工程光学课程设计指导手册.docx

工程光学课程设计指导手册.docx

《工程光学课程设计指导手册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程光学课程设计指导手册.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

工程光学课程设计指导手册

工程光学课程设计指导手册

（光电子技术科学专业适用）

理学院

日期：

2008年9月

一、工程光学课程设计目的与要求

《工程光学》是仪器科学与技术学科人才培养计划中的专业基础课。

《工程光学》这门课分为三个教学模块进行，第一模块理论教学、第二模块计算机软件设计、第三个模块实践教学环节。

工程光学课程设计是属于第二模块的教学环节，在学生充分掌握工程光学（几何光学）的理论和典型光路的基础上，利用像差理论能够进行简单光路的光学参数计算和设计，并利用Zemax光学设计软件进行仿真和参数优化，达到理论与实际应用相结合。

而本课程的主要特色是它的设计性。

本课程设计正是为这一目的而开设的。

它主要解决的问题与主导思想是：

（1）结合实际问题加深学生对工程光学的理解与应用。

（2）培养提高学生分析问题和解决问题的能力。

（3）使学生具备查阅资料、分析设计、上机实践和书写文档的能力。

教学目的与要求：

1.达到能够灵活运用工程光学课程中所讲授内容，进行近轴光路的计算，设定初始光学参数。

2.熟悉Zemax光学设计软件的基本功能和用法。

3.并能够用Zemax光学设计软件进行简单光路的模拟和优化。

。

4.使学生初步具备查阅资料、参数设计、上机实践和书写科技报告的能力。

二、工程光学课程设计时间安排

第1～4天：

明确设计内容，查阅相关的参考资料。

第5～7天：

根据设计的要求进行参数计算、确定初始的光学参数。

第8～9天：

负责课程设计的教师安排机房讲解Zemax光学设计软件的使用方法。

第10~11天：

利用Zemax光学设计软件仿真设计并对参数进行优化，得到比较理想的设计结果。

第12~13天：

撰写设计报告（包括理论计算和软件优化）。

第14天：

答辩。

要求：

1人或1-3人为一组，独立完成1个问题。

三、工程光学课程设计学生守则及管理办法

1、学生在课程设计期间应遵守学校作息制度；请假需经指导教师同意，并按学校规定办理请假手续，否则以旷课论处，每天早、晚签到，其它时间由指导教师随机点名一次。

2、学生必须随时接受指导教师的检查，指导及安排的工作。

3、课程设计所使用的机器，须经指导教师同意后，方可使用。

课程设计结束后，制作成果必须交学院资料室。

4、学生使用的计算机、电子仪器或其它设备，若因责任事故造成丢失或损坏，应酌情赔偿。

若设备发生故障，应及时报告，学生不得擅自修理。

5、严格禁止学生在计算机房或实验室玩游戏，每发现一次，则课程设计成绩降低5分。

学生未经指导教师同意将私人盘片、器材带入计算机房或实验室，将予以没收。

学生也不得将计算机房和实验室中的任何设备、器材和工具带回宿舍使用，否则视为盗窃。

6、学生在实验室内必须严肃认真，不得大声喧哗，严禁吃任何食物，严禁吸烟，每日负责卫生打扫，并在离开时切断电源，关好水龙头，关紧门窗。

7、学生借阅院资料室参考书籍和资料时，必须签名借阅。

8、学生在课程设计期间必须每天到所在的实验室签到。

管理办法：

1．指导教师要在学生开始课程设计的至少前一周召开课程设计动员大会,向学生讲解课程设计大纲,部署课程设计选题,详细讲解每一道题目的要求,要达到的目标,课程设计报告的规范等与课程设计有关的问题，使学生提前做好准备,保证课程设计的顺利进行。

2．指导教师要在选题、设计、上机实现等诸环节上投入精力，加强指导、讨论和答疑的力度。

尤其在选题上，要充分考虑学生目前所具有的知识水平、掌握的开发工具、以及综合设计能力的现状，使题目取材合理、大小适中、难易适度，使学生在完成设计工作后，能有所收获。

3．参加课程设计的学生要珍惜机会、勤奋工作、勇于创新、勇于探索、勇于实践，虚心向指导教师请教，向同学学习，独立完成设计任务。

4．学生需保质、保量、保时间进度地提交规范的课程设计报告，审查由指导教师全权负责。

四、工程光学课程设计报告要求及撰写规范

课程设计的总结报告是在完成设计后，学生对归纳技术文档、撰写科学技术总结报告能力的训练。

通过撰写课程设计总结报告，不仅可以把设计及技术参考等内容进行全面总结，而且还可以把实践内容提升到理论高度。

总结报告按如下内容顺序用A4纸进行打印（撰写）并装订成册：

1、统一的封面（含课程设计课题名称、专业、班级、姓名、学号、指导教师等）。

2、设计任务和技术要求（由指导教师在选题时提供给学生）。

3、内容摘要：

[1]摘要是论文内容的简短陈述，一般不超过400字。

[2]关键词应为反映论文主题内容的通用技术词汇，一般为4个左右，一定要在摘要中出现。

4、目录：

目录要层次清晰，要给出标题及页次。

5、课程设计总结报告正文，正文可按章节来撰写，应含以下内容：

[1]问题重述及分析

[2]符号设定及必要假设

[3]模型建立（层层递进地建立模型、进行计算机实现）

[4]模型优缺点分析。

[5]附录（程序及图表）

6、按统一格式列出主要参考文献：

参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的，文献按照在正文中的出现顺序排列。

各类文献的书写格式如下：

[1]图书类的参考文献

序号 作者名·书名·（版次）·出版单位，出版年：

引用部分起止页码。

[2]翻译图书类的参考文献

序号 作者名·书名·译者·（版次）出版单位，出版年：

引用部分起止页码。

[3]期刊类的参考文献

序号 作者名·文集名·期刊名·年，卷（期）：

引用部分起止页码。

7、说明书总篇幅一般不超过15页。

五、工程光学课程设计答辩

答辩是课程设计中一个重要的教学环节，通过答辩可使学生进一步发现设计中存在的问题，进一步搞清尚未弄懂的、不甚理解的或未曾考虑到的问题，从而取得更大的收获，圆满地达到课程设计的目的与要求。

1、答辩资格

按计划完成课程设计任务，经指导教师审查通过并在其设计图纸、说明书或论文等文件上签字者，方获得参加答辩资格。

2、答辩小组组成

课程设计答辩小组由2－3名教师组成，由系负责组织。

3、答辩

课程设计审查通过后，由答辩小组主持答辩。

答辩前，答辩小组应详细审阅学生的课程设计资料，为答辩作好准备，答辩中，学生须报告自己设计的主要内容（约5分钟），并回答答辩小组成员提问的3－4个问题或回答考签上提出的问题。

每个学生答辩时间约15分钟。

六、工程光学课程设计成绩评定办法

答辩结束后，答辩小组应举行会议，根据学生平日表现，系统设计情况，系统完成情况，报告撰写情况以及答辩情况，综合评定学生的最终成绩。

课程设计的成绩分为：

优秀、良好、中等、及格，不及格五个等级。

不及格的学生须跟下一年级重作。

附件1：

参考题目

光电子专业工程光学课程设计参考题目

题目1、三片照相物镜设计

设计要求：

采用三片库克（cookie）结构，D/f=1/5，半像面尺寸：

18mm

半视场角：

20°设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um，口径D：

10mm

计算：

系统焦距f，，后焦距（BFL）

设计题目1照相物镜设计（三片库克镜结构）参数

图0课程设计最终设计要求

题目2、双胶合望远物镜设计

设计要求：

采用双胶合（Doublet）结构，D/f=1/11，半像面尺寸：

4.8mm

半视场角：

0.5°设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um，口径D：

50mm

计算：

系统焦距f，，后焦距（BFL）

设计题目2望远物镜设计（双胶合镜结构）参数

设计题目2望远物镜设计（双胶合镜结构）光线追迹图

题目3、半导体激光器准直物镜设计

设计要求：

采用双胶合（Doublet）结构，D/f=1/3，通光口径D：

5mm

半视场角：

0°设计波长：

0.656um

计算：

系统焦距f，后焦距（BFL）

设计题目3半导体激光器准直物镜设计（双胶合结构）参数

图0课程设计最终设计要求

题目4、CCD电子望远物镜设计

设计要求：

采用双胶合（Doublet）结构，D/f=2/9，CCD半像面尺寸：

1.8mm，1/3inch

半视场角：

1.8°设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um，口径D：

20mm

要求在绪论中查阅CCD的相关资料（包括型号、尺寸、分类、应用等内容）

计算：

系统焦距f，后焦距（BFL）

设计题目4CCD电子望远物镜设计（双胶合结构）参数

题目5、平行光管物镜设计

设计要求：

采用双胶合（Doublet）结构，D/f=1/6，半像面尺寸：

5.25mm

半视场角：

1°设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um，口径D：

50mm

计算：

系统焦距f，后焦距（BFL）

设计题目5平行光管物镜设计（双胶合结构）参数

题目6、单片照明系统设计

设计要求：

采用单片结构，光源距离物镜物距：

17.5mm，通光口径D：

15mm

视场物高：

0，设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um，光源光视效能：

15lm/W，要求照明50mm远外的观察屏，形成直径为40mm的均匀亮斑，亮斑平均照度E：

50lx（请参考应用光学教材例题109页）

计算：

系统焦距f，D/f，后焦距（BFL），光源功率（W）

设计题目6单片照明系统设计参数

题目7、双胶合放大镜设计

设计要求：

采用双胶合（Doublet）结构，放大倍率：

10倍，通光口径D：

10mm

半视场角：

5.5°设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um

计算：

系统焦距f，D/f，后焦距（BFL），观察范围尺寸

设计题目7双胶合放大镜设计（双胶合结构）参数

题目8、单片放大镜设计

设计要求：

采用单片（singlet）结构，放大倍率：

5倍，通光口径D：

15mm

半视场角：

10°设计波长：

0.486um、0.587um、0.656um

计算：

系统焦距f，D/f，后焦距（BFL），观察范围尺寸

设计题目8单片放大镜设计（单片结构）参数

注1：

题目1-8：

可根据每个组的学生人数，变换不同的设计要求，得到不同的设计结果。

注2：

学生可以自选题目或选择指导老师拟定的题目。

（自选题目需要得到指导教师对题目的难度、工作量确认后方可）

附件2《工程光学》课程设计大纲

适用专业：

光电子技术科学专业

时间：

2周----2011~2012学年第1学期第10-11周

实习班级：

物理与材料工程学院光电子技术科学专业2008级1，2班

一、课程性质

《工程光学》是仪器科学与技术学科人才培养计划中的专业基础课。

《工程光学》这门课分为三个教学模块进行，第一模块理论教学、第二模块计算机软件设计、第三个模块实践教学环节。

工程光学课程设计是属于第二模块的教学环节，在学生充分掌握工程光学（几何光学）的理论和典型光路的基础上，利用像差理论能够进行简单光路的光学参数计算和设计，并利用Zemax光学设计软件进行仿真和参数优化，达到理论与实际应用相结合。

而本课程的主要特色是它的设计性。

本课程设计正是为这一目的而开设的。

二、教学目的

1.达到能够灵活运用工程光学课程中所讲授内容，进行近轴光路的计算，设定初始光学参数。

2.熟悉Zemax光学设计软件的基本功能和用法。

3.并能够用Zemax光学设计软件进行简单光路的模拟和优化。

。

4.使学生初步具备查阅资料、参数设计、上机实践和书写科技报告的能力。

三、教学基本内容及步骤

第1～4天：

明确设计内容，查阅相关的参考资料。

第5～7天：

根据设计的要求进行参数计算、确定初始的光学参数。

第8～9天：

负责课程设计的教师安排机房讲解Zemax光学设计软件的使用方法。

第10~11天：

利用Zemax光学设计软件仿真设计并对参数进行优化，得到比较理想的设计结果。

第12~13天：

撰写设计报告（包括理论计算和软件优化）。

第14天：

答辩。

要求：

1人或1-3人为一组，独立完成1个问题。

四、教学基本要求

1、指导教师要在学生开始课程设计的至少前一周召开课程设计动员大会,向学生讲解课程设计大纲,部署课程设计选题,详细讲解每一道题目的要求,要达到的目标,课程设计报告的规范等与课程设计有关的问题，使学生提前做好准备,保证课程设计的顺利进行。

2、指导教师要在选题、设计、上机实现等诸环节上投入精力，加强指导、讨论和答疑的力度。

尤其在选题上，要充分考虑学生目前所具有的知识水平、掌握的开发工具、以及综合设计能力的现状，使题目取材合理、大小适中、难易适度，使学生在完成设计工作后，能有所收获。

3、参加课程设计的学生要珍惜机会、勤奋工作、勇于创新、勇于探索、勇于实践，虚心向指导教师请教，向同学学习，独立完成设计任务。

4、学生需保质、保量、保时间进度地提交规范的课程设计报告，审查由指导教师全权负责。

五、设计内容及时间安排

1、设计选题参见附录。

时间安排

设计内容

第1-4天

选定题目，上网或到图书馆查资料，明确需求。

第5-7天

根据设计的要求进行参数计算、确定初始的光学参数。

第8-9天

负责课程设计的教师安排机房讲解Zemax光学设计软件的使用方法。

第10-11天

利用Zemax光学设计软件仿真设计并对参数进行优化，得到比较理想的设计结果。

第12~13天

撰写设计报告（包括理论计算和软件优化）。

第14天

答辩

地点：

光电子机房（综合楼五楼）

2、设计要求：

（1）对问题分析深入、透彻，结论正确。

（2）利用光学设计软件能重现所设计的光学系统。

（3）对初级结果进行优化，得到较理想的设计结果。

（4）报告条理清晰，语言流畅，图表齐全、规范。

3、实习报告要求：

（1）封面；

（2）内容提要；

（3）目录；

（4）“实习报告”正文应该包含以下内容：

概述题目的内容及问题分析；

计算或仿真所做问题的结果；

分析所得出的结论；

参考文献。

4、实习验收要求：

（1）运行所设计的系统；

（2）回答有关问题；

（3）提交实习报告（打印）；

（4）以选课班级为单位提交光盘;

（5）内容有创新的成绩要高一些。

5、考核标准包括：

（1）根据设计题目的要求，计算初级像差，得到初级光学参数（30%）

（2）利用光学设计软件能重现所设计的光学系统。

对初级结果进行优化，得到较理想的设计结果。

（40%）

（3）总结报告（30%）

六、设计报告书写要求

（1）按照要求书写设计报告；

（2）要求报告层次结构清晰、图表完整、语言通顺、字迹工整。

七、验收要求

（1）运行所设计的系统；

（2）回答有关问题；

（3）提交实习报告（打印）；

（4）以选课班级为单位提交光盘;

（5）内容有创新的成绩要高一些。

八、考核方式和方法

通过设计答辩方式，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神，总结报告和答辩水平以及学习态度综合考评。

成绩分为优、良、中、及格和不及格五等。

评定成绩=平时出勤（20%）+设计报告（30%）+验收和答辩（50%）

大纲撰写人：

大纲审阅人：

学院负责人：

修订日期：

2010年9月10日