5毕业要求5：3-(8)具有自主学习和终身学习的意识，能够持续跟踪光电信息科学与工程学科前沿的发展动态，具有自主学习和终身学习的能力。1表2课程目标与毕业要求对应关系（应用物理学专业）毕业要求指标点课程目标毕业要求1：1-①具有科学的世界观，较系统和完整地掌握物理学的基本理论、基本知识和基本技能以及所需的数学、计算机、电工电子学等方面的基础知识。对物理学相关专业方向前沿、发展动态、应用前景有所了解；1毕业要求2：1-②掌握无损检测、光电检测、光电传感的基础知识和理论，熟悉相关技术的应用前景，掌握分析方法/应用技术；掌握光电信息科学与工程学科的基本理论和基础知识；2-5毕业要求3：2-③具有综合应用知识、解决问题的基本能力、实验和工程实践能力、计算机及信息技术应用能力；5毕业要求4：3-①具有科学思维方法、科学精神、创新意识，具有一定的技术创新和应用意识及工程技术素养；1四、课程教学安排课程共有10项教学内容，具体安排如下。表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计1绪论、第一章光电检测技术基础442第二章光电效应663第三章半导体光电检测器件444第四章光学变换器件665第五章热电探测器件446第六章光子探测器件667第七章激光检测技术448第八章光纤传感器449第九章光谱技术4410第十章光电成像器件66合计4848教学安排1.绪论，第一章光电检测技术基础教学要求：1.光电检测技术基本概况；2.光电检测技术基本内容；3.光电检测技术核心原理；4.光电检测技术的应用前景；5.参考读物。1.光的本质；2.电磁波谱；3.光度学；4.色度学。重点：光电检测技术基础、前期知识。难点：光辐射度量和半导体物理的基本规律、基本理论基础。2.第二章光电效应教学要求：1.光与物质相互作用；2.物质与光相互作用；3.光电检测器件的特性参数。重点：光与物质相互作用。难点：光电效应的基本概念、作用机理；光电效应方程。3.第三章半导体光电检测器件教学要求：1.PN结；2.光电导效应为基础的光敏电阻；3.光生伏特效应为基础的光电池、光二极管、光三极管、光电耦合器件、光电位置敏感器件和光热辐射检测器件。重点：结型光电器件的工作原理；硅光电池的工作原理及特性；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较。难点：结型光电器件的放大电路及应用举例——光电耦合器件。4.第四章光学变换器件教学要求：1.光调制技术；2.光扫描器件；3.光放大器；4.光开关。重点：光调制器和光扫描器的基本原理难点：光调制的基本原理，光调制的基本模式，光扫描实现的方式5.第五章热电探测器件教学要求：1.热辐射一般规律；2.热敏电阻；3.温差电偶和热电堆；4.热释电器件。重点：热辐射；热敏电阻；温差电偶原理；热电堆原理。难点：热释电的基本原理6.第六章光子探测器件教学要求：1.光电倍增管；2.微通道板。重点：光电倍增管的基本结构、原理；微通道板的基本结构、原理；难点：光电倍增管的前历效应7.第七章激光检测技术教学要求：1.激光测绘；2.干涉测量技术；3.衍射测量技术；4.多普勒效应。重点：激光产生原理；干涉；衍射；多普勒效应难点：红移；蓝移8.第八章光纤传感器教学要求：1.光纤结构和基本原理；2.光纤调制技术。重点：光纤折射率分布；光纤导光原理；光纤调制分类；难点：展宽；带宽；模式；布拉格光栅9.第九章光谱技术教学要求：1.光谱检测概述；2.红外光谱技术；3.拉曼光谱技术；4.荧光光谱技术；5.THz检测技术。重点：光谱定义；红外、拉曼、荧光、太赫兹光谱分类的用途难点：吸收谱，发射谱10.第十章光电成像器件教学要求：1.CCD；2.CMOS；3.CID；4.SSPD。重点：CCD原理；CMOS原理；CID原理；SSPD原理难点：电荷在不同成像器件中的转移和读取原理五、课内实践教学内容及要求无六、课程考核与评价表4