《信息光學(xué)》課程教學(xué)大綱

信息光學(xué)課程教學(xué)大綱(InformationOptics)學(xué)時(shí)數(shù)：48其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課外學(xué)時(shí)：0學(xué)分?jǐn)?shù)：3適用專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)信息光學(xué)是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)必修課。它是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，已滲透到科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，成為信息科學(xué)的重要分支，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其知識(shí)范圍為線性系統(tǒng)分析，標(biāo)量波衍射理論，光學(xué)變換，光學(xué)全息和信息處理等。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)信息光學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合光學(xué)信息處理技術(shù)，開(kāi)拓學(xué)生理論用于實(shí)踐的方法和創(chuàng)新思路，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。為從事光學(xué)信息處理工作和近代光學(xué)信息處理技術(shù)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求（一）本課程大綱內(nèi)容要求在48學(xué)時(shí)內(nèi)實(shí)施完成。（二）要求學(xué)生掌握信息光學(xué)基本理論，了解信息光學(xué)的發(fā)展前沿和應(yīng)用。（三）結(jié)合光學(xué)信息處理技術(shù)，開(kāi)拓學(xué)生理論用于實(shí)踐的方法和創(chuàng)新思路，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（四）要求學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)課并獨(dú)立完成一定的作業(yè)，參加期終考試。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章傅里葉分析教學(xué)內(nèi)容幾個(gè)常用的初等函數(shù)，δ函數(shù)，梳狀函數(shù)，卷積與相關(guān)，傅里葉變換性質(zhì)及定理。難點(diǎn)：難點(diǎn)：有關(guān)數(shù)學(xué)公式的理解和眾多定理的靈活運(yùn)用。重點(diǎn)：傅里葉光學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、傅里葉變換的光學(xué)應(yīng)用第二章二維線性系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容線性系統(tǒng)的定義，脈沖響應(yīng)，線性不變系統(tǒng)，抽樣定理，空間帶寬積。難點(diǎn)：難點(diǎn)：線性系統(tǒng)、二維線性空不變系統(tǒng)的定義。重點(diǎn)：抽樣定理，空間帶寬積。第三章：標(biāo)量波衍射理論教學(xué)內(nèi)容光波的數(shù)學(xué)描述，基爾霍夫衍射理論，衍射的角譜理論，菲涅耳衍射，夫瑯禾費(fèi)衍射，衍射光柵。難點(diǎn)：難點(diǎn)：需要進(jìn)行大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)。重點(diǎn)：掌握單色光波場(chǎng)的復(fù)振幅表示，掌握光的傳播就是光的衍射過(guò)程這一物理思想，理解角譜概念。第四章：透鏡的位相調(diào)制和傅里葉變換性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容光波通過(guò)透鏡的相位分布，透鏡對(duì)點(diǎn)光源的成像，透鏡的傅里葉變換特性，透鏡孔徑對(duì)傅里葉變換的影響。難點(diǎn)：難點(diǎn)：理解透鏡的傅里葉變換特性。重點(diǎn)：在傅里葉光學(xué)的角度重新理解透鏡這一基本光學(xué)元件的成像機(jī)理。第五章：光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性教學(xué)內(nèi)容透鏡的成像性質(zhì)，衍射受限系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，衍射受限系統(tǒng)的成像規(guī)律，相干傳遞函數(shù)，光學(xué)傳遞函數(shù)，有像差系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，相干與非相干成像系統(tǒng)的比較。難點(diǎn)：難點(diǎn)：數(shù)學(xué)公式復(fù)雜。重點(diǎn)：建立光學(xué)成像系統(tǒng)理論，它與傳統(tǒng)光線光學(xué)的理論有本質(zhì)的不同，但結(jié)論相同。前者更加科學(xué)和精確。第六章：光學(xué)全息教學(xué)內(nèi)容光學(xué)全息術(shù)基本原理，同軸全息和離軸全息，各種全息圖，記錄介質(zhì)，全息干涉計(jì)量。難點(diǎn)：難點(diǎn)：在理論上理解全息照相的原理。重點(diǎn)：掌握全息照相原理、了解幾種常用全息圖的基本光路。第七章：計(jì)算全息教學(xué)內(nèi)容計(jì)算全息圖的制作過(guò)程，計(jì)算全息圖的編碼方法，相息圖。難點(diǎn)：難點(diǎn)：全息的編碼方法。重點(diǎn)：理解全息的編碼方法。第八章：光學(xué)信息處理教學(xué)內(nèi)容光學(xué)信息處理的分類，相干濾波的基本原理，空間濾波系統(tǒng)與濾波器，空間濾波應(yīng)用。圖像相減，圖像識(shí)別，非線性處理，模糊圖像的復(fù)原，難點(diǎn)：難點(diǎn)：掌握光學(xué)信息處理的原理和幾種處理方法。重點(diǎn)：理解空間濾波的基本原理，如何實(shí)現(xiàn)光學(xué)信息處理。四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論課和習(xí)題課加深學(xué)生對(duì)理論的理解。五、學(xué)時(shí)分配章節(jié)主要內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)題量備注講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外上機(jī)小計(jì)一傅里葉分析81910二二維線性系統(tǒng)5162三標(biāo)量波衍射理論442四透鏡的位相調(diào)制和傅立葉變換性質(zhì)4154五光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性7183六光學(xué)全息662七計(jì)算全息222八光學(xué)信息處理61182合計(jì)=SUM(ABOVE)4233=SUM(ABOVE)48=SUM(ABOVE)27六、課程與其它課程的聯(lián)系信息光學(xué)是依據(jù)信息與電子科學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)為光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)而開(kāi)設(shè)的。是專業(yè)必修課并且是一門主干課。學(xué)生應(yīng)預(yù)修普通物理、高等數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)物理方法，光學(xué)等課程。七、教材與教學(xué)參考書(shū)（一）教材呂乃光.傅里葉光學(xué)(第2版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006。（二）教學(xué)參考書(shū)[1]蘇顯渝，李繼陶.信息光學(xué).北京:科學(xué)出版社，1999。[2]王仕璠.信息光學(xué)理論與應(yīng)用.北京:北京郵電大學(xué)出版社,2004。[3]于美文.光學(xué)全息及信息處理.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1984。[4]黃婉云.傅立葉光學(xué)教程.北京:北京師范大學(xué)出版社,1985。[5]朱自強(qiáng).現(xiàn)代光學(xué)教程.成都:四川大學(xué)出版社,1990。[6]陳家壁.光信