《光電檢測技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《光電檢測技術(shù)》教學(xué)大綱課程名稱：光電檢測技術(shù)英文名稱：PhotoelectricDetectionTechnology課程編號：F098091151學(xué)分：3總學(xué)時(shí)/課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)：（48/0）課程性質(zhì)：必修課程開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院物理系基層教學(xué)組織適應(yīng)對象：應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)一、課程簡介《光電檢測技術(shù)》是一門實(shí)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的光電類專業(yè)必修課，在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中列為專業(yè)核心課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握各種光電器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、工作過程、工作特性及其基本的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生通過了解器件的性能特點(diǎn)來搭建檢測系統(tǒng)的能力。本課程涉及知識面較廣，涉及光學(xué)、電子學(xué)、光與物質(zhì)的相互作用等領(lǐng)域，主要講述典型光電檢測系統(tǒng)的原理、組成、光電檢測系統(tǒng)常用的光源、探測器、光電信號處理技術(shù)與方法等，配合理論課程還有部分實(shí)驗(yàn)，因此在講授時(shí)要針對實(shí)際情況，對內(nèi)容加以選擇，盡量做到詳略得當(dāng)，讓學(xué)生既能較全面，又能較深刻地理解和掌握。光電檢測技術(shù)是現(xiàn)代檢測技術(shù)最重要的手段和方法之一，特別是近年來，各種新型光電器件的出現(xiàn)，使本門課程所講述的知識在學(xué)生的后續(xù)科研工作中“使用率”很高，因此是一門較為關(guān)鍵的實(shí)用性課程。"PhotoelectricDetectionTechnology"isapracticalandpracticalcompulsorycourseforphotoelectricmajors,whichislistedasthecorecourseintheteachingandtrainingplan.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandandmasterthestructure,workingprinciple,workingprocess,workingcharacteristicsandbasicapplicationsofvariousphotoelectricdevices,andcultivatestudents'abilitytobuilddetectionsystemsbyunderstandingtheperformancecharacteristicsofdevices.Thiscoursecoversawiderangeofknowledge,includingoptics,electronics,interactionbetweenlightandmatterandotherfields.Itmainlydescribestheprincipleandcompositionoftypicalphotoelectricdetectionsystem,lightsource,detector,photoelectricsignalprocessingtechnologyandmethod,etc.commonlyusedinphotoelectricdetectionsystem.Italsosupportstheoreticalcoursesandsomeexperiments,sothecontentshouldbeselectedaccordingtotheactualsituation.Trytobedetailedandslightlyappropriate,sothatstudentscannotonlybemorecomprehensive,butalsomoreprofoundunderstandingandgrasp.Photoelectricdetectiontechnologyisoneofthemostimportantmeansandmethodsofmoderndetectiontechnology.Especiallyinrecentyears,withtheemergenceofvariousnewphotoelectricdevices,theknowledgedescribedinthiscoursehasahigh"usage"rateinstudents'subsequentscientificresearchwork,soitisarelativelykeypracticalcourse.二、課程目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，了解專業(yè)的國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，能夠持續(xù)跟蹤光電信息科學(xué)與工程學(xué)科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力；掌握光電信息科學(xué)與工程的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領(lǐng)域的綜合性工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題。Totrainstudentstohavetheconsciousnessofself-learningandlifelonglearning,tounderstandthedomesticandforeigntechnicalstatusofthemajor,tobeabletokeeptrackofthedevelopmentofthefrontierofoptoelectronicinformationscienceandengineering,andtohavetheabilityofself-learningandlifelonglearning;Masterthebasicknowledgeofoptoelectronicinformationscienceandengineering,andcanbeusedtosolvetheintegratedengineeringpracticeandcomplexengineeringproblemsinthefieldofoptoelectronicinformationprocessing,optoelectronicdetectionandprocessingengineering.1.具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，能夠持續(xù)跟蹤光電信息科學(xué)與工程學(xué)科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。2.掌握光電信息科學(xué)與工程的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領(lǐng)域的綜合性工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題。3.基于工程相關(guān)背景知識，能夠合理分析、評價(jià)光信息處理、光電檢測和處理相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)等復(fù)雜工程問題解決方案實(shí)施對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。4.針對復(fù)雜的光電信息科學(xué)與工程領(lǐng)域問題，采用科學(xué)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)研究，并進(jìn)行處理分析與解釋。5.了解專業(yè)的國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，具有就光電信息科學(xué)與工程復(fù)雜問題能與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通、交流與協(xié)作，能夠結(jié)合復(fù)雜工程問題撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿，清晰陳述觀點(diǎn)和回答問題的能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系（光電信息科學(xué)與工程專業(yè)）畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：1-(4)掌握光電信息科學(xué)與工程的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領(lǐng)域的綜合性工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題。2畢業(yè)要求2：1-(6)基于工程相關(guān)背景知識，能夠合理分析、評價(jià)光信息處理、光電檢測和處理相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)等復(fù)雜工程問題解決方案實(shí)施對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。3畢業(yè)要求3：2-(12)針對復(fù)雜的光電信息科學(xué)與工程領(lǐng)域問題，采用科學(xué)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)研究，并進(jìn)行處理分析與解釋。4畢業(yè)要求4：3-(7)了解專業(yè)的國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，具有就光電信息科學(xué)與工程復(fù)雜問題能與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通、交流與協(xié)作，能夠結(jié)合復(fù)雜工程問題撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿，清晰陳述觀點(diǎn)和回答問題的能力。5畢業(yè)要求5：3-(8)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，能夠持續(xù)跟蹤光電信息科學(xué)與工程學(xué)科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。1表2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系（應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)）畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：1-①具有科學(xué)的世界觀，較系統(tǒng)和完整地掌握物理學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能以及所需的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、電工電子學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識。對物理學(xué)相關(guān)專業(yè)方向前沿、發(fā)展動態(tài)、應(yīng)用前景有所了解；1畢業(yè)要求2：1-②掌握無損檢測、光電檢測、光電傳感的基礎(chǔ)知識和理論，熟悉相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用前景，掌握分析方法/應(yīng)用技術(shù)；掌握光電信息科學(xué)與工程學(xué)科的基本理論和基礎(chǔ)知識；2-5畢業(yè)要求3：2-③具有綜合應(yīng)用知識、解決問題的基本能力、實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐能力、計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)應(yīng)用能力；5畢業(yè)要求4：3-①具有科學(xué)思維方法、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識，具有一定的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用意識及工程技術(shù)素養(yǎng)；1四、課程教學(xué)安排課程共有10項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)小計(jì)1緒論、第一章光電檢測技術(shù)基礎(chǔ)442第二章光電效應(yīng)663第三章半導(dǎo)體光電檢測器件444第四章光學(xué)變換器件665第五章熱電探測器件446第六章光子探測器件667第七章激光檢測技術(shù)448第八章光纖傳感器449第九章光譜技術(shù)4410第十章光電成像器件66合計(jì)4848教學(xué)安排1.緒論，第一章光電檢測技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)要求：1.光電檢測技術(shù)基本概況；2.光電檢測技術(shù)基本內(nèi)容；3.光電檢測技術(shù)核心原理；4.光電檢測技術(shù)的應(yīng)用前景；5.參考讀物。1.光的本質(zhì)；2.電磁波譜；3.光度學(xué)；4.色度學(xué)。重點(diǎn)：光電檢測技術(shù)基礎(chǔ)、前期知識。難點(diǎn)：光輻射度量和半導(dǎo)體物理的基本規(guī)律、基本理論基礎(chǔ)。2.第二章光電效應(yīng)教學(xué)要求：1.光與物質(zhì)相互作用；2.物質(zhì)與光相互作用；3.光電檢測器件的特性參數(shù)。重點(diǎn)：光與物質(zhì)相互作用。難點(diǎn)：光電效應(yīng)的基本概念、作用機(jī)理；光電效應(yīng)方程。3.第三章半導(dǎo)體光電檢測器件教學(xué)要求：1.PN結(jié)；2.光電導(dǎo)效應(yīng)為基礎(chǔ)的光敏電阻；3.光生伏特效應(yīng)為基礎(chǔ)的光電池、光二極管、光三極管、光電耦合器件、光電位置敏感器件和光熱輻射檢測器件。重點(diǎn)：結(jié)型光電器件的工作原理；硅光電池的工作原理及特性；硅光電二極管和硅光電三極管的性能比較。難點(diǎn)：結(jié)型光電器件的放大電路及應(yīng)用舉例——光電耦合器件。4.第四章光學(xué)變換器件教學(xué)要求：1.光調(diào)制技術(shù)；2.光掃描器件；3.光放大器；4.光開關(guān)。重點(diǎn)：光調(diào)制器和光掃描器的基本原理難點(diǎn)：光調(diào)制的基本原理，光調(diào)制的基本模式，光掃描實(shí)現(xiàn)的方式5.第五章熱電探測器件教學(xué)要求：1.熱輻射一般規(guī)律；2.熱敏電阻；3.溫差電偶和熱電堆；4.熱釋電器件。重點(diǎn)：熱輻射；熱敏電阻；溫差電偶原理；熱電堆原理。難點(diǎn)：熱釋電的基本原理6.第六章光子探測器件教學(xué)要求：1.光電倍增管；2.微通道板。重點(diǎn)：光電倍增管的基本結(jié)構(gòu)、原理；微通道板的基本結(jié)構(gòu)、原理；難點(diǎn)：光電倍增管的前歷效應(yīng)7.第七章激光檢測技術(shù)教學(xué)要求：1.激光測繪；2.干涉測量技術(shù)；3.衍射測量技術(shù)；4.多普勒效應(yīng)。重點(diǎn)：激光產(chǎn)生原理；干涉；衍射；多普勒效應(yīng)難點(diǎn)：紅移；藍(lán)移8.第八章光纖傳感器教學(xué)要求：1.光纖結(jié)構(gòu)和基本原理；2.光纖調(diào)制技術(shù)。重點(diǎn)：光纖折射率分布；光纖導(dǎo)光原理；光纖調(diào)制分類；難點(diǎn)：展寬；帶寬；模式；布拉格光柵9.第九章光譜技術(shù)教學(xué)要求：1.光譜檢測概述；2.紅外光譜技術(shù)；3.拉曼光譜技術(shù)；4.熒光光譜技術(shù)；5.THz檢測技術(shù)。重點(diǎn)：光譜定義；紅外、拉曼、熒光、太赫茲光譜分類的用途難點(diǎn)：吸收譜，發(fā)射譜10.第十章光電成像器件教學(xué)要求：1.CCD；2.CMOS；3.CID；4.SSPD。重點(diǎn)：CCD原理；CMOS原理；CID原理；SSPD原理難點(diǎn)：電荷在不同成像器件中的轉(zhuǎn)移和讀取原理五、課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求無六、課程考核與評價(jià)表4