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SPOC学校专有课程
光电技术
第3次开课
开课时间: 2018年09月06日 ~ 2018年12月20日
学时安排: 3小时每周
当前开课已结束 已有 565 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=当今社会,光电技术以其特有的渗透力迅速地改变着我们周围的一切,使我们的世界发生日新月异的变化,令我们的生活更加精彩纷呈。光电技术作为信息化时代的一项关键支撑技术,已渗透到了现代科技、经济、军事、文化、医学等领域的各个方面,从探究遥远星球的探测器到发射的各类卫星...
当今社会,光电技术以其特有的渗透力迅速地改变着我们周围的一切,使我们的世界发生日新月异的变化,令我们的生活更加精彩纷呈。光电技术作为信息化时代的一项关键支撑技术,已渗透到了现代科技、经济、军事、文化、医学等领域的各个方面,从探究遥远星球的探测器到发射的各类卫星...
—— 课程团队
课程概述

光电技术是一门以光电子学为基础,将光学技术、微电子技术、精密机械及计算机技术紧密结合,成为获取光子信息或借助光子提取其他信息的重要手段。它将电子学中的许多基本概念与技术移植到光频段,解决光电信息系统中的工程技术问题。这一先进技术使人类能更有效地扩展自身的视觉能力,使视觉的长波延伸到亚毫米波,短波延伸紫外、X射线、射线,乃至高能粒子,并可在飞秒级记录超快现象的变化过程。

光电技术的研究内容可以分为光电基础技术和光电信息技术两个部分。光电基础技术是以物理学、化学和材料科学技术为基础,以器件物理技术为依托的多学科、多专业的技术体系,如高光电转换效率的太阳能电池、高速低噪的PINAPD二极管、高像素与高图像质量的CCDCMOS图像传感器等基础光电器件的研制。光电信息系统技术是包括了光电信息的产生、获取、变换、传输、处理和控制等技术。光电技术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用,以此为支撑的光电子产业是当今世界争相发展的支柱产业,是竞争激烈、发展最快的信息技术产业的主力军。光电技术迅速发展,半导体激光器、千万像素的CCDCMOS固体图像传感器、PINAPD光电二级管、LED、太阳能电池、液晶显示等在工业与民用领域随处可见,红外成像技术也已广泛应用于军事和工业领域。光电技术不断渗透到国民经济的各个方面,成为信息社会的支撑技术之一。

光电技术是信息技术的重要分支之一,其研究对象是携带信息的光子和电子。光子学与电子学在信息领域中是并行发展而又密切关联的科学技术,扮演着信息化时代两大关键支柱的重要角色。

  在教育部高等学校光电信息科学与工程类专业指导性专业规范中,《光电技术与实验》是该类专业的专业基础必修课。武汉理工大学光电技术课程由理论课40学时和独立开设的32学时《光电信息技术实验》课程组成,强化了综合实验的内容,强调基本技能训练和学生综合能力的培养,并使学生的创新意识和动手能力得到训练和加强。同时为适应课程的改革需要,光电技术课程组编著了《光电技术》和《光电信息技术实验》教材,实验教材中突出了与信息学科相关的光电技术知识以及光电器件在信息技术中的应用知识。经过不断课程建设,《光电技术》课程获批湖北省精品课程,伴随着专业建设和发展,光电技术课程组已发展成为拥有一支素质良好、勇于创新的教师队伍,先进的教学体系、教学方法和教学手段的重要基础课程,光电技术课程建设和发展将为培养面向二十一世纪的新型复合型人才做出更大的贡献。

授课目标

通过课程的学习,要使学生获得:辐射度学与光度学, 光辐射探测器的理论基础,光电探测器中的常见光源,光电导探测器,光伏探测器,光电子发射探测器,热探测器,光电图像探测器等方面的基本理论和技术。掌握各种光电转换器件的基本结构原理、特性、参数及典型应用,为光电信息系统的设计打下厚实基础。

成绩 要求

本课程的学习包含观看讲课视频及其它课程资源、完成单元测验题、参加期末考试。
课程学习成绩由两部分构成:

1.单元测验:在每一周学习结束后,将有一次单元测验,题型为选择题(单选和多选)及判断题,所有单元测试分数占课程成绩的30%

2.课程考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占70%

完成课程学习并考核合格(>=60)的可获得合格证书,成绩优秀(>80)的可获得优秀证书。

课程大纲

0 绪论

0.2 绪论(2)-光电技术应用与发展趋势

0.3 绪论(3)-如何学好光电技术

0.1 绪论(1)-光电技术研究内容与光电系统

绪论-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

第1章 辐射度学与光度学基础

辐射度学与光度学基础自测

1.2 辐射度学的基本物理量

1.3 光度学基础(1)-光度学基本物理量

电磁辐射-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

辐射度学的基本物理量-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

几个基本定律-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

1.4 辐射度学与光度学几个基本定律

1.3 光度学基础(2)-光谱光视效能

光度学的基础-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

1.1 电磁辐射

辐射度学与光度学基础作业

第2章 光电探测器理论基础

2.1.1 半导体物理基础-晶体能带

光电探测器的特性参数-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

2.1.3 半导体物理基础-半导体的光吸收效应与非平衡载流子

2.2.2 光电效应-光伏效应

2.1.2 半导体物理基础-热平衡下的载流子浓度

2.3 光电探测器的噪声

2.4 光电探测器的特性参数

2.2.1 光电效应-光电导效应

光电探测器的噪声-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

半导体物理基础-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

2.2.3 光电效应-光电子发射效应

光电效应-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电探测器理论基础自测

光电探测器理论基础作业

第3章 光电探测中的常用光源

3.2 热辐射光源

3.3 气体放电光源

3.5 发光二极管

发光二极管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光源的基本特性参数-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

3.4 激光器

3.1 光源的基本特性参数

气体放电光源-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

激光器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

热辐射光源-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电探测器常见光源自测

光电探测器常见光源自测

第4章 光电导探测器

光电导探测器自测

4.2 光敏电阻的基本特性参数与典型光敏电阻

光敏电阻的应用实例-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

4.3 光敏电阻偏置电路

光敏电阻偏置电路-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

基本特性参数与典型光敏电阻-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

4.4 光敏电阻的应用实例

4.1 光电导探测器的原理与结构

光电导探测器的原理与结构-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电导探测器作业

第5章 光伏探测器

5.6.1 色敏探测器-结构与工作原理

5.5.2 雪崩光电二极管-特性参数与应用

5.6.2 色敏探测器-信号处理电路与应用

5.7.1 位置敏感探测器-结构与工作原理

5.1.2 硅光电池-基本特性参数

5.2.2 硅光敏二极管-基本特性参数

5.2.3 硅光敏二极管-偏置电路与应用

硅光敏二极管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

5.3 硅光敏晶体管

硅光电池-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

5.4.1 PIN光电二极管-工作原理与结构

雪崩光电二极管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

5.7.2 位置敏感探测器-检测电路与应用

象限探测器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

5.1.3 硅光电池-偏置电路与应用

5.2.1 硅光敏二极管-工作原理与基本结构

5.1.1 硅光电池-工作原理与基本结构

5.5.1 雪崩光电二极管-结构与工作原理

硅光敏晶体管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

5.4.2 PIN光电二极管-主要特性参数与应用

PIN光电二极管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

色敏探测器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

位置敏感探测器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

5.8.1 象限探测器-结构与工作原理

5.8.2 四象限探测器信号处理电路与应用

光伏探测器作业

光伏探测器自测

第6章 光电子发射探测器

光电子发射探测器自测

6.3 光电倍增管的主要特性参数

6.4 光电倍增管工作电路

6.2 光电倍增管工作原理与结构

光电阴极-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

6.1 光电阴极

光电倍增管工作电路-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

6.5 光电倍增管应用

光电倍增管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电倍增管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电倍增管的特性参数-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电子发射探测器作业

第7章 热探测器

热探测器自测

热探测器的基本原理-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

热电偶与热电堆探测器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

7.4 热释电探测器

7.1 热探测器的基本原理

7.2 热电偶与热电堆探测器

7.3 热敏电阻探测器

热敏电阻探测器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

热释电探测器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

热探测器作业

第8章 光电图像探测器

光电图像探测器自测

8.3.1 电荷耦合器件-信号电荷存储与产生

8.3.6 面阵电荷耦合成像器件

8.3.2 电荷耦合器件-信号电荷耦合

真空摄像管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

8.3.4 电荷耦合器件-主要特性参数

8.3.5 线阵电荷耦合成像器件

8.3.7 电荷耦合器件-驱动方法与应用

8.4 CMOS图像传感器

CMOS图像传感器-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

8.2 真空摄像管

8.1 像管

像管-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

8.3.3 电荷耦合器件-信号电荷检测

电荷耦合器件-课程导学(教学要求、教学设计、教学教案、教学课件、重点难点和教材内容)和知识点学习资源

光电图像探测器作业

第9章 光学信息变换

9.3 物理光学方法的光学信息变换

9.4 时变光信息的调制

9.2 几何光学方法的光学信息变换

9.1 光学信息变换概述

第10章 微弱光电信号的探测与处理

10.1 直接探测

10.5 噪声系数

10.2 外差探测

10.6 最佳源电阻

10.3 放大器的噪声模型

10.4 放大器的等效输入噪声

10.7 低噪声前置运放的选用与设计原则

第11章 光电检测系统专题讲座

11.2 拉曼时域分布式光纤测温系统

11.3 布里渊时域分布式光纤传感系统

11.5 基于四象限探测器光电系统的光斑中心定位算法

11.6 光电系统中矢量光束的调控及应用

11.1 用于三维复合精细成像的双CCD交会测量

11.4 基于位置敏感探测器的微弱光电流检测系统

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预备知识

先修课程:

  1. 大学物理;

  2. 模拟电子技术;

  3. 数字电子技术。

参考资料

1.教材使用

(1)《光电技术》,杨应平,胡昌奎,胡靖华等编著,机械工业出版社,2014

(2)《光电信息技术实践教程》,杨应平,陈梦苇等编著,清华大学出版社,2016

2.教学参考书

(1) 《光电技术》, 江文杰等主编, (2)2014年,科学出版社

(2) 《光电技术》, 王庆有等主编, 2006年,电子工业出版社

(3) Optoelectronics and Photonics-Principle and Practics,S.O.Kasap,电子工业出版社,2003

(4)《光电系统与信号处理》,叶嘉雄 常大定 编著,科学出版社,1997
(5)
《光电探测与信号处理》,安毓英 曾晓东 冯喆珺编著,科学出版社,2009.12
(6)
《光电信息技术》,杨永才等编,东华大学出版社,2002
(7)
《图像传感器应用技术》,王庆有主编,电子工业出版社,2003
(8)
CCD/CMOS图像传感器基础与应用》,米本和也著,科学出版社,2007

(9)《光电子技术基础》,朱京平编著,科学出版社,2008.6

(10)《光电技术与实验》,江月松主编,北京理工大学出版社,2000.5

武汉理工大学
1 位授课老师
杨应平

杨应平

教授

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