光电信息科学与工程专业实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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于清旭 编

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• 光电信息科学与工程
• 实验教学
• 光电子技术
• 信息科学
• 工程教育
• 高等教育
• 大学教材
• 实践课程
• 实验报告
• 光通信

出版社： 大连理工大学出版社

ISBN：9787568502825

版次：1

商品编码：11884322

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-02-01

用纸：胶版纸

页数：220

字数：328000

正文语种：中文

内容简介

　　光电信息科学与工程专业实验课为该专业三-四年级必修课。《光电信息科学与工程专业实验》围绕实验涉及的内容对相应的原理、实验和应用背景做了简要的阐述。《光电信息科学与工程专业实验》内容包括绪论、计算机信号采集和处理基础、光纤光学基础实验、光纤通信基础实验、光纤传感技术基础、激光光谱测量技术等六章，共包括20个实验。

目录

第1章 绪论
1．1 光电信息科学与工程专业概述
1．2 光电信息科学与工程专业实验简介

第2章 计算机信号采集和处理基础
2．1 虚拟仪器技术和LabVIEw软件平台基础
2．2 LabVIEw虚拟仪器程序设计（实验1）
2．3 基于LabVIEW的虚拟仪器测量（实验2）
2．4 基于LabVIEw的数字图像处理（实验3）
2．5 基于LabVIEW的数字图像采集与测量（实验4）

第3章 光纤光学基础实验
3．1 光纤的结构与分类
3．2 光纤的损耗与色散特性
3．3 光纤模场的观测和固定连接方法（实验5）
3．4 光纤及光纤无源器件的损耗测量（实验6）

第4章 光纤通信基础实验
4．1 光纤通信技术概述
4．2 光纤波分复用通信（实验7）
4．3 掺铒光纤放大器原理及光谱特性测量（实验8）
4．4 掺铒光纤激光器输出特性测量（实验9）
4．5 微波光纤传输（实验10）

第5章 光纤传感技术基础
5．1 光纤传感器原理概述
5．2 强度调制型光纤传感器（实验11）
5．3 基于光纤布拉格光栅的应变和温度传感器（实验12）
5．4 基于光纤法布里一珀罗干涉仪的应变和温度传感器（实验13）
5．5 光纤白光干涉仪（实验14）

第6章 激光光谱测量技术
6．1 激光和激光光谱学概述
6．2 可调谐CO2分子激光器及其输出特性研究（实验15）
6．3 光声光谱微量气体检测技术（实验16）
6．4 近红外气体吸收光谱测量（实验17）
6．5 基于氩离子激光器的拉曼光谱测量（实验18）
6．6 激光诱导荧光光谱（实验19）
6．7 基于电寻址液晶光阀的光信息综合实验（实验20）

附录
参考文献

前言/序言

光电信息科学与工程专业实验 内容简介 本书是一本面向光电信息科学与工程专业学生精心编撰的实验教材，旨在通过系统性的实验教学，帮助学生深入理解光电信息科学与工程领域的核心概念、基本原理和关键技术。实验内容涵盖了光电信号的产生、传输、处理、检测以及与信息科学的交叉融合等多个方面，力求理论与实践相结合，培养学生扎实的专业基础、优秀的实践动手能力以及独立解决工程问题的能力。 第一章 光学基础实验 本章重点关注光的基本性质及其在工程中的应用。 光的干涉与衍射：通过杨氏双缝干涉、菲涅耳单缝衍射等经典实验，学生将亲身观察并测量光的波动性，理解干涉条纹和衍射图样的形成机理，以及它们在测量、成像等领域的应用。实验将涉及激光器的使用、光学元件的搭建与调整、以及对实验数据的精确测量与分析。学生需要掌握如何利用干涉和衍射现象进行波长测量、光阑尺寸测量等，并思考其在光学仪器设计中的意义。 光的偏振：本实验旨在让学生理解光的偏振现象，掌握不同偏振片的特性，并了解偏振在液晶显示、光通信、光学测量等方面的应用。通过实验，学生将学习如何产生、检验和控制光的偏振状态，例如利用起偏器和检偏器测量光的偏振度，以及观察线偏振光通过波片后变为圆偏振光或椭圆偏振光的现象。这有助于学生理解偏振复用技术在提高信息传输容量中的作用。 几何光学成像：本章通过透镜成像、组合透镜成像、望远镜、显微镜等实验，让学生深入理解光的传播规律，掌握光学成像的原理。学生将学习如何搭建光学系统，测量透镜的焦距，分析成像的放大率、清晰度等，并动手组装简单的成像系统。这将为理解光电探测器前的成像光学设计打下基础。 激光器原理与应用：本实验介绍常见激光器的基本工作原理，如气体激光器、半导体激光器等，并展示激光在测量、通信、材料加工等领域的应用。学生将了解激光器的腔体结构、增益介质、抽运方式等，并通过实验观察激光器的光束特性（如单色性、方向性、相干性），学习如何进行激光安全操作。 第二章 光电信号的产生与探测 本章聚焦于光信号的产生机制以及如何将其转换为电信号，这是光电信息技术的核心环节。 光电导效应与光电导探测器：学生将学习光电导材料（如CdS、CdSe）的光电导特性，理解光照强度如何影响材料的电导率。通过搭建光电导传感器电路，测量不同光照强度下的输出电压，学习其在光敏开关、光强度计等方面的应用。 光伏效应与光伏探测器：本实验介绍半导体p-n结的光伏效应，理解光子能量如何转化为电能。学生将使用太阳能电池等器件，测量其在不同光照强度和负载下的输出特性，学习光伏器件的效率参数，并了解其在光伏发电、光电转换等领域的应用。 光电倍增管（PMT）原理与应用：本实验旨在让学生理解光电倍增管的工作原理，学习其超高灵敏度的探测能力。通过实验，学生将了解光电阴极、倍增极等结构，并尝试测量微弱光信号。这将为理解高灵敏度光探测在科学研究和工程应用中的重要性提供感性认识。 半导体光电探测器（PIN管、雪崩管）：本章重点介绍PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理和性能特点。学生将测量这些探测器的响应速度、量子效率、噪声等参数，并进行对比分析。这将帮助学生理解不同探测器在光通信、激光测距等领域的适用性。 CCD与CMOS图像传感器：本实验介绍CCD和CMOS图像传感器的基本结构和成像原理。学生将了解像素单元的光电转换和电荷传输过程，并尝试使用简单的图像采集设备进行图像获取和初步处理。这将为理解数字图像的形成和处理提供基础。 第三章 光信息传输与调制 本章关注如何利用光信号承载和传输信息。 光纤传输特性：本实验介绍光纤的基本类型（单模、多模）和结构，理解光在光纤中的传播机理。学生将学习光纤的数值孔径、截止波长等参数，并通过实验测量光纤的损耗（如弯曲损耗、连接损耗）和色散。这将为理解光纤通信系统的性能提供基础。 光信号的调制：本章介绍常见的几种光信号调制方式，如强度调制、相位调制等。学生将学习如何利用电信号控制光源的输出（如LED、半导体激光器），实现光信号的调制。通过示波器等仪器观察调制信号的时域波形，理解调制信号对信息承载能力的影响。 光电耦合器：本实验介绍光电耦合器的工作原理，理解其如何实现电信号与光信号之间的隔离传输。学生将搭建光电耦合器电路，测试其传输特性，如隔离度、传输速率等，并了解其在电路隔离、信号传递中的应用。 光调制器的基本原理与应用：本章介绍电光调制器、声光调制器等基本调制器件的原理。学生将了解这些器件如何利用外加电场或声场来改变光的传播特性，从而实现对光的调制。通过实验观察不同调制方式下的光输出特性。 第四章 光信息处理与识别 本章探讨如何对光信号进行处理、分析和提取有用信息。 光学信息处理（全息技术）：本实验介绍全息记录和再现的原理，学生将学习如何制作简单的全息图，并理解其三维成像特性。这将为理解光学信息存储和处理的潜力提供直观认识。 数字图像处理基础：本章通过一系列实验，让学生掌握基本的数字图像处理算法，如图像增强（亮度、对比度调整）、图像滤波（平滑、锐化）、边缘检测等。学生将学习使用图像处理软件或编程语言（如MATLAB、Python）实现这些算法，并理解它们在图像去噪、特征提取等方面的作用。 模式识别与光学特征提取：本实验介绍利用光学方法或计算机视觉技术进行模式识别。例如，通过霍夫变换检测直线或圆，或者利用模板匹配进行目标识别。学生将学习如何提取图像中的关键特征，并利用这些特征进行分类或识别。 光电检测系统设计：本章结合前几章的知识，引导学生进行简单的光电检测系统设计。例如，设计一个简易的光强自动控制系统，或者一个基于光电传感器的距离测量系统。学生需要综合考虑光源、传感器、信号处理电路的设计，并进行初步的系统集成和测试。 第五章 光通信与光网络基础 本章将光电技术与通信工程相结合，介绍光通信的基本原理和系统构成。 光收发模块的搭建与测试：学生将学习如何将激光器、光纤、光电探测器等元件组合成一个基本的光收发模块。通过实验，测量其传输距离、误码率等性能指标，并理解光通信链路的构成。 光信号的复用技术：本实验介绍波分复用（WDM）的基本原理，理解如何利用不同波长的光信号承载不同的信息。学生将尝试使用波分复用器件，观察不同信道的光信号。这将为理解现代光通信网络的高效传输提供概念性认识。 光网络节点与拓扑：本章通过仿真或简单的物理实验，介绍光交换、光路由等基本概念，以及不同光网络拓扑结构（如总线型、星型）的特点。学生将理解光信号在网络中的传输路径和交换方式。 第六章 光电集成与现代光电子器件 本章关注光电技术的集成化发展趋势以及一些现代光电子器件。 光电子集成电路（PIC）初步：本实验介绍光电子集成电路的基本概念，了解如何将多个光电子功能单元集成到同一芯片上。通过介绍一些典型的PIC应用，如光收发模块集成、光开关阵列等，让学生对光电集成技术的发展方向有所了解。 LED阵列与显示技术：本章介绍LED作为显示元件的应用。学生将了解LED阵列的驱动方式，以及其在显示屏、指示器等方面的应用。通过实验，观察LED阵列的亮度、颜色均匀性等。 光传感技术在物联网中的应用：本章将光电探测技术与物联网概念相结合，介绍各种光传感器在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用。例如，光电编码器在位移测量中的应用，或者光电传感器在物体存在检测中的应用。 实验要求与评估 每项实验都将提供详细的实验指导书，包括实验目的、原理、仪器设备、实验步骤、数据记录表格以及思考题。学生在实验过程中需要严格按照实验步骤操作，注意实验安全，并认真记录实验数据。实验结束后，学生需要提交详细的实验报告，报告应包括实验目的、原理概述、实验装置、实验数据及处理结果、实验结果分析、误差分析以及对实验的体会和建议。 实验评估将综合考虑学生在实验过程中的表现（如操作熟练度、安全意识、团队协作能力）、实验数据的准确性、实验报告的完整性和深度、以及对实验问题的思考和解答能力。 结论 通过本教材的系统性实验学习，学生将不仅能够掌握光电信息科学与工程专业的核心理论知识，更重要的是能够具备独立设计、搭建、调试和分析光电信息系统和器件的能力。这些实践经验将为学生未来从事科研、工程设计、技术开发等工作奠定坚实的基础，并使其能够深刻理解和应对光电信息技术领域不断涌现的新挑战与新机遇。本书旨在培养具有创新精神和工程实践能力的未来光电信息科学与工程领域的专业人才。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对前沿技术抱有浓厚兴趣的学习者，对“光电信息科学与工程”这个跨学科领域尤为着迷。在寻找能够系统性提升我这方面实践能力的资源时，我看到了《光电信息科学与工程专业实验》。我尤其关注书中实验的深度和广度。它是否能够覆盖到诸如激光应用、光通信系统、光电探测、信息编码与解码、甚至一些与人工智能相关的光电交叉领域？我希望书中提供的实验不仅操作性强，更具有一定的挑战性，能够促使我去思考如何优化实验参数，如何设计更高效的实验方案。我还在期待，书中是否能够对不同实验所需的关键器件和核心技术进行深入的剖析，例如，不同类型激光器的特性比较，光纤的模式传播原理，或者CMOS图像传感器的像素读出机制。我期望这本实验书能够成为我连接理论学习与实际工程应用之间的桥梁，帮助我从一个理论学习者，蜕变为一个能够独立思考和动手解决光电信息领域实际问题的工程师。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在翻阅《光电信息科学与工程专业实验》之前，我对“专业实验”的印象还停留在比较基础的演示性操作上。然而，这本书在我的预期之外，给我带来了不少惊喜。我注意到书中对实验的分类和组织方式似乎很有条理，是否涵盖了从基础光学原理到复杂的集成系统等多个层次的实验内容？我希望能看到一些能够模拟真实工程场景的实验设计，例如，涉及到光信号的调制解调，或者利用光电器件构建简易的测量系统。我对书中是否提供了详细的实验数据分析方法非常感兴趣，比如如何进行误差分析，如何解读频谱图或者时域信号，以及如何使用一些常用的专业软件辅助实验。另外，我还在思考，这本书是否能够帮助我理解不同光电器件（如LED、激光器、光电二极管、CCD/CMOS传感器等）的工作特性及其在实际系统中的应用？我期望这本书能够像一位经验丰富的导师，在我的实验探索之路上给予我清晰的指引和启发，让我能够真正地“玩转”光电信息技术。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对光学和信息交叉领域充满好奇心的读者，偶然间发现了这本《光电信息科学与工程专业实验》。我一直觉得，理论学习再扎实，如果不能落地实践，终究是空中楼阁。这本书的出现，恰恰满足了我这种渴望动手探索的需求。我特别关注书中实验的创新性，是否能涵盖一些当前光电信息领域的前沿技术或者热门应用？比如，关于激光技术、光纤通信、图像处理、传感器技术等方面的实验，是否能有一些令人眼前一亮的设计？我更希望书中不仅仅是罗列实验步骤，而是能深入浅出地解释每个实验背后的物理原理和工程意义。能否引导读者思考实验结果可能受到的影响因素，以及如何通过改进实验来获得更优的结果？此外，实验报告的撰写指导也是我非常看重的一部分，好的实验报告不仅是对实验过程的记录，更是对实验结果的分析和总结，能有效提升读者的科学思维和表达能力。我对这本书的期望，是它能够成为一本集理论指导、实践操作、前沿探索和能力培养于一体的宝贵学习资源。

评分☆☆☆☆☆

作为一名已经接触过一些光电基础知识的学生，我一直渴望找到一本能够真正将理论与实践紧密结合的实验教材。这本《光电信息科学与工程专业实验》吸引我的地方在于，我希望能看到其中包含的实验能够帮助我深入理解光与电的相互作用，以及它们如何在信息传递和处理中发挥作用。我特别留意书中的实验是否能够引导我去思考光信号的产生、传输、检测和处理等一系列过程。比如，关于光纤通信的实验，是否能让我理解不同调制方式对传输速率和质量的影响？关于图像传感器的实验，是否能让我了解像素结构、量子效率以及噪声对成像质量的重要性？我希望这本书的实验设计不仅仅是“知其然”，更能让我“知其所以然”，通过动手操作，真正领悟光电信息科学的核心思想。我对这本书的期望，是它能够帮助我建立起对复杂光电系统的整体认知，并培养出扎实的工程实践能力，为我未来的学习和职业发展打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

初拿到这本《光电信息科学与工程专业实验》，我对它的期待值其实是蛮高的。毕竟，这个专业方向本身就充满了科技感和未来感，能将抽象的理论知识转化为实际操作，我一直认为是非常有价值的学习方式。这本书的封面设计简洁大气，带着一丝严谨的学术气息，让我觉得里面的内容一定扎实可信。我尤其关注的是它是否能很好地衔接课堂上学到的理论，把那些公式和概念变得生动形象。我希望这本书里的实验设计能够逻辑清晰，步骤明确，即使是初学者也能循序渐进地掌握。同时，实验器材的介绍和使用方法也应该详细到位，毕竟很多实验设备都是价值不菲且操作精密的。我还会留意书中是否提供了一些拓展性的思考题或者进阶实验，这能帮助我更深入地理解实验原理，培养独立解决问题的能力。总而言之，我期望这本书能成为我在光电信息科学与工程领域学习路上的得力助手，不仅让我学到知识，更能激发我对这个学科的热情和兴趣。