《光電檢測技術》課程教學大綱

《光電檢測技術》教學大綱課程名稱：光電檢測技術英文名稱：PhotoelectricDetectionTechnology課程編號：F098091151學分：3總學時/課內(nèi)實踐學時：（48/0）課程性質(zhì)：必修課程開課單位：數(shù)理科學與工程學院物理系基層教學組織適應對象：應用物理學專業(yè)一、課程簡介《光電檢測技術》是一門實用性、實踐性很強的光電類專業(yè)必修課，在教學培養(yǎng)計劃中列為專業(yè)核心課程。通過本課程的學習，使學生了解和掌握各種光電器件的結構、工作原理、工作過程、工作特性及其基本的應用，培養(yǎng)學生通過了解器件的性能特點來搭建檢測系統(tǒng)的能力。本課程涉及知識面較廣，涉及光學、電子學、光與物質(zhì)的相互作用等領域，主要講述典型光電檢測系統(tǒng)的原理、組成、光電檢測系統(tǒng)常用的光源、探測器、光電信號處理技術與方法等，配合理論課程還有部分實驗，因此在講授時要針對實際情況，對內(nèi)容加以選擇，盡量做到詳略得當，讓學生既能較全面，又能較深刻地理解和掌握。光電檢測技術是現(xiàn)代檢測技術最重要的手段和方法之一，特別是近年來，各種新型光電器件的出現(xiàn)，使本門課程所講述的知識在學生的后續(xù)科研工作中“使用率”很高，因此是一門較為關鍵的實用性課程。"PhotoelectricDetectionTechnology"isapracticalandpracticalcompulsorycourseforphotoelectricmajors,whichislistedasthecorecourseintheteachingandtrainingplan.Throughthestudyofthiscourse,studentscanunderstandandmasterthestructure,workingprinciple,workingprocess,workingcharacteristicsandbasicapplicationsofvariousphotoelectricdevices,andcultivatestudents'abilitytobuilddetectionsystemsbyunderstandingtheperformancecharacteristicsofdevices.Thiscoursecoversawiderangeofknowledge,includingoptics,electronics,interactionbetweenlightandmatterandotherfields.Itmainlydescribestheprincipleandcompositionoftypicalphotoelectricdetectionsystem,lightsource,detector,photoelectricsignalprocessingtechnologyandmethod,etc.commonlyusedinphotoelectricdetectionsystem.Italsosupportstheoreticalcoursesandsomeexperiments,sothecontentshouldbeselectedaccordingtotheactualsituation.Trytobedetailedandslightlyappropriate,sothatstudentscannotonlybemorecomprehensive,butalsomoreprofoundunderstandingandgrasp.Photoelectricdetectiontechnologyisoneofthemostimportantmeansandmethodsofmoderndetectiontechnology.Especiallyinrecentyears,withtheemergenceofvariousnewphotoelectricdevices,theknowledgedescribedinthiscoursehasahigh"usage"rateinstudents'subsequentscientificresearchwork,soitisarelativelykeypracticalcourse.二、課程目標培養(yǎng)學生具有自主學習和終身學習的意識，了解專業(yè)的國內(nèi)外技術現(xiàn)狀，能夠持續(xù)跟蹤光電信息科學與工程學科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學習和終身學習的能力；掌握光電信息科學與工程的專業(yè)基礎知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領域的綜合性工程實踐和復雜工程問題。Totrainstudentstohavetheconsciousnessofself-learningandlifelonglearning,tounderstandthedomesticandforeigntechnicalstatusofthemajor,tobeabletokeeptrackofthedevelopmentofthefrontierofoptoelectronicinformationscienceandengineering,andtohavetheabilityofself-learningandlifelonglearning;Masterthebasicknowledgeofoptoelectronicinformationscienceandengineering,andcanbeusedtosolvetheintegratedengineeringpracticeandcomplexengineeringproblemsinthefieldofoptoelectronicinformationprocessing,optoelectronicdetectionandprocessingengineering.1.具有自主學習和終身學習的意識，能夠持續(xù)跟蹤光電信息科學與工程學科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學習和終身學習的能力。2.掌握光電信息科學與工程的專業(yè)基礎知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領域的綜合性工程實踐和復雜工程問題。3.基于工程相關背景知識，能夠合理分析、評價光信息處理、光電檢測和處理相關產(chǎn)品設計等復雜工程問題解決方案實施對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。4.針對復雜的光電信息科學與工程領域問題，采用科學方法進行實驗方案設計研究，并進行處理分析與解釋。5.了解專業(yè)的國內(nèi)外技術現(xiàn)狀，具有就光電信息科學與工程復雜問題能與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通、交流與協(xié)作，能夠結合復雜工程問題撰寫報告、設計文稿，清晰陳述觀點和回答問題的能力。三、課程目標與畢業(yè)要求對應關系表1課程目標與畢業(yè)要求對應關系（光電信息科學與工程專業(yè)）畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：1-(4)掌握光電信息科學與工程的專業(yè)基礎知識，并能將其用于解決光信息處理、光電檢測和處理工程領域的綜合性工程實踐和復雜工程問題。2畢業(yè)要求2：1-(6)基于工程相關背景知識，能夠合理分析、評價光信息處理、光電檢測和處理相關產(chǎn)品設計等復雜工程問題解決方案實施對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。3畢業(yè)要求3：2-(12)針對復雜的光電信息科學與工程領域問題，采用科學方法進行實驗方案設計研究，并進行處理分析與解釋。4畢業(yè)要求4：3-(7)了解專業(yè)的國內(nèi)外技術現(xiàn)狀，具有就光電信息科學與工程復雜問題能與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通、交流與協(xié)作，能夠結合復雜工程問題撰寫報告、設計文稿，清晰陳述觀點和回答問題的能力。5畢業(yè)要求5：3-(8)具有自主學習和終身學習的意識，能夠持續(xù)跟蹤光電信息科學與工程學科前沿的發(fā)展動態(tài)，具有自主學習和終身學習的能力。1表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系（應用物理學專業(yè)）畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：1-①具有科學的世界觀，較系統(tǒng)和完整地掌握物理學的基本理論、基本知識和基本技能以及所需的數(shù)學、計算機、電工電子學等方面的基礎知識。對物理學相關專業(yè)方向前沿、發(fā)展動態(tài)、應用前景有所了解；1畢業(yè)要求2：1-②掌握無損檢測、光電檢測、光電傳感的基礎知識和理論，熟悉相關技術的應用前景，掌握分析方法/應用技術；掌握光電信息科學與工程學科的基本理論和基礎知識；2-5畢業(yè)要求3：2-③具有綜合應用知識、解決問題的基本能力、實驗和工程實踐能力、計算機及信息技術應用能力；5畢業(yè)要求4：3-①具有科學思維方法、科學精神、創(chuàng)新意識，具有一定的技術創(chuàng)新和應用意識及工程技術素養(yǎng)；1四、課程教學安排課程共有10項教學內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學安排表序號教學內(nèi)容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計1緒論、第一章光電檢測技術基礎442第二章光電效應663第三章半導體光電檢測器件444第四章光學變換器件665第五章熱電探測器件446第六章光子探測器件667第七章激光檢測技術448第八章光纖傳感器449第九章光譜技術4410第十章光電成像器件66合計4848教學安排1.緒論，第一章光電檢測技術基礎教學要求：1.光電檢測技術基本概況；2.光電檢測技術基本內(nèi)容；3.光電檢測技術核心原理；4.光電檢測技術的應用前景；5.參考讀物。1.光的本質(zhì)；2.電磁波譜；3.光度學；4.色度學。重點：光電檢測技術基礎、前期知識。難點：光輻射度量和半導體物理的基本規(guī)律、基本理論基礎。2.第二章光電效應教學要求：1.光與物質(zhì)相互作用；2.物質(zhì)與光相互作用；3.光電檢測器件的特性參數(shù)。重點：光與物質(zhì)相互作用。難點：光電效應的基本概念、作用機理；光電效應方程。3.第三章半導體光電檢測器件教學要求：1.PN結；2.光電導效應為基礎的光敏電阻；3.光生伏特效應為基礎的光電池、光二極管、光三極管、光電耦合器件、光電位置敏感器件和光熱輻射檢測器件。重點：結型光電器件的工作原理；硅光電池的工作原理及特性；硅光電二極管和硅光電三極管的性能比較。難點：結型光電器件的放大電路及應用舉例——光電耦合器件。4.第四章光學變換器件教學要求：1.光調(diào)制技術；2.光掃描器件；3.光放大器；4.光開關。重點：光調(diào)制器和光掃描器的基本原理難點：光調(diào)制的基本原理，光調(diào)制的基本模式，光掃描實現(xiàn)的方式5.第五章熱電探測器件教學要求：1.熱輻射一般規(guī)律；2.熱敏電阻；3.溫差電偶和熱電堆；4.熱釋電器件。重點：熱輻射；熱敏電阻；溫差電偶原理；熱電堆原理。難點：熱釋電的基本原理6.第六章光子探測器件教學要求：1.光電倍增管；2.微通道板。重點：光電倍增管的基本結構、原理；微通道板的基本結構、原理；難點：光電倍增管的前歷效應7.第七章激光檢測技術教學要求：1.激光測繪；2.干涉測量技術；3.衍射測量技術；4.多普勒效應。重點：激光產(chǎn)生原理；干涉；衍射；多普勒效應難點：紅移；藍移8.第八章光纖傳感器教學要求：1.光纖結構和基本原理；2.光纖調(diào)制技術。重點：光纖折射率分布；光纖導光原理；光纖調(diào)制分類；難點：展寬；帶寬；模式；布拉格光柵9.第九章光譜技術教學要求：1.光譜檢測概述；2.紅外光譜技術；3.拉曼光譜技術；4.熒光光譜技術；5.THz檢測技術。重點：光譜定義；紅外、拉曼、熒光、太赫茲光譜分類的用途難點：吸收譜，發(fā)射譜10.第十章光電成像器件教學要求：1.CCD；2.CMOS；3.CID；4.SSPD。重點：CCD原理；CMOS原理；CID原理；SSPD原理難點：電荷在不同成像器件中的轉(zhuǎn)移和讀取原理五、課內(nèi)實踐教學內(nèi)容及要求無六、課程考核與評價表4