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《信息光学》课程教学大纲
课程编号课程性质：专业方向课
先修课程：大学物理学，信号与系统
适合专业：电子科学与技术
开设学期：第六学期
考核方式：闭卷考试
总学时数：72
学分：4
（一）课程性质和教学目标
《信息光学》在教学计划中列为限制性选修课。信息光学是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学学科，是信息科学的重要组成部分，也是现代光学的核心。本课程主要从两个方面介绍信息光学的基本内容：一是信息光学的基础理论，包括线性系统理论、标量衍射理论、传递函数理论等；二是信息光学的主要应用，包括光学全息、计算全息、空间滤波、光学相干和非相干处理等。
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。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。
（二）课程的目的与任务
信息光学是近年来发展起来的一门新兴学科，它已渗透到科学技术的各个领域，成为信息科学和现代光学的重要分支，已经在医学诊断、工业检测、遥感测绘、宇航和军事侦察等领域得到重要的应用。其知识范围为线系统分析，衍射理论，相干光理论，光学变换，光全息和信息处理。信息光学是依据信息与电子科学教学指导委员会为电子科学与技术、电子信息工程等专业的培养目标而开设的。
(三)理论教学的基本要求
1．在具体教学过程中，根据不同章节的不同内容，可适当引进现代化教学手段，要因材施教，采用灵活有效的教学方法，既要使学生掌握信息光学的理论精髓，又要使学生体会和领略实验对信息学科的重要性和必要性，还要使学生学会采用必要的高等数学方法去分析和研究信息问题，培养学生的物理思维能力和解决实际信息光学问题的能力。
2．信息光学应致力于对基本概念、基本规律的正确、严格的阐述，对某些难点作较详细的分析和深入的讨论，但也要注意因现代物理学发展条件的改变，某些概念可能有拓宽和演变，要充分利用信息光学与某些问题的联系，寻找与信息光学有关的光学、计算机、激光物理等其他自然科学的新发展，寻找适合的延伸点，介绍信息光学与工程、技术学科的密切相关的某些重要应用，要适当介绍一些信息光学建立和发展的的学科基础及有价值的背景资料，以提高学生科学素养，培养历史唯物主义和辩证唯物主义的基本观点。
3．通过思考题、习题的习作，使学生加深对理论的认识，有意识地培养和提高严谨的分析能力，并使学生学会正确使用数学工具。此外，布置一些自找数据的估算和独立性较强的习题，对提高学生独立工作能力并培养物理思维能力也将大有脾益。
（四）实践教学要求
无。
（五）教学学时分配数
章次
各章名称
总学时
学时分配
讲课
实验
上机
课外
小计
一
数学预备知识
8
8
8
二
标量衍射理论
8
8
8
三
衍射积分的数值计算及应用
6
6
6
四
衍射受限成像
8
8
8
五
光学信息处理
8
8
8
六
部分相干理论
8
8
8
七
全息照相
8
8
8
八
全息干涉计量
4
4
4
九
数字全息
6
6
6
十
光波分复用中的基本器件与网络
8
8
8
总计
72
72
72
（六）大纲内容
第一章数学预备知识
一、教学目标
熟悉常见的几种非初等函数，认识线性系统，二维线性不变系统。了解二维傅里叶变换，抽样定理。
二、基本要求
1．正确理解常用数学函数，卷积与相关。熟悉傅立叶变换性质及定理，并掌握线性系统分析和二维光波场分析的基本方法。
2．本章是本课程的基础，要求学生在解决光学问题中能熟练运用其性质和定理，线性系统与光学系统的关联，加深对空间频率、空间频谱概念的理解。
3.本章主要复习线性系统理论和傅里叶变换相关概念，初步了解线性系统理论研究光学系统相关理论和方法的条件和特点。
三、教学内容
§1.1．常用的几种非初等函数；
§1.2．二维傅里叶变换
§1.3．线性系统；
§1.4．二维抽象定理。
四、教学重、难点
重点：二维线性不变系统的定义、传递函数以及本征函数。
难点：掌握傅里叶变换性质和常用函数的傅里叶变换。
第二章标量的衍射理论
一、教学目标
理解光波数学描述，复振幅分布的角谱及角谱传播，标量衍射的角谱理论。了解菲涅耳衍射和夫琅和费衍射。
二、基本要求
1．掌握平面波空间频率的概念和计算方法；
2．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）；
3．掌握夫琅和费衍射与傅里叶变换关系；
4.了解菲涅耳衍射与分数傅里叶变换关系。
三、教学内容
§2.1．光波的复函数表示；
§2.2.标量衍射理论；
§2.3．夫琅禾费衍射的计算实例；
§2.4．菲涅耳衍射积分的计算及应用实例；
§2.5.柯林斯公式。
四、教学重、难点
重点：平面波空间频率概
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