《光学工程基础实验》

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：

学习并掌握简单的光路分析和调整方法。
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。
学会并了解光学设备的基本构造和工作原理。
学习并掌握简单的光路的设计、搭建方法及显示方法。
通过综合性、研究式实验的训练，培养学生的科研能力。
通过实验培养以下能力：

光学实验室的基本实验规范。
使用手册，工具书，查阅有关文献、资料的能力。
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。
观察现象，分析判断，逻辑推理的能力。
选择光路、仪器、实验方法和初步具有设计实验的能力。
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
序号	实验项目名称	内容提要	学时	专业年级	综合	设计	验证
一	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
二	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。