《精確認(rèn)識世界的方法和手段——白光干涉技術(shù)》

1、精確認(rèn)識世界的方法和手段白光干涉技術(shù)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱：精確認(rèn)識世界的方法白光干涉技術(shù)課程英文名稱：The Method of precise understanding of the world White-Light Interferometry 開課學(xué)期：2學(xué)時：16學(xué)時學(xué)分：1二、課程目的和任務(wù)人類對客觀世界的認(rèn)識，是建立在真實(shí)、有效的感知、檢測、計量、監(jiān)測客觀事物和各種表象的基礎(chǔ)上。因此，在新世紀(jì)條件下，以測量技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)，成為新技術(shù)革命的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，同時為人類認(rèn)識世界、改造世界提供了不可缺少的技術(shù)手段和物質(zhì)保障。白光干涉技術(shù)是利用寬譜光作為光源，通

2、過觀測干涉條紋，實(shí)現(xiàn)待測物信息提取與量度的新型光學(xué)測量技術(shù)。它具有的可絕對測量，微米級的測量精度，抗電磁干擾，本質(zhì)安全防爆，易于多路復(fù)用，造價低廉等特點(diǎn)，成為近20年來快速發(fā)展的一門現(xiàn)代光學(xué)（纖）干涉技術(shù)，在精密計量與測試、生物醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域都存在著廣泛的應(yīng)用。將白光干涉原理與技術(shù)引入到新生的研討課程中目的是，讓學(xué)生了解光學(xué)干涉技術(shù)中最新的研究成果，提升他們學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣，拓展知識面的深度和廣度，合理配置和優(yōu)化的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新性和研究性思維模式，為學(xué)生進(jìn)一步的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的學(xué)習(xí)指明方向。三、教學(xué)內(nèi)容與基本要求第一講：白光干涉原理（2學(xué)時）認(rèn)識世界的方法測量、光的干涉現(xiàn)象

3、，時間相干性，光干涉計量、成像以及應(yīng)用。白光干涉干涉現(xiàn)象，白光光源光譜及其描述。第二講：光纖白光干涉儀（2學(xué)時）白光干涉儀的基本結(jié)構(gòu)，幾種典型的光纖白光干涉儀，光學(xué)干涉儀的構(gòu)造方法。光程掃描延遲技術(shù)，中心條紋的測量與分析方法。第三講：白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)及其應(yīng)用（2學(xué)時）白光溫度測量、形變測量、壓力測量；光纖參數(shù)測量，光電器件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定，復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)變的測量等應(yīng)用。第四講：光學(xué)相干層析技術(shù)及其應(yīng)用（2學(xué)時）什么生物光子成像技術(shù)，什么是相干層析成像，當(dāng)前CT成像的分類，OCT技術(shù)的特點(diǎn)。OCT系統(tǒng)的構(gòu)成。OCT技術(shù)在活體生物組織結(jié)構(gòu)的分析與研究，眼科疾病、牙科疾病、皮膚癌、胃與腸癌、心臟病等疾病

4、的早期診斷方面的應(yīng)用?；友杏懎h(huán)節(jié)（4學(xué)時）根據(jù)課程學(xué)習(xí)和制定文獻(xiàn)的閱讀，學(xué)生可以選擇或者自擬與白光干涉技術(shù)的原理、關(guān)鍵技術(shù)、具體應(yīng)用相關(guān)的若干個研究課程進(jìn)行研討。學(xué)生需要提供一篇10002000字的短論文或者課程學(xué)習(xí)體會，和1份10分鐘左右的課程演講稿。五、教學(xué)設(shè)計及方法課程教學(xué)設(shè)計為，課內(nèi)安排16學(xué)時，其中教師課程講解8學(xué)時，實(shí)踐環(huán)節(jié)4學(xué)時，與學(xué)生的互動式研討4學(xué)時。互動式研討環(huán)節(jié)4學(xué)時的教學(xué)設(shè)計，互動式教學(xué)研討共進(jìn)行2次，每次2學(xué)時，每次研討課安排6個學(xué)生講解，每人講解時間不超過10分鐘，每個學(xué)生講解后，其他同學(xué)提問交流，教師講評。實(shí)踐環(huán)節(jié)安排4學(xué)時，2學(xué)時用于觀察演示性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，2學(xué)時

5、用于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。成績評定有三部分組成：（1）平時成績占20%，主要考核到課率情況；（2）實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占20%，主要考察動手能力和觀察能力；（3）互動研討環(huán)節(jié)占60%，包括是否積極參與課堂討論、是否正確的回答問題及是否活躍的思維表現(xiàn)。其中課程演講與問題解答占30%，課程短論文占20%，討論與提問占10%。六、調(diào)查、參觀、實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（小4號黑體）演示實(shí)驗(yàn)一：白光干涉現(xiàn)象與白光干涉儀（2學(xué)時）驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)二：光纖白光干涉?zhèn)鞲袑?shí)驗(yàn)（2學(xué)時）八、主要參考資料（小4號黑體）1 苑立波，楊 軍，第九章， 光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)與應(yīng)用，光纖傳感技術(shù)- 新進(jìn)展，靳偉，阮雙琛等著，科學(xué)出版社出版，20052 Lib

6、o Yuan, Limin Zhou, Wei Jin, C. C. Chan, Recent progress of white light interferometric fiberoptic strain sensing techniques, Review of Scientific Instruments 2000, 71(12): 4648-54.3 Yun-Jiang Rao, David A Jackson, Recent progress in fiber optic low-coherence interferometry, Meas. Sci. Technol., 199

7、6, (7) 981999.4 Brett E.Bouma, Guillermo J.Tearney, Handbook of Optical Coherence Tomography, New York, Marcel Dekked, Inc. 2002.5 苑立波，光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)的發(fā)展與應(yīng)用(特邀論文)，黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，22（2），172-187，20056 楊 軍，苑立波，具有嵌入式雙環(huán)結(jié)構(gòu)的光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)，中國激光，32（10），1391-1396，20057 楊 軍，苑立波，白光干涉雙環(huán)傳感網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)驗(yàn)研究，光學(xué)學(xué)報，25(6)，731-736，20058 D. In

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13、uan, Multiplexed white light interferometric fiber optic sensor matrix using a long cavity Fabry-Perot resonator, Applied Optics, 41(22), 4460 -4466, 200219 Libo Yuan, Push-pull fiber optic inclinometer based on a Mach-Zehnder optical low-coherence reflectometer, Review of Scientific Instruments, 75(6), 2013-2015, 200420 Libo Yuan, Jun Yang, Lim