光学工程方向精选(九篇)

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第1篇：光学工程方向范文

关键词 光学工程专业硕士；教学体系；实验室建设

中图分类号：G482 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0140-03

Establishment of Experimental Teaching System and Laboratory Construction for Optical Engineering Professional Master Degree//Zhao Songqing， Jiao Zhiyong

Abstract In this paper， based on the practice of experimental teaching system and the laboratory construction for optical engineering professional master degree， we put forward a new experimental teaching system for the cultivation of high quality of excellent creative talents who will work for related enterprises and research institutions of photoelectric and marine resource. We also raise the teaching system which is of the characteristic of theoretical teaching tightly combined with experiment and core of the ability training for the optical engineering professional master degree. We tried to set up some of the preliminary related experiments.

Key words optical engineering professional master； teaching system； laboratory construction

目前，信息产业的发展已从传统的无线电波向光频波段扩展，现代光学工程技术已扩展和渗透到国民经济和人民生活的每一个领域，可以预计，本世纪是光和电并存发展的时代。近年来，我国多所重点大学和部分普通高校相继设立光学工程专业学位硕士点。根据该专业的特点，一般将其设置在物理学院（物理系、理学院）或电子信息学院（光电信息系、电子工程学院）。中国石油大学光学工程专业是经教育部批准，于2010年在理学院中新设置的一个硕士点专业。该专业旨在培养光学技术在石油领域应用的创新型人才，应用面广、实践性强。鉴于本专业大多数学生来自非石油院校，对光学技术在石油领域的应用不了解不熟悉，同时缺乏相关的石油的勘探开发炼制和储运的背景知识，因此，建立石油领域相关的光与油气实验课的教学体系尤为重要。专业实验课在专业人才培养中，特别在提高学生的工程实践能力以及科技创新能力上起着至关重要的作用[1-3]。本文将研究中国石油大学光学工程专业硕士学位实验教学体系构建的思路及内容，实验室的具体建设情况以及今后要做的工作。

1 光学工程专业硕士实验教学体系的构建

本专业建设初期，走访天津大学、南开大学、北京交通大学、北京邮电大学、山东大学等兄弟院校，考察他们的专业培养方向、实验教学体系、实践教学环节等。由于各校的学科优势与师资情况各不相同，各校的服务对象以及地理位置、招生情况也不尽相同，使得各高校在该专业的人才培养模式和专业方向上各有特色。在借鉴兄弟院校建设该专业经验的基础上，结合学校特色，经多次讨论研究，制订中国石油大学光学工程专业硕士的培养方案，在此基础上，初步建立光学工程专业学位研究生教学体系。

1.1 光学工程专业硕士培养方向的确定

中国石油大学为教育部直属的石油特色鲜明的全国重点大学，因此，人才培养目标是：1）为光电类高新技术企业、科研机构培养优秀人才；2）为海洋资源部门包括中海油等石油石化企业培养优秀人才。

基于以上目标，在光学工程专业硕士下设置两个选修方向，其一是“光检测技术”，课程设置以光电信息与检测技术及应用等为主，其就业面向光电高新技术企业、显示设备制造企业，兼顾石油系统的测井行业；其二是“海洋光学仪器与应用”，课程设置以海洋光学与海洋光学仪器、遥感技术与应用、激光测量技术、军用光电系统等为主，其就业面向海洋资源探测机构，以及海洋石油勘探与开发企业和国防部门。

1.2 光学工程专业硕士实验教学体系

根据本专业的知识结构特性，并根据学校本专业课程设置情况，该专业可分为激光原理与技术、光信息技术、光电子技术、光通信技术、光电检测技术、光显示与存储技术、T赫兹光谱技术、海洋光学技术等8个方面的内容，见图1。专业实验的教学体系的设立与设计围绕这8个方面进行，形成8个模块的实验内容，做到与理论教学的有机结合，既服务于理论教学，又是对理论教学的补充和提高。

为便于管理和教学，提高学生综合运用知识处理实际问题的能力，在实验课程的设计中，拟将以上8个模块的内容融合为4门实验课程：光信息技术实验（包括信息光学技术、光通讯技术）、光电技术实验（包括激光原理与技术、光电子技术）、光电检测与显示技术实验（包括光电检测技术、光显示与存储技术）、海洋光学仪器实验（包括激光光谱技术、海洋光学技术）。其中前2门实验课程是光信息科学与技术专业的必修实验，后2门实验课程为两个专业选修方向的选修实验。后2门实验课程学生在选做时完成每部分必选实验后，可以交叉选做另一专业方向的实验，以充分利用现有资源，培养复合型人才。

建立专业实验教学体系与设计实验课程还必须兼顾专业实验教学环节的特点、功能和培养目标。本专业实验是建立在大学物理实验、电子技术实验的基础上的，主要从专业知识与实验技能两个方面训练学生的综合素质和能力，为毕业论好准备工作，从而为继续深造和就业打下良好的基础。围绕4门实验课程，建立8个实验模块，按照人才培养规律，设置3个层次的实验教学体系：层次一，专业基础实验；层次二，设计型/综合型实验；层次三，研究型/创新型实验。内容安排由浅入深，由基础到创新，由单一知识点到系统的综合的实验研究训练，构成一个完整、科学、独特的光信息科学与技术实验教学体系，见图2。

2 光学工程专业硕士实验室的建设

2008年，学校投资600余万元用于建设材料物理与化学学科，购买太赫兹光谱检测设备、光纤传感设备、光谱与光电子检测设备，这些设备在立足科研的同时又可用于光学工程专业学位研究生的实验教学。同时基于学校的大学物理实验室、创新实验室、超声实验室、演示实验室，初步建立光学工程专业学位研究生实验教学实验室的规划建设，并实现本专业部分实验项目开设。下面是拟开设实验和需要购买的设备。

2.1 光信息技术实验

通过本系列的实验，使学生对信息采集、处理、传输、存储等方面的光学方法有深入的理解。具体实验项目有：1）全息照相，全息光栅制作；2）阿贝成像与空间滤波、θ调制；3）菲涅耳全息照相、相面全息、彩虹全息；4）全息高密度信息存储、特征识别；5）傅里叶变换光谱实验；6）偏振光学实验；7）光纤偏振控制实验；8）基本光纤光学实验；9）Mach-Zehnder光纤干涉实验；10）波分复用（WDM）原理性实验；11）掺铒光纤放大器原理性实验；12）光纤各种参数测试实验。其中有7项属于第一层次的实验，5项属于第二层次的实验。

2.2 光电技术实验

通过本部分实验的开设使学生加深对光电子学知识及其应用的掌握。具体实验项目有：1）光源基础实验LD/LED特性研究；2）光电探测原理实验；3）CCD原理及应用实验；4）光电报警系统设计实验；5）光电定向实验；6）光电倍增管特性参数测量；7）磁光调制实验；8）电光调制实验；9）声光调制实验；10）太阳能电池原理性实验；11）激光器系列实验。其中第一层次实验7个，第二层次实验3个。

2.3 光电检测技术实验

本部分为专业选修实验，具体的实验项目有：1）光纤位移传感器实验；2）光纤温度传感器实验；3）光纤压力传感器实验；4）光谱分析实验；5）液晶电光效应与显示原理；5）CCD系列实验。其中第二层次实验2项，第三层次实验4项。

3 下一步建设的设想

下一步建设的目标是按照提出的实验教学体系补充完善所缺实验设备，丰富各个层次的实验内容，出版光信息科学与技术专业实验课教材，希望学校加大投资力度尽快完善实验室硬件和软件。

1）在实验室硬件方面的建设中，继续完善、补充实验设备，完善激光原理与技术实验模块，完善光电检测技术实验模块，完善光显示与存储技术实验模块，完善激光光谱学实验模块以及海洋光学技术实验模块。并筹建光信息技术软件模块，建设光学计算机辅助设计实验室，完成对光学设计与CAD课程的支撑。

2）通过教学实践，建立完善的实验教学体系和实验教学模式。按照校级实验室的要求，建设光学工程专业学位实验室，合理安排不同层次实验项目的比例，优化验证型实验对原理的体现，加大设计型实验思考的力度，强化综合型实验对学生动手能力的培养，增强创新型实验对学生的针对性，做到因材施教。

3）建设网络实验教学资源和实验室信息化平台，包括实验室总体介绍、课程体系及大纲、每个实验的实施计划、试题库、相关多媒体课件、典型教案、网上选课系统等。实验教学及仪器设备的管理实现计算机网络管理，实现信息化、网络化，有效地提高工作效率。

4 结束语

根据培养方案确定了光学工程专业学位实验教学体系，即开设4门实验课程，包含8个实验模块，分为3个层次的实验教学体系。利用学校已有的科研实验室实验设备，初步建设了光学工程技术专业学位研究生教学实验室，整个实验室具有基础性的验证性实验项目、设计性实验项目，同时具有综合性实验项目，还有创新性的实验项目，能够部分满足学生的需求，极大地调动学生的积极性，为锻炼和培养学生的实验技能、分析问题和解决问题的能力提供很好的实践基地，为学生继续深造和参加工作打好基础。

参考文献

[1]李叶芳，于清旭，王晓旭，等.光信息科学与技术专业实验室的建设[J].实验技术与管理，2005，22（8）：110-112.

第2篇：光学工程方向范文

关键词：测控技术与仪器；特色专业建设；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0172-02

一、建设背景

进入21世纪，国际竞争日趋激烈，竞争的焦点是人才的竞争，是全民素质的竞争。随着科学技术高速发展，专业发展出现了一些新问题，表现在专业之间的交叉不断增加，相近专业内涵界限不清，专业与学科联系更加密切。同时由于高等学校本科招生不断扩大，势必造成各专业办学规模也不断扩大，由于发展速度过快，教学质量参差不齐。同时由于“测控技术与仪器”是由十几个专业合并而来，从名称上体现不出特色与优势。为此对于办学有鲜明特色的学校，必须探索一个适合自身特点，形成一个既有历史特色，又符合教育、教学发展规律的新专业。经过多年的教学实践，总结长春理工大学“测控技术与仪器”专业的办学基础与特色，依据本科教学的规律，对该专业建设进行了全面地研究与规划，制定出了一套全新的具有鲜明特色的专业培养方案，用以指导本专业的教学工作。

二、建设方法与步骤

1.建设指导思想。以当前人们普遍关注的本科生教学改革为对象，探讨适合人才培养与特色教育发展的教学方法，形成具有创新意识与能力的人才培养机制。总结长春理工大学测控技术与仪器的特点，建设成为以光电测控技术为优势的国家级特色专业，并以此形成办学的特色与品牌。

2.建设主要内容和方法。主要从培养方案、课程体系、教学内容三个方面入手，重点进行教学计划、教学大纲、课程建设、实验实习、毕业设计（论文）等教学环节规范。在此基础上完善教师队伍、创新基地、实验示范中心等内容建设。建设分五步进行，调研阶段整理资料阶段建设内容研讨建设内容实施总结与交流。①调查研究。面向高校：通过到国内设有“测控技术与仪器”专业的大学走访、实地考查、与教师座谈等方式，对测控专业的办学现状有了进一步了解。国内目前设置该专业的院校由几十所发展到140余所，其中此专业侧重电信的有45%，侧重机电的有35%，侧重计算机的有10%，侧重光电的有11所。以光电技术为主的学校多数集中在光通信、光电对抗等方面，进行光学精密仪器总体与结构为主并形成优势的学校只有天津大学、浙江大学及长春理工大学3所。面向企业：通过两种方式进行了调研：一是在每年的毕业生招聘会期间，与各企业相关人员座谈，了解他们的需求和对往届学生的评价；二是每年到与本专业相关的单位去实地调研，特别是近年来国外光学、光电相关企业在我国“长三角”、“珠三角”及周边地区建厂，急需大量的光电测控方面人才。我校培养的“测控技术与仪器”专业的人才就业情况很好，特别是光学仪器方向的人才。我校培养光学、光电仪器方向的学生近五年来实际就业率达到85%以上，近几年来社会对侧重光电专业人才的需求有上升趋势。跟踪国际：通过访问发达国家著名高校、聘请回国人员讲座等办法，了解国外高等学校办学方式与经验。国外控制技术伴随计算机技术的发展已达到较高的水平，特别是机器人、多轴转台等的智能控制研究方面，美国、日本、英国等达到相当高的水平。而我校在光电检测方面具有相当优势，但控制方面教学与科研都是弱项，使得“测”、“控”出现严重脱节现象。②培养方案调整根据掌握的资料，结合实际情况进行综合与分析。我校是以光学仪器发展而来，是以光学仪器创造品牌，这一点始终不能放弃。近年来许多大学遵循“宽口径，厚基础”原则，按专业培养学生。但我校一直沿用专业方向培养，这样更有利于突出特色。我校“测控技术与仪器”专业原来下设4个专业方向：“光学仪器”、“检测技术及仪器”、“精密仪器”和“光学工艺与光学设计”。由于近几年教育部增加了一些有特色的目录外专业，我校以“测控技术与仪器”专业中的“光学工艺与光学设计”方向分离出来，在2003年申办了“光电信息工程”专业。这样测控技术与仪器专业只有“光学仪器”、“检测技术及仪器”和“精密仪器”3个方向。但在近几年实际执行中，“测控技术与仪器”专业的“精密仪器”在分方向时很少有学生选择，基本分不出班级，所以实际上本专业就是两个方向。而“光学仪器”方向与“光电信息工程”的专业有交叉。所以在实际运行过程中，本方向越办越窄，而且已失去了原有的优势的地位。现代测控技术多学科的交叉，发挥我校在精密仪器基础、凭借光学相关课程、实践教学和光学仪器总体设计方面长处，结合现代控制技术的发展。对专业方向进行了重新调整，即形成“光学精密仪器”、“检测技术及仪器”和“光电测控技术及系统”3个专业方向，形成以光学仪器和光学设计优势，光电测控技术领先，检测技术和信息处理并进的人才培养方案。

三、具体建设内容

根据社会对人才的需求、培养方案的具体内容，设立适应人才市场的培养方向，构建经济社会发展需要的课程体系。同时设立“王大珩创新实验班”进行创新人才培养方法的探索。具体建设内容如下。

第3篇：光学工程方向范文

[关键词] 工程光学；教学改革；多元化；实践教学

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）02-0089-04

0 引言

《工程光学》是测控技术及仪器专业的专业平台课，根据燕山大学本科生培养方案设置，其总学时为40学时，其中实验学时为6学时。在知识结构上，该课程以大学物理和高等数学知识为先导，同时又以光电检测技术、光学仪器设计、激光检测技术、红外检测技术和光纤传感及通信等课程为延拓。将几何光学和物理光学作为主要授课内容，讲授测量过程中涉及光学测量的各种方法，讲授其基本思想、原理与技术，并以此为理论基础，使学生在光学参量测量的过程中进行测量系统的分析与设计，并对其性能进行优化及误差分析，从而满足系统设计参数的要求和工程实际中的特定需要。

1 教学现状及存在问题分析

在目前的《工程光学》教学过程中，存在着以下问题。

1）在教学内容上，原来的教学大纲强调教学内容的系统性和完整性，导致物理光学的部分章节与大学物理中的相应内容存在一定重复[1，2]，在几何光学部分，存在大量的理论公式推导，抽象晦涩。

2）教学方法与手段单一。在以往的教学过程中，由于理论分析和公式推导内容较多，《工程光学》主要以板书教学为主。随着计算机辅助教学模式在教学中的推广，多媒体教学方式虽然提高了单位学时内的授课信息量，但也没有改变以教师为中心、学生被动式学习的基本状况，互动环节明显缺失，忽视了授课效果的及时反馈，未能充分地发挥学生的主观能动性，教学效果不理想[3，4]。

3）实验内容陈旧，只能完成一些基础性验证实验，而对设计性实验的实现能力较差。光学器件的设计和加工过程都十分繁杂，因此，根据设计性实验的要求购买或加工光学组件，其可行性不高。随着实践教学模式的探索与推广，实验室的作用应得到重视和充分的显现[5，6]。

在《工程光学》的教学改革过程中，探索多元化教学模式，实现课堂教学与实践性环节的有机结合，是十分必要的。

2 多元化教学模式探索

在《工程光学》教学改革过程中，尝试课堂教学与信息网络平台、实践教学和光学前沿讲座相结合的多元化相辅相成的改革方案。其框架见图1。

2.1 引入先进教学理念，改进课堂教学方法

本科生教育在整个教育体系中是一个系统性基础理论教育部分，而后续的研究生教育阶段将主要着眼于知识创新和技术攻关，具有更强的理论性、技术性、应用性和方向性。因此，本科生教育恰是一个打基础的阶段，应注重对学生科学思想的培养，对基础理论知识的全面系统性学习必须被视为重中之重。

在课堂教学过程中，应精选教学内容，课堂教学内容的设计必须以问题的解决为主线，致力于对学生分析和设计能力的培养。针对每个教学单元的重要知识点，教师选择有代表性、难度适中、综合性较强的光学系统，合理设计问题，以点带面，使学生在遇到实际问题时学会分析问题和解决问题，加深学生对光学原理在测量中实际应用的认识，锻炼分析和系统设计的能力，激发学生的学习动力。

板书教学这种传统的课堂教学方式，能够将教师的语言和肢体动作相结合，教学方式生动，能够使学生集中注意力，并使教学思路得以逐步地展示，从而使教师的讲解过程与学生的理解过程同步。以板书教学为主体，注重学生对基础性原理知识的掌握，最终达到较为理想的教学效果。多媒体教学能够综合文字、图像、声音、动画和视频，立体教学更适合人的思维习惯和记忆规律。通过声音、图像进行多维教学，使课堂上教与学的交流更为流畅、学生的思维更为敏捷、学生的学习效率和自主学习的积极性得到提高。由于授课学时的限制和系统化授课的要求，在保证知识结构完整性的前提下，将物理现象的呈现、应用背景的图片等通过多媒体的方式进行形象地展示，可使学生获得的信息丰富且直观，并激发学生的学习兴趣，使其带着问题对理论性的内容进行学习。

2.2 课堂教学与网络信息平台相结合

由于授课学时有限，除了课堂教学所涉及的核心内容之外，对于其先导课程大学物理中已经涉及的内容和难度较小的辅内容，可以通过网络信息平台的授课视频和学习资料来完成。与此同时，网络信息平台可以帮助学生完成课前预习、课后复习，并培养学生网络提问和教师离线解答的师生交流模式，更好地保证授课效果，并排查授课过程中的薄弱环节。

网络信息平台除了作为课堂教学的延伸之外，还应为教学内容和教学方式的改革提供及时的信息反馈。为了加强对教学过程的监督和管理，不断提高教学质量，在过去几年的教学工作中，学校教务部门也建立了教学质量评价体系，通过学生评分和督导组的教学评价，对每门课程的运行情况进行评价。这种方式在很大程度上对教学改革起到了促进作用，但过去时的反馈信息只能指导今后的教学工作，缺乏实时性。通过网络信息平台的留言板，方便老师对后续课程的教学内容及方式进行及时调整，并以此作为增进师生交流的互动平台。

建设《工程光学》课程网络习题库。为了配合课堂教学，使之产生更好的收效，课后的练习和自我测试是十分必要的。根据教学重点和难点问题，编制各类习题，并以期末考试和考研等各类考题为参照，编制典型习题，并提供习题讲解，从而方便学生课后复习和考前准备。

2.3 引入任务式教学模式，培养学生的实践能力

《工程光学》的教学改革尝试，要注重培养学生的工程能力、创新能力、学习知识和运用知识以及解决问题的能力，乃至团队协作能力。目前，《工程光学》课程设计、大学生创新训练、科技创新比赛以及《工程光学》开放性实验，是课程教学改革要涉及到的实践性环节。在实践性教学环节中，教师要转变教学观念，从教学的主导位置变为指导和辅助学生学习的角色。以明确的任务为驱动，使学生以主动的和实践的方式进行学习，并建立实践环节和课程教学内容之间的有机联系，实现课堂所学的书本理论知识的运用，从而培养学生的工程实践综合能力。

Zemax是目前功能较为强大的光学设计软件，因此，在课程设计中，可以用其完成光学系统的辅助设计，并帮忙学生完成课堂几何光学教学中各种典型光学系统的像差分析。在课程设计的过程中，以分组的形式安排了“照相物镜镜头设计与像差分析”、“牛顿望远镜设计与像差矫正”、“带有非球面矫正器的施密特-卡塞格林系统设计”、“多重结构配置的激光束扩大器”、“折叠反射镜面和坐标断点”和“消色差透镜设计”等多个设计任务。例如，在照相物镜镜头的设计中，如图2所示，应用Zemax软件可以对后置光阑三片物镜原始结构（其中，分别代表该多光组系统中的3个透镜元件）进行参数优化，输入参数并进行焦距缩放，从而生成初始参数及结构。如图3所示。

进而在Zemax中进行像差分析及参数优化，在初始结构的MTF 曲线中，可看出成像质量很差， 因此需要校正像差，如图4所示。调整其可变参量（包括6个曲率半径，2个空气间隔和3个玻璃的厚度），对物镜的结构进行逐次优化。每次调整后再次优化实时关注MTF图的曲线变化，最后使各个参数都在可接受范围之内，如图5所示。通过课程设计中对具体光学系统的设计和分析，学生们对课堂所学知识有了更新和更深刻的理解，通过学以致用，更加体会到所学知识的重要性。

在课程设计的基础上，鼓励学生结合课堂所学理论知识，开展创新性研究，申报大学生创新训练计划项目，教师指导学生进行选题和方案论证，以项目组的形式，明确每个学生的任务分工，使每个学生都有机会参与实际项目的研究或开发，通过项目的实施来驱动学习，在实践中加深和强化对理论知识的理解。对于大学生创新计划项目，导师不需特意强调成果，应注重其研究和实施的过程。

在创新训练基础上，鼓励学生参加科技创新比赛，通过赛事培养学生的自主创新意识和团队协作精神。学生可以亲身体验科学研究的全过程，以个性化的思路提出设计方案，从而大大增强学生解决问题的能力。通过精心的赛前准备，所设计的“光电主动式红外报警器”在燕山大学校团委组织的“世纪杯”科技创新大赛中获得了优异的成绩，这也极大地增强了学生的自信心，促使学生在实践中运用所学知识，进一步加深了对知识的理解。

利用实验室条件，《工程光学》课程设计的设计任务、大学生创新训练的相关内容、科技创新比赛的前期准备和方案实施等实践环节对实验的需求都可以得到很大程度上的解决。将开放性设计性实验、竞赛题目、科研课题与工程光学某些知识相联系，制定项目的实施方案，规划实验流程，列出实验仪器及元器件清单，通过实验验证项目方案的可行性。在不断发现问题、研究问题和解决问题的过程中，学生会对探索和追求未知的科学领域产生极大的兴趣，在学习的过程中变被动为主动，在研究过程中也不断提高了自身的创新能力，真正实现了以人为本、自主学习的教学理念。

2.4 开展现代光学前沿知识讲座

《工程光学》课程所讲授的内容是光学的基础性应用知识，通过开设光学讲座的方法，向学生传递这些知识在现代光学技术中应用的信息，更能使学生了解光学前沿的概况，给课堂教学内容赋予时代气息，拓展学生的知识面。通过这类活动，不但能增进学生对学科和本专业科研方向和科研梯队的了解，更能使学生充分认识到学习《工程光学》的意义，而且也增强了学生热爱专业、致力于专业课程学习的积极性，从而取得良好的收效。

2.5 教学安排及课时调整

《工程光学》教学改革已经在教学实践中推进了一年，取得了初步的成果，并将在今后的教学过程中不断探索、总结和提高。在上一个教学周期中，针对多元化教学模式的采用，已将整个学时安排进行了必要的调整。采用网络信息平台，针对大学物理中已经涉及的部分知识点，缩减了每堂课复习旧知识点和考前总复习的时间，网络试题库的建设节约了习题课的时间，以上两方面节约学时数约6个学时，从中分配4个学时进行课堂项目式教学，其余2个学时开设光学前沿讲座。更为深入复杂的设计任务则在为期1.5周的《工程光学》课程设计中完成。另外，学生通过大学生科技创新训练及科技创新比赛，除了获得实践能力的锻炼之外，还获得了大学四年中必修的“科技创新”学分。

3 结束语

在现今的高等教育中，注重人才的全面发展，多出人才、出好人才，是高等教育的最终目的。在工程光学教学和实践中，发现了不少问题，有些教学改革的想法还不完善，还将在今后的教学实践中不断探索行之有效的改革措施。通过教学实践和经验总结，提高教师的理论教学和实践教学水平，完善教学方法，取得更好的教学效果。通过多元化教学模式的尝试，在优化课程理论教学内容的同时，引入丰富的实践教学环节，使学生的工程应用能力、创新能力和综合素质得到有效的培养，为学生今后的研究和就业开辟更为广阔的空间。

参考文献

[1]施建华，王弘刚，梁永辉，江文杰.关于“光学工程”学科课程建设的几点思考[J].光学技术，2007，33（S1）：309-310.

[2]付瑞红，王爱冬.信息化时代高等教育理念及课程模式的探索[J].教学研究.2013，36（2）：8-12.

[3]蔡建文.工程光学课程教学探讨[J].中国科教创新导刊，2011，（5）：58.

[4]李丽，刘晓波.工程光学教学改革探索[J].实验技术与管理，2009，26（8）：129-131.

第4篇：光学工程方向范文

本来今天就是一个周末,理工科技大厦留学生创业园中显得空荡许多,没有平日里奔波忙碌的身影,少了此起彼伏的电话铃声。北京秋天特有的大风呼呼作响,泛黄的叶子被吹落到地上,多了些许凉意。

电话中,陈明彻表达了他的歉意:“周末休息的时间还要工作,实在不好意思。要不我们找一家咖啡馆去聊?”我婉拒了他善意的邀请,执意奔往他的办公室。我觉得只有在那里才能真正感受到一家创业公司的脉搏,在那里才能找到与主人公相关的创业故事。

陈明彻印象

约见陈明彻并不容易。这位大约三分之二时间都在加拿大温哥华的“海归”奔波于两地,难得有完整的时间来接受专访。另外一个原因就是,这位在幕后耕耘的光学专家还不习惯在媒体前抛头露面。

陈明彻创办的北京市加华博来科技有限公司位于理工科技大厦。在理工留学生创业园中,是一间间被隔开的写字间,在这里或许将诞生另一个中星微、百度或是启明星辰。然而,在他们走向辉煌之前,作为创业园中的企业,他们将经历从无到有、从小到大的孵化过程。这些被分割成格子状的公司,正在为着一个腾飞的理想化茧成蝶。

陈明彻是这群人当中的一个缩影。在我们的谈话中,他有意无意间在感谢着许多人,家人、导师、中关村和创业园的领导。他说自己很幸运,在残酷的市场竞争中存有一席之地。可是他却很少谈及他个人在这个领域中的地位和影响。当然,这些都是不言而喻的:陈明彻在光电领域是出类拔萃的人才并有着相当出色的成就。

20年的时光会改变一个人的很多习惯,比如语言和表达的方式。从留学加拿大到工作和创业,陈明彻已经在那里待了20年。我们愉快的交谈会停下来,他会花一些时间来组织将要表达的内容,或者用便笺纸记下重点,以便稍后回答提问。然而,即便再过20年,有一些东西却都不曾改变。

他说:“我们的根在这里,无论何时我们都在等待祖国的召唤,无论在何地我们都会涉水而回。”

这位拥有光学工程和电子工程两个硕士学位的光学专家、加拿大Brighten Optics公司的创始人,正在中关村开创一番崭新的事业。这次回来,他是要着手准备两天后在北京农业展览馆举行的“2008中国国际煤炭展览会”。作为“红外瓦斯报警器探头”的“首秀”,陈明彻对这款产品寄托了太多的期望。他说公司的研发团队在这上面付出了这么多年的努力,投入已经超过200万美金――不管怎样,只要能为祖国奉献一点绵薄之力,便无怨无悔。

办公室里面很安静,三楼的窗外是呼啸而过的秋风,阳光透过玻璃洒在地上,很暖和。陈明彻笑容恬淡,他说自己不像是“企业家”,他是一个“研究技术的人”。如果可以定义,他希望自己的头衔是“科学家”。

后来这句话就一直在我的脑海中反复播映。原来在这与“光”打交道的领域中,有着陈明彻沉甸甸的“使命与责任”。

奔赴加拿大

刚满20岁的他带着对未来的憧憬和梦想考入华中理工大学(原华中工学院)光学工程系,开始了他在这个领域的探索“旅程”。“正是在大学中,我打下了扎实的基础。”回忆那时,陈明彻满是感慨。毕业后的陈明彻进入到中国建筑科学院做了一名助理工程师。后来,一心想在光学领域有所突破的他考入了北京理工大学光学工程系,读研究生。

1988年毕业后的陈明彻遇到了他人生的第二个“拐点”。当时恰逢经济跌宕,人心浮躁,在经历了漫长的等待和茫然之后,人们开始重新追逐自己的梦想。

1989年,陈明彻开始了他在加拿大不列颠哥伦比亚大学的异国求学生涯。这次他选择的是电子工程系的研究生。

这期间还有一段小插曲。本来陈明彻攻读的是博士学位,一年后妻子要生小孩,经济上的压力使他决心改读硕士学位。导师知道这个消息后找到陈明彻说:“Chen,如果你改变主意,我可以资助你完成学业。”深思熟虑后的陈明彻还是坚持了自己的决定。

迫使陈明彻改读硕士的另一个原因,是当时毕业后的学生在加拿大“就业难”。很多博士因为找不到合适的工作只好到餐馆等打工来维持生计。不过,相比于其他人,陈明彻更加“幸运”,还没有毕业的陈明彻在学校就打一些“散工”,做一些设计和工程任务。在毕业半年前,就有公司决定聘用他:在实验室做工程师。这位勤奋的中国小伙子赢得了在加拿大的第一份工作。

创业温哥华

1992年的陈明彻在工作中发挥着自己的聪明才智,这些正通过一些具体而细微的问题展现出来。在他看来,在这个世界上,能解决单一问题的人很多,可是能解决综合问题的人却是很少。因为这些综合的问题涉及方方面面,光学、电子、工程……交叉到一起就变成了难题。幸好,陈明彻就是擅长解决“难题”的人。正是因为如此,当1994年进入Pthalo System公司担任光学工程师的陈明彻遇到这些挑战的时候,充分显示了一名专家的“气定神闲”。

“Pthalo System本来是一个中等规模公司,可是当我加入的时候却只有四五个人,原因就是有一些问题不能解决,效益不好,很多人就走掉了。”陈明彻首要解决的问题就是攻克“技术难关”。

当时公司正在研发的产品是激光读写打印机,其主要应用就是在好莱坞的电影后期处理上。通过对电影胶片的激光扫描,通过剪辑、编排后将激光写回到胶片上去。在技术上当时这是“最尖端”的产品,世界上除了Pthalo System也仅仅有柯达一家公司在同步研发。

经过两年的努力,产品问世。在纽约的一次大型展览会上,陈明彻和柯达研发的产品同场“竞技”,不仅在体积上优于对手,而且在“光学效果”和“机械精度”两项指标上,Pthalo System也位居第一。

从精通到一流,陈明彻用产品证明了自己的实力。然而,技术和商业有时候并不能成比例。因为老板商业运作上的失误,即便拥有一流的产品,Pthalo System也无法逃脱倒闭的命运。

1997年,陈明彻离开Pthalo System公司。

下一步,又是他生命中的一个“拐点”:再就业还是创业?这是陈明彻遇到的又一个问题。

“当时光电领域的人才奇缺,我试着拿自己的简历去过一些大公司找工作,问有没有经理级别的职位空缺,他们说你来吧,即便没有这个职位我们也设置一个给您。”陈明彻没有轻易选择,因为他在其中看到了创业的机会。

“既然有机会,干脆自己创业吧。”和妻子商量后,陈明彻决定自己尝试一下。于是在1997年12月,他注册了Brighten Optics公司,自己担任总经理。

很多创业者的“第一次”往往是以失败而告终,然后通过积蓄经验、总结教训而抵达成功的彼岸。时年40岁的陈明彻“第一次创业”却是以“磨刀不误砍柴工”的故事开始。

“创办Brighten Optics后,我先参加了政府组织的培训班,学习诸如商标、法律、市场、营销等方面的课程,半年后才正式运作公司。”当时,陈明彻公司的主营项目是光学产品的开发和销售,“这其中包括光学零件、制版镜头、复印机镜头等光学产品,在美国、欧洲、日本接到项目,通过设计后到内地生产,最后在温哥华组装。”在陈明彻看来,自己那时候是“赶上了好时候”,在1998年时公司还处于亏损状态,而等到了1999年就开始赚钱,项目多得做不过来,那时候是卖方市场,年收入已经达到几十万美元。

“成功的原因就是在于别人做不了的我们做,别人不想做的我们也做。”陈明彻一语道破,“当时我们服务的客户主要是硅谷的大中型公司,这其中包括柯达和3M。”

追梦中关村

小试牛刀便大获全胜的陈明彻在2002年增加研发力度,在光通讯领域拓宽视野,开始自主研发Led照明、红外瓦斯报警探头、高端激光器、智能液晶遮阳镜等科研项目。而这也为他回归中关村埋下了伏笔。

2002年10月,陈明彻接到中国驻加拿大大使馆打来的电话,邀请他回中关村参观。“当时很惊讶,不知道他们是通过什么渠道找到的我。那也是第一次接触‘中关村’这个概念。那时的情景依旧历历在目。年底,我就和其他留学生一起参观了中关村园区,并且在世纪金源酒店听到了夏颖奇主任的演讲。”

不知道还有多少如今在中关村创业的“海归”像陈明彻一样受到了夏主任演讲的鼓舞,他说:“夏主任的演讲很动人,听完后热血沸腾,感觉祖国在召唤我们回来了,我们义不容辞。”据说,当时夏颖奇主任重点讲了两条,一是中国需要留学生回来搞建设,第二是留学生来到中关村会得到更好的发展。

在陈明彻看来,自己选择回归中关村的原因很简单:“我研究生毕业后就出国,没有为国家做任何贡献,而自己现在在这个领域内所受到的专业教育都是来自国内的学习,我对这片土地有太多的责任感和愧疚感,回到中国,来到中关村,是我必然的选择。”正是因为这样的情感,陈明彻开始在2003年找项目,希望能够将自己在加拿大Brighten Optics公司任工程师时研发的一些国际一流的产品,带回到中国。陈明彻觉得自己是时代的幸运者之一,在收获成功的同时,他也感到了身上沉甸甸的责任。“以天下为己任”的胸怀使得陈明彻要在国内这片热土上耕耘播种。

中国矿难频发和伤亡人数惊人一度成为人们谈论的焦点问题。如何加以规避和改善?陈明彻把关注的眼光投入到煤矿的“瓦斯报警系统”上。

“传统的报警系统是探头靠燃烧催化剂的方法,现在看来这个技术已经过时了。当然,催化剂遇到瓦斯电阻改变,可以通过变化测出瓦斯来,可是,这不仅仅是对瓦斯。二氧化碳和硫化氢等气体也会误报。另一点,总有气体反应就会使得报警器钝化,真正有危险气体的时候就不反应了。加上这种报警器维护起来很麻烦,所以一些工人就不使用这种报警器。”

在这之后的几年时间中,陈明彻和他的团队将所有精力都投入其中,做了一件意义非凡的事情,就是研制“红外瓦斯探头”,“红外瓦斯报警器的原理是分子吸收光谱的反应。每一种物质吸收光谱是唯一且不重合的,对应谱线也是唯一的,所以对其他不会误报。”陈明彻对这款产品寄予了很大的期望。

可是在研发阶段,这是一件“烧钱”的事情,短期内肯定不能赚钱,长期看又不知道烧钱到什么时候?在旁人看来很傻的举动却有着“海归”浓浓的情怀:在市场化浪潮汹涌、科技发展迅猛的时代,用知识赚到一些钱不难,可是要做一件不易赚钱却有意义的事情却实属不易。可是在中国知识分子当中就有这么一批人,他们在取得事业的成功后,将精力和财富投入到这样的事业当中。他们不为名、不图利,有的是一颗热忱爱国的赤子之心。

激荡“冲击波”

研发“红外瓦斯探头”的故事说来话长。故事的起篇始于2003年,在戴素兰博士领导的应天星科技有限公司,陈明彻是五位核心成员之一,当初“应天星”创立的宗旨就是“用人类自身创造的财富―高新技术改善工人的劳动环境,造福广大的基层劳动者”。他们以解决中国煤矿安全生产为己任,集结了国内外11位专家集体攻关,奠定了项目的基础和方向,那就是“拾遗补缺”,专攻国内无人问津却又是行业最为关键的技术―“红外瓦斯探头”。从北美到中关村,一群志趣相投的朋友开始了在这一领域内的探索。这是红外瓦斯探头研究的第一轮“冲击波”,不仅进行了原始的可行性研究和产品定位,还为这个项目奠定了坚实的基础。2005年3月,“应天星”荣获中关村管委会10万元的创业基金。往事历历,犹如昨日。

之后的两年,陈明彻和妻子黄晓敏创建的加华博来科技有限公司2005年落户北京理工留学人员创业园,同时在加拿大Brighten Optics公司的实验室里,来自美国、加拿大的20余位业内一流的高级工程师,夜以继日地为“红外瓦斯探头”项目辛勤耕耘,这其中不仅有红外接收器专家、红外气体吸收光谱专家、光学传感器专家、光学设计专家、弱信号处理专家、精密仪器机械结构专家、实验物理专家、数字信号处理器专家,还包括许多海外留学生。他们说:“既然是为了解决中国煤矿的安全问题,我们责无旁贷。”粗略算来,参加这个项目的人数超过40人,涉及物理、化学、光学、机械、电子、计算机等领域。这个实验室从加拿大每年领取的几十万美金经费大部分都投入到这个项目中,不仅如此,陈明彻还把Brighten Optics公司在激光、LED、光学系统的收益全部投入进来,购买大量贵重元器件、添置实验室设备……加上第一轮的“冲击波”,“红外瓦斯探头”这个项目前后投入的研发经费不低于200万美元。

如今,在Brighten Optics的实验室,“红外瓦斯报警器探头”已经研制成功。陈明彻不居功,他说自己仅仅是做了一点工作,真正的幕后英雄是那些为了这个项目默默付出的人们,他们虽然来自不同的领域,却有着同样的赤诚之心,不计较利益得失,不吝啬时间金钱,为了项目成功,他们全力无私付出。同时,在这三轮“冲击波”中,中关村管委会给予的支持和关怀,也让陈明彻念念不忘。

这时候的陈明彻正致力于集结力量,组织第三次“冲击波”,即融资进来,组织大批量的生产,将加拿大的实验室移到中国来,培养出本土的技术团队,实现社会效益和经济效益的双丰收。

等待的时间是漫长的,可是务实的陈明彻却将目光注视远方。作为维持公司资金流的另一款产品―“快速智能液晶变色镜”刚一上市,便轰动眼镜行业。

“快速智能液晶变色镜”完全颠覆了我们对以往太阳镜的印象。此产品的亮点在于将镜片对待不同强弱光源照射时的智能调节变为可能,这一技术在世界尚属首例。

如今,加华博来已经申请了20项国内专利,其中发明专利15个,实用新型专利5个。陈明彻将20多年光电产品技术开发及市场拓展经验,尤其在光电高科技产品应用技术方面具有广阔的视野和高度专业化的整合能力移植到加华博来,期待谱写另一段属于自己“七彩人生”的传奇故事。

第5篇：光学工程方向范文

关键词： 地球模拟器； 锗透镜； 红外光学系统； 可变光阑

中图分类号： TB 133文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.006

引言

高轨道准直式红外地球模拟器是红外地球敏感器在地面上的重要标定设备，它的主要作用是模拟卫星在运行轨道上所观察到的地球。红外地球敏感器是卫星姿态测量及控制的关键部件，其地面标定实验必将会影响到卫星在不同轨道上的工作精度。该模拟器的研究对提高红外地球敏感器的精度及性能有着重要意义。

1地球模拟器总体模拟方案

高轨道准直式红外地球模拟器主要由以下几个部分组成：锗准直透镜及其组件、地球光阑及其调整架、热地球、温控系统和光轴基准镜六个部分，其总体结构图如图1所示。

该方案是将有限尺寸的地球光阑放置在锗准直透镜焦平面附近，使得通过地球光阑的光线经过锗准直透镜后，以平行光束入射到地球敏感器上，这样在透镜前方观察时，相当于地球处于无穷远处；当卫星处于不同轨道高度时，看到的地球张角是不同的，为了实现不同轨道高度的模拟，采用了可更换地球光阑的方法，通过改变地球光阑的直径大小，实现了不同轨道高度的模拟；地球模拟器除能模拟不同地球张角外，还需要模拟地球辐射亮度与太空辐射亮度之间的差异，通过地球模拟器的温度调节系统来控制热地球和地球光阑的温度，使二者之间的温度差异等同于地球与太空间的辐射亮度差，从而模拟了地球敏感器在空间不同轨道高度上接收地球14～16.25 μm红外辐射的不同工作状态[14]。

2地球模拟器光学系统设计

2.1锗透镜的选择

准直式锗透镜分为弯月型和平凸型两种透镜，在焦距一定，口径为Φ300 mm的情况下，平凸型透镜在边缘球差与子午光束最小弥散斑等方面均不如弯月型透镜理想，故选择弯月型透镜。锗单晶对于在14～16.25 μm范围内的光有着较好的透过率，但吸收率和反射率也很大，故使用单片弯月型锗准直透镜来进行光学设计。

2.2锗准直透镜中心厚度d的计算

锗的吸收率同锗透镜的中心厚度及光的波长有关，厚度越大，吸收率增加，波长在15.6 μm时吸收更大。所以，应在满足光学加工的前提下，尽量减少透镜的厚度，来增加透射率，从而减少吸收率所带来的损失。

3地球模拟器像质评价与误差分析

对地球模拟器光学系统的评价，采用点列图和视场角结合来评价是合理的，对于存在较大像差的光学系统，可根据点列图里弥散斑的疏密情况来评价其像质的好坏，用弥散斑大小来综合评价实际像差的大小是可行的，其点列图如图5、图6和图7所示[5]。

点列图表示弥散斑大小和分布情况，由图可以看出，子午方向弥散范围较大，而弧矢方向弥散范围较小，地球模拟器主要是子午光束影响地球边界的清晰度，而弧矢光束相对影响较小。

准直式红外地球模拟器实际上是一个热平行光管，但由于单片锗准直透镜像差校正不完全，使得出射光束不可能完全平行，通过对光路的反向运算，来检验地球光阑的位置L′及直径D′的正确性。选定地球光阑面为物面，算出不同轨道高度地球光阑边缘点发出光线对应的出射角，该出射角就是锗准直透镜的半视场角，即地球张角，与标准地球张角相比较如表3所示[68]。

4结论

本文应用红外技术与光学准直技术，对锗准直透镜进行了设计，同时，根据锗透镜自身的光学参数，分析计算了地球光阑和热地球的位置及大小。经设计了一种高轨道准直式红外地球模拟器，实现了卫星在三种不同轨道高度上的模拟。利用Zemax软件对光学系统进行了仿真测试，从计算结果可知，三种不同轨道的地球张角误差均小于±0.05°，能够准确地在地面上模拟卫星在太空中所观察到的地球，满足了地球模拟器的整体性能要求。

参考文献：

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[2]HANDA J.Earth sensor keeps satellite on track[J].Photonics Spectra，1998，32（1）：2226.

[3]惠彬，裴云天，李景镇.空间红外光学系统技术综述[J].光学仪器，2007，29（4）：9094.

[4]吕银环，刘石神，催维鑫，等.双圆锥扫描红外地球模拟器精密光学校准[J].光学工程，2012，39（9）：2934.

[5]郜洪云，熊涛，杨长城.中波红外连续变焦光学系统[J].光学精密工程，2007，15（7）：10381043.

[6]张国玉，张帆，徐熙平，等.小型准直式红外地球模拟器研究[J].仪器仪表学报，2007，28（3）：545549.

第6篇：光学工程方向范文

Abstract： Information optics is a frontier discipline in optics. It is a new optical discipline developed based on the combination of optics， computer science and information science. It is also an important component of modern information science. According to the characteristics of information optics course and the present situation of teaching， combined with the basic requirement of optical information science and technology specialty for information optics teaching， based on the fact that "information optics" theory is difficult and the mathematical formula is cumbersome， and it is throughout the specialty of applied physics， this article systematically introduces the information optics in the teaching of applied physics from several aspects， such as the establishment of teaching content， the construction of the laboratory experiment platform， strengthening the computer-aided experiment， taking advantage of the Internet and outside resources and strengthening practice teaching.

关键词： 信息光学；应用物理；探索；思考

Key words： information optics；applied physics；exploration；reflections

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0216-03

0 引言

随着全球一体化经济的发展，信息是21世纪的主要支柱之一，它将取代物质和能源成为创造财富的主要源泉。信息科学与技术和信息紧密连接、密不可分。近几年来，光电信息发展迅猛，已经对科学研究、社会发展及各个方面产生了巨大的影响。光信息是信息时代不断发展的必然产物，它已经应用到了光信息存储、全息信息存储、光纤通信等多个领域中，它推动着国民经济、科技和军事的发展。信息光学作为光信息的重要分支，是光学中的前沿学科，是基于应用光学、计算机科学和信息科学相结合而发展起来的一门新兴光学学科，也是现代信息科学的一个重要组成部分。信息光学促进了图像科学、应用光学、光纤通信和光电子学的发展。信息光学包含了光信息传递的全过程，其中包括对光信息的收集，调制、传递、存储及再现的整个过程。

应用物理专业作为理工科的重要分支，对光电方向的掌握是该专业学生的基本技能。为了适应市场对光电方向人才的需求，成都理工大学地球物理学院在应用物理专业设置了光电信息类课程，目标就是要让学生掌握光电技术的基本技能。近几年来，应用物理专业的学生在大四毕业选择就业和考研的比例明显增加，以成都理工大学2015届应用物理专业为例（1个自然班30人），9位考取研究生的学生中有4位是考取了光学或光学工程专业，16位就业和创业的同学中有6位同学的工作与光电信息有关，再次选择考研的同学中又有3位同学报考了光学和光学工程专业。也有越来越多的高校近几年开设了光电信息这个专业。同时为了今后申报“光信息科学与技术”新专业，我们着手在应用物理专业为本科生讲授《信息光学》课程，理论授课学时数定为60学时，实验课时数定为4个学时。

应用物理专业目前本科的教学严重的脱离社会经济发展，脱离生产实际，与社会对大学生的需求极不适应。学生所学知识理论性强，严重影响本科毕业生与社会生产之间的联系，因此，开拓目前发展较好的光电信息方向，对应用物理专业的本科毕业生是受益匪浅的。如果能够跟光电类企业合作，让学生在假期（主要是寒暑假）去企业实习，让所学知识跟社会生产有相互联系，这样不仅符合当今社会对大学生的需求，增加就业，更能够让学生意识到所学理论知识的重要性，让学生学习起来有目标，不盲目。今后我们力争跟一些光电企业合作，使我们培养的学生对光电信息与技术产业的研发和市场需求有及时的了解，使学生得到社会实践的锻炼。但是应用物理专业和光信息科学与技术专业的学生有不同的光学背景知识，因此，在讲授这门课程时，不能和光信息科学与技术专业的学生一样授课。经过几年的教学实践，在应用物理学科中教授《信息光学》从以下五个方面探索和思考。

1 教学内容设置

在上《信息光学》这门课之前，应用物理专业的学生已经开设了与光学相关的科目，主要是光学，光学内容包含了：光的干涉、衍射、偏振、几何光学的基本原理、光学仪器的基本原理、光的吸收、散射和色散、光的量子性以及简单介绍现代光学。通过这门课程的学习，学生掌握了初步的光学知识，但是对标量衍射、传递函数、部分相干、全息和信息处理了解甚少，更对莫尔条纹、傅里叶变换、阿达玛变换、光学小波变换、光计算和三维面形测量没有听过。因此，在进行教学内容设定时，保证既要强调基础理论及相关的应用技术，强调理论与应用的结合，同时兼顾理论和技术的当前发展，使应用物理专业的学生对光电信息产生浓厚的兴趣。在讲授信息光学开始阶段，简单讲授有关二维线性系统的一些基本知识，如矩形函数、sinc函数、三角形函数、符号函数、阶跃函数、圆柱函数及δ函数等。重点强调应用物理专业学生陌生的运算，如傅里叶变换、卷积和相关运算。我们详细讲授标量衍射理论、光学成像系统的传递函数、部分相干理论，使学生有一个夯实的信息光学基础。同时结合其他科研工作者和自身的科研工作，讲授光学全息，计算全息及空间滤波，使学生了解信息光学在现代科技中的作用，让他们对光电信息有个初步的认识。并且通过对信息光学的学习，让学生对科研的基本思路有个初步的认识，基本思路是：通过物理概念、到建立数学模型、编写计算机程序到实验验证。

2 校内实验平台的建设

信息光学课程概念抽象，逻辑推理能力要求强，在教学中仅仅以讲授为主，减少实验环节的话，可能会导致应用物理专业的学生对信息光学的理解达不到要求，以及对光电信息也不可能产生兴趣，同时教学效果也得不到很好的结果。因此在教学中应加大学生的实验环节，但是，在应用物理这个专业中，很多与光信息相关的实验设备又不具备，大量的实验器材也没有到位，所以选择经典的光信息实验内容尤为重要。由于实验条件限制，我们开设了与信息光学相关的四个实验，全息光栅制作及特性、阿贝成像原理与空间滤波、面形的三维干涉测量和光电探测原理实验。这四个实验分别涉及信息光学的光学全息，空间滤波，干涉实时测量技术和光照度、测量的基本知识、光电池的结构、工作原理和光照度特性及其应用等。结合这些实验，让学生对理论知识做一个透彻的理解，同时让学生对光电信息产生浓厚的兴趣。光电类实验能够体现学生所学知识的直接使用，使应用物理专业的学生认识到光电类的理论知识在现实生活中的直接使用，相比纯物理学来讲，更有实际的使用价值。比如让学生做4f光学系统FT及IFT系统实验，学生可以直接根据4f光学FT系统观察常见图样的逆傅里叶变换图，以及FT频谱，比较复杂的公式通过一个光路和图像显现的淋漓尽致。

3 加强计算机辅助实验

由于实验器材的缺陷和基础设施的缺乏，基于以上几个实验是远远不能实现对信息光学的掌握和理解，同时由于光学实验的苛刻要求，很难达到实验要求。因此，采用计算机仿真实验是信息光学不可或缺的一种手段。使用计算机仿真光学实验，不仅可以直观的观察到真实的实验效果，同时对理论的推导也有更深的认识，还能解决信息光学中抽象问题。通过数值模拟计算，有利于将信息光学中抽象的、难以描述的物理现象可视化显示出来，有助于抽象为形象思维，从而更好地让学生掌握理论方法，了解实用价值。比如说学到相干光学传递函数和非相干光学传递函数时，就可以结合工程光学的像质评价的相干内容，通过Zemax来计算模拟的MTF曲线解释，使学习的内容更加直观。使用Matlab工具，可以使学生对繁琐的数学公式，变成具有物理意义的直观图像，从而将学生对理论的掌握从枯燥的数学推导深入到丰富的物理本质，有助于学生创新能力的培养。

例如利用Matlab矩阵实验可以将空间二维光场从输入面到光场空间分布，经过二维傅里叶变换之后在频谱面和滤波之后的场强空间的频谱分布，最后得到输出面的空间场强分布的变化过程用图像和动画输出的形式描述清楚，更换输入光场或滤波器，可以获得相应的输出的图像。总之，使用计算机辅助实验，可以使教学内容更加逼真，更加接近实际，同时让学生深刻理解繁琐的数学公式，把繁琐的数学公式变成有意义的物理概念。

4 借助互联网和校外资源

由于校内资源和实验器材的缺乏，使得学生掌握更多的信息光学的知识受到了限制，但是，各个光学科目强的高校都已经建设了信息光学课程网站，比如浙江大学、华中科技大学、北京理工大学、四川大学等，同时教育部光电专业教指委全国光学光电类专业教育教学支委也在积极筹建光学教学网站，让全国优秀的光学教学传递到每一所大学。通过信息光学网站，使学生能够充分利用丰富的网络资源来弥补在课堂上疑惑的知识，从而达到了学生积极主动学，确立了学生在教学过程中的中心地位，这种教育模式将成为革新传统教育模式的重要途径。在实际教学中，讲授到计算全息这一章节的时间，和学生一同学习了由四川大学电子信息学院曹益平教授负责的光信息处理这门精品课程，教学内容在教学录像的第三章计算全息，主讲教师是苏显渝教授，网址是http：///G2S/Template/View.aspx？courseId=1299&topMenuId=125878

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125901，通过学习视频内容，一方面让学生学习到了计算全息的抽样定理与信息容量、时域信号和空域信号的调制与解调，更重要的是让学生见识国内顶尖大学的教学模式以及教学大师的教学风采。通过这次视频课教学，学生反向强烈，受益匪浅。

5 加强实践教学

信息光学是一门实用性很强的课程，光靠课堂教学、实验室教学或者计算机辅助教学往往都不能体现该门学科的重要性。因此，实践教学是非常重要的。它可以提高学生的动手能力、工程实践能力、科研能力和创新能力，这些能力很难从课堂教学、实验室教学和计算机辅助教学中提升。因此，我们在大四开学之后进行两周的实习，实习基地是四川绵阳长虹培训中心，实习内容主要是在实验室对电视机内部电路进行理论的学习以及对电视机实物各个部分识别和元器件参数的测量。通过实习，让学生意识到信息光学中的光在信息处理中起到承载传到信号，把信号加载在原光信号中，使信号发生改变，然后接受光波的时候把信号还原出来，起到了调制调解的作用。同样在实习的过程中会接触到与信息光学相关的知识点，比如说，波前编码、傅里叶变换、空间滤波、计算全息等。

6 结束语

我们从教学内容设置、校内实验平台的建设、加强计算机辅助实验、借助互联网和校外资源以及加强实践教学五个方面总结了应用物理专业的学生在信息光学教学中的探索与思考。但是要进行应用物理在光电类的教学改革，增加学生在光电类专业考研和就业，光靠一门课程或者实验是远远达不到要求的。应从光电专业人才培养需求和学生自身素质的实际情况出发，不仅在课堂和教学实践中加强光电信息的改善，更需要光电信息的教师不断提高个人业务水平、科研能力，更需要教学单位配备有助于光电信息教学和实践的场地和器材。在各个方面的配合下，应用物理专业的教学才能将学转化为用，才能满足社会的需求。因此，通过一步一步的努力，进一步深入研究光电技术专业方面的人才培养特点，拓展教学课程内容和手段，为我校申办光电信息专业打下坚实的基础。

参考文献：

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[4]高玮，黄金哲，张洪英.信息光学教材建设与课程教学改革探索[J].黑龙江教育，2013（9）：30-31.

[5]苏显渝，李继陶.信息光学[M].北京：科学出版社，1999.

[6]郑继红，陈家璧.培养兴趣，引导创新―《信息光学》理论教学改革实践[J].光学技术，2007（33）：317-319.

第7篇：光学工程方向范文

关键词:树脂镜片;AR增透膜;石英监控;真空蒸发镀膜;后续镀膜

中图分类号:O484文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)01-0024-01

一、实验过程

1.因设备故障或石英监控异常导致镀膜不能再继续下去,要马上停止镀膜,则对已镀了部分膜的产品如何处置呢?首先放气打开真空腔门抽取整套镜片中-2.00镜片一片,或接近此度数的镜片,通过眼镜片专用的分光仪检测其光学厚度,然后用简易模拟软件(如macleod或filmstar等)对缺省进行曲线模拟,算出少镀的膜厚值,再用一片镜片(接近-2.00)试做,做完后(如果镀出来的镜片颜色和光学性能有些偏差,则还需要再做各层膜厚参数微调),再对其它产品全部投入生产。这里要注意的是:对已镀膜的镜片,不能放入保温炉内保温,再镀膜时要重新检查镜片表面是否有粉尘等工作,如有粉尘要用高压静电除尘风除去方能生产,这样补救的镜片才能保证质量。如见图1所示:

2.先记下设备上显示的镀膜厚度,然后可以通过镀膜时间和镀膜速率来推算实际的镀膜厚度。在异常的情况下,特别是速率和功率不正常的情况下,这种推算会有较大的偏差,这里介绍一种较为实际的现场处理方法,即通过监控的图形中的面积和正常情况下算得的面积进行比较,然后算上修正系数加以矫正,也可以较准确的推算出多镀和少镀的膜厚值,具体请参考图2:

如图2中的圆圈的这层镀膜监控,从镀膜曲线看,功率较异常,功率从52线性上升到72,速率稳定以曲线面积算,应该这层多镀了15%左右,最终的结果是镜片颜色因多镀而全部报废。

3.在生产AR镀膜,因为膜层少,我们可以通过设计软件模拟出同层layer中多镀5%～10%和少镀5%～10%特征光谱曲线图,作为现场控制光谱曲线的参考,对于每一层曲线的微小变化,我们可以判断出是在哪一层出现了问题,这样有针对性的对镀膜参数进行必要的修改,以期达到镀膜的曲线和标准光学谱线的统一,光学性能控制在范围内。下面举例的是第一层Z1(折射率高的)的特征光谱图以及光学特性,其前提是其它几层是按设计要求镀的。图3的GRIO02红线是镀膜设计标准线:

二、结论

在实际的生产中,上面几种方法我们可能要同时用到,以确定判断的准确性。当然同时也要考虑镀膜的环境和状态,以及石英监控时的偏差,产品检测上的偏差,在测试时要考虑产品的温度(要让镜片趋于室温,这样测得值校准),反应气体变化而造成材料折射率的偏差等,各种因数的综合考虑和实际中的融会贯通,反复使用和总结,就会运用得更为娴熟,最终以产品的颜色和光学性能符合要求为准。

参考文献

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[4]郑伟涛,等.薄膜材料和薄膜技术[M].化学工业出版社,2004.

第8篇：光学工程方向范文

根据生物医学工程专业学生基础较好，思维比较活跃，如果采用传统式的灌输式的教学方法，即只注重教师负责在课堂上讲授，学生负责听课就可以了，这样的方式授课的话，学生就是被动式的学习，学生也普遍反映这样满堂灌的方式比较枯燥，调动不了学习的积极性。而现在要强调学生站主导地位，教师是辅助学生学习。就要采用启发式教学，让学生参与整个教学过程，跟着教师的思维进行思考，活跃课堂的气氛。例如：讲授质点运动学开课时就在黑板上写上问题：1）你如何评价地心说，日心说，宇宙真有心吗？2）参考系、坐标系有何联系和区别？3）绝对、相对牵连速度之间有什么联系？4）多大物体可视为质点？5）在笛卡尔直角坐标系中，如何确定圆周运动的速度、加速度？讲授基本概念和公式后，根据学生人数分为几小组进行讨论这些问题后回答，最后点评总结学生的回答情况。并且按每组回答问题的情况进行计分作为考核他们的平时成绩。每次课都要根据课程内容启发他们思考物理原理，物理现象的原因，主动提出自己的见解，启迪学生的思维，加深学生对知识点的理解，通过实践发现采用启发式的教学活跃课堂的气氛，激起了学生学习物理课的兴趣。

2教学内容侧重于医学应用

生物医学工程专业具有医学背景的特点，主要培养生物材料，医学仪器等方面的人才。大学物理要为本专业人才培养计划服务，结合本专业的医学背景特点，因此，大学物理教学对纯理论和公式计算方面的内容要求相对较低，只要求将概念和公式的物理意义讲清楚，使学生能理解概念、公式等是怎样来的，着重培养他们的思维能力和侧重于多讲点医学方面的应用。这样，才能将大学物理和他们的专业很好地结合起来，满足生物医学工程专业的培养计划的要求。例如，带电粒子在电场和磁场中的运动，讲清楚带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力公式后，着重讲解带电粒子在电场和磁场中运动的例子。如质谱仪是用物理方法分析同位素的仪器。在医学上，质谱仪作多离子检测，可用于定性分析，例如，在药理生物学研究中能以药物及其代谢产物在气相色谱图上的保留时间和相应质量碎片图为基础，确定药物和代谢产物的存在；也可用于定量分析，用被检化合物的稳定性同位素异构物作为内标，以取得更准确的结果。又如，讲解光学相干原理时，可以加入光学相干在医学上的应用，光学相干层析技术（OCT）是近十年来继超声成像,X射线,CT,MRI之后迅速发展起来的一种成像技术。它利用宽带光源的低相干特性,根据干涉测量原理,采用高精度,高速扫描驱动机构,通过检测生物组织不同深度层面的背向反射或散射信号,获得生物组织二维或三维结构。由于OCT系统主体功能是获取深度方向的层析信息,在实际应用中,一个点的层析信息远远不能满足需求,从而产生了各式各样横向扫描方式,形成二维层析图像,甚至三维层析图像,使其广泛应用于众多医学领域。通过讲解一个简单的物理原理却可以在医学上有深入的应用，可以制造医学检测仪器等。调动了生工专业学习物理的兴趣，充分展现物理课的基础性作用，以后工作和学习中会用到物理原理来解决实际问题和现象，提高了学生学习的积极性，取得了良好的教学效果。

3多增加物理实验课，培养学生动手能力

第9篇：光学工程方向范文

【关键词】《光学设计》 教学改革 探索与实践

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）01－0015－02

《光学设计》是许多工科院校的“光信息科学与技术”、“光学工程”等专业的主修课程，北京信息科技大学光信息科学与技术专业在应用光学、物理光学等必修课基础上也开设了这门重要的专业选修课。《光学设计》是一门将几何光学与物理光学知识与实践相结合的学科，通过该课程的学习，学生可以系统的了解光学设计方面的知识，了解一些最常用的光学系统的设计方法，以及了解光学设计的发展方向。该课程的特点是应用性较强，涉及的内容较多，如何在有限的学时内，通过该课程的学习，培养学生熟练设计各种光学系统的能力，提高学生的分析能力和实践能力，这对授课教师提出了严峻挑战。该课程一般通过理论教学和实践教学两个环节完成教学内容，本文将几年来的课堂教学工作所积累下来的心得与体会加以总结，主要涉及到教学内容的组织，教学方法的改进与考核方式的变革等。

一、精心组织授课内容，理清主线，突出重点。

光学设计课程囊括的知识点比较多，面向不同的教学对象，因为其本身知识积累就不同，而不同的教材组织方式，调强的知识重点也不尽相同，因此需要教师因人而异、不断调整授课内容的组织方式。北京信息科技大学光信息科学与技术专业将该课程核定为32学时，在这么短的课时内，如何选择讲授的知识点来保证教学活动的完成，根据本专业的特点，我们精心组织了教学内容，主要为了理清思路，并突出重点。光学设计涉及到的内容可分为：高斯光学、像差理论、典型光学系统、计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等。高斯光学是光学系统分析的基础，光学系统初始结构计算就是基于高斯光学理论的；像差理论是光学设计的重中之重，只有深刻了解了像差理论，才能够自主、灵活的设计光学系统；典型光学系统包括放大镜、显微镜、望远镜等系统，是了解实际光学系统的钥匙，也是光学系统初始结构计算的理论基础；而计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等是实践性很强的内容，也是把上述理论知识与实际设计过程联系的纽带。只有理清了这些内容的知识体系，才能有的放矢，条理清楚的讲授。我们经过探索，发现在授课时选择一个实际的光学系统（如开普勒望远镜系统），从它的基本结构讲起，引出物镜和目镜的各自特点，用高斯光学知识分析其放大率、视场角等参数，再引申到实际系统像差对像质的影响，最后讲授怎样设计这样一个系统以及设计中应该注意的问题。这样就能把所有要讲授的内容串联起来，学生就能更好地理清思路，知道哪部分内容的作用以及怎样学习效率更高。另外，讲解时不能一概而论，必须突出重点，每个知识模块的学时要分配得当。比如像差理论是本课程的重点，需要占用较多的学时讲解；而且像差理论这一部分应该把重点放在各种系统参数（比如，光阑大小、位置，材料折射率、相对色散等）对初级像差的影响上，因为这是一个优秀光学设计工程师必须练好的最重要的基本功。最后，处理好知识点与实际光学系统之间的关系。比如要提醒学生每一部分知识点都要结合与实际光学系统设计（包括加工、检测）的关系来学习，做到有的放矢、思路清晰。

二、教学方法的改进

1．课堂教学与课外科技创新实践相结合

学习基本原理知识的目的是为了更好地应用到实际生活中。我们积极鼓励学生参加各种科技创新活动，坚持课堂教学与课外创新实践活动相结合，强化实践能力培养，提高学生的设计与综合分析能力。比如，在学习了照相系统基本知识以后，我们鼓励学生调研如今市场上的各种照相机（包括数码相机、传统相机、摄像机等），让学生考察照相机的基本结构以及重要技术参数，并让学生尝试自己设计一台照相机系统。这样，学生的学习积极性得到大大提高，他们在设计过程中遇到很多问题，再重新回过头在课堂找答案，被动接收变为主动学习，学习效率大大提高。

2．现代多媒体教学技术的使用

多媒体教学是以计算机为核心的教学手段，能交互的综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频等多种媒体信息，更丰富、更复杂的信息多媒体教学对全面提高教学质量，增进教学效果起着不可替代的推进作用。基于多媒体的光学设计课程教学优势包括：第一，图文并茂，简洁直观，激发学生学习兴趣，提高学生学习的主动性。比如在讲授望远系统时，我们把目前世界上的各种望远系统图片投影到黑板上，并列举各系统的优缺点，使学生顿时产生了浓厚的学习兴趣。第二，把教师从繁重的板书中解放出来，更有利于教师语言、人格魅力的发挥，学生可以在相同的时间内获取更多的知识，提高课堂教学效率和教学质量。比如，在讲授各种目镜结构时，由于目镜的种类很多，有惠更斯目镜、冉斯登目镜、凯涅尔目镜、对称式目镜以及广角目镜等，一一板书这些目镜结构和特点非常花时间，而且作用不大。使用多媒体就可以很快的展示各种目镜结构以及特点，从而把更多时间放到讲授目镜选型以及设计中去。第三，教师为主导，学生为主体，二者相互有机结合，实现教与学的良性互动。比如，在学习球差与系统相对孔径以及光阑的关系这部分内容时，我们让学生自己提出各种参数，然后现场用多媒体计算光线轨迹并画出光路图、像差图等，学生再根据像差图提出新的修正结构，直到得出满意的球差。在这个过程中，教师与学生不再是填鸭式的灌输与接受知识，而是很好的互动，并激发了学生学习兴趣。

3．光学设计软件的应用

在光学设计课程教学中，为了演示光线追迹结果及光学系统在各种不同情况下、不同输入光场时的输出光场情况等，需要编制相应的模块软件。但由于编制这样的模块软件工作量大、难度较高，往住使任课老师放弃在教学过程中演示复杂的光学现象，即使有人花大量时间和精力编制出一些，也因为功能不强、效果不佳而影响教学效果。我们将诸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能强大的商业光学设计软件引入光学设计课程的教学过程，可以减小设计工作量，并且使课程课件的深度得到加强，从而扩大学生的感性认知和视野，增强教学效果。

现有的成像光学分析与设计软件主要有三种，分别为：美国Optical Research Association 公司的CODE－V软件；Lambda Research Corporation公司的OSLO软件；Focus Software Inc开发的ZEMAX软件。其中ZEMAX软件由于界面友好，容易上手，目前占据市场最大份额；我们在课堂教学中采用的也是ZEMAX软件。该软件可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射、折射、绕射等光学模型，并结合优化、公差等分析功能，是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。课堂利用ZEMAX的计算与模拟功能，鼓励学生通过自主探索，在掌握理论知识的前提下，让学生建立相应的物理模型和数学模型，通过自己输入参数去完成对光学系统的形象化和具体化，并对光学系统像差进行详细了解，为进一步设计提供参考依据。例如，如果要给学生讲授cook三片式透镜组（入瞳10mm，全视场角40°）的结构以及性能，通过ZEMAX可以很形象地显示。图1所示，cook透镜组的二维和三维结构图都可以画出，而且所选三个视场（0视场、10°视场、20°视场）的光线轨迹也可以准确画出，这样就使得学生有更形象、直观的认识。如果要了解该透镜组性能，就可以利用ZEMAX光线追迹程序快速计算出每一条光线的轨迹，并算出各种像差值。该cook透镜组的几种像差图见图2所示，这里只显示了四种像差图：点列图、波像差图、调制传递函数图和场曲、像散及畸变图。根据这些像差图，学生可以对该系统的像差有个全面的认识，可以更进一步改进并优化结构参数。而计算实际像差利用传统的手工计算花费时间是巨大的。

总之，利用光学设计软件，可以使光学设计课程授课效率更高，学生学习兴趣更浓，学习效果更好。

三、课程考核方法的改革

考试已成为课程改革的一部分，与课程的实施方法相辅相成，从而更客观地反映教与学的效果，达到拓展学生的个性，激发其学习能力和兴趣的目的。传统理工科课程通常以闭卷笔试加平时成绩相结合的方式进行考核。针对《光学设计》的课程特点，我们采用了以考核综合知识和能力为主导的考试方法。具体包括：①建立小课题，指导学生撰写小论文。比如让学生们调研目前流行的单反相机的原理并进行初步设计，学生通过查资料，深入调研，强化学生自己思考的过程，同时也能考察一个学生的综合素质。②开展课堂讨论，给予总结评价。这部分的考核主要是通过讨论来考察学生对知识点的应用和具体解决问题的能力。③试卷考核。该部分主要考概念题和思考题，加深学生对理论基本知识的理解和掌握。

通过这三种方式来全面综合地考察、评定学生对该门课程的学习掌握和理解程度，从而更好地反馈和指导教学。这样的考核方法覆盖指标更全面，考核的结果就会更客观合理，能够真实全面反映学生的学习情况与能力水平，有利于对学生的知识和能力进行综合评价。

四、教师自身能力提高

教师是课程改革最直接、最关键的群体，因此教师的自身成长与课程的建设发展密切相关。教师的专业成长不仅仅是教学经历和教学经验的累积与丰富，更是教师由被动到主动参与课程决策、课程运作和课程评价，促进课程、教师和学生共同发展的过程。在不断变革的社会大环境下，教师应树立终身教育和终身学习的观念，即“教育既是为了促进个人的终身全面发展，又是为了促进社会的持续发展和全面进步。”只有具备这样的观念，才能不断解决教育中出现的各种问题，才能建构新课程条件下的目标、教学、评价体系。另外，很多人对于光学设计存在错误的认识，认为只要学好几种光学设计软件就可以进行光学设计。其实，光学设计是一种创造性的工作，它需要经验也需要设计人员有正确的设计思想和设计理念，而软件只是工具而已。光学设计总要从像差补偿开始，如果没有对基础像差理论的深入、正确理解，只是按照已有参数按步就班地操作，光学设计则成了完全的技术工作，毫无思想性可言。对于这部分理论内容要有“板凳要坐十年冷”的准备，从复杂、枯燥的公式中理解设计的基础，打好光学设计的基础。光学设计是一门需要慢慢磨的手艺，作为教师的我们就更要负起责任，不断提高自身水平，不浮躁、不图快，踏踏实实的不断学习，积极地参与科研，积累更多的光学设计经验，这样才能更好地讲授好这门课。

五、结束语

随着科学技术的发展，光学系统的作用越来越被重视，迫切需要光学设计的专业人才，为此高校肩负着培养具有良好光学设计人才的重任。本文对光学设计教学内容与课程设置的安排、教学方式的优化改革以及考核方式多样化等问题进行了研究与讨论，为学生更好地掌握光学设计知识、将来更好地服务于社会打下良好的基础。

参考文献

1 王之江.光学设计理论基础［M］.北京：科学出版社，1985

2 李 林.计算机辅助光学设计的理论与应用［M］.北京：国防工业出版社，2002

3 黄一帆、李 林.光学设计教程［M］.北京：北京理工大学出版社，2009

4 张卫纯、王开圣.浅谈《光电检测技术》课程的课堂教学［J］.甘肃科技，2009（18）：170～171