hi,小慕
光电信息技术实验
第18次开课
开课时间: 2025年01月20日 ~ 2025年07月20日
学时安排: 3
进行至第15周,共26周 已有 91 人参加
立即参加
课程详情
课程评价(6)
spContent=你了解发光二极管为什么具有如此高的发光效率吗?你知道激光技术为什么会有如此广泛的应用吗?无时无地的互联互通技术又是如何实现的?为什么全息技术就会如梦如幻呢?《光电信息技术实验》在线课程,将通过理论知识的讲授和实验操作的演示,让你形象、生动、直观地厘清问题,消除困扰。
你了解发光二极管为什么具有如此高的发光效率吗?你知道激光技术为什么会有如此广泛的应用吗?无时无地的互联互通技术又是如何实现的?为什么全息技术就会如梦如幻呢?《光电信息技术实验》在线课程,将通过理论知识的讲授和实验操作的演示,让你形象、生动、直观地厘清问题,消除困扰。
—— 课程团队
课程概述

从白炽灯到节能灯,再到发光二极管,照明光源的效率不断提高;从日常生活中的影碟机到工业生产中的打标机,再到军事领域的制导反导术,激光技术的应用无处不在;从可携式木箱照相机到数码照相机,再到如梦如幻般的全息术,照相技术的发展日新月异;从固定电话到移动电话,再到移动互联网,通讯技术的载体不断翻新;你只需轻轻触动手机屏幕,就可以与家人互联互通,就可以浏览世界各地的新闻趣事;光电信息技术的发展与应用不胜枚举。《光电信息技术实验》在线课程,精选与光电信息技术密切相关的11个实验,通过对每一个实验文字介绍、幻灯片演示、理论知识讲授和实验操作演示,带你形象、生动、直观地厘清问题,消除困扰。

授课目标

通过在线浏览和在线学习,受众能轻松获得供其学习或参考的各种资源;获得轻松、快乐、高效的学习效果,达到预期的学习目标。能够满足学生对实验预习、实验操作和实验总结阶段对实验资料的需求,能够提高学生预习实验的效果,促进学生开展实验的效率,在学生撰写实验报告阶段具有很好的参考价值。

课程大纲
绪论
课时目标:1、通过讲授实验在自然科学发展中的重要作用,让学生理解实验教学的重要性,端正课程学习态度。2、通过讲授光电信息技术对人们生产生活的促进作用,增强学生的专业认同感和社会责任感。3、通过讲授光电信息技术实验教学的目的、任务和实验开展的具体要求,特别是开展实验过程中所需要的严谨细致、精雕细琢的实验态度。4、通过介绍课程的线上线下“混合式”运行机制,让学生明确课程的教学内容,学习方法和考核要求。
1.1 实验教学的含义
1.2 实验教学的重要性
1.3 实验教学的目的和任务
1.4 光电信息科学与技术实验的特点
1.5 光电信息科学与技术实验的教学要求
光电信息技术实验报告撰写要求
课时目标:1、 掌握科技论文撰写的基本组成要素。2、 能够根据科技论文写作的基本要求,模仿科技论文结构,从科技论文的角度撰写光电信息技术实验报告。3、 通过对科技论文写作知识(包括严谨的数据获得)和科研创新精神的讲授,让学生树立起端正学术态度的同时,也不不忘学术创新思想与精神。
① 实验名称
② 实验时间与环境条件
③ 实验目的
④ 实验仪器
⑤ 实验原理
⑥ 实验装置
⑦ 实验内容与步骤
⑧ 实验记录与数据处理
⑨ 实验结果与问题讨论
⑩ 原始数据
工具软件在实验数据处理中的应用
课时目标:1、结合科技论文写作中的数据处理,通过讲授工具软件对实验数据的处理及其结果,要求学生掌握应用工具软件处理实验数据的重要性。2、通过讲授Excel、Origin等软件的发展及应用,要求学生了解几种常用工具软件在实验数据处理中的应用及各自的优缺点。3、通过对应用Origin软件处理实验数据的具体的演示,要求学生掌握应用Origin软件处理实验数据。4、通过对Excel、Origin等软件的介绍,在学生明确数据处理软件在实验数据处理中的重要作用作用的同时,也要明确,工程软件受控于人实际上也是核心技术受控于人的情形之一,进而激发学生努力学习,奉献国家的热情。
1、 传统的数据处理方法
2、 Excel在实验数据处理中的应用
3、 Origin软件在实验数据处理中的应用
4、 Matlab软件在实验数据处理中的应用
5、 Maple软件在实验数据处理中的应用
光电信息技术实验基础知识
课时目标:1、通过讲授基本的光电信息技术实验操作方法与技巧,让学生掌握光电信息技术实验中所用到的等高、共轴等基本操作要点与方法。2、通过讲授光学平台、光学调整架、光学原件等知识,让学生掌握光电信息技术实验中常用的光学元件、光学元件组合及其使用方法。3、通过讲授光学平台、光学调整架等光机知识,让学生掌握光电信息技术实验中常用的机械部件及其制作。4、通过讲授常见的光学原件和机械原件的污损处理知识,让学生掌握光学仪器的操作规范与常见问题处理。5、通过讲授我国光学加工、光机加工与世界先进的光学加工和光机加工之间的差距,结合当前我国在光刻机制造领域的短板,激发学生热爱专业,努力学习,奉献祖国的热情。
1、光电技术实验的基本操作
2、常用的光学元件与组合
3、常用的机械部件
4、 光电信息科学与技术实验中的常用光源
5、 常用光电探测器
6、光学仪器的操作规范与常见问题处理
磁致旋光实验
课时目标:1、了解磁致旋光效应(法拉第效应)的实验原理。2、观察被测材料的磁致旋光现象,测量磁场电流与偏振面旋转角的关系。3、观察线偏振光在磁场中偏振面的旋转及旋光效应,并决定玻璃的Verdet常数。 4、掌握决定偏振面的磁旋转角度与磁场强度间的关系。5、观察磁场电流与旋光方向的关系,比较与其他旋光现象的不同。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、法拉第效应实验规律
2、法拉第旋光效应的唯象解释
3、法拉第旋转角的计算
四、实验内容及步骤
1、仪器调整
2、线圈驱动电流与系统透射光强之间的关系测量
3、正向光照条件下磁场强度与介质旋光度之间的关系测量
4、反向光照条件下磁场强度与介质旋光度之间的关系测量
5、反向光照条件下磁场方向与介质旋光度之间的关系测量
五、分析与思考
六、实验注意事项
全息照相实验
课时目标:1、了解全息照相的基本原理。2、学习并掌握全息照相的基本实验技术。3、了解全息照相再现物像的性质与观察方法。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、全息照相的基本过程
2、拍好全息图的几个关键技术条件
四、实验内容与步骤
五、思考题
六、实验注意事项
振动及压电陶瓷特性实验
课时目标:1、了解压电材料的压电特性。2、掌握用迈克尔逊干涉方法测量微小位移。3、测量压电陶瓷的压电常数。4、观察研究压电陶瓷的振动的频率响应特性。5、通过实验掌握激光测长仪的基本工作原理。 6、学会用干涉方法测量微小位移。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、压电效应
2、迈克耳逊干涉仪
四、实验内容与步骤
1、压电陶瓷压电常数的测量及特性研究
2、压电陶瓷振动特性的研究(激光干涉法)
五、思考题
六、实验注意事项
阿贝成像和θ调制实验
课时目标:1、了解透镜的傅立叶变换性质,成像过程的“分频”与“合成”作用。2、加深对空间频率、空间频谱和空间滤波等概念的理解。3、掌握在光学平台上调节光路的方法。4、掌握低通滤波、高通滤波、方向滤波等简单的滤波技术。5、观察各种空间滤波器所产生的滤波效果。6、理解空间滤波的原理,加深对光学信息处理实质的认识。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、阿贝成像原理
2、阿贝成像的理论解释
3、光学空间滤波
4、θ调制
四、实验内容与步骤
1、光路布置和调节
2、观察一维光栅的频谱和空间滤波现象
3、观察正交光栅的频谱和空间滤波现象
4、解释阿贝成像原理实验
5、光学空间滤波实验
6、θ调制与颜色合成
五、思考题
六、实验注意事项
晶体的电光效应与电光调制实验
课时目标:1、掌握电光调制的原理、实验方法和调试技能 。2、研究铌酸锂晶体的横向电光效应。3、观察锥光干涉图样,测量半波电压。4、了解利用电光调制模拟音频光通信的一种实验方法。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、晶体的电光效应
2、折射率椭球公式
3、电光调制原理
四、实验内容与步骤
1、观察晶体的会聚偏振光干涉图样和电光效应形象
2、测定铌酸锂晶体的透过率曲线,求出半波电压,算出电光系数
3、改变直流偏压,选择不同的工作点,观察正弦波电压的调制特性
4、用1/4波片改变工作点,观察输出特性
5、光通讯演示
五、思考题
六、实验注意事项
半导体激光端面泵浦固体激光实验
课时目标:1、进一步掌握激光原理的基本知识。2、观察普通光与激光的区别。3、掌握半导体泵浦固体激光的实验装置和原理。4、实验研究影响半导体泵浦固体激光的因素。5、观察激光倍频现象,测量晶体在不同条件下的倍频转换效率。6、通过实验找出最佳位相匹配条件。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
3.1 半导体激光泵浦固体激光基础知识
3.2 激光原理概述
3.3 激光倍频知识概述
3.4 半导体激光端面泵浦固体激光实验装置与工作原理
四、实验内容与步骤
4.1泵浦半导体激光器的输出特性实验
4.2系统准直
4.3 1064nm红外激光系统的调节与出光
4.4 532nm绿光系统的调节与出光
4.5泵浦半导体激光器的输出功率对绿光输出功率的影响
4.6倍频晶体相位角对绿光输出功率的影响
五、思考题
六、实验注意事项
音频信号的光纤传输实验
课时目标:1、了解音频信号光纤传输的方法、结构及各主要部件的作用。2、熟悉光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能。3、熟悉半导体发光二级管(LED)和光电检测二极管(SPD)的基本性能及主要特性的测试方法。4、学习音频信号光纤传输系统的调试技术。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、系统的组成
2、LED的工作原理
3、LED的工作特性
4、仪器介绍
四、实验内容与步骤
1、光纤传输系统静态电光/光电传输特性测定
2、光纤传输系统频响的测定
3、LED偏置电流与无失真最大信号调制幅度关系测定
4、多种波形光纤传输实验
5、音频信号光纤传输实验
6、光纤中的传播时间和速度
五、思考题
六、实验注意事项
光纤光学与半导体激光器电光特性实验
课时目标:1、了解半导体激光器的电光特性和阈值电流。2、了解光纤的结构、分类以及光在光纤中传输的基本规律。3、掌握光纤数值孔径概念、物理意义及其测量方法。4、对光纤本身的光学特性进行初步的研究。5、掌握基于半导体激光内调制的原理并实现信号的传输与解调。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、半导体激光器的光电特性
2、光纤的结构与分类
3、光纤的结构参数
4、光纤中光速和光纤材料平均折射率的测量
5、光纤通信
四、实验内容与步骤
1、半导体激光器的电光特性测量
2、光纤的端面处理和夹持
3、光纤耦合效率的计算与影响因素分析
4、光纤中的光速和光纤材料平均折射率的测量
5、音频信号的调制与光纤传输和解调
五、思考题
六、实验注意事项
基于Mach-Zehnder光纤干涉的温度及压力传感实验
课时目标:1、掌握Mach-Zehnder干涉的基本原理。2、掌握基于双光纤Mach-Zehnder干涉的基本原理。3、掌握基于光纤的Mach-Zehnder干涉系统中,光纤光程变化对条纹移动的影响。4、掌握基于光纤的Mach-Zehnder干涉测量温度及压力的基本原理与实验系统设计。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、杨氏双孔干涉与光纤杨氏干涉
2、光纤Mach-Zehnder干涉仪
3、光纤干涉仪中的相位调制原理
四、实验内容与步骤
1、干涉条纹的观测实验
2、光纤温度传感测量
3、光纤压力传感测量
五、思考题
六、实验注意事项
光栅光谱仪的工作原理及应用实验
课时目标:1、了解光栅光谱仪器的基本原理及其应用。2、学习光栅光谱仪的使用方法,测绘不同物质的光谱图。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、光栅单色仪
2、光谱仪的基本特性
3、氢原子光谱
4、WGD-8/8A光栅光谱仪的系统组成
四、实验内容与步骤
1、仪器开机与操作
2、实验内容
3、关机
五、思考题
六、实验注意事项
太阳能电池原理与工作特性实验
课时目标:1、熟悉太阳能电池的内部结构和发电原理。 2、懂得太阳能电池的一些特征参数的测量方法。 3、了解影响太阳能电池发电的因素及改善方法。4、研究无光照时太阳能电池在外加偏压时的伏安特性。5、测量太阳能电池的输出特性,求其短路电流、开路电压、最大输出功率及填充因子。6、测量太阳能电池的短路电流、开路电压与相对光强的关系,求其近似函数关系。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、太阳能电池的结构
2、太阳能电池的基本工作原理
3、太阳能电池的等效电路
4、太阳能电池的基本技术参数
四、实验内容与步骤
1、在没有光源(全黑)的条件下,测量太阳能电池施加正向偏压时的伏安特性
2、不加偏压,在使用遮光罩条件下,保持白光源到太阳能电池的距离20 cm,测量太阳能电池的一些特性
3、测量太阳能电池的光照特性
4、测量太阳能电池在光照下的温度变化特性
五、思考题
六、实验注意事项
光的偏振实验
课时目标:1、加深对布儒斯特角定义和马吕斯定律的理解; 2、掌握产生和检验偏振光的原理和方法,了解半波片的作用; 3、通过检测1/4波片位相延迟角,熟悉偏振光干涉原理。4、通过观察光的偏振现象,加深对光波传播规律的认识。5、验证布儒斯特定律,了解产生与检验偏振光的元件及仪器。
一、实验目的
二、实验仪器
三、实验原理
1、偏振光的基本概念
2、偏振光的起偏和检偏
3、偏振光通过检偏器后光强的变化(马吕斯定律)
4、波片与圆偏振光和椭圆偏振光
5、通过波晶片的光的偏振态的变化
6、格兰-泰勒棱镜
四、实验内容与步骤
1、起偏、检偏和消光实验
2、用布儒斯特定律测定平板玻璃或棱镜材料的折射率
3、布儒斯特窗的偏光性验证测量
4、光通过波片后偏振态的变化测量
五、思考题
六、实验注意事项
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预备知识

在学习本课程之前,学生应该具备以下知识:

法拉第效应、光的干涉与衍射、光辐射的调制技术、激光器的基本组成与工作原理、晶体的电光效应、压电效应、光纤结构与耦合、M-Z干涉

或学习过以下课程:

应用光学、物理光学、信息光学、激光原理,光电子技术

参考资料

1、裴世鑫、崔芬萍,光电信息科学与技术实验,清华大学出版社,2015年。

2、裴世鑫、崔芬萍、孙婷婷,光电子技术原理与应用,国防工业出版社,2013年。

3、陈玉林,徐飞、丁留贯,大学物理实验,科学出版社,2013。

常见问题

Q:如何学好这门课程?

A:这是一门实验课,重点在于实验,要求严格按照实验预习、实验实施和实验总结三个步骤执行,在实验预习阶段,参考视频资料,除了掌握实验原理、实验目的外,对实验系统也要有直观的印象,在实验实施阶段,主要是参考视频资料,结合对实验的预习,准确、有效的开展实验操作,采集实验数据,提升实验动手能力,在实验总结阶段,要根据实验开展的具体情况,认真撰写实验报告,尽可能用自己的语言对实验进行总结,要以撰写科技论文严谨态度,参考科技论文的撰写方法撰写实验报告。



Q:学习这门课程有哪些参考资料可供参考?

A:我们在这么课程的所有教学单元中,都将每一个教学单元的教案、讲稿、教学课件以PDF格式上传,并在每一个教学单元都上传了该教学单元的授课视频,实验部分还上传了有关实验操作的演示视频,除此之外,还列出了基本参考教材,有这些教学资源作参考,足以高质量完成实验项目,达到实验教学的目的。



Q:教材中所涉及到的所有实验项目都要开展吗?

A:不是。我们所采用的教材涉及到四十多个实验项目,涵盖了基础光电实验、近代光电技术实验和光电信息技术实验三门课程,作为本课程,我们现阶段只学习前三章的基础理论知识和第五章所涉及的众多实验项目中的11个实验项目。


Q:课程的学习时间是多长?

A:在南京信息工程大学,为了强化学生对专业的理解,也是为了切实提高学生的实验动手能力以及通过实验对理论知识的内化,这门课程安排了64个学时的教学时间,其中理论知识的讲授大概占三分之一,学生在实验室操作并完成实验的时间占三分之二。


Q:光看视频就可以完成学习任务了吗?

A:可以,但只是部分。这是一门实验课,实验课的主要任务是通过学生完成实验操作,撰写实验报告,达到对理论知识的内化,本课程所提供的视频资料,主要便于学生在预习阶段对实验有个直观的认识,在实验操作阶段有直接的参考对象,在撰写实验报告阶段,有所参考。要通过实验掌握这门课程的内容,还需要线下开展实验操作。如果不能在线下开展相应的实验操作,则应该多次观看实验操作演示视频,从中获得尽可能多的实验操作方面的知识。

南京信息工程大学
6 位授课老师
裴世鑫

裴世鑫

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崔芬萍

崔芬萍

实验师

郑改革

郑改革

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