《光学工程基础实验》

发布者:钟芳发布时间:2016-12-07浏览次数:506

课程名称:光学工程基础实验

英文名:Basic Experimental Methods in Optical Engineering

实验课程编号:

实验总学时:

实验周学时:4

开设实验项目数:13

实验课学分:2

课程性质:核心

面对院系、专业、年级:现代工程与应用科学学院、光学专业、3年级

课程主持人(主讲教师):

本大纲主撰人:


一、实验教学目标与基本要求

  1. 学习并掌握简单的光路分析和调整方法。

  2. 学会正确选择常见的光学透镜、滤片、分束镜、偏振片、耦合器、隔离器等,了解其工作原理及操作使用方法。

  3. 学会并了解光学设备的基本构造和工作原理。

  4. 学习并掌握简单的光路的设计、搭建方法及显示方法。

  5. 通过综合性、研究式实验的训练,培养学生的科研能力。

  6. 通过实验培养以下能力:

  1. 光学实验室的基本实验规范。

  2. 使用手册,工具书,查阅有关文献、资料的能力。

  3. 正确进行实验操作,取得正确可靠的实验结果,获得用实验解决问题的动手能力。

  4. 观察现象,分析判断,逻辑推理的能力。

  5. 选择光路、仪器、实验方法和初步具有设计实验的能力。

  6. 正确记录和处理数据,综合表达实验结果的能力。


二、实验课程内容与学时分配:

序号

实验项目名称


内    容    提    要


学    时

专业年级

类型

综合

设计

验证

必修实验:







0

绪论

讲解以下内容:1、光学工程实验的目的。2、光学工程实验的学习方法。3、光学工程基础实验室规则。4、光学工程基础实验室安全细则。

5

光学工程

3年级



1

Nd:YAG固体激光器实验

利用808nm半导体激光器泵浦Nd:YAG激光晶体,实现1064nm激光输出,掌握光路和谐振腔的调谐方法

4

光学工程

3年级



2

半导体激光器实验

了解和掌握半导体激光器芯片及模块的基本工作原理,测试方法以及激光器相关的光学和电学特性

4

光学工程

3年级



3

光纤的基本处理及其基本特性测量

学习光纤耦合的基本调节方法

4

光学工程

3年级



4

激光干涉仪测量位移实验

了解用激光干涉仪测量相位的原理和测量精度,掌握干涉仪的基本调节方法和数据处理算法。

4

光学工程

3年级



5

光束整形、分析及空间滤波实验

掌握高斯光束的测量方法、高斯光束的会聚和准直方法,了解空间滤波的原理。

4

光学工程

3年级



6

全息光学实验

了解光学全息技术的原理,了解用空间相位调制器生成全息图像的原理及其再现的原理,并通过实验实现全息图数据的生成、全息板的制备及全息图像的再现。

4

光学工程

3年级



7

基于空间相位调制器的物理光学实验

通过空间相位调制器模拟小孔衍射、单缝衍射、双缝干涉等,模拟光栅设计,以及产生旋涡光束等

4

光学工程

3年级



8

纳米颗粒散射光谱成像实验

学习暗场光学显微镜和成像光谱的基本原理,初步掌握单个纳米颗粒的光谱检测技术。

4

光学工程

3年级



9

光学材料的色散测量

掌握基于频率扫描和干涉原理的群速度测量的方法,并学习和掌握数值处理的方式得到群速度色散和更高阶的色散

4

光学工程

3年级




10

声光调制器和光学外差测量

掌握声光调制的原理,观测衍射效率、角度与声光调制的强度和频率的关系;了解基于声光调制器的光外差测量,观测RF信号的拍频

4


光学工程

3年级




选修实验:







1

透明导电薄膜的制备

了解氧化铟锡透明导电(ITO)薄膜的基本原理,掌握通过射频磁控溅射方法制备ITO薄膜的方法与工艺参数

4

光学工程

3年级



2

半导体材料光学性质的测量

了解单色仪、紫外-可见-近红外光源和光度测量的基本原理和操作方法,掌握通过紫外-可见-近红外分光光度测量分析半导体材料光学性质的基本方法

4

光学工程

3年级



3

半导体发光材料的制备与表征

学习半导体发光的基本原理,制备半导体薄膜,测量其光致发光性质

4

光学工程

3年级




三、教学方式与考核要求

本课程目前尝试通过多媒体演示,计算机控制的交互式操作辅助教学。大量使用图形、动画、影像等多媒体手段,直观演示实验原理和操作要领,及试验中产生的微观过程。

本课程通过对学生实际操作,实验报告质量,思考题解答的考察,综合给出成绩评定。每个实验、考查都有统一和详细的评分标准。部分实验由学生撰写论文(鼓励用英文写作),考察学生的创新能力,培养学生的撰写规范科学论文的能力,该项成绩作为总体成绩的补充和参考。


四、主要使用仪器设备:

序号

实验项目名称

使用仪器设备名称

台套数

1

Nd:YAG固体激光器实验

Nd:YAG激光器,探测器,饱和吸收晶体等

2

2

半导体激光器实验

半导体激光器芯片及模块

2

3

光纤的基本处理及其基本特性测量

1550nm光纤激光器,光纤耦合器,光纤,探测器等

2

4

激光干涉仪测量位移实验

He-Ne激光器,压电陶瓷,分束镜,探测器等

2

5

光束整形、分析及空间滤波实验

He-Ne激光器,透镜,探测器等

2

6

全息光学实验

空间光调制器,激光器等

2

7

基于空间相位调制器的物理光学实验

空间光调制器,激光器等

2

8

纳米颗粒散射光谱成像实验

白光光源、显微镜、CCD,棱镜,透射光栅等

2

9

半导体材料光学性质的测量

光栅光谱仪

1

五、实验教材、参考书

《光学工程基础实验》南京大学量子电子学与光学工程系编,讲义。