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《信息光学》教学大纲 总学时：48 学时（理论教学 40 学时，实践教学 8 学时，课外学时 10 学时（课外学时不计入总学时）） 学分：３.0 基本面向：光电信息科学与工程所属单位：电气与电子工程学院 课程简介：信息光学是近 40 多年迅速发展起来的一门新兴学科，它是在全息术、光学传递函数和激光的基础上，从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的。与其他形态的信号处理相比，光学信息处理具有高度并行、大容量的特点。信息光学知识范围为线性系统分析，标量衍射理论，光学成像系统的传递函数，光学变换，光全息和信息处理。信息光学已渗透到科学技术的诸多领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用。 一、本课程的目的、性质 性质：专业选修课程。 目的：通过本课程的学习使学生系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。 二、本课程的教学基本要求 通过该门课程的学习，使学生掌握静线性系统理论、标量衍射理论和光学成像系统理论，理解光学全息、空间滤波原理及光学三维传感等前沿领域的技术原理，为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。 知识要求：应使学生掌握掌握傅里叶变换性质和有关原理以及常用函数的傅里叶变换、卷积和相关、二维线性不变系统特点和分析方法。掌握平面波空间频率的概念和计算方法、掌握标量衍射的角谱理论（基尔霍夫衍射、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射）；会计算简单孔径的菲涅耳衍射和夫琅和费衍射光强；掌握光学系统相干传递函数 CTF 和光学传递函数 OTF 概念；掌握典型光瞳 CTF 和 OTF 计算方法；熟练掌握光学全息基本原理；掌握空间滤波的基本原理及应用。 2．能力要求： ①应使学生学会和掌握如何通过数学方法求解一些基本和实际问题，对结果给予物理解释的科学研究方法； ②使学生在运算能力和抽象思维能力方面受到初步而又严格的训练； ③培养学生解决和研究问题的能力以及严谨的科学学风。 3．素质要求： ①着重物理概念、基本规律和基本问题的解释和阐述，注重解决常见基本问题和实际问题； ②具有坚实的理论基础； ③提高兴趣，拓宽知识面。 三、本课程与其它课程的关系（课程的前修后续关系）前修课程：大学物理、高等数学、数学物理方法 后续课程：无 四、本课程的教学内容及安排（细化到知识点） 第一章 线性系统分析（6 学时） 几个常用的非初等函数 ? 函数 二维傅立叶变换 卷积与相关 傅立叶变换的基本性质和有关原理 线性系统分析 二维光场分析教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 1.1 0.5 1.2 0.5 1.3 1 1.4 1 √ 1.5 1 1.6 1 1.7 1 √ 历史引言 第二章 标量衍射理论（10 学时） 从矢量理论到标量理论 基尔霍夫衍射理论 衍射的角谱理论 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 透镜的傅立叶变换性质教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 2.1 0.5 2.2 0.5 2.3 3 2.4 2 √ 2.5 2 √ 2.6 2 第三章 光学成像系统的传递函数（4 学时） 相干照明衍射受限系统的点扩展函数 相干照明下衍射受限系统的成像规律 衍射受限系统的相干传递函数教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 3.1 1 3.2 1 3.3 2 √ 光学全息概述 第四章 光学全息（12 学时） 波前记录与再现 同轴全息图和离轴全息图 基元全息图规律 菲涅耳全息图、傅立叶变换全息图 平面全息图的衍射效率 全息干涉计量教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 4.1 1 4.2 2 4.3 2 √ 4.4 2 4.5 2 √ 4.6 2 4.7 1 第五章 空间滤波（8 学时） 空间滤波的基本原理 系统与滤波器 空间滤波应用举例 傅里叶变换透镜教学安排及教学方式 教学环节学时分配 课后环节（请打“√”） 章节数 授课 实验 上机 讨论 作业 自学 综合 大作业 其他 5.1 2 5.2 2 √ 5.3 2 5.4 2 实验安排（填写课内实验安排。若无课内实验，勿需填写。） 实验一：（项目名称：阿贝-波特成像及空间滤波）学习和掌握阿贝-波特二次成像原理，并进行实验验证；通过实验掌握频谱面位置与照明光源位置的关系，物体位置与频谱面上的频谱分布关系；通过在频谱面上对频谱分布的调制，观察成像平面图像所受 的影响，总结空间