《光電信息工程實驗1》課程教學大綱

《光電信息工程實驗1》教學大綱一、課程基本信息課程名稱光電信息工程實驗（2-1）PhotoelectricInformationEngineeringExperiments(2-1)課程編碼SCC620812100開課院部理學院課程團隊光電信息工程實驗學分2.5課內(nèi)學時60講授0實驗60上機0實踐0課外學時30適用專業(yè)光電信息科學與工程授課語言中文先修課程應用光學、物理光學、基礎光學實驗、信息光學課程簡介（必修）光電信息工程實驗（2-1）是光電信息科學與工程專業(yè)學生的專業(yè)必修課，涉及到光學信息的采集、傳輸、存儲、處理以及光學檢測技術等多方面知識，系統(tǒng)地訓練學生進行光電信息工程實驗的基本知識、基本方法和基本技能。通過本課程的學習使學生了解光電信息技術在生產(chǎn)、生活和國防中的廣泛應用；進一步熟悉各門先修課程、激光原理與技術以及信息光學等課程的基本理論，學會設計正確的光路和探測電路，培養(yǎng)學生解決實際問題的自主學習能力、創(chuàng)新能力和科研能力，能夠把相關的理論與光學器件的特性結合起來；提高學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際和實事求是的科學作風，認真嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，積極主動的探索精神，遵守紀律，團結協(xié)作，愛護公共財產(chǎn)的優(yōu)良品德。課程內(nèi)容包括：激光諧振腔結構、激光振蕩條件、激光光束質(zhì)量的測量、偏振度、閾值、輸出效率等特征量的測量、縱模序的測量；電子散斑干涉測量；空間光調(diào)制器的特性研究；傅里葉變換及相關圖像識別；數(shù)字全息術；非相干光學成像系統(tǒng)調(diào)制度傳遞函數(shù)的不同測量方法等。PhotoelectricInformationengineeringexperiment(2-1)isaprofessionalcompulsorycourseforstudentsmajoringinphotoelectricinformationscienceandengineering,involvingthecollection,transmission,storage,processingofopticalinformationandopticaldetectiontechnology,systematicallytrainstudents'basicknowledge,basicmethodsandbasicskillsinphotoelectricinformationengineeringexperiments.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandthewideapplicationofphotoelectricinformationtechnologyinproduction,lifeandnationaldefense.Furtherfamiliarwiththebasictheoriesofvariousprerequisitecourses,laserprinciplesandtechnologies,informationopticsandothercourses,learntodesignthecorrectopticalpathanddetectioncircuit,cultivatestudents'autonomouslearningability,innovationabilityandscientificresearchabilitytosolvepracticalproblems,andbeabletocombinerelevanttheorieswiththecharacteristicsofopticaldevices;improvestudents'scientificliteracy,cultivatestudents'scientificstyleofintegratingtheorywithpracticeandseekingtruthfromfacts,seriousandrigorousscientificattitude,activeexplorationspirit,discipline,unityandcooperation,thegoodmoralcharacterofcaringforpublicproperty.Thecoursecontentincludes:laserresonatorstructure,laseroscillationconditions,measurementoflaserbeamquality,measurementofcharacteristicquantitiessuchaspolarizationdegree,thresholdvalueandoutputefficiency,andmeasurementoflongitudinalmodesequence;electronicspeckleinterferometry;Studyonthecharacteristicsofspatiallightmodulator;Fouriertransformandrelatedimagerecognition;Digitalholography;Differentmeasurementmethodsofmodulationtransferfunctionofincoherentopticalimagingsystem,etc.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：能夠在海洋光探測和新能源光電材料方面，針對特殊要求進行單元設計是3.22M2目標2：能夠根據(jù)調(diào)研的結果及研究問題的特征，選擇合理的技術路線，設計光電信息方向的實驗方案并且采用科學的實驗方法安全地開展實驗，最后正確地采集實驗數(shù)據(jù)是4.23M3目標3：能夠了解光電信息領域常用的現(xiàn)代儀器、信息技術工具和模擬軟件的使用原理和方法，根據(jù)實際技術要求正確選擇工具，并理解這些設備在應用領域的局限性是5.14M4目標4：能夠在實驗分組中組織、協(xié)調(diào)和指揮小組開展工作，充分調(diào)動各個組員的主動性是9.25M5目標5：能夠自主學習理論課沒有涉及的實驗原理和實驗內(nèi)容，具有對實際光電信息問題的理解能力，歸納總結的出實驗報告的能力和根據(jù)具體實驗內(nèi)容提出問題的能力等是12.2三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)111、實驗理論知識常用光電信息器件的使用方法及操作規(guī)范，各個實驗項目的主要內(nèi)容及注意事項等。M34講授1學習大綱222、空間光調(diào)制器特性實驗空間光調(diào)制器振幅調(diào)制研究實驗；空間光調(diào)制器相位調(diào)制研究實驗；投影儀原理與光引擎設計實驗；相位補償算法克服孿生像；衍射光學元件算法減弱黑柵效應實驗；應用SLM設計制作衍射光柵。M1,M2,M58實驗教學4自學資料、撰寫實驗報告333、連續(xù)式調(diào)制度傳遞函數(shù)測量了解光學鏡頭傳遞函數(shù)測量的基本原理，掌握傳遞函數(shù)測量和光學系統(tǒng)成像品質(zhì)評價的近似方法，學習連續(xù)空間法測量MTF值的原理。M1,M2,M54實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告444、氦氖激光綜合實驗學習半外腔激光諧振腔的調(diào)整方法；測量激光偏振特性、激光功率和發(fā)散角測量、激光模式分析，激光高斯光束測量與變換，激光模式競爭實驗。M2,M3,M44實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告555、聯(lián)合傅里葉及圖像相關識別學習電尋址液晶空間光調(diào)制器的原理、光學特性和操作；了解聯(lián)合傅里葉變換在光學上的實現(xiàn)及有關效應,體會光學信息圖像識別的優(yōu)越性。M2,M3,M44實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告666、電子散斑干涉測量掌握散斑產(chǎn)生的原理；理解散斑測量和散斑干涉測量的原理和區(qū)別；學會基本數(shù)字圖像處理方法和技巧；測量樣品溫度變化時的表面高度；測量應力下樣品表面高度。M2,M3,M44實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告777、數(shù)字全息在全息照相中引進了數(shù)字技術，全息圖的記錄和再現(xiàn)都用數(shù)字技術進行（即數(shù)字記錄和數(shù)字再現(xiàn)）。用帶有圖像采集功能的高分辨率CCD攝像機或高分辨率SMOS攝像機中的CCD等傳感元件替代了全息干版。借助軟件編程，可實現(xiàn)數(shù)字全息圖的光學再現(xiàn)，即還原為一般全息照相用參考光照射全息圖再現(xiàn)圖像的特點。在數(shù)字全息（一）實驗的基礎上，在馬赫曾德干涉儀的物體后添加一個顯微物鏡，實現(xiàn)光路的預放大。M1,M3,M58實驗教學4自學資料、撰寫實驗報告888、半導體激光綜合實驗校準光柵光譜儀；觀測半導體激光器的中心波長及譜線寬度，以及繪制相應曲線；測量半導體激光器的輸出功率、電壓電流以及繪制相關曲線；測量偏振度；測量發(fā)散角。M2,M44實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告999、利用復合光柵實現(xiàn)光學微分實驗掌握用復合光柵對光學圖象進行微分處理的原理和方法；通過實驗和課前課后查閱資料，對傅立葉光學有個初步認識；通過實驗觀測對圖象微分后突出其邊緣輪廓的效果。M2,M3,M44實驗教學3自學資料、撰寫實驗報告101010、半導體泵浦激光原理性實驗全固態(tài)激光諧振腔的調(diào)整，激光功率和發(fā)散角測量，激光輸出功率測量，不同透過率下激光器閾值和輸出斜效率的測量；全固態(tài)激光諧振腔的調(diào)整；激光倍頻實驗；利用棱鏡色散原理測量腔內(nèi)倍頻效率；掌握被動調(diào)Q原理，測量脈沖輸出的平均功率、脈沖寬度，計算峰值功率。M1,M3,M58實驗教學4自學資料、撰寫實驗報告111111、光敏二極管綜合實驗光照度測試實驗；光敏二極管暗電流測量實驗；光敏二極管光電流測試；光敏二極管伏安特性測試；光敏二極管光譜特性測試；光敏二極管靈敏度測試；光敏二極管時間特性測試。M1,M3,M54實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告121212、光敏三極管綜合實驗光照度測試實驗；光敏三極管暗電流測量實驗；光敏三極管光電流測試；光敏三極管伏安特性測試；光敏三極管光譜特性測試；光敏三極管靈敏度測試；光敏三極管時間特性測試。M2,M4,M54實驗教學2自學資料、撰寫實驗報告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1實驗預習1.考察學生對實驗相關內(nèi)容預習的情況；2.每次實驗課利用石大云課堂平臺或雨課堂等平臺進行實驗相關知識的預習測試15%2實驗操作考察學生在實驗過程中的實際操作能力、方案設計能力、團隊協(xié)作能力等40%3實驗報告考察學生正確處理實驗數(shù)據(jù)，對實驗結果進行建模、分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論的能力25%4理論測試考察學生對實驗理論的掌握能力20%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1實驗預習30%利用石大云課堂或雨課堂在線測試功能進行評分。2M1實驗操作70%A-實驗過程中能夠全面而準確的設計實驗方案，并進行正確的實驗操作，高質(zhì)量完成實驗相關內(nèi)容，正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)突出；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠高質(zhì)量的完成方案設計。B-實驗過程中能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，較好完成實驗相關內(nèi)容，較為正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較好；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠較好的完成方案設計。C-實驗過程中基本能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，能夠基本完成實驗相關內(nèi)容，分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)一般；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠基本完成方案設計。D-實驗過程中未能設計實驗方案，無法進行相關實驗操作，不能完成實驗相關內(nèi)容，不能分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較差；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目無法完成方案設計。3M2實驗預習30%利用石大云課堂或雨課堂在線測試功能進行評分。4M2實驗操作70%A-實驗過程中能夠全面而準確的設計實驗方案，并進行正確的實驗操作，高質(zhì)量完成實驗相關內(nèi)容，正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)突出；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠高質(zhì)量的完成方案設計。B-實驗過程中能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，較好完成實驗相關內(nèi)容，較為正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較好；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠較好的完成方案設計。C-實驗過程中基本能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，能夠基本完成實驗相關內(nèi)容，分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)一般；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠基本完成方案設計。D-實驗過程中未能設計實驗方案，無法進行相關實驗操作，不能完成實驗相關內(nèi)容，不能分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較差；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目無法完成方案設計。5M3理論測試40%（見試卷評分標準）6M3實驗操作60%A-實驗過程中能夠全面而準確的設計實驗方案，并進行正確的實驗操作，高質(zhì)量完成實驗相關內(nèi)容，正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)突出；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠高質(zhì)量的完成方案設計。B-實驗過程中能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，較好完成實驗相關內(nèi)容，較為正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較好；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠較好的完成方案設計。C-實驗過程中基本能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，能夠基本完成實驗相關內(nèi)容，分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)一般；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠基本完成方案設計。D-實驗過程中未能設計實驗方案，無法進行相關實驗操作，不能完成實驗相關內(nèi)容，不能分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較差；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目無法完成方案設計。7M4實驗操作100%A-實驗過程中能夠全面而準確的設計實驗方案，并進行正確的實驗操作，高質(zhì)量完成實驗相關內(nèi)容，正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)突出；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠高質(zhì)量的完成方案設計。B-實驗過程中能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，較好完成實驗相關內(nèi)容，較為正確分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較好；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠較好的完成方案設計。C-實驗過程中基本能夠設計實驗方案，并進行實驗操作，能夠基本完成實驗相關內(nèi)容，分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)一般；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目能夠基本完成方案設計。D-實驗過程中未能設計實驗方案，無法進行相關實驗操作，不能完成實驗相關內(nèi)容，不能分析、總結實驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)象，在團隊協(xié)作中表現(xiàn)較差；對海洋光探測和新能源光電材料方面實驗項目無法完成方案設計。8M5實驗報