光电系统设计理论基础
光电系统课程设计
c．滤波：电源电路、放大电路
Av
输入信 号频谱
滤波器 频响曲 线
0
f0
f
光电系统课程设计
d． 优化布线： 回路设计 多层板应用 优选板材料
e． 软件算法
光电系统课程设计
四、机械性能设计
冲击、振动、加速度
1． 电路板安装固定方法 2． 电路板机械强度
（大小、形状、厚度、板材） 3． 元器件的固定方法 4． 电源线的抗拉、抗折强度 5． 外壳的机械强度
模拟电子技术 数字电子技术 单片机原理与接口技术 光学系统与光电探测器 电子电路制造工艺 电磁兼容性设计
光电系统课程设计
3、教学方法
讲课部分
a. 重点讲设计思路和设计方法 b. 从系统、从工程设计的角度来讲问题
系统：设计方案的系统性 知识结构的系统性
工程：理论联系实际
光电系统课程设计
工程设计部分 核心理念： DIY
1、 电路板的加工工艺
a．层数：单面、双面、多层 b．板材：酚醛(FR-1)、环氧（FR-4）、
聚四氟乙烯、陶瓷、挠性 c．表面工艺：
铅锡、镀金、阻焊、丝印 d．精细度：孔径 导线宽度 e．阻抗控制
光电系统课程设计
2．元件装插工艺：
人工流水线 自动装插
3．焊接工艺：
手工、浸焊、波峰焊、 回流焊、热风焊
光电系统课程设计
八、高新技术的应用
1、电子元器件方面
a . 通用数字逻辑器件： 淘汰系列：74xx→74LSxx→74Fxx 现用系列： COMS → HC/HCT → AC/ACT →LVT, LCX，LVC 电源：5V → 3.3V → 2.5V→ 1.5V
光电系统课程设计
光电信息科学与工程专业学习计划
光电信息科学与工程专业学习计划光电信息科学与工程专业是以光电器件与光电系统为研究对象的跨学科交叉专业。
它综合了光电子技术、信息科学与技术、计算机科学与技术等多个领域的知识和技术。
如今，光电信息技术在通信、能源、医疗、环保等领域得到广泛应用，因此光电信息科学与工程专业的学习计划显得尤为重要。
一、学科概述光电信息科学与工程专业是一门前沿的交叉学科，它以光电器件与光电系统为研究对象，探究光与电的相互作用原理和应用技术。
光电信息科学与工程主要包括以下几个方面的内容：1. 光学基础：学习光的本质、光的传播与控制、光的干涉与衍射等基本理论知识，了解光学器件的设计与应用。
2. 光电器件：深入了解光电二极管、光电晶体管、激光器等光电器件的原理、结构和制作工艺，学习其特性分析和性能测试方法。
3. 光电系统：学习光电子系统的构建与设计，掌握光电信息的传感、检测与测量技术，了解光纤通信系统和光电智能控制系统的原理和应用。
4. 光电材料：研究光电材料的合成、制备和性能，并探索其在光电器件和光电系统中的应用。
5. 光电信号处理：学习数字信号处理和图像处理等相关知识，掌握光电信号的处理、传输与存储技术。
6. 光电信息应用：了解光电信息在通信、能源、医疗、环保等领域的应用，探索光电信息技术的新兴应用领域。
二、学习计划为了全面掌握光电信息科学与工程专业的基本理论和实际应用能力，制定合理的学习计划至关重要。
以下是一个典型的光电信息科学与工程专业学习计划，供参考：1. 基础课程- 大学物理：学习光学基础理论和基本实验技能。
- 大学电路理论与实践：掌握电路基本原理和分析方法。
- 信号与系统：学习信号的采集、处理和传输理论。
- 数字电子技术：了解数字电路和计算机的基本原理。
- 光电器件与系统：深入学习光电器件和系统的原理和应用。
2. 专业核心课程- 激光技术基础：学习激光器件和技术的基本原理。
- 光电材料与器件：探索光电材料的合成和光电器件的制备方法。
光电系统设计题目及答案（1）
一、简答题1、根据系统工作的基本目的，通常光电系统可以分为哪两大类？答：(1)信息光电系统。
例如：光电测绘仪器仪表、光电成像系统、光电搜索与跟踪系统、光电检测系统、光通信系统等。
(2)能量光电系统。
例如：激光武器、激光加工设备、太阳能光伏发电、“绿色”照明系统等。
2、光电系统的研发过程需要哪些学科理论与技术的相互配合？答：光电系统的发展需要多种学科相互配合。
它是物理学、光学、光谱学、电子学、微电子学、半导体技术、自动控制、精密机械、材料学等学科的相互促进和渗透。
应用各学科的最新成果，将使光电系统不断创新和发展。
3、光学系统设计基本要求包括哪些？答：基本要求包括：性能、构型选择、和可制造性三个方面。
4、光学系统设计技术要求包括哪些？答：基本结构参数（物距、成像形式、像距、F数或数值孔径、放大率、全视场、透过率、焦距、渐晕）；成像质量要求（探测器类型、主波长、光谱范围、光谱权重、调制传递函数、RMS波前衰减、能量中心度、畸变）；机械和包装要求；其它具体要求。
5、望远物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：球差、慧差和轴向色差。
6、目镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：像散、垂轴色差和慧差。
7、显微物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：球差、轴向色差和正弦差，特别是减小高级像差。
8、几何像差主要有哪些？答：几何像差主要有七种：球差、慧差、象散、场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差。
9、用于一般辐射测量的探头有哪些？答：光电二极管10、可用于微弱辐射测量的探头有哪些？答：光电倍增管11、常用光源中哪些灯的显色性较好？答：常用光源中，白炽灯、卤钨灯、氙灯的显色性较好。
（高压汞灯、高压钠灯的显色性较差）12、何谓太阳常数？答：太阳常数——在地球-太阳的年平均距离，大气层外太阳对地球的的辐照度(1367±7) W·m-213、太阳对地球的辐照能量在哪个光谱区比例最大？答：太阳对地球的辐照度值在不同光谱区的比例为：紫外区6.46%；可见区46.25%；红外区47.29%14、对用于可见光和近红外的光学系统，主要是什么因素影响其像质？答：因波长较短，影响像质的主要是各种像差15、对用于中远红外的光学系统，主要是什么因素影响其像质？答：用于中远红外的光学系统， 影响像质的主要因素是衍射。
光电技术实践心得体会
一、前言光电技术作为现代科技领域的重要组成部分，广泛应用于通信、医疗、工业、军事等领域。
随着我国科技的飞速发展，光电技术在我国也得到了广泛的应用。
在参加光电技术实践的过程中，我深刻体会到了光电技术的魅力和重要性，以下是我对光电技术实践的一些心得体会。
二、实践过程1. 学习光电基础知识在实践之前，我首先对光电基础知识进行了系统的学习。
通过查阅资料、听讲座、参加培训等方式，了解了光电技术的基本原理、应用领域和发展趋势。
这为我后续的实践奠定了坚实的理论基础。
2. 实验室实践在实验室实践环节，我参与了多个光电实验项目，包括光电探测器、光纤通信、激光技术等。
通过实验，我掌握了以下技能：（1）光电探测器实验：了解了光电探测器的工作原理，掌握了光电二极管、光电三极管等器件的性能和应用。
（2）光纤通信实验：学习了光纤通信的基本原理，掌握了光纤、光缆、光发射器、光接收器等设备的使用方法。
（3）激光技术实验：了解了激光的产生、传播、应用等基本知识，掌握了激光器、激光加工、激光通信等技术的操作。
3. 项目实践在项目实践环节，我参与了一个光纤通信系统的设计与实现项目。
通过项目实践，我学会了以下技能：（1）需求分析：根据项目需求，分析光纤通信系统的性能指标、设备选型等。
（2）系统设计：根据需求分析，设计光纤通信系统的拓扑结构、设备配置等。
（3）系统实现：根据设计方案，进行设备选型、安装、调试等工作。
（4）系统测试：对光纤通信系统进行性能测试，确保系统满足设计要求。
三、心得体会1. 光电技术的重要性光电技术在现代社会中具有举足轻重的地位。
随着科技的不断发展，光电技术在我国的应用领域越来越广泛。
从通信、医疗到工业、军事，光电技术都发挥着至关重要的作用。
通过实践，我深刻认识到了光电技术的重要性。
2. 光电技术的创新性光电技术具有很高的创新性。
在实践过程中，我接触到了许多前沿的光电技术，如光纤激光、太赫兹成像等。
这些技术不仅提高了光电设备的性能，还拓展了光电技术的应用领域。
光电系统课程设计
光电系统课程设计一、教学目标本章节的教学目标是让学生掌握光电系统的基本原理和应用，培养学生对光电技术的兴趣和好奇心，提高学生的实验操作能力和科学思维能力。
具体来说，知识目标包括了解光电系统的基本组成、工作原理和应用领域；技能目标包括能够使用光电设备进行实验操作，分析实验数据并得出结论；情感态度价值观目标包括培养学生对科学探究的热爱，增强学生对光电技术的自信心和责任感。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光电系统的基本原理、光电设备的组成和操作、光电技术的应用等。
具体来说，教学大纲如下：1.光电系统的基本原理：介绍光电效应、光电器件的工作原理等；2.光电设备的组成和操作：介绍光电设备的结构、功能和使用方法；3.光电技术的应用：介绍光电技术在各个领域的应用案例。
三、教学方法为了实现教学目标，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括讲授法、实验法、讨论法等。
具体来说：1.讲授法：通过讲解光电系统的基本原理和应用，帮助学生建立理论知识框架；2.实验法：通过实验操作和数据分析，培养学生对光电技术的实践能力和科学思维；3.讨论法：通过小组讨论和问题解答，激发学生的学习兴趣和主动性。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本章节将准备以下教学资源：1.教材：选用光电系统相关教材，提供理论知识的学习材料；2.实验设备：准备光电实验设备，供学生进行实验操作；3.多媒体资料：提供光电系统相关视频、图片等多媒体资料，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多种方式进行，以全面、客观地评估学生的学习成果。
具体包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，以考察学生的学习态度和积极性；2.作业：布置相关的作业，评估学生的理解和掌握程度；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和数据分析能力；4.考试：设置期末考试，全面考察学生对光电系统知识的掌握和应用能力。
六、教学安排本章节的教学安排将根据学生的作息时间和兴趣爱好进行合理规划。
光电系统课程设计基础
光电系统课程设计基础一、教学目标本课程旨在通过光电系统的基础知识教学，使学生掌握光电效应的基本原理，了解光电系统的基本组成和工作原理。
通过学习，学生应能理解并应用光电效应的基本公式，分析并设计简单的光电系统。
此外，通过课程学习，培养学生对科学探究的兴趣，提高学生的实验操作能力和问题解决能力。
具体的教学目标包括：1.知识目标：学生能够理解光电效应的原理，掌握光电效应的基本公式和应用。
2.技能目标：学生能够运用光电效应的知识分析实际问题，设计并搭建简单的光电系统。
3.情感态度价值观目标：学生通过学习光电系统课程，培养对科学的热爱和探究精神，提高科学素养。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光电效应的基本原理、光电效应的基本公式及应用、光电系统的组成及工作原理。
具体包括以下几个部分：1.光电效应的基本原理：光的传播、光电效应的发现、光电效应的规律。
2.光电效应的基本公式及应用：爱因斯坦的光量子假设、光电效应方程、光电效应的应用。
3.光电系统的组成及工作原理：光源、光探测器、信号处理电路、光学元件。
4.光电系统的应用：太阳能电池、光电通信、光电传感器。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解光电效应的基本原理和公式，使学生掌握光电系统的基础知识。
2.讨论法：通过分组讨论，引导学生深入理解光电系统的原理和应用。
3.案例分析法：通过分析具体的光电系统案例，使学生学会运用光电效应的知识解决实际问题。
4.实验法：通过动手实验，让学生直观地了解光电系统的工作原理，提高学生的实验操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《光电系统基础》教材，为学生提供系统的光电系统知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：制作光电系统相关动画和视频，帮助学生形象地理解光电效应的原理。
光电系统课程设计题目
光电系统课程设计题目一、教学目标本章节的教学目标是让学生掌握光电系统的基本原理、组成部分以及应用场景。
具体包括：1.知识目标：–了解光电系统的基本原理和组成；–掌握光电系统在不同领域的应用；–理解光电系统的主要性能指标和参数。
2.技能目标：–能够分析并设计简单的光电系统；–具备使用光电仪器和设备进行实验操作的能力；–能够阅读并理解光电系统相关的英文资料。
3.情感态度价值观目标：–培养对光电技术的兴趣和热情，认识到其在现代科技中的重要性；–培养学生勇于探索、创新的精神，养成良好的科学素养；–增强学生的团队合作意识，培养良好的沟通和协作能力。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光电系统的基本原理、组成部分、应用场景以及相关性能指标。
具体安排如下：1.光电系统的基本原理：介绍光电效应、光电流、光敏电阻等基本概念；2.光电系统的组成部分：讲解光源、光检测器、光传输介质、光信号处理等各部分的作用和原理；3.光电系统的应用场景：介绍光电系统在通信、传感、显示、照明等领域的应用实例；4.光电系统的性能指标：讲解光电系统的灵敏度、响应时间、信噪比、分辨率等性能指标的定义和计算方法。
为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：通过讲解光电系统的基本原理、组成部分和性能指标，使学生掌握基础知识；2.案例分析法：分析具体的光电系统应用实例，让学生了解光电系统在实际工程中的应用；3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对光电系统的理解和掌握；4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和实验结果，提高学生的沟通和协作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本章节将使用以下教学资源：1.教材：选用《光电系统设计与应用》作为主教材，辅助以相关领域的参考书籍；2.多媒体资料：制作PPT、视频、动画等多媒体资料，生动展示光电系统的工作原理和应用场景；3.实验设备：准备光电传感器、光电器件等实验设备，让学生进行实际操作；4.英文资料：提供光电系统相关的英文论文、技术文档等资料，提高学生的英语阅读能力。
光电项目知识点总结
光电项目知识点总结光电项目是指利用光电子技术，应用在各个领域中，如通信、能源、医疗、军事等。
光电领域的发展日新月异，新的技术不断涌现，因此对于从事光电项目的工程师和技术人员来说，了解光电项目的知识点显得十分重要。
本文将就光电项目的相关知识点进行总结，包括基础知识、光电器件、光电系统、光电材料、光电成像、光电测量、光电通信等方面，全面系统地介绍光电项目的知识点。
一、基础知识在进行光电项目的相关工作之前，需要了解一些基础知识。
这些基础知识包括光学基础知识、电子学基础知识、材料科学基础知识等。
只有掌握了这些基础知识，才能更好地理解和应用光电项目的技术。
1. 光学基础知识光学是研究光的传播、反射、折射、散射、干涉、衍射以及光和物质相互作用的一门学科。
光学的基础知识包括光的波动理论、光的几何光学、光的偏振、光的干涉和衍射等。
光学原理对于光电项目至关重要，因为很多光电器件和系统都是基于光学原理设计和制造的。
2. 电子学基础知识电子学是研究电子器件、电路和系统的学科。
在光电项目中，无论是光电器件还是光电系统，都离不开电子学的基础知识。
电子学的基础知识包括电子器件的工作原理、电路的设计与分析、电子系统的调试与维护等。
3. 材料科学基础知识材料科学是研究材料的结构、性能、制备和应用的学科。
在光电项目中，材料的选择和应用至关重要。
材料科学的基础知识包括材料的结构与性能、材料的制备与加工、材料的分析与测试等。
二、光电器件光电器件是将光能转化为电能或者将电能转化为光能的器件。
光电器件是光电项目中的核心部件，其种类繁多，包括光电二极管、光电晶体管、光电变换器等。
下面将介绍一些常见的光电器件。
1. 光电二极管光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
光电二极管的工作原理是利用光照射在PN结上产生光生载流子，从而改变PN结的导电特性，最终产生电信号。
光电二极管在光电通信、光电测量等领域有着广泛的应用。
2. 光电晶体管光电晶体管是一种能够将光信号放大的器件。
光电信息科学与工程 专业课
光电信息科学与工程专业课光电信息科学与工程是一门涉及光学、电子学和信息学等多个学科的交叉学科。
光电信息科学与工程专业的学生主要学习光学、电子学、信息学和通信技术等相关知识，旨在培养掌握光电信息科学与工程领域的基本理论、基本知识和基本技能，具有光电信息系统设计、开发、应用和研究的能力。
在光电信息科学与工程专业的课程中，学生将学习光学基础、电磁场与电磁波、电子器件与电路基础、数字电路与系统、信号与系统、通信原理、光纤通信原理、激光原理与技术、光纤传感技术、光电子器件与系统、光电子材料与器件、光电技术与仪器、光电信息处理与分析等内容。
光学基础课程是光电信息科学与工程专业的基础课之一。
该课程主要介绍光的基本性质、光学仪器的原理和应用，以及光的干涉、衍射、偏振等现象的原理和应用。
学习光学基础可以帮助学生建立对光学现象的基本认识和理解，为后续学习光电信息科学与工程的其他课程打下坚实的基础。
电磁场与电磁波课程是光电信息科学与工程专业的另一门基础课程。
该课程主要介绍电磁场和电磁波的基本理论和应用。
学习电磁场与电磁波可以帮助学生理解电磁波的传播规律和电磁场的形成机制，为后续学习光电信息科学与工程的其他课程提供基础支持。
光电子器件与系统课程是光电信息科学与工程专业的核心课程之一。
该课程主要介绍光电子器件的原理和应用，以及光电子系统的设计和实现。
学习光电子器件与系统可以帮助学生掌握光电子器件的工作原理、特性和应用，培养学生设计和实现光电子系统的能力。
光电信息处理与分析课程是光电信息科学与工程专业的另一门核心课程。
该课程主要介绍光电信息处理和分析的基本理论和方法，以及光电信息系统的设计和实现。
学习光电信息处理与分析可以帮助学生了解光电信息的采集、传输、处理和分析过程，培养学生分析和解决光电信息问题的能力。
除了以上核心课程，光电信息科学与工程专业的学生还可以选择相关的选修课程，如光通信技术、光纤传感技术、激光技术、光电子材料与器件等。
光电系统设计——方法、实用技术及应用
光电系统设计是一门涉及光学、电子和通信等多个领域知识的综合型学科，其在现代科技和工程领域中起着至关重要的作用。
光电系统的设计与应用涉及到光学元件、光电子器件、光电传感器、光电子通信等多个方面，涵盖了生产制造、信息传输、医疗健康、军事安全等各个领域。
本文将从方法、实用技术和应用三个方面对光电系统设计进行探讨。
一、方法1.1 光电系统设计的基本原理光电系统的设计主要基于光学原理和电子技术，通过光学元件和光电子器件的相互作用进行信息的采集、处理和传输。
其中，光学原理涉及到光的传播、反射、折射、色散等现象，而电子技术则包括了电磁波的接收、放大、调制、解调、数字化等技术手段。
1.2 光电系统设计的步骤光电系统设计的步骤一般包括需求分析、系统设计、元器件选型、系统集成、性能测试和应用推广等环节。
在需求分析阶段，需要明确系统的功能要求、使用环境和工作条件等信息；在系统设计阶段，需要根据需求分析的结果，确定系统的整体结构、功能模块和工作流程；在元器件选型阶段，需要根据设计要求，选择合适的光学元件、光电子器件和电子元器件；在系统集成阶段，需要进行硬件和软件的集成，确保系统的稳定运行和性能优良；在性能测试阶段，需要对系统进行功能测试和性能指标测试，以验证系统设计的有效性和可靠性；在应用推广阶段，需要将设计完成的光电系统投入到实际应用中，提高系统的经济效益和社会效益。
1.3 光电系统设计的关键技术在光电系统设计中，有一些关键技术是需要重点掌握和应用的，包括了光学成像技术、光电传感技术、光电通信技术、光电显示技术、光电测量技术等。
在这些技术中，光学成像技术是指利用光学器件将目标物体的信息转化为光学图像，用于观测和分析；光电传感技术是指利用光电传感器对光信号进行转换和探测，用于环境监测、医疗检测等领域；光电通信技术是指利用光纤或光无线传输技术进行信息通信和数据传输，具有高速、大容量和抗干扰能力强的特点；光电显示技术是指利用光电子器件将电子信号转化为光信号，进行信息显示和图像展示；光电测量技术是指利用光学测量原理获取目标物体的尺寸、形状、位置等信息，用于工程测量和科学研究等领域。
光电检测技术与系统第二版课程设计
光电检测技术与系统第二版课程设计概述本课程设计旨在通过实践项目，深入了解光电检测技术和系统，并应用所学知识解决实际问题。
本设计将涵盖以下主题：•光电检测的概念和原理•光电检测中常用的器件和传感器•光电检测信号的处理和分析•光电检测系统的设计和实现本设计将分为两个部分：•第一部分：理论研究和实验演示。
•第二部分：实际项目研究和应用案例。
第一部分第一部分分为两个模块：第一模块（理论研究）本模块的目标是深入了解光电检测技术和系统的理论。
学生将学习以下重点内容：•光电检测的基本概念和原理•光电检测中常见的器件和传感器•光电检测信号的处理和分析方法•光电检测系统的设计和实现方法第二模块（实验演示）本模块的目标是让学生通过实验演示深入了解光电检测技术和系统的使用。
学生将学习以下内容：•如何选择和使用适当的光电检测传感器•光电检测信号的处理和分析方法•光电检测系统的设计和实现方法学生将运用已学习的理论知识和实验演示，制作一份光电检测技术的课程报告，该报告的目标是让学生在光电检测技术和系统方面的理解更加深刻。
第二部分第二部分分为两个模块：第一模块（实际项目研究）本模块的目标是让学生通过研究具体的实际项目，深入了解光电检测技术和系统在实际应用中的使用。
学生将研究以下内容：•光电检测技术在现实生活中的应用案例•光电检测技术在现实生活中面临的挑战和问题•光电检测技术的未来发展趋势第二模块（应用案例）本模块的目标是让学生通过应用案例研究，了解光电检测技术和系统在实际情况中的应用。
学生将学习以下内容：•光电检测技术在实际应用中的优势和不足•光电检测技术在不同行业中的应用案例•光电检测系统的设计和实现方法学生将运用已经学到的知识和调查结果，制作一份光电检测技术的应用案例报告，该报告的目标是让学生对光电检测技术在实际应用中有更为深刻的了解。
总结通过本课程设计，学生将学到光电检测技术和系统的基本概念和原理，掌握光电检测中常见的器件和传感器，学会光电检测信号的处理和分析方法，了解光电检测系统的设计和实现方法。
光电信息系统设计总结
s
L
d
1.265 (mm )
s 10m
当CCD像元选用13±1μm
测量误差： d
S
L
L
S
2
S 4.2um
丝越细，测量精度越高（d越小S越大），甚至可达到 Δd=10-2μm.
第2章 光电图像的获取技术
8、夜视技术解决问题的基本思路？（四个）
（1）使用大口径的望远镜，尽可能多的得到光能量； S—— 暗纹宽度，S=XK/K是相等的，则测细丝直径d转化 （2）像电子学那样，设法对微弱的光图像进行放大； 为用CCD测S （3）用红外线探照灯或红外照明弹对景物进行照明；
用衍射的方法对细丝、狭缝、微小位移、微小孔等进行测量。
L 信号读出 He-Ne 透镜 细丝 线阵CCD 信号处理
计数显 示器 时钟发生控制器
3 2
d
θ
1 0
Xk
S
L 根据夫琅和费衍射公式 : 可以得到：
d sin k d k / sin
d——细丝直径；K——衍射暗纹级次K=±1,2,3…； λ——激光波长； L——被测细丝到CCD光敏面的距离； θ——被测细丝到第K级暗纹的连线，与光线主轴的夹角； xk————第K级暗纹到光轴的距离。
加工成本和飞行器有效载荷体积等因素限制系统孔径增大。因此，
5、合成孔径光学成像技术如何提升作用距离？ 探测能力与孔径尺寸的关系 望远镜分辨率公式：
α=1.22λ/D
光电成像的探测方程：
S Bm C 2 D Q N
2 2
2
2
min
6、仿生多孔径光学系统增加视场原理？
液晶显示技术
3 液晶显示器件的显像原理
“光电系统设计”课程教学的改革与探索1
科技资讯2017 NO.13SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科 技 教 育154科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION光电技术的广泛应用,已成为推动现代信息社会发展不可或缺的综合性技术。
美国商务部曾说过,谁在光电行业取得主动权,谁就将在21世纪的尖端科技竞争中夺魁。
为了适应时代发展和国家经济建设的需要,全国各大高校非常重视光电专业和光电人才队伍的建设[1]。
近十几年来,各大高校陆续开设相关专业及扩大招生规模,光电专业人才队伍的建设不断壮大。
为了适应社会对光电专业人才的迫切需求,巩固学生应用光电专业基础知识,提高学生对光电系统的应用能力和设计能力,笔者学校开设了“光电系统设计”课程。
该课程是电子科学与技术本科专业的专业限选课,通过综合运用各先修课程的理论与知识,围绕如何提高总体系统性能水平这一主线,通过对信息光电系统和能量光电系统的若干典型设计案例的分析介绍,使学生初步掌握光电系统设计的基础理论和工程方法,培养学生的创造性和综合解决实际问题的能力。
尽管在该课程之前,学生已修过应用光学、物理光学、信号与系统、光电检测与光电传感器、单片机应用技术等光学、光电子学、电子学的基本原理知识,但缺少综合应用多门课程知识的能力,特别在具体应用及设计上缺少应有的经验,难以进行较复杂的系统设计。
因此,该课程需要培养学生掌握光电系统设计及制作的一般过程,学会正确使用基本的光电器件,使用辅助软件进行设计并调试的能力;更为重要的是培养学生综合应用所学知识的能力、理论联系实际能力、独立思考和分析解决问题的能力,为将来更高层次的课程设计及毕业设计夯实基础。
1 “光电系统设计”教学中存在的主要问题该课程在教学过程中,主要存在以下几个方面的问题。
1.1 教材内容与课程体系不匹配该课程涵盖光学、光电子和电子学等基础知识,涉及到光学成像、光电特性、典型光电系统的结构及设计方法等方面,内容非常宽广。
光电系统设计
变化量与光通量成正比变化。即两光束光通 量分别为1' 1 和1 '2 2 2
14
接收的光通量差为
原信号
1' '2 (1 1) (2 2 ) (1 2 ) 1(1 n)
因波动引起的误差
(8-9)
为完全消除光通量波动的影响，应调整两通道通量 相同（两通道对称）！使n=1.
8.3.4 激光流速计
激光测速是利用多普勒效应原理:
当光源和探测器之间存在相对运动时，光探测器接收到的光束的频 率不再是光源发出的频率。
v表示光源S对观察者P的相对速度，表示相对速度方向和光传播方 向之间的夹角，观察者在P点接收到光波的频率f为
f f0 (1 v cos / c)
式中，f0为光源发光的频率；c为所处介质中的光速。
在有些电路中，采用两光通量比(除)的信号处理方 法，光源波动的影响可以完全消除。设1 / 2 n， 1 / 2 n 则：
1' / '2 ((2 2) /(1 1)) n
15
3. 单个探测器的差动测量 在光电差动测量中，精度在很大程度上取决于两光电探
测器性能上的差异，两者完全一致将十分困难。怎么办？ 采用单光电探测器的差动系统。
问题
什么是非光物理量，如何用光去测量非光物 理量？
答：不与光学量相关的物理量，比如长度、 厚度、变形、速度、角度、质量等。
让非光物理量影响（调制）光学量，通过测 量光学量的变化推算非光物理量的变化。
可以用哪些光学量的变化来表示？
1
本章的主要内容
8.1 光强型光电检测系统 8.2 脉冲型光电检测系统 8.3 相位型和频率型光电检测系统 8.4 利用物理光学原理的光电检测系统 8.5 其它光电检测系统
测控仪器设计 第4版 第七章 光电系统设计
测控仪器设计
光源系统的选择要点
测控仪器设计
▪ 光谱能量分布：光谱匹配 ▪ 光度特性：足够的照度，如高速摄像系统、投影仪 ▪ 发光面的形状、尺寸及光源的结构 ▪ 满足功能要求：稳定性、功率、单色性、寿命 ▪ 发热少
测控仪器设计
第五节直接检测系统的设计
（一）直接检测系统的组成
光
光学
源
变换
光功率 检测
测控仪器设计
第三节 光电系统设计原则
▪ 三、共光路原则
在光电系统中为了实现精密测量和减小共模 干扰，经常采用差动测量系统，以实现被测 量与标准量的比较 。
测控仪器设计
测控仪器设计
第四节、光电测量系统中的光源及照明系统
一. 常用的光源 1）太阳光，白炽灯 2）气体放电光源 3）半导体发光器件 4）激光光源
测器件输出（电压V或电流I）与入射光通量之比，即
SV
V
VW
SI
I
A/W
测控仪器设计
第二节、光电系统特性
（四）频率响应特性
即当入射光照是以一定频率变动的交换光信息时，光照频率 的变化将会引起光电器件响应率的变化。一般地，响应率随 光照频率升高而降低
s f
so
1
1 2
f
2
2
测控仪器设计
第二节、光电系统特性
第二节、光电系统特性
测控仪器设计
（二）光谱特性及光谱匹配 为了提高光能的利用效率，要求检测器件的光谱 灵敏度分布和辐射源的辐射度分布及各传输环节 的透过率分布相覆盖 。检测器件的输出可表示为 ：
I
(
)
பைடு நூலகம் 2 1
s
a
o
d
测控仪器设计
智能光电实训报告心得体会
一、前言随着科技的不断发展，智能光电技术在我国得到了广泛的应用。
为了更好地了解这一领域，提升自己的专业技能，我参加了为期两周的智能光电实训。
通过这次实训，我对智能光电技术有了更加深入的了解，也收获了许多宝贵的经验和感悟。
二、实训内容1. 光电基础知识实训开始，我们首先学习了光电基础知识，包括光学、光电子学、半导体物理等。
通过学习，我对光的基本性质、光电器件的工作原理有了初步的认识。
2. 智能光电系统设计在了解了光电基础知识后，我们开始学习智能光电系统的设计。
实训过程中，我们学习了如何根据实际需求选择合适的传感器、执行器、控制器等元器件，以及如何进行系统级的设计和调试。
3. 光电检测技术实训中，我们还学习了光电检测技术，包括光电转换、信号处理、误差分析等。
通过实验，我们掌握了光电检测的基本方法，提高了实际操作能力。
4. 智能光电应用案例为了使同学们更好地了解智能光电技术的应用，实训课程还安排了智能光电应用案例的学习。
我们学习了国内外智能光电技术的应用现状和发展趋势，了解了该技术在各个领域的应用实例。
三、实训心得1. 理论与实践相结合通过这次实训，我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
在课堂上，我们学习了大量的理论知识，但在实际操作过程中，往往会遇到各种问题。
只有将理论知识与实践相结合，才能更好地解决这些问题。
2. 团队合作实训过程中，我们进行了分组合作，共同完成各项任务。
在这个过程中，我学会了与团队成员沟通、协作，充分发挥每个人的优势。
团队合作使我们取得了良好的成果，也让我明白了团队精神的重要性。
3. 严谨求实在实训过程中，我深刻体会到严谨求实的重要性。
每一个实验、每一个数据都要经过反复验证，确保结果的准确性。
这种严谨求实的精神不仅体现在实验过程中，也贯穿于我们的日常生活和学习中。
4. 持续学习智能光电技术发展迅速，我们需要不断学习新知识、新技术，以适应时代的发展。
通过这次实训，我认识到持续学习的重要性，并决心在今后的工作中，不断充实自己，提升自己的专业素养。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、几个示例
战车潜望目视系统 方案1：透镜式
光学系统通光效率 36.8% 光学MTF 0.063
方案2：棱镜式
光学系统通光效率 64.7% 光学MTF 0.81
性能评价、比较 作用距离 成像质量 人眼接收到的像方MTF
MTF眼=MTF物MTF光 MTF屏 =0.6 0.063 0.7=0.02 MTF眼有效 0.026 结论：应选择方案2
光度特性—光能 成像特性—充分细节 噪音（对比）特性—稳定信号且有足够对 比
性能评价一般方法
前苏联提出
Cm 1tg
f' 100
中国有人提出
（光信号强度）（分辨能力）（信噪比） （信息速率）
近期提出：计算光学信息量
F kJ
2
2
M
2 2 MO
主要物理量— J、MTF、D、L、f'、
光学仪器的质量指标
功能指标 可靠性指标 工艺学指标 人机学指标 美学指标 标准化（归一化）指标 经济性指标 专利权指标
光仪总体设计是分解上述指标、同时侧 重结构设计，而仪器光学主要研究上述 指标中所涉及的光学问题并解决它们。
光学仪器设计
光信息传递过程
评价光学总体性能标准与方法
大型光学工程
天文光学望远镜 空间光学—哈勃、NGST、HRIS 激光核聚变—NIF 光电对抗与靶场光测
“军事上所用的以光子学为基础的技术包括：激 光制导武器、红外夜视和高分辨力的卫星图像 等” ——援引美国国防部新闻简报
光学仪器与工程的现状与发展 热门且发展迅速 光学自身发展的推动—激光、全息以 及光子学、衍射光学 交叉学科和技术的融合—光电子传感 器、图像处理、自适应控制技术 国家和社会的需求—国防、信息时代 （主要是在信息获取和显示应用） 故对其中的光学技术提出更高要求：
2 2
名称 光量 光密 度
光度量制 表达式
Qp K ( )Qr ( )d
单位及符号 流明秒(lm.s)
3
量纲 ML2T
We
dQe dV
Wp
p
dQp dV
dQp dt d p
流 明 秒 / 米 ML-1T-2 (lm.s/m3) ML2T-3 MT-3 MT-3 ML2T-3-1 MT-3-1
应用物理光学、几何光学等知识着重讨论仪器中 的光学总体问题
研究能量、信息传递过程的有关环节 研究光学总体性能（光度、成像以及噪声）评价
光学总体设计是光学仪器设计的先行和关键，确 定光学方案给出光学设计参数 “老瓶新酒”—探讨相关学科、技术提出的新问 题（短波、红外和毫米波成像） 掌握各类光学系统的水平和适用场合，又要从具 体光学设计中跳出来，从生产实际出发，站在整 体层面上具体问题具体分析。
主要内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 拉格朗日不变量 光学传递函数 光学系统外形尺寸及像差计算 典型光学系统
第一章 绪论
一、现代光学和光学仪器的发展 二、仪器光学研究内容和方法 三、几个示例 四、光度量制与光度学基本公式
一、现代光学和光学仪器的发展
20世纪—光学大发展的世纪，光子学 (Photonics)、光电子学（Photoelectronics）应运而 生，激光与光纤大大改变的人类生活面貌，也为 以几何光学为主的传统光学仪器注入无限活力。 以往光学仪器与精密机械密不可分，而现在以及 将来则与光电子学、电、算发生愈来愈密切的联 系，甚至有些就集成为MOEM。 我国光学发展基本始于50年代，由王大珩 等老前辈创建的原长春光机所为我国光学仪器技 术发展做出了开创性贡献。
四、光度量制与光度学基本公式
光学系统传输辐射能的能力强弱，是除了光学特 性和成像质量以外的另一个重要性能指标。 辐射源特性 光谱特性
X-射线源、紫外光源、可见光源、红外辐射源
连续光谱源、带状光谱源
能量特性
以辐射功率（光通量） 、辐射（光）强度、面辐射度和辐 射（光）亮度 I I cos
介绍
在光学、光电子学基本知 识和相关知识的基础上，对现 代光学、光电子仪器以及工程 中的光学总体设计问题进行归 纳和分析，使其逐步走向科学 化和系统化。
教学目的与要求
在概括的高度上了解仪器光学中涉及的 多方面光学问题的内在联系。 学会解决这些问题的综合分析和处理方 法。 掌握进行仪器中的光学总体设计的知识 和能力。 理论联系实践并重视经验积累。
现代光学仪器与工程 现代光学仪器是光学、精密机械、光电子 学以及计算机科学和技术的综合体。 特点：应用广泛、技术密集 《光学技术手册》中光学仪器共分20多类。
从机理分：光传感、光通讯、光学信息处理 从用途分： 民用、军用—光学计量与测量仪器 工业用—光刻设备、过程与质量检测仪器 医用—激光与光谱分析仪器 军用—大型光学、光电经纬仪 民用与信息领域—DVD、HMD、Projector Scanner、相机、数码相机、摄像机……
参考文献
1、《仪器光学》，薛鸣球等。 2、《光学仪器通论》，王之江。 3、《光学设计理论基础》，王之江。 4、《成像光学》，王之江、伍树东。 5、《工程光学》，郁道银、谈恒英。 6、《光学信息论》，陶纯堪、陶纯匡。 7、《光学仪器设计学》，清华大学。 8、《光电子成像器件原理》，向世明、倪国强。 9、《Handbook of Optics》II (Devices,Measurements & Properties)
新原理、新方案、新技术的应用 功能、指标和精度的新高度 与机、电、算更佳的匹配和一体化
发展到常规光学的极限，需要新技术、 新手段 光学人才的短缺 美国在大型、高精度领域领先 德国在中型高精度领域领先 日本在中小型、中精度领域领先 中国处于中等水平但发展很快
二、研究内容和方法
O
角度特性
点光源、朗伯辐射源、激光光源
辐射度量和光度量
表 定义、符号、单位和量纲对照表
名称 辐 射 能 辐 射 密度 辐 射 通量 面 辐 射度 辐 射 照度 辐 射 强度 辐 射 亮度 辐射度量制 表达式
Qe Qr ( )d
单位及符号 焦耳(J) J/m3 瓦(W) W/m W/m W/sr W/m .sr