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课程编码：08265048
课程名称：光学工程
英文名称：Optics Engineering
开课学期：6
学时/学分：48/3（其中实验学时10）
课程类型：专业选修
开课专业：测控技术与仪器
选用教材：《工程光学》，郁道银（天津大学）/谈恒英（浙江大学）主编，机械工业出版，2006年2月第2版
主要参考书：
1、徐家骅主编：《工程光学基础》，合肥工业大学出版社，1988年6月第1版；
2、王楚主编：《光学》，北京大学出版社，2001年第7月第1版；
3、[美] S. O. Kasap主编：《Optoelectronics and Photonics》，电子工业出版社，2003年3月第1版；
4、江月松主编：《光电技术与实验》，北京理工大学出版社，2000年9月第1版；
5、[日]国分泰雄主编：《光波工程》，科学出版社，2002年8月第1版。
执笔人：刘光达
一、课程性质、目的与任务
作为高等院校仪器仪表类、光电信息科学与工程及相近专业的技术基础课程，《光学工程》是我校测控技术与仪器专业本科生的专业选修课。内容包括几何光学与光学设计，以及物理光学。本课程的目的是使学生掌握光电信息工程设计中所必需的光学系统的基本概念、基本原理和基本方法，培养学生运用理论知识，分析和解决光电信息工程中实际工程光学问题的能力。
通过本课程的学习，学生应具备初步的光学系统设计能力，和解决光电信息工程中的实际光学问题。
二、教学基本要求
1、 掌握几何光学的基本定律与成像理论；
2、 掌握球面光学成像系统的基本知识；
3、 掌握理想光学系统和平面光学系统的基本理论，了解典型光学系统和现代光学系统的结构；
4、 掌握光学系统的像质评价，光的衍射与傅里叶光学知识；
5、 掌握光波的特性，了解光的干涉、光的衍射，光扁振和光调制的内容；
6、 掌握导波光学与光纤传感器的知识；
三、各章节内容及学时分配
a) 几何光学与光学设计（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应重点掌握几何光学的基本定律与成像概念，了解球面光学成像系统。
教学内容
第一节 几何光学的基本定律
第二节 成像的基本概念与完善成像条件
第三节 光路计算与近轴光学系统
第四节 球面光学成像系统
考核要求
了解：球面光学成像系统
理解：光路计算的内容
掌握：几何光学的基本定律和成像的基本概念
b) 理想光学系统（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应重点掌握理想光学系统的概念和与共线成像理论，理解理想光学系统的物像关系，了解理想光学系统的放大率概念。
教学内容
第一节 理想光学系统与共线成像理论
第二节 理想光学系统的物像关系
第三节 理想光学系统的放大率
第四节 理想光学系统的组合
第五节 透镜
考核要求
了解：光学系统的放大率
理解：光学系统的物像关系
掌握：理想光学系统的概念和与共线成像理论
c) 平面光学系统（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应掌握平面镜成像的基本原理，了解反射棱镜和折射棱镜在平面光学成像系统中的作用。
教学内容
第一节 平面镜成像
第二节 反射棱镜
第三节 折射棱镜
考核要求
了解：折射棱镜
理解：反射棱镜
掌握：平面镜成像的原理
d) 光学系统中的光束限制（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应掌握光学照相系统的组成和光阑的用途，并了解望远镜系统中成像光束的选择和显微镜系统中的光束限制分析。
教学内容
第一节 光阑
第二节 照相系统和光阑
第三节 望远镜系统中成像光束的选择
第四节 显微镜系统中的光束限制和分析
考核要求
了解：显微镜系统中的光束限制和分析
理解：望远镜系统中成像光束的选择
掌握：照相系统和光阑
e) 光线的光路计算及像差理论（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应掌握光线的光路计算方法，并了解畸变、色差等像差理论研究内容。
教学内容
第一节 概述
第二节 光线的光路计算
第三节 畸变
第四节 色差
考核要求
了解：色差
理解：畸变
掌握：光线的光路计算
f) 典型光学系统（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应掌握光线的光路计算方法，并了解畸变、色差等像差理论研究内容。
教学内容
第一节 眼睛与光学系统
第二节 放大镜
第三节 显微镜系统
第四节 望远镜系统
第五节 目镜
考核要求
了解：色差
理解：畸变
掌握：光线的光路计算
g) 现代光学系统（4学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应掌握光线的光路计算方法，并了解畸变、色差等像差理论研究内容。
教学内容
第一节 激光光学系统
第二节 傅立叶变换光学系统
第三节 扫描光学系统
第四节 光电光学系统
第五节 光学设计
考核要求
了解：色差
理解：畸变
掌握：光线的光路计算
h) 物理光学基础（10学时）
教学目的与要求
通过本部分的学习，学生应掌握光波的基本特性，了解光的偏振和光学晶体基础，以及导波光学与光纤传感器的原理与应用。
教学内容
第一节 光波特性
第二节 傅立叶光学
第三节 光极化与光调制
第四节 光的偏振和晶体光学基础
第五节 导波光学基础
第六节 光纤传感器原理与应用
考核要求
了解：光的偏振和光学晶体基础
理解：导波光学与光纤传感器
掌握：光波的基本特性
四、实验：
a) 实验目的与任务：
a) 通过实验，加深对几何光学与物理光学基本理论知识的理解，掌握实际光学系统的设计方法；
b) 熟悉并掌握常用光学仪器设备的使用方法；
c) 通过实践环节，培养学生运用基础理论知识，分析和解决光学工程和光电信息工程中的实际工程光学问题的能力。
b) 实验教学基本要求：
学生在课前认真阅读实验教材和有关资料，独立认真地进行实验，认真作好实验报告，认真分析实验现象和实验数据，引出正确结论
c) 实验教材或指导书：“光学工程实验指导书”
d) 实验项目一览表：
序号
| 实验项目
| 内容提要
| 实验
类型
| 学时
分配
| 主要仪器
设 备
| 实验
地点
| 备注
|
1
| 光波特性与分光技术
| 掌握光波的电磁波特性，利用光学滤光片和单色仪对宽带光源进行分光，并通过光谱分析仪记录光谱曲线
| 综合
| 2学时
| 卤钨灯光源，光学滤光片，单色仪，光谱分析仪，光学支架，光学平台
| 光电实验室
|
|
2
| 法-珀干涉仪用于光纤光栅的传感测量
| 掌握光纤光栅的温度/压力传感测量原理，并利用干涉仪对光纤光栅的调制波长信号进行解调
| 综合
| 2学时
| 法-珀干涉仪，光纤光栅传感器，锁相放大器，光学平台，示波器
| 光电实验室
|
|
3
| 甲烷气体浓度的近红外光谱吸收测量
| 测量甲烷气体的吸收光谱曲线，利用单波长双光路原理，设计和调试甲烷气体浓度的差分测量光电系统
| 设计
| 4学时
| 气室，半导体激光器，面阵CCD传感器,光谱分析仪，锁相放大器，示波器，传导光纤，频谱分析仪
| 光电实验室
|
|
4
| 光声光谱系统设计
| 测定甲烷气体的光声谱曲线，设计并调试基于光声光谱测量原理的甲烷气体浓度光电测量系统
| 设计
| 4学时
| 气室，半导体激光器，光学谐振腔，光学斩波器，面阵CCD传感器，锁相放大器，示波器
| 光电实验室
|
|
五、考核方式：考试
