物理学专业课程教学大纲

信息光学课程教学大纲

（2010年9月）

课程编号 学时/学分 课程负责10024030 48/3 陈世华 课程性质 开课时间 大纲撰写 大类学科专业课 三年级第二学期 陈世华 课程类型 考核类型 审 核 人 必修 考试/闭卷 人 适用专业 光信息科学与技术 先修课程 基础光学、高等数学等 教材选用 陈家璧、苏显渝《光学信息技术原理与应用》(第2版) 高等教育出版社2009。 J.W. Goodman,《Introduction to Fourier Optics》(2nd Ed) McGRAW-HILL 1996. 主要 参考书 J.W. Goodman,《Introduction to Fourier Optics: Problem Solutions》(3rd Edition) McGRAW-HILL 2005. 授课方式 板书＋多媒体＋讨论 考试方式 闭卷笔试 教学目的和要求

本课程的教学目的是使学生掌握光学信息处理的基础理论知识，了解和掌握近代光学信息处理的多种技术，培养学生用信息科学和光学技术结合的方法处理研究现代信息问题。在本课程中，将主要讲授二维线性系统分析、标量衍射的角谱理论、光学成像系统的频率特性、光全息术、以及光学信息处理技术。在教学过程中，注意引导学生对部分内容进行自学，注重“学会”和“会学”的统一。通过该课程的学习，有助于注重培养学生提炼科学问题的能力、综合分析能力、和获得新知识的再学习能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

第一章 二维线性系统分析

基本要求

1. 掌握线性系统的定义；

2. 熟练掌握二维傅立叶变换的定义和性质； 3. 掌握二维线性不变系统； 4. 掌握抽样定理。 重点

二维傅立叶变换的性质；二维线性不变系统；抽样定理。 难点

抽样定理。

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第二章 标量衍射的角谱理论

基本要求

1. 了解光波的多种数学描述；

2. 掌握复振幅分布的角谱及角谱的传播；

3. 熟练掌握标量衍射的角谱理论，特别是菲涅耳衍射和夫琅和费衍射理论； 4. 掌握夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系； 5. 了解分数傅立叶变换的定义和性质； 6. 理解菲涅耳衍射与分数傅立叶变换的关系。 重点

标量衍射的角谱理论、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射、夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系。 难点

角谱的传播公式推导、菲涅耳衍射公式的推导、分数傅立叶变换。

第三章 光学成像系统的频率特性

基本要求

1. 掌握透镜的相位变换作用； 2. 熟练掌握透镜的傅立叶变换性质；

3. 掌握透镜的成像性质，特别是相干照明衍射受限系统的成像规律； 4. 熟练掌握衍射受限系统的相干传递函数及其截止频率； 5. 掌握衍射受限系统的非相干（光学）传递函数及其截止频率； 6. 了解相干与非相干成像系统的区别。 重点

透镜的傅立叶变换性质、透镜的成像性质、相干传递函数、光学传递函数。 难点

透镜的成像性质、光学传递函数。

第五章 光全息术

基本要求

1. 理解和掌握全息术的历史和基本原理； 2. 了解全息术的基元全息图分析方法； 3. 掌握菲涅耳全息图和傅立叶变换全息图； 4. 了解无透镜的傅立叶变换全息图及像全息图； 5. 了解各种全息记录介质。

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重点

菲涅耳全息图、傅立叶变换全息图。 难点

菲涅耳全息图、傅立叶变换全息图、无透镜的傅立叶变换全息图。

第八章 光学信息处理技术

基本要求

1. 掌握光学频谱分析系统和空间滤波技术； 2. 理解和掌握相干光学信息技术； 3. 了解非相干光学信息处理。 重点

阿贝成像理论、空间滤波、相干光信息处理。 难点

相干光信息处理。

学时分配

课程内容 学时数 习题课学时数 第一章 二维线性系统分析(含绪论) 第二章 标量衍射的角谱理论 第三章 光学成像系统的频率特性 第五章 光全息术 第八章 光信息存储技术 总计

12 8 12 6 4 42 2 2 2 6 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 合计48学时 备注 - 3 -