光学设计课程设计与要求_11级
傅里叶光学课程设计
傅里叶光学课程设计一、教学目标本课程旨在通过傅里叶光学的学习，让学生掌握傅里叶变换在光学领域中的应用，理解光学系统中的波动现象。
具体目标如下：1.理解傅里叶变换的基本概念和原理。
2.掌握傅里叶变换在光学系统中的应用，如傅里叶光学成像、光栅衍射等。
3.了解光学系统中波动现象的数学描述和相关原理。
4.能够运用傅里叶变换解决光学问题，如从实验数据中提取有用信息。
5.能够使用相关软件工具进行光学设计和仿真。
情感态度价值观目标：1.培养学生对科学研究的兴趣和热情，提高学生对光学学科的认同感。
2.培养学生团队合作精神，鼓励学生在讨论和实践中积极探索。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.傅里叶变换的基本概念和原理，包括傅里叶级数、傅里叶变换的数学描述和性质。
2.傅里叶变换在光学系统中的应用，如傅里叶光学成像、光栅衍射等，涉及光学系统的波动现象和成像原理。
3.光学系统中波动现象的数学描述和相关原理，如波动方程、光波的传播和衍射等。
4.第一周：傅里叶变换的基本概念和原理。
5.第二周：傅里叶变换在光学系统中的应用。
6.第三周：光学系统中波动现象的数学描述和相关原理。
三、教学方法为了提高学生对傅里叶光学的理解和应用能力，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于讲解傅里叶变换的基本概念和原理，以及光学系统中波动现象的数学描述和相关原理。
2.案例分析法：通过分析具体的傅里叶光学应用案例，帮助学生理解傅里叶变换在实际问题中的应用。
3.实验法：安排实验环节，让学生亲手进行光学实验，从实验数据中提取有用信息，培养学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《傅里叶光学》相关教材，用于提供基础知识和理论框架。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，供学生深入学习和研究。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，用于辅助讲解和展示。
4.实验设备：准备相关的实验设备和器材，用于实验教学环节。
光学设计课程设计
光学设计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解光学设计的基本概念、原理和方法，掌握光学系统的组成和设计流程，培养学生的创新意识和实践能力。
具体目标如下：1.知识目标：•掌握光学基本概念、原理和定律。
•了解光学系统的组成和分类。
•学习光学设计的方法和步骤。
2.技能目标：•能够运用光学原理分析光学系统。
•掌握光学设计软件的基本操作。
•具备光学系统设计和优化能力。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对光学科技的兴趣和热情。
•增强学生的创新意识和团队合作精神。
•培养学生关注社会发展和实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.光学基本概念、原理和定律：光的传播、反射、折射、衍射等。
2.光学系统组成：透镜、镜片、光源、探测器等。
3.光学设计方法：几何光学、波动光学、数值光学等。
4.光学系统设计流程：需求分析、光学设计、光学仿真、优化等。
5.光学设计软件操作：Zemax、TracePro、LightTools等。
三、教学方法为实现课程目标，本课程将采用多种教学方法，如：1.讲授法：讲解光学基本概念、原理和定律，以及光学系统设计方法。
2.案例分析法：分析实际光学系统设计案例，让学生了解光学设计的过程和技巧。
3.实验法：让学生动手进行光学实验，培养实际操作能力和实验素养。
4.讨论法：分组讨论光学问题，培养学生的团队协作和沟通能力。
四、教学资源为实现课程目标，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光学设计教材，如《光学设计》、《光学原理》等。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，如《光学手册》、《光学工程》等。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，辅助学生理解和掌握光学知识。
4.实验设备：配置光学实验器材，如透镜、光源、探测器等，供学生进行实验。
5.光学设计软件：提供正版光学设计软件，如Zemax、TracePro、LightTools等，供学生学习和使用。
五、教学评估为全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，以了解学生的学习态度和实际水平。
光学设计课程建设思路、建设目标和建设方案
光学设计课程建设思路、建设目标和建设方案随着我国科技水平的不断提高，光学设计在众多领域发挥着越来越重要的作用。
为了培养具有创新精神和实践能力的光学设计人才，本文将探讨光学设计课程的建设思路、建设目标和建设方案。
一、建设思路1.紧密结合国家发展战略，以社会需求为导向，明确光学设计课程的培养目标。
2.强化光学基础知识教育，提高学生的理论素养。
3.突出实践能力培养，增加实验、实习等实践环节。
4.注重创新能力培养，鼓励学生参与科研项目，开展创新实验。
5.拓展国际视野，加强与国际知名光学设计领域的交流与合作。
二、建设目标1.培养具备扎实光学基础知识、较强实践能力和创新精神的光学设计人才。
2.使学生掌握光学设计的基本原理、方法和技能，具备独立分析和解决光学设计问题的能力。
3.培养学生具备良好的团队协作和沟通能力，提高其在光学设计领域的竞争力。
4.拓宽学生国际视野，提升其国际化水平。
三、建设方案1.优化课程设置（1）加强光学基础课程，如光学原理、光学仪器等。
（2）增设光学设计相关课程，如光学系统设计、光学元件设计等。
（3）增加实践环节，如实验、实习、课程设计等。
2.教学方法改革（1）采用线上线下相结合的教学模式，提高教学质量。
（2）推广案例教学、讨论式教学等，增强学生的参与度和积极性。
（3）注重培养学生的实际操作能力，加强实验室建设。
3.师资队伍建设（1）引进具有丰富光学设计经验的教师，提高师资水平。
（2）加强教师培训，提高教师的教学和科研能力。
（3）鼓励教师参与国际合作与交流，提升师资队伍的国际化水平。
4.科研与创新能力培养（1）鼓励学生参与科研项目，提高其科研素养。
（2）设立光学设计创新实验项目，培养学生的创新能力。
（3）组织学生参加光学设计竞赛，提升其实践能力。
5.国际交流与合作（1）与国外知名高校和科研机构建立合作关系，开展学术交流。
（2）引进国外优秀光学设计课程，提高课程质量。
（3）选拔优秀学生赴国外高校进行交流学习。
光学设计cad课程设计
光学设计cad课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握CAD软件在光学设计中基本操作与使用方法，包括图形绘制、修改及参数化设计。
2. 使学生理解光学基本原理，如光的传播、反射、折射等，并能运用这些原理进行光学元件的设计。
3. 让学生了解光学系统中常见元件的构造、性能及其在光学设计中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行光学元件的绘制与模拟的能力。
2. 培养学生分析光学问题，运用光学原理解决实际问题的能力。
3. 培养学生通过团队协作，共同完成光学设计项目的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学设计的兴趣，激发他们探索光学领域的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据和实验过程的准确性。
3. 培养学生具备良好的团队协作精神和沟通能力，学会分享与交流。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，要求学生将所学的光学知识与CAD 技能相结合，完成实际的光学设计项目。
学生特点：学生具备一定的光学基础知识，熟悉计算机操作，但对CAD软件在光学设计中的应用尚不熟练。
教学要求：教师需引导学生将理论知识与实际操作相结合，注重培养学生的动手能力和解决问题的能力。
通过小组合作，培养学生团队协作和沟通表达能力。
在教学过程中，关注学生的个性化需求，激发学生的学习兴趣，提高他们的自主学习和创新能力。
二、教学内容1. 光学基础知识回顾：光的传播、反射、折射定律，光学元件的基本概念。
2. CAD软件介绍：软件安装、界面认识、基本操作与工具使用。
3. 光学元件设计与绘制：平面镜、凸透镜、凹透镜等基本元件的绘制方法。
- 平面镜设计：使用CAD软件绘制平面镜，了解其在光学系统中的作用。
- 凸透镜设计：学习凸透镜的绘制方法，掌握其光学性质及焦距计算。
- 凹透镜设计：学习凹透镜的绘制方法，掌握其光学性质及焦距计算。
4. 光学系统设计实例：利用所学知识，设计并绘制简单光学系统，如显微镜、望远镜等。
5. 光学设计项目实践：分组进行光学设计项目，从需求分析、方案设计到CAD绘制，完成一个完整的光学设计过程。
光学设计课程设计报告
光学设计课程设计报告一、教学目标本课程旨在让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生的动手能力和创新精神。
具体目标如下：1.知识目标：学生能熟练掌握光学设计的基本概念、原理和公式，了解光学设计的应用领域和发展趋势。
2.技能目标：学生能运用光学设计软件进行简单的光学系统设计，具备实际操作能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光学设计的兴趣，提高学生的科学素养，使学生认识到光学设计在现代科技中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学设计的基本原理、光学系统的设计方法、光学设计软件的使用等。
具体安排如下：1.光学设计的基本原理：包括光的传播、反射、折射等基本现象，以及光学元件的性质和功能。
2.光学系统的设计方法：包括几何光学设计、物理光学设计等方法，以及光学系统性能的评价指标。
3.光学设计软件的使用：学习Zemax、LightTools等光学设计软件的操作方法，进行实际的光学系统设计。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解光学设计的基本原理和公式，使学生掌握基础知识。
2.讨论法：引导学生就光学系统设计方法进行讨论，提高学生的思考能力。
3.案例分析法：分析具体的光学设计案例，使学生了解光学设计在实际应用中的重要性。
4.实验法：利用光学实验设备，让学生动手进行光学系统的设计和测试，培养学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括：1.教材：《光学设计基础》等教材，为学生提供理论知识的学习。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：包括教学PPT、视频等，为学生提供直观的学习体验。
4.实验设备：包括光学显微镜、望远镜等，为学生提供实践操作的机会。
以上教学资源将共同支持本课程的教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂提问、讨论、实验操作等方式，评估学生的参与度和实际操作能力。
初中光学项目化课程设计
初中光学项目化课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解光学基础知识，掌握光的传播、反射、折射等基本概念；2. 学习光学元件的功能和原理，如凸透镜、凹透镜、平面镜等；3. 了解光在自然界和日常生活中的应用，如光的色散、光纤通信等。
技能目标：1. 能够运用光学知识解释生活中的现象，解决实际问题；2. 学会使用光学仪器，如望远镜、显微镜等，进行观察和实验；3. 培养动手操作能力和团队协作能力，完成光学项目的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学现象的好奇心和探索精神，激发学习兴趣；2. 增强学生的环保意识，关注光学技术在环保领域的应用；3. 培养学生热爱科学、追求真理的价值观，提高创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为初中光学项目化课程，以实践为主，理论联系实际，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：初中学生具有较强的求知欲和好奇心，喜欢动手实践，但光学知识基础薄弱，需要通过项目化教学激发兴趣，提高学习效果。
教学要求：结合学生特点，采用任务驱动、分组合作等教学策略，实现课程目标。
将目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 光的传播：直线传播、光的传播速度、光在同种介质中的传播。
- 教材章节：第二章第一节《光的直线传播》2. 光的反射：平面镜、凸面镜、凹面镜的反射规律，反射光的应用。
- 教材章节：第二章第二节《光的反射》3. 光的折射：光的折射规律，凸透镜、凹透镜的原理和应用。
- 教材章节：第二章第三节《光的折射》4. 光的色散：太阳光的色散，彩虹的形成。
- 教材章节：第二章第四节《光的色散》5. 光学仪器：望远镜、显微镜、眼镜等光学仪器的原理和操作。
- 教材章节：第二章第五节《光学仪器》6. 光与现代科技：光纤通信、激光技术、光学传感器等。
- 教材章节：第二章第六节《光与现代科技》教学内容安排与进度：第一周：光的传播、光的直线传播第二周：光的反射、反射光的应用第三周：光的折射、凸透镜和凹透镜第四周：光的色散、彩虹的形成第五周：光学仪器、望远镜和显微镜第六周：光与现代科技、光纤通信和激光技术三、教学方法针对光学项目化课程的特点，选择以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解光学基础知识、基本概念和原理。
zamax光学课程设计
zamax光学课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握zamax光学软件的基本操作流程，包括建立模型、设置光学参数和运行模拟。
2. 学生能够掌握zamax光学软件中光学元件的设计原理和光学性能分析方法。
3. 学生能够理解并运用光学原理，如干涉、衍射和折射等，进行光学系统的仿真分析。
技能目标：1. 学生能够独立使用zamax光学软件建立简单的光学模型，并对其进行光学性能分析。
2. 学生能够通过zamax软件模拟不同光学现象，培养实际操作能力和问题解决能力。
3. 学生能够运用zamax软件进行数据采集、处理和分析，形成科学的研究报告。
情感态度价值观目标：1. 学生能够提高对光学工程的兴趣，激发创新思维和探究精神。
2. 学生通过zamax光学课程的学习，培养团队协作、交流和分享的学术氛围。
3. 学生能够认识到光学在科技发展和国防建设中的重要性，树立正确的价值观和社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，以学生动手操作为主，结合理论知识，培养学生的实际应用能力。
学生特点：学生具备一定的光学基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但缺乏实际操作经验。
教学要求：教师应关注学生的个体差异，提供个性化的指导，引导学生主动探索，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过课程目标的实现，使学生在光学领域具备一定的理论素养和实践技能。
二、教学内容1. zamax光学软件概述：介绍zamax软件的发展历程、主要功能和应用领域，使学生对该软件有整体的认识。
相关教材章节：第一章 绪论2. zamax软件基本操作：教授如何安装与启动软件，学习界面布局，掌握基本操作流程。
相关教材章节：第二章 基本操作与界面介绍3. 光学元件设计与分析：学习光学元件的设计原理，掌握如何使用zamax软件进行光学元件的设计与分析。
相关教材章节：第三章 光学元件设计与分析4. 光学系统建模与仿真：教授如何建立光学系统模型，设置光学参数，运行模拟，并分析光学现象。
zemax的课程设计
zemax的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Zemax软件的基本原理和光学设计概念。
2. 学生能够掌握Zemax软件的操作流程，包括建立模型、设置参数、运行仿真和结果分析。
3. 学生能够运用Zemax软件解决实际的光学问题，如透镜设计、光学系统优化等。
技能目标：1. 学生能够独立操作Zemax软件，完成基本的光学设计任务。
2. 学生能够运用Zemax软件进行光学系统的性能分析和优化。
3. 学生通过实践操作，培养解决复杂光学问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习Zemax软件，培养对光学工程的兴趣和热情。
2. 学生在团队协作中，学会分享和交流，培养合作精神。
3. 学生通过光学设计实践，认识到科学技术在现实生活中的应用，增强创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合光学原理和计算机辅助设计，培养学生实际操作能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的光学基础和计算机操作能力。
教学要求：教师需结合学生特点，采用案例教学和任务驱动教学法，引导学生主动参与实践，培养其光学设计和分析能力。
同时，注重培养学生的团队合作意识和创新思维。
通过本课程的学习，使学生在光学设计和分析方面达到具体的学习成果，为未来的学术研究或工作实践打下坚实基础。
二、教学内容1. Zemax软件概述- 软件基本原理和功能介绍- 光学设计基本流程和概念2. Zemax软件操作基础- 软件界面及工具栏功能介绍- 建立光学系统模型的方法- 设置光学系统参数和求解器配置3. 光学系统设计实例- 透镜设计原理及方法- 光学系统优化技巧- 实际案例分析与讨论4. 光学系统性能分析- 像差分析及控制方法- 光学系统MTF曲线绘制与分析- 光学系统杂散光分析5. Zemax软件综合应用- 非序列光学系统设计- 光学系统与机械结构的协同设计- 光学系统性能评估与优化教学内容安排与进度：第一周：Zemax软件概述及光学设计基本流程第二周：Zemax软件操作基础及建立光学系统模型第三周：透镜设计实例与光学系统优化第四周：光学系统性能分析及杂散光分析第五周：非序列光学系统设计及综合应用教材章节关联：本教学内容与教材中光学设计、光学系统性能分析等相关章节紧密关联，结合实际案例，帮助学生更好地理解和掌握光学设计原理和方法。
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8
题目5、技术指标要求： 焦距：f'=120mm； 相对孔径D/f'=1/2.4； 视场角2w=4 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d 为主波长)；
要求给出用ZEMAX优化减小球差和轴向色差的 方法
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三：显微物镜设计
题目6、低倍消色差显微物镜
技术指标要求: =-4，NA=0.1，L=195mm，物高1mm，工作 距不能太小 题目7、中倍消色差显微物镜
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设计指导与答疑
每周安排集中答疑 时间提前通知，要求所有选课 学生必须参加，现场点名。
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在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长) Glass厚度最小值（Min）为0.5mm，最大值（Max）为 20mm；Air厚度最小值（Min）为0.1mm，最大值（Max） 200mm。边缘厚度（Edge）都为0.1mm。
5
题目2、技术指标要求： 焦距：f'=50mm； 相对孔径D/f'=1/4； 视场角2w=46 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d 为主波长)； MTF值：低频18 lp/mm，MTF>90% 边缘视场MTF在20lp/mm处>30% 最大畸变<3%，弥散圆半径尽可能小
9. 《光学系统设计》 ，Milton Laikin著，机械工业出版社
10. /， “光行天下”社区
4
一：摄影物镜的优化设计
题目1、技术指标要求：系统焦距f'=10mm，F#=4， 2w=40°。要求弥散圆半径尽可能小，所有视场在
67.51p/mm处的MTF>0.3
光学软件及应用课程设计
光学设计部分
王伟
1
一、任务 1、根据设计题目简述镜头的设计原理和类型； 2．确定镜头的基本性能要求，并选择合适
的初始结构；
3．输入镜头组数据，设置评价函数操作数，
进行优化设计和像差结果分析；
4．给出像质评价报告，撰写课程设计论文。
2
二、进度安排
1、学习光学设计与CAD技术教程，掌握zemax使用方法和 像差评价方法；（2天） 2、查阅资料，学习zemax像差控制和优化方法；（ 2天） 3、光学自动设计及像差理论，布置任务；（1天） 4、确定初始结构，并进行像差控制和优化设计；给出像质 评价报告；（4天） 5、撰写课程设计论文，修改定稿并交稿。（1天）
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五：菲涅尔透镜的优化设计
要求： 1.掌握菲涅尔透镜的原理 2.学会利用ZEMAX进行菲涅尔透镜的建模的 方法
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六：LED封装结构的建模与仿真
要求： 1.掌握LED封装的结构 2.利用ZEMAX进行建模的仿真，提高封装质 量
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设计评分标准数多的高；
15
课程设计论文内容
应包括以下内容：
1、镜头的设计原理和类型 2、镜头的基本性能要求，并给出使用的初始结构； 3、像差校正、评价函数的设置与优化设计方法。 4、像差结果分析与评价报告；
5、结论与展望
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选题与报告
选题要求：
每位同学选一个题目
可以自拟题目，须经指导教师同意 上交报告： 电子文件：1.ZEMAX文件，学号_姓名.ZMX 2.课程设计报告word版 发到邮箱：ahutgdxx@ 课程设计报告(打印版)：19周周五上午11点 前上交
6
题目3：双高斯照相物镜设计 焦距：40mm; 入瞳直径：8mm； 视场角2w=30 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d 为主波长)； MTF值：100lp/mm处大于0.5
7
二：望远物镜优化设计
题目4、技术指标要求： 入瞳直径：D=20mm； 相对孔径D/f'=1/6.15； 视场角2w=7 在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d 为主波长)； 要求给出用ZEMAX优化减小球差和轴向色差的 方法
2、材料普通的得分比材料贵重的高； 3、在同样结构情况下，最低的MTF值高的得分高，材 料普通的得分高； 4、同样MTF的情况下，弥散斑小的比弥散斑大的得分 高。
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报告评分标准
1. 能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有 收集、加工各种信息及获得新知识的能力。（10） 2. 独立设计、计算、绘图的能力。（15）
3. 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能对课题进行理论 分析，得出有价值的结论；。（15）
4. 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵 守纪律；工作作风严谨务实。 （10） 5. 设计过程完整，设计内容完全；报告简练完整，有见解，立论正确， 论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一， 编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；设计结果有参 考价值。 （40） 6. 在课程设计中，能够体现外语和计算机的应用能力（5） 7. 工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。 （5）
3
三、参考资料
1. 《工程光学设计》，萧泽新著， 电子工业出版社
2. 《现代光学设计方法》，李林，北京理工大学出版社
3. 《应用光学与光学设计基础》，迟泽英，陈文建，东南大学出版社 4. 《工程光学》，郁道银，谈恒英，机械工业出版社 5. 《几何光学像差光学设计》，李晓彤，岑兆丰，浙江大学出版社 6. 《光学设计》，刘钧，高明， ，西安电子科技大学出版社 7. 《基于ZEMAX的光学设计教程》，黄振永编著，哈尔滨工程大学出版 社 8. 《光学镜头优化设计》 毛文炜著， 清华大学出版社
技术指标要求:
=-10，NA=0.25，L=200mm，物高1mm，工 作距不能太小
10
四：激光聚焦物镜优化设计
题目8：技术指标要求： 物距为无穷远； 焦距：f'=60mm； 相对孔径D/f'=1/2； 工作波长=632.8nm 只需要校正轴上点球差； 几何弥散圆直径小于0.002mm 镜头结构尽量简单，争取用两片镜片达到要 求。