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Tsinghua University

光电仪器设计

Tsinghua University via XuetangX

Overview

本课程包括以下5部分内容:

1.仪器设计方法: 1). 仪器设计方法:介绍仪器设计发展趋势,仪器组成,分类等; 2). 误差理论:误差传递与分析,误差分配等,重点介绍阿贝误差; 3). 仪器设计原则:重点介绍阿贝原则和光学自适应原则。

2.仪器总体设计:以典型仪器为例,介绍该仪器的发展,关键技术,和总体设计需要考虑的问题。 1). 观测仪器,以显微镜为主介绍,包括相衬显微成像,高分辨荧光显微成像等。 2). 计量仪器,以干涉仪为主介绍,包括大尺寸测量,纳米测量等 3). 分析仪器,以光谱仪为主介绍,包括色散光谱仪和傅立叶变换光谱仪。

3.仪器关键部件 1). 标准器,介绍标准溯源,标准器种类,安装和调试,重点介绍光栅尺; 2). 纵向瞄准(调焦):重点介绍共焦测量,介绍双路探测和外差探测的特点; 3). 横向瞄准,重点介绍光刻中的对准技术,以及几何量测量中的一些对准技术。
4. 典型仪器发展趋势:与一些专业的仪器厂家访谈,讨论仪器现状和发展趋势。

5. 实验:1)以光学计量仪器为例,介绍一些光学实验的基本技巧、方法。2)在讨论相机的调焦、调光等基础知识之后,介绍照片的一些拍摄技巧,以及简单的后期制作。

Syllabus

  • 第1章 绪论
    • 1.1 为什么要学光电仪器设计
    • 1.2 课程简介
    • 1.3 学习方法和课程要求
  • 第2章 仪器误差分析和分配
    • 2.1 误差基本概念
    • 2.2 误差表示方法
    • 2.3 实验设计方法
    • 2.4 误差分析实例
    • 2.5 仪器误差分配
  • 第3章 光电仪器设计原则
    • 3.1 什么是阿贝误差
    • 3.2 阿贝误差的补偿
    • 3.3 工程应用中如何补偿阿贝误差
    • 3.4 光学自适应原则
  • 辅助内容:光学实验基本技能
    • A1 走进光学实验室
    • A2 调整光线与导轨平行
    • A3 针孔滤波和光束的扩束准直
    • A4 干涉实验
    • A5 光纤耦合
  • 第4章 干涉仪
    • 4.1 泰曼格林干涉仪与双频干涉仪
    • 4.2 双频干涉仪的位相测量方法
    • 4.3 双频激光干涉仪的组成与使用
    • 4.4 神奇的角锥棱镜和猫眼反射镜
    • 4.5 平面镜干涉仪
    • 4.6 几何量测量用干涉仪
    • 4.7 干涉仪安装
    • 访谈 双频激光干涉仪开发过程中的点点滴滴
    • 4.8 菲索面形测量干涉仪
    • 4.9 面形测量干涉仪新进展
    • 4.10 菲索干涉仪使用
  • 第5章 光谱仪
    • 5.1 光谱仪分类与指标
    • 5.2 与能量相关的指标
    • 5.3 全息光栅色散型光谱仪
    • 5.4 中阶梯光栅色散型光谱仪
    • 5.5 傅立叶变换光谱仪
    • 5.6 傅立叶变换光谱仪的参数计算
    • 5.7 外差型傅立叶变换光谱仪
    • 5.8 空间调制傅立叶变换光谱仪
    • 5.9 原子吸收分光光度计使用
    • 5.10 紫外分光光度计使用
    • 访谈 浅谈国产光谱仪的发展
  • 第6章 显微镜
    • 6.1 显微镜发展历史
    • 6.2 典型显微图像及其功能
    • 6.3 显微镜的基本结构
    • 6.4 显微镜成像原理、放大率及分辨率
    • 6.5 物镜和目镜、成像像差
    • 6.6 光源和滤波片、照明方式
    • 6.7 显微镜的操作方法
    • 6.8 超高分辨率受激发射耗损(STED)显微镜技术
    • 6.9 相衬显微成像技术
    • 访谈 国产显微镜发展历程
    • 访谈 显微镜最新发展趋势
  • 第7章 光电仪器新进展
    • 7.1 飞秒激光频率梳
    • 7.2 飞秒光梳测距1
    • 7.3 飞秒光梳测距2
    • 7.4 飞秒光梳光谱分析
    • 7.5 激光跟踪仪原理
    • 访谈 激光跟踪仪的发展和应用
    • 7.6 激光跟踪仪的功能演示
  • 第8章 标准器
    • 8.1 标准器概述与光波波长
    • 8.2 标尺和度盘
    • 8.3 莫尔条纹的几何解释
    • 8.4 莫尔条纹的衍射光学解释
    • 8.5 光栅读数头
    • 8.6 光栅尺参数设计和误差
  • 第9章 横纵向瞄准
    • 9.1 横纵向瞄准
    • 9.2 读数测微系统
    • 9.3 光电瞄准
    • 9.4 纵向定位概述和共焦法
    • 9.5 其他纵向定位方法
  • 辅助内容:照相机与摄影
    • B1 相机原理与摄影入门
    • B2 相机的变焦和对焦技术
    • B3 单反相机的基本操作
    • B4 复杂场景下的拍摄技巧
    • B5 浅谈构图和后期处理
  • 课程总结
    • 课程总结
  • 期末考试

    Taught by

    Guanhao Wu, Lijiang Zeng, and Yao Hu

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