《光電信息與技術(shù)實驗》課程教學(xué)大綱

《光電信息與技術(shù)實驗》課程教學(xué)大綱一、實驗類別：專業(yè)實驗課程學(xué)分：4二、實驗總學(xué)時：64三、應(yīng)開實驗個數(shù)：實驗總學(xué)時為64時的個數(shù)必開實驗個數(shù)：0選開實驗個數(shù)：20四、適用專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)五、實驗成績評定方法：平時成績×60%+考試成績×40%，平時成績由操作情況與實驗報告成績綜合考慮，考試方式可單獨采用操作考試、筆試或撰寫小論文。六、實驗成績占課程總成績比例：100％七、實驗教材或自編指導(dǎo)書：《光電信息與技術(shù)實驗》（自編）八、實驗項目：實驗編號實驗項目名稱實驗類型實驗學(xué)時要求實驗一激光光束模式分析驗證性3選開實驗二電光調(diào)制綜合性6選開實驗三激光調(diào)腔技術(shù)綜合性4選開實驗四半導(dǎo)體泵浦固體激光器綜合實驗綜合性6選開實驗五激光全息照相驗證性6選開實驗六調(diào)制傳遞函數(shù)的測量和成像系統(tǒng)像質(zhì)評價綜合性6選開實驗七空間濾波與θ調(diào)制綜合性6選開實驗八全息光柵的制作設(shè)計性6選開實驗九不規(guī)則面積的非接觸測量設(shè)計性6選開實驗十基于計算機聲卡的溫度測量設(shè)計性8選開實驗十一基于Labview平臺的光電檢測系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計性8選開實驗十二光纖通信原理驗證性3選開實驗十三光纖熔接技術(shù)驗證性3選開實驗十四光纖傳感器及其應(yīng)用綜合性6選開實驗十五CCD測量物體的外徑與位移綜合性6選開實驗十六光敏元件的特性及電機轉(zhuǎn)速測量綜合性6選開實驗十七光電探測器靈敏度及線性度研究綜合性6選開實驗十八光纖無源器件的特性與應(yīng)用綜合性6選開實驗十九光纖放大器的設(shè)計設(shè)計性6選開實驗二十波長可調(diào)的光纖激光器設(shè)計與性能測試設(shè)計性6選開實驗一激光光束模式分析學(xué)時：3（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．加深理解激光光束特性和模式分布。 2．掌握激光光束發(fā)散角的測量方法。（三）實驗內(nèi)容：1．調(diào)整光路。2．觀察并測量激光的模式分布。3．測量激光光束發(fā)散角。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：2（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：激光光束分析儀、He-Ne激光器、半導(dǎo)體激光器2套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗二電光調(diào)制學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．掌握晶體電光調(diào)制的原理和實驗方法。2．觀察電光調(diào)制實驗現(xiàn)象，并測量電光晶體的參數(shù)。3．實現(xiàn)模擬信號光通訊。（三）實驗內(nèi)容：1．測量晶體的調(diào)制曲線。2．測量晶體的半波電壓。3．模擬光通訊。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：電光調(diào)制實驗儀、示波器4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗三激光調(diào)腔技術(shù)學(xué)時：4（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解激光原理和光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)。2．掌握調(diào)節(jié)激光腔的操作方法。（三）實驗內(nèi)容：1．用激光準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)各個光學(xué)元件同軸等高。2．調(diào)整腔鏡使激光器輸出激光。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：Las-1激光調(diào)腔實驗儀（包含He-Ne激光管1支，反射鏡若干、導(dǎo)軌1根、激光電源1臺、十字屏及支架、功率計及光探頭1臺、校準(zhǔn)光源1個）2套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗四半導(dǎo)體泵浦固體激光器綜合實驗學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模赫莆瞻雽?dǎo)體泵浦固體激光器的工作原理和調(diào)試方法，學(xué)會測量閾值及功-功轉(zhuǎn)換效率，了解固體激光器倍頻的基本原理。（三）實驗內(nèi)容：1．調(diào)試半導(dǎo)體泵浦固體激光器。2．測量閾值及功--功（泵浦光功率--輸出激光功率）轉(zhuǎn)換效率。3．研究腔長對閾值及功--功轉(zhuǎn)換效率的影響。4．在半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在激光諧振腔內(nèi)插入KTP晶體，進行腔內(nèi)倍頻，產(chǎn)生532nm的綠光輸出。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器及其倍頻和調(diào)Q實驗系統(tǒng)、示波器、光電探測器、光譜儀（OSA）2套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗五激光全息照相學(xué)時：6（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．掌握漫反射物體全息照相原理。2．能熟練地拍攝漫反射物體的三維全息圖。3．能熟練地再現(xiàn)全息圖虛像，觀察全息照相的特點。（三）實驗內(nèi)容：1．檢查防震情況。2．調(diào)整光路。3．記錄——拍攝全息圖，暗室沖洗全息底片。4．再現(xiàn)。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：全息光路系統(tǒng)、曝光定時器、光學(xué)平臺（1.4×0.85m）、He-Ne激光器（7mw）6套。（七）所屬實驗室：光學(xué)實驗室實驗六調(diào)制傳遞函數(shù)的測量和成像系統(tǒng)像質(zhì)評價學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解傳遞函數(shù)測量的基本原理，掌握傳遞函數(shù)測量和成像質(zhì)量評價的近似方法。2．通過對不同空間頻率的矩形光柵成像，測量透鏡的調(diào)制傳遞函數(shù)。（三）實驗內(nèi)容：1．調(diào)整光路，將各部件固定到導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)目標(biāo)板、待測透鏡、CCD同軸等高。2．用CCD在成像系統(tǒng)（或透鏡）的像平面接收，調(diào)節(jié)目標(biāo)板的位置，使目標(biāo)板在顯示器屏幕中得到相對清晰的放大像，測定像的歸一化調(diào)制度。3．測量不同空間頻率的矩形光柵的MTF值，繪制MTF—f曲線。4．觀察離焦對MTF的影響。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：光學(xué)傳遞函數(shù)的測量和成像系統(tǒng)像質(zhì)評價系統(tǒng)、計算機4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗七空間濾波與θ調(diào)制學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．掌握阿貝成像原理與空間濾波光學(xué)圖像處理的方法。2．掌握調(diào)制與顏色合成光學(xué)圖像處理的方法。（三）實驗內(nèi)容：1．用He-Ne激光器作光源，搭建4F系統(tǒng)，調(diào)整光路，觀察網(wǎng)格物產(chǎn)生的頻譜圖。2．使用各種濾波器，觀察像平面上的結(jié)果并記錄下來。3．用溴鎢燈作白光源，搭建4F系統(tǒng)，放入θ調(diào)制板（圖像已經(jīng)被一定角度的光柵所調(diào)制），在傅里葉焦平面上制作濾波器，實現(xiàn)假彩色編碼，得到彩色的輸出像。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：白光光學(xué)/數(shù)字圖像信息處理實驗系統(tǒng)、顯示器、He-Ne激光器、各種空間濾波器，θ調(diào)制板若干4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗八全息光柵的制作學(xué)時：6（一）實驗類型：設(shè)計性（二）實驗?zāi)康模赫莆招畔⒐鈱W(xué)的實驗原理和實驗方法，了解全息光柵制作的實驗技術(shù)和測量光柵常數(shù)的方法。（三）實驗內(nèi)容：1．根據(jù)任課教師給出的要求（如制作空間頻率為100l/mm或202．在全息平臺上搭建光路。3．拍攝全息光柵。4．暗室中進行顯影、定影。5．測量所拍光柵的空間頻率，與原先的設(shè)計要求進行比較。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：全息光路系統(tǒng)、曝光定時器、光學(xué)平臺（1.4×0.85m）、He-Ne激光器（7mw）6套。（七）所屬實驗室 ：光學(xué)實驗室實驗九不規(guī)則面積的非接觸測量學(xué)時：6（一）實驗類型：設(shè)計性（二）實驗?zāi)康模?．掌握視頻圖像采集的方法。2．掌握不規(guī)則面積非接觸測量的算法和編程。（三）實驗內(nèi)容：1．正確安裝圖象卡并采集圖像。2．圖像處理。3．尺寸標(biāo)定。4．計算待測樣品的面積。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：CCD攝像頭、被測目標(biāo)（圓形測標(biāo)）、視頻線、圖像采集卡、實驗軟件2套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十基于計算機聲卡的溫度測量學(xué)時：8（一）實驗類型：設(shè)計性（二）實驗?zāi)康模?．掌握用溫敏電阻測量溫度和用555定時器實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化的方法。2．掌握利用聲卡采集信號的原理與方法以及采集、編程。3．練習(xí)焊接電路板。（三）實驗內(nèi)容：1．利用溫度傳感器和555定時器設(shè)計和制作溫度測量電路。2．利用相關(guān)軟件（labview或matlab）實現(xiàn)聲卡的數(shù)據(jù)采集和處理。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：計算機聲卡、555定時器、溫控電阻4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十一基于Labview平臺的光電檢測系統(tǒng)設(shè)計學(xué)時：8（一）實驗類型：設(shè)計性（二）實驗?zāi)康模毫私夤怆姍z測元件的應(yīng)用，能夠制作簡單的光電檢測系統(tǒng)，通過軟件編程控制光電檢測系統(tǒng)的工作和采集。（三）實驗任務(wù)：制作光電檢測系統(tǒng)，學(xué)習(xí)labview軟件編程來控制光電檢測系統(tǒng)的各種動作和采集。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：光敏二極管、光敏電阻、電子線路板、數(shù)據(jù)采集卡4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十二光纖通信原理學(xué)時：3（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?．掌握偽隨機碼換成CMI碼的線路編碼、解碼方法。2．了解數(shù)字、模擬光纖通信系統(tǒng)原理。（三）實驗內(nèi)容：1．熟悉信號發(fā)生器輸出的各類時鐘信號。2．CMI碼型變換。3．光發(fā)射實驗。4．光接收實驗。5．電話光纖傳輸實驗。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：2（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：ZYE4301C型光纖通信原理實驗箱、20M示波器、電話機8套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室 實驗十三光纖熔接技術(shù)學(xué)時：3（一）實驗類型：驗證性（二）實驗?zāi)康模?1．掌握光纖熔接機的使用方法。 2．掌握光纖熔接的方法。（三）實驗內(nèi)容：1．光纖端面處理。2．光功率測試及光纖調(diào)試。3．光纖焊接。4．焊點損耗計算。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：光纖熔接機、光功率計2套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十四光纖傳感器及其應(yīng)用學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解光纖傳感器測量位移、溫度、轉(zhuǎn)速等基本原理。2．掌握光纖傳感器測量位移、溫度、轉(zhuǎn)速的方法，能夠從示波器顯示出來的波形，判斷分析位移、溫度、轉(zhuǎn)速的變化情況。（三）實驗內(nèi)容：1．CSY10G光電傳感系統(tǒng)——位移、溫度、轉(zhuǎn)速與振動測量。2．SGQ-4A型光纖傳感儀——溫度、位移測量。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：CSY10G光電傳感系統(tǒng)實驗儀、示波器、SGQ-4A型光纖傳感儀、GY-10型He-Ne激光器4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十五CCD測量物體的外徑與位移學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．了解圖像莫爾條紋的原理。2．掌握使用CCD用于測量外徑與位移的實驗方法。（三）實驗內(nèi)容：1．觀察莫爾條紋上下移動與指示光柵位移方向的關(guān)系。2．調(diào)節(jié)CCD光圈及鏡頭與光柵距離，使條紋圖像盡量清晰，計數(shù)。3．測量光柵距離。4．調(diào)節(jié)位移平臺，仔細(xì)計算條紋移動數(shù)目。5．計算指示光柵的位移距離。6．保持CCD鏡頭與位移平臺距離不變，更換另一未知直徑的圓形目標(biāo)，計算該目標(biāo)的直徑。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：CSY10G光電傳感系統(tǒng)實驗儀、示波器4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十六光敏元件的特性及電機轉(zhuǎn)速測量學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．掌握光敏二極管、光電池、熱釋電探測器等光電元件的基本特性，了解其應(yīng)用。2．掌握用光敏二極管測量電機轉(zhuǎn)速的原理與方法。（三）實驗內(nèi)容：1．測量光電池的短路電流、開路電壓及光電流隨光照度的變化曲線。2．測量熱釋電探測器的輸出電壓與人體感應(yīng)距離的關(guān)系曲線及與環(huán)境溫度的關(guān)系。3．用光電開關(guān)測量電機轉(zhuǎn)速。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：CSY10G光電傳感系統(tǒng)實驗儀、示波器4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十七光電探測器靈敏度及線性度研究學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性（二）實驗?zāi)康模?．掌握光電探測器靈敏度和線性度的概念。2．掌握光電探測器（光敏電阻、光電池、光敏二極管）靈敏度和線性度的測量方法。（三）實驗內(nèi)容：1．熟悉光敏電阻、光電池、光敏二極管的結(jié)構(gòu)。2．了解并掌握光電探測器測量系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。3．測量光電探測器的靈敏度和線性度，并繪制相應(yīng)關(guān)系曲線。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：自制儀器2套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室實驗十八光纖無源器件的特性與應(yīng)用 學(xué)時：6（一）實驗類型：綜合性 （二）實驗?zāi)康模簩鉄o源器件的概念及相關(guān)性能指標(biāo)有一個基本的了解，掌握光無源器件的基本測試方法和光學(xué)測量儀器的使用方法，為今后的實踐打下一個良好的基礎(chǔ)。（三）實驗內(nèi)容：測量光纖耦合器、1310/1550波分復(fù)用器（WDM）以及隔離器的插入損耗、附加損耗、耦合器分光比、偏振相關(guān)損耗、方向性、WDM的隔離度、隔離器的隔離度等參數(shù)。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：4（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：光纖耦合器、波分復(fù)用器、隔離器、光譜儀（OSA）4套。（七）所屬實驗室：光電信息與技術(shù)實驗室 實驗十九光纖放大器的設(shè)計學(xué)時：6（一）實驗類型：設(shè)計性（二）實驗?zāi)康模?．了解光纖放大器的組成及特性。2．掌握光纖放大器設(shè)計方法。3．測量光纖放大器的主要參數(shù)。（三）實驗內(nèi)容：1．設(shè)計1550nm的光纖放大器。2．測量放大器的光譜曲線及激光的性能參數(shù)。（四）要求：選開（五）每組人數(shù)：3（六）主要儀器設(shè)備及配套數(shù)：980nm激光器、980/1550WDM、耦合器、隔離器、光纖連接器、光譜儀（OSA）2套。（