《光电子学实验》课程教学大纲

Experiment of optoelectronics

主撰：屈光辉               审核：               批准：

一、课程基本信息

二、课程性质与目的

本课程是应用物理专业光电子反向学生进行科学试验、研究基本训练的必修课程，是一门独立的基础课程，是一系列后继科学实验研究训练的重要起点，它重在培养学生具有科学素养和初步掌握进行科学实验研究的能力，是一系列科学实验训练的重要基础。光电子学实验是为应用物理专业高年级本科生所开的一门重要的必修实验课程。它所安排的实验题目以光电技术及其应为主，光纤维传感技术，激光技术、光电检测技术、光通信技术。本课程可以帮助学生理解和掌握光电技术的基本原理，以及各主要应用领域中的基本实验方法与技能，从而培养学生的独立工作能力与创新精神和适应能力。

三、教学目标及其对毕业要求的支撑

（一）教学目标

（1）要求掌握物理实验基本原理、基本方法、基本仪器和基本技能。

（2）要求掌握实验数据的综合处理能力。

（3）培养学生严肃认真、细致踏实、一丝不苟，实事求是的科学态度，克服困难、坚忍不拔的工作作风，初步形成科学实验、研究的能力。

（二）教学目标对毕业要求的支撑矩阵

以矩阵的形式给出教学目标对毕业要求的支撑关系。单个专业开设的课程，要求将教学目标对毕业要求的支撑细化到毕业要求的指标点，举例如下：

四、教学内容

（一）教学内容结构关系图

（二）实验教学内容

      

 

 

1．黑体辐射（5学时）

（1）教学内容

理解和掌握黑体辐射的基本规律，加深对能量量子性的理解； 验证斯忒藩—波尔兹曼定律； 验证维恩—位移定律。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

2．光拍法微弱振动的测定（5学时）

（1）教学内容

学习利用光的多普勒频移形成光拍的原理并用于测量光拍拍频。学会使用精确测量微弱振动位移的方法。应用双光栅微弱振动实验仪测量音叉振动的微振幅。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标4、5起到很好的支撑作用

3．光纤参数测定及光纤通信（5学时）

（1）教学内容

学习半导体激光器的电光特性和测量阈值电流。掌握光纤的结构和分类以及光在光纤中传输的基本规律。掌握光纤数值孔径概念、物理意义及其测量方法。对光纤本身的光学特性进行初步的研究。 

（2）课程思政育人要素

通过光的全反射引入光纤全反射的知识点的同时引入光纤之父—高锟，2009诺贝尔物理学奖获得者。他用他发明的光纤为人类联通了信息时代。在很多高科技被封锁的时代，高锟选择放弃“光纤专利”，他选择让全球人民免费享受光纤传输的快速和便捷！通过此案例来感染学生，引导学生深刻理解现在幸福生活来之不易，正确认识时代责任和历史使命，激发学生个人奋斗精神，增强学生的爱国热情及社会责任心。同时激励学生以科学家的人格力量为楷模，树立辩证唯物主义世界观。

（3）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标4、5起到很好的支撑作用

4. 光敏电阻特性研究（5学时）

（1）教学内容

学习光敏电阻的暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流实验测试方法；掌握光敏电阻光电流测试方法；掌握光敏电阻的伏安特性实验测试方法；掌握光敏电阻的光谱特性及实验测试方法；掌握光敏电阻的时间响应特性及实验测试方法。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

5. 光电二极管特性研究（5学时）

（1）教学内容

学习掌握光电二极管的工作原理；学习掌握光电二极管的基本特性；掌握光电二极管特性测试的方法（包括光电流测试，伏安特性测试，光电响应特性测试，光谱特性测试）；了解光电二极管的基本应用。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

6. PIN二极管的特性研究（5学时）

（1）教学内容

学习掌握PIN光电二极管的工作原理；学习掌握PIN光电二极管的基本特性；掌握PIN光电二极管特性测试的方法（包括伏安特性、光电特性、时间响应特性、光谱特性）；了解PIN光电二极管的基本应用。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

7. APD二极管的特性研究（5学时）

（1）教学内容

学习掌握APD光电二极管的工作原理；学习掌握APD光电二极管的基本特性；掌握APD光电二极管特性测试方法（包括光电测试，伏安特性测试，雪崩倍增特性，时间响应特性，光谱特性）；了解APD光电二极管的基本应用。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

8．光学传递函数（5学时）

（1）教学内容

了解光学镜头传递函数的基本测量原理，掌握传递函数测量和成像品质评价的近似方法，学习抽样、平均和统计算法，熟悉光学软件的应用。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

9．光源能谱的测定（5学时）

（1）教学内容

学习辐射度学的一些基本概念；学习光源的光谱特性的概念，学习单色仪、光电倍增管的结构、工作原理和方法。学习测定光源的光谱特性辐射能谱曲线的原理和方法；对计算机在物理实验中的应用有熟练的掌握和应用。

（2）课程思政育人要素

本课程教学融入光谱学在物理学史中重要作用的讲解，表明掌握本实验的重要意义，让学生为我国的科学事业增砖添瓦。

（3）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业设计指标1、4、5起到很好的支撑作用

10．声光效应（4学时）

（1）教学内容

认识仪器，了解声光效应仪使用方法和仪器使用注意事项；调整光路；调出声光调制衍射光；仅改变声波频率，研究声光调制衍射光幅值和峰距的变化特点；仅改变声波功率，研究声光调制衍射光幅值和峰距的变化特点。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

11．法拉第旋光效应（5学时）

（1）教学内容

首先测定磁场与励磁电流关系，据此通过电流确定磁场。然后测定ZF6中的旋光角与外加磁场关系，验证法拉第旋光效应，以及法拉第旋光效应的非互易性。

（2）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

12．氦氖激光器与谐振腔（5学时）

（1）教学内容

学习光学自准直法和激光器基本原理，调节半腔式氦氖激光器两个腔镜平行，实现氦氖激光器谐振。观测激光横模，理解谐振腔对横模的影响。

（2）课程思政育人要素

介绍激光技术在现代国防军事、工业技术、科学研究等领域的重要地位及其巨大的市场价值，激发学生学习热情。介绍激光技术领域国际发展现状，以及高端皮秒激光器进口受限的现状，激发学生爱国主义精神和投身祖国发展大业的热情。

（3）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标1、4、5起到很好的支撑作用

13．色度测定（5学时）

（1）教学内容

让学生了解色度学的基本原理；熟悉WSG-9型色度实验仪的实验装置及软件操作界面，并掌握使用方法；学会用透射或反射方法测量样品的主波长、纯度、色坐标等色度学量；学习使用光电倍增管检测弱光信号的基本方法及注意事项。

（2）课程思政育人要素

介绍色度学在显示领域的应用及其对显示效果的作用，介绍显示屏研究领域最新进展和市场占有情况，说明国际先进的三星显示技术优势，以及国内显示屏产业现状，激发学生学习兴趣和爱国热情。

（3）对毕业要求的支撑

本实验内容对毕业要求指标2、4、5、8起到很好的支撑作用

五、教学方法

本实验课程为物理学专业学生进行科学实验进一步训练的一门必修课，与理论课具有同等重要的地位。主要实行教师课堂上讲解实验原理，由学生自己独立进行实验，老师对有问题的学生进行当堂指导。本课程旨在培养学生的科学实验素质。包括：自学教材，查阅资料，理解原理，独立进行实验并能完成实验。借助说明书及有关资料，正确使用一般量具及仪器。能使用量具及仪器正确测量常用物理量。能正确分析实验过程中的物理现象。能正确记录和处理实验数据，能写合格的实验报告。

六、考核及成绩评定

本课程的考核，根据平时成绩和操作考试成绩考核。平时成绩由实验预习、纪律、报告综合评价。

成绩评定	评价环节	教学目标
平时成绩（40%）	考勤、操作、报告	1，2，3。
报告及答辩成绩（60%）	操作考试	1，2。

七、教学进程（详见授课日历）

序号	实验名称	学时	类别	要求	专业
1.	黑体辐射	5	验证	必做	应用物理学
2.	光拍法微弱振动的测定	5	验证	必做	应用物理学
3.	光纤参数测定及光纤通信	5	验证	必做	应用物理学
4.	光敏电阻特性研究	5	验证	必做	应用物理学
5.	光电二极管特性研究	5	验证	必做	应用物理学
6.	PIN二极管的特性研究	5	验证	必做	应用物理学
7.	APD二极管的特性研究	5	验证	必做	应用物理学
8.	光学传递函数	5	验证	必做	应用物理学
9.	光源能谱的测定	5	验证	必做	应用物理学
10.	声光效应	4	验证	选做	应用物理学
11.	法拉第旋光效应	5	验证	必做	应用物理学
12.	氦氖激光器与谐振腔	5	验证	必做	应用物理学
13.	色度测定	5	验证	必做	应用物理学

八、教材及参考书

（1）光电子学实验，校内自编教材，2020.

九、执行大纲应注意的问题

1、实验教学中应注重理论知识、基本原理的讲授，注意精讲多练。

2、做好实验指导工作，重视学生实践能力的培养。要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验报告。

3、教学内容的顺序及其安排仅供参考，教师可根据情况作适当调整。