华中科技大学-光前光学
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打开光电领域科技创新的“总开关”——记华中科技大学光电学院教授、博士生导师陈云天
创新之路打开光电领域科技创新的“总开关”——记华中科技大学光电学院教授、博士生导师陈云天 张 闻 谢更好 如果说基础研究是科技创新的“总开关”，那么光学基础研究就是那个打开光电领域科技创新的“总开关”。
对华中科技大学光电学院教授，武汉光电国家研究中心及华中科技大学集成电路学院双聘教授陈云天来说，要打开光电领域科技创新的“总开关”，就需要将光学基础理论及计算光学的核心算法和我国光电产业的技术需求紧密结合，在其中的痛点、难点及前沿热点问题的研究上取得突破。
瞄准行业亟须解决的“卡脖子”问题，近年来，陈云天带领计算物理光学团队围绕复杂介质光传输的光学基础理论和底层数值算法的研究，在复杂介质光传输领域提出了一系列创新性理论和计算方法，为发展跨尺度光学系统的底层算法打下基础，并取得了多项突破，包括利用几何光学与波动光学融合的思想，借助数值计算工具，首次揭示了复杂介质光传输的非阿贝尔规范场效应及隐藏对称性；将对称性/变分原理及格林函数传播子技术等基本数学物理方法应用到光学数值计算中，发展了一系列原创性光学仿真算法与技术，在某些点技术工具上突破了光电领域常规商用仿真设计软件的底层限制等。
“年轻的研究者需要培养自己的学术品位，在‘能做什么’和‘想做什么’中做出独立的价值判断，进而在坚持不懈的研究中实现创新。
”认清自己，瞄准远方，脚踏实地，埋首前行，陈云天和他的研究团队继续前行在突破光电领域重要关卡的攻关征程上。
揭秘微妙的“隐藏对称性”对称性原理是现代物理学发展的基石，在人们揭示自然规律和建立物理定律的过程中起到了关键作用。
而光学作为物理学的一个重要分支，对称性之于物理学的重要性同样适用于光学体系。
近期研究发现，光学体系存在微妙的隐藏对称性，导致了空间群无法解释的简并度和奇异的光传输现象。
光学隐藏对称性涉及奇异光学、手征光学与拓扑光子学等多个前沿交叉领域，含有丰富的物理内涵和广阔的应用前景。
鉴于对称性在物理学的各个领域（包括光学领域）的重要性和支配地位，系统性地研究光学体系的隐藏对称性的原理及构造方法，不仅进一步丰富甚至反哺物理学中隐藏对称性的研究手段和方法，还对增强光学与物质相互作用、奇异光学、拓扑光子学、光场调控都有十分重要的意义。
光纤光学第三章
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
10
光通信速率的不断提升
速率(Mb/s) 2 8 34 155 622 1.25 Gb/s 2.5 Gb/s 10 Gb/s 40 Gb/s 160 Gb/s 容纳电话(路） 30 120 480 1920 7680 15436 30720 122880 491520 1966080
远离截止条件为：
43
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模截止
本征值方程: 上式可以简化为: Jl+1 /(UJl)=Kl+1/WKl
W
m个
44
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模远离截止
45
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
K1=n1k0 K2=n2k0
35
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
模式分类的 q 参数
36
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
§3.4.2模式本征值
n n
n
模式的本征值β可由U或W求得 在一般情况下由本征值方程求本征值很复杂, 只能利用计算机进行数值计算。 两种情形可很容易地确定本征值:
11
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
波分复用技术的发展
1310nm/1550nm窗口的波分复用
仍用于接入网，但很少用于长距离传输
1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)
可广泛用于长距离传输，用于建设全光网络
12
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
可利用的波长资源
n n n n n n
10
光通信速率的不断提升
速率(Mb/s) 2 8 34 155 622 1.25 Gb/s 2.5 Gb/s 10 Gb/s 40 Gb/s 160 Gb/s 容纳电话(路） 30 120 480 1920 7680 15436 30720 122880 491520 1966080
远离截止条件为：
43
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模截止
本征值方程: 上式可以简化为: Jl+1 /(UJl)=Kl+1/WKl
W
m个
44
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
EHιm模式(ι>0, q= 1): 导模远离截止
45
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
K1=n1k0 K2=n2k0
35
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
模式分类的 q 参数
36
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
§3.4.2模式本征值
n n
n
模式的本征值β可由U或W求得 在一般情况下由本征值方程求本征值很复杂, 只能利用计算机进行数值计算。 两种情形可很容易地确定本征值:
11
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
波分复用技术的发展
1310nm/1550nm窗口的波分复用
仍用于接入网，但很少用于长距离传输
1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)
可广泛用于长距离传输，用于建设全光网络
12
刘德明：光纤光学 华中科技大学·光电子工程
可利用的波长资源
n n n n n n
华中科技大学 《应用光学》课程PPT——第九章 光学系统的像差
轴外弧矢球差：表示轴外点弧矢宽光束交点与弧矢
细光束交点沿光轴方向的偏离的量度；
§ 9－4 畸变
1. 主光线和高斯象面交点的高 度不等于理想象高，其差别就 是系统的畸变。
Yz Yz y
当孔阑位置移动，主光线与高斯像面交点 高度 变化，引起像的变形。
2. 畸变的影响： 畸变与所有的其它像 差不同，它仅由主光线的 光路决定，仅引起像的变 形，使像对物产生失真， 对成像的清晰度并无影响。
§ 9－1 轴上点的球差
1. 定义：轴上点发出的不同孔径角的光线经系统后的象方截距和 其近轴光象方截距之差称为球差。 轴向球差： L L l 垂轴球差： y LtgU 2.产因：由轴上点发出的同心光束，经光学系统各个折射面折射后， 不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有 不同的偏离。
主光线与辅助一致
4. 弧矢彗差：点BS′到主光线的垂直于光轴方向的距离为弧矢彗 差，以KS′表示。
空间光线追踪的方法计算Ys’
Xs′为宽光束的弧矢场曲。
彗差的存在和消除。
§ 9－3 象散和像面弯曲
一、宽光束的象散和场曲
XT′为宽光束的子午场曲。
宽光束的象散
XT XS X TS
实际像高比理想像高大，称正畸变，反之称负畸变。根据畸变的正负，等距的同心圆 将会变成不同形状的不等距的同心圆，正方网格也会变成枕形或桶形。
3. 相对畸变： 在光学设计中常用上述象高差 δ YZ′相对于理想象高 y′的百 分比q′表示，称相对畸变。
Yz y q 100% y
q
只有匹兹万曲面才能对平面 物体呈清晰像
单个折射面匹兹万象面弯曲的表示式 :
1 n n x p J 2 nnr 2nu
细光束交点沿光轴方向的偏离的量度；
§ 9－4 畸变
1. 主光线和高斯象面交点的高 度不等于理想象高，其差别就 是系统的畸变。
Yz Yz y
当孔阑位置移动，主光线与高斯像面交点 高度 变化，引起像的变形。
2. 畸变的影响： 畸变与所有的其它像 差不同，它仅由主光线的 光路决定，仅引起像的变 形，使像对物产生失真， 对成像的清晰度并无影响。
§ 9－1 轴上点的球差
1. 定义：轴上点发出的不同孔径角的光线经系统后的象方截距和 其近轴光象方截距之差称为球差。 轴向球差： L L l 垂轴球差： y LtgU 2.产因：由轴上点发出的同心光束，经光学系统各个折射面折射后， 不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有 不同的偏离。
主光线与辅助一致
4. 弧矢彗差：点BS′到主光线的垂直于光轴方向的距离为弧矢彗 差，以KS′表示。
空间光线追踪的方法计算Ys’
Xs′为宽光束的弧矢场曲。
彗差的存在和消除。
§ 9－3 象散和像面弯曲
一、宽光束的象散和场曲
XT′为宽光束的子午场曲。
宽光束的象散
XT XS X TS
实际像高比理想像高大，称正畸变，反之称负畸变。根据畸变的正负，等距的同心圆 将会变成不同形状的不等距的同心圆，正方网格也会变成枕形或桶形。
3. 相对畸变： 在光学设计中常用上述象高差 δ YZ′相对于理想象高 y′的百 分比q′表示，称相对畸变。
Yz y q 100% y
q
只有匹兹万曲面才能对平面 物体呈清晰像
单个折射面匹兹万象面弯曲的表示式 :
1 n n x p J 2 nnr 2nu
光纤光学刘德明光纤光学的基本方程
Er E Ez Hr H Hz Ez 和 Hz 总是独立满足波导场方程
2 t
E z H z
2
E z H z
纤光学
17
华中科技大学·光电子工程系
直角坐标系纵横关系式
2Ex
i
w
H z y
b Ez x
b
1
r
r
rHr
1 r
H
1
w
1 r
r
rE
1 r
Er
刘德明：光纤光学
20
华中科技大学·光电子工程系
模式命名
根据场的纵向分量Ez和Hz的存在与否,可 将模式命名为:
(1)横电磁模(TEM): Ez＝Hz＝0; (2)横电模(TE): Ez＝0, Hz≠0; (3)横磁模(TM): Ez≠0,Hz＝0; (4)混杂模(HE或EH):Ez≠0, Hz≠0。 光纤中存在的模式多数为HE(EH)模,有 时也出现TE(TM)模。
t2
HE ((xx,,
y) y)
2
HE ((xx,,
y) y)
0
2＝w2eb2＝n2k02b2 b=n(r)k0cosqz
刘德明：光纤光学
11
华中科技大学·光电子工程系
波导场方程的数学物理意义
波导场方程：是波动光学方法的最基本方 程。它是一个典型的本征方程,其本征值为 或β。当给定波导的边界条件时,求解波 导场方程可得本征解及相应的本征值。通 常将本征解定义为“模式”.
华中科技大学 《应用光学》课程PPT——第四章 平面镜与平面系统
第四章 平面镜与平面系统
平面镜
平行平板
反射棱镜
折射棱镜
平面镜、棱镜在光学系统中的作用：
● 倒像变为正像 ● 改变光轴位置和方向 ● 分光作用 ● 折叠系统、缩小体积、减轻重量 ● 通过旋转改变光路方向，扩大观察范围
§ 4－1 平面镜成像特性
1. 成完善像： 物点发出的同心光束经反 射镜反射后仍成同心光束。
3）表示方法：
规定：物为左手坐标系，oz轴为光轴方向，yoz面和主截面重合， ox轴垂直于主截面，并和所有的反射面平行，通过棱镜组后的坐 标为x′y′z′ 。 原则：①光轴方向 z' 不变 ②垂直于主截面的坐标 x' 视屋脊个数而 定 ③ y‘ 坐标根据总反射次数而定, （一个屋 脊棱算两次反射）而定。奇数次反射，改 变坐标系，偶数次反射坐标系不变。
作业：
4.1，4.2，4.6，4.7，4.10，4.11，4.12
1）光线经平行板折射后，虽然方向不变，但要产生位移。 2）从点A发出的具有不同入射角的各条光线经平行板折射后，具有 不同的轴向位移值，平行板成象是不完善的。
3. 近轴光成像：
sin I1 cos I1 sin I1 1 tgI1 lim I1 0 tgI sin I1 cos I1 sin I1 n 1
2
4
6
A4
8
A5
波长一般以nm为单位。
二、玻璃的选择： 1、可用性 2、透射性 3、双折射性 4、化学稳定性 5、热特性
三、塑料光学材料： 优点：较低的质量、较高的抗冲击性，能提供更多 的形状，可塑造非球面透镜和其他复杂的形状。 缺点：较低的耐温性、耐磨性，抗化学性较差，镀 膜的附着性低，膜层的耐用性也低。
平面镜
平行平板
反射棱镜
折射棱镜
平面镜、棱镜在光学系统中的作用：
● 倒像变为正像 ● 改变光轴位置和方向 ● 分光作用 ● 折叠系统、缩小体积、减轻重量 ● 通过旋转改变光路方向，扩大观察范围
§ 4－1 平面镜成像特性
1. 成完善像： 物点发出的同心光束经反 射镜反射后仍成同心光束。
3）表示方法：
规定：物为左手坐标系，oz轴为光轴方向，yoz面和主截面重合， ox轴垂直于主截面，并和所有的反射面平行，通过棱镜组后的坐 标为x′y′z′ 。 原则：①光轴方向 z' 不变 ②垂直于主截面的坐标 x' 视屋脊个数而 定 ③ y‘ 坐标根据总反射次数而定, （一个屋 脊棱算两次反射）而定。奇数次反射，改 变坐标系，偶数次反射坐标系不变。
作业：
4.1，4.2，4.6，4.7，4.10，4.11，4.12
1）光线经平行板折射后，虽然方向不变，但要产生位移。 2）从点A发出的具有不同入射角的各条光线经平行板折射后，具有 不同的轴向位移值，平行板成象是不完善的。
3. 近轴光成像：
sin I1 cos I1 sin I1 1 tgI1 lim I1 0 tgI sin I1 cos I1 sin I1 n 1
2
4
6
A4
8
A5
波长一般以nm为单位。
二、玻璃的选择： 1、可用性 2、透射性 3、双折射性 4、化学稳定性 5、热特性
三、塑料光学材料： 优点：较低的质量、较高的抗冲击性，能提供更多 的形状，可塑造非球面透镜和其他复杂的形状。 缺点：较低的耐温性、耐磨性，抗化学性较差，镀 膜的附着性低，膜层的耐用性也低。
华中科技大学光学工程研究生
华中科技大学光学工程研究生光学博士生培养方案（专业代码：070207授理学学位）一、培养目标1．拥护中国共产党的领导，坚持党的基本路线，热爱祖国，遵纪守法，具有良好的道德品质和文明风尚，具有较强的事业心和献身的精神以及严谨求实的科学作风。
2．具有坚实宽广的光学理论基础和系统深入的专业知识以及娴熟的实验技能。
具有独立从事科学研究工作的能力。
在本学科或专门技术上做出创造性的研究成果。
3．熟悉本学科的现状，了解本学科的发展方向，接触相关学科的国际研究前沿。
4．至少掌握一门外语，熟练阅读和理解相关专业的外文文献，并具有用外文撰写学术论文以及在国际会议上用外文进行学术交流的能力。
二、研究方向1．量子光学与原子光学2．非线性光学与固体光学3．激光动力学4．介观光电子学5．光学测量与信息处理6．准分子激光三、学习年限1．博士生学习年限一般为3－5年。
可提前答辩，但是不得小于2.5年；也可以延迟答辩，但最长不得超过8年。
总学分要求≥32学分；2．硕博连读和直攻博士生的学习年限为4－6年。
总学分要求≥54学分；四、学分要求与分配一览表：类别硕博连读、直攻博已获硕士学位以同等学力报考（未获硕士学位）博士生总学分≥55学分≥32学分按硕博连读、直攻博研究生的要求培养，入学前已修研究生课程可申请免修。
修课学分≥35通识课程≥11学分（辩证法2、技术哲学2、硕士一外2、英语论文写作1.5、英语强化训练1.5、人文类1、社科1）≥13技术哲学2、英语强化训练1.5、英语论文写作2学位要求的学科专业课≥24学分(含跨一级学科课程2学分，由基础理论课、专业基础课和专业课以及相关的跨学科专业课组成22学分（含专题研讨6学分)跨一级学科课程或专业学术实践2学分、专业课程6学分、专题研讨6学分补修课程、任选课程只计成绩，不计学分任选课程只计成绩，不计学分研究环节≥20文献阅读1≥19选题报告1选题报告1中期报告1论文中期报告1国内、外学术交流会议并提交论文1国内外学术交流会议并提交论文1发表学术论文1发表论文1学位论文15学位论文15五、课程设置及学分要求一览表：见物理学院光学专业研究生课程设置六、本学科对博士研究生培养提出的具体要求1．博士研究生的培养实行导师全面负责制，组成以博士生导师为组长的博士研究生指导小组，负责博士研究生的培养和考核工作；2．对跨学科课程的界定（1）跨学科课程指本一级学科外的研究生课程，且必须跟班听课并参加考试。
光电技术-华中科技大学光学与电子信息学院
§2.4新型传感器的光学变换原理
第三章光电探测器
§3.1光电探测器的物理基础
§3.2光电导探测器与光伏探测器
§3.3光电子发射探测器与热探测器
§3.4光电成像探测器件
§3.5各类光电探测ຫໍສະໝຸດ 的性能及应用比较第四章光电信号处理
§4.1光电探测器的偏置放大电路与噪声
§4.2微弱信号检测
§4.3锁定放大器与光子计数器
附
课程名称：光电技术
课程代码：182.519
英文名称：Optoelectronics Technology
课程类型：□高水平课程□国际化课程□高水平国际化课程■一般课程
课程类别：□一级学科基础程□二级学科基础课程■专业课程
考核方式：课程论文
教学方式：讲授
适用层次：硕士■博士□
开课学期：春季
总学时/讲授学时：32
学分：2
适用专业：光学工程、物理电子学
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术专长
徐海峰
副教授
光电子
50
光电信号处理
课程教学大纲：
第一章概论
§1.1信息的调制变换
§1.2光电技术的发展
§1.3光电系统的概念
第二章信息的光学变换
§2.1光学信息的时域调制变换原理
§2.2光学信息的空域调制变换原理
§2.3光学参量的调制变换原理
第五章光电系统设计基础
§5.1光电系统设计考虑
§5.2系统的经济性考虑
§5.3CCD尺寸测量系统
§5.4红外辐射测量系统
§5.5光电成像检测系统
使用教材：
叶嘉雄、常大定、陈汝钧编著，光电系统与信号处理，北京:科学出版社
第三章光电探测器
§3.1光电探测器的物理基础
§3.2光电导探测器与光伏探测器
§3.3光电子发射探测器与热探测器
§3.4光电成像探测器件
§3.5各类光电探测ຫໍສະໝຸດ 的性能及应用比较第四章光电信号处理
§4.1光电探测器的偏置放大电路与噪声
§4.2微弱信号检测
§4.3锁定放大器与光子计数器
附
课程名称：光电技术
课程代码：182.519
英文名称：Optoelectronics Technology
课程类型：□高水平课程□国际化课程□高水平国际化课程■一般课程
课程类别：□一级学科基础程□二级学科基础课程■专业课程
考核方式：课程论文
教学方式：讲授
适用层次：硕士■博士□
开课学期：春季
总学时/讲授学时：32
学分：2
适用专业：光学工程、物理电子学
课程组教师姓名
职称
专业
年龄
学术专长
徐海峰
副教授
光电子
50
光电信号处理
课程教学大纲：
第一章概论
§1.1信息的调制变换
§1.2光电技术的发展
§1.3光电系统的概念
第二章信息的光学变换
§2.1光学信息的时域调制变换原理
§2.2光学信息的空域调制变换原理
§2.3光学参量的调制变换原理
第五章光电系统设计基础
§5.1光电系统设计考虑
§5.2系统的经济性考虑
§5.3CCD尺寸测量系统
§5.4红外辐射测量系统
§5.5光电成像检测系统
使用教材：
叶嘉雄、常大定、陈汝钧编著，光电系统与信号处理，北京:科学出版社
光纤光学重要知识点
选择题10
下列光纤的色散，由小到大的排列次序为：
– A、多模的GIOF、多模SIOF、单模光纤； – B、多模SIOF、多模的GIOF、单模光纤； – C、单模光纤、多模的GIOF、多模SIOF； – D、多模SIOF、单模光纤、多模的GIOF
27
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
选择题11
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
8
3
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 说明从波动方程到波导场方程两次分离变量的依据。 波导场方程具有什么样的数学特征？ 说明光线在SIOF和GIOF中的轨迹曲线是什么样的。 传播常数的的物理意义是什么。 说明V、U、W参数的物理意义及其相互关系。 说明光波导数值孔径的物理意义 子午光线的主要特征是什么? 光线时延差影响光通信的什么性能？ 在什么条件下才可以唯一确定光波导中的模式？ 在纤芯和包层中选取的贝赛尔函数分别具有什么数学 特征？
11
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
4
1. GIOF的数值孔径有何不同? 2. 分别说明内散焦面、外散焦面、辐射散焦 面的物理意义。 3. 为什么GIOF又称为“折射型”光纤？ 4. GIOF中光线角向运动有何特点？ 5. 分别说明约束光线、隧道光线和折射光线 的特点。
12
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
2
孙琪真：光纤光学 华中科技大学· 光电子工程系
模式理论
重要概念
– 模式定义及性质、模式分类及场分布特点、模 式简并、线偏振模、主模、分离变量法、传播 常数、导模截止与远离截止、基模场分布函数、 基模偏振特性、色散曲线分析、模式确定及数 目分析、导模光斑分布图、模式输出特性、 WKB近似方法思路
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光纤光学实验指导
30
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
课程试卷与参考答案
31
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
参考文献与网站链接
光纤光学教学参考书 重要参考文献 光纤光学相关国内外重要网站
32
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
远程在线课堂
视频 区
胶片
共享区域 手写白 板区
授予单位 湖北省教育厅 华中科技大学 华中科技大学 华中科技大学 华中科技大学 华中科技大学 华中科技大学 湖北省教育厅 华中科技大学 华中科技大学 湖北省教育厅 教育部 湖北省政府学位委员会，省 教育厅 华中科技大学 华中科技大学
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
10
课程教学与特色
1、动画多媒体理论教学 2、研究性教学
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
实践教学环境和条件
国家资助：2000年获得教育部教学行动计划投资 350万元，建成学校首个光纤光学与通信“校内生产 实习基地”。 学校资助：2005年获得学校实验室教改300万元的 资助，建成了光电子技术实验中心。 科研资助：2006 利用国家863项目科研成果转化建 成 “三网融合光纤到户接入系统综合实验平台” 。 社会资助：与中兴通讯股份有限公司共建“光纤光 学与通讯网络工程培训中心”，率先开展大学生技 能培训与资质认证工作
材建设等许多方面工作扎实、特色鲜明、成果显著，其课程建 设的整体成果达到较高水平，许多经验具有推广示范作用。
何平安教授：“在教学中注意讲课艺术，讲课思路清晰，采取启
发式教学和互动式学习，充分发挥了学生学习的主动性，得到 学生好评。”
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《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
教学效果—专家评价
刘泉教授：“光纤光学”课程在同行中也有较高的影响。该课程
《光纤光学》精品课程
刘 德 明 光电子科学与工程学院
1
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
项目简介
主持人简介 教改项目及成果 教材建设 实践教学环境和条件 课程特色与教学效果 网络资源上网情况
2
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主持人简介
刘德明，博士，教授，博士生导师。1957年生于 湖北，1984年来校工作。留学德国杜伊斯堡大学。 现任光电子学院副院长。 教育部跨世纪优秀人才、湖北省有突出贡献的中 青年专家，享受国务院政府津贴。 国家自然科学基金评审委员、国家科技奖励评审 委员、中国宇航学会光电子专委会常务委员、欧 美同学会理事。
互动性教学
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课程教学与特色
5、双语教学 采用双语教学，直接引用国际最新的研究成果，使 学生直接接触国际光纤光学技术前沿。 6、半开卷考试 采用考试方法采用半开卷的方法，培养学生实际运 用知识的能力。
16
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
教材建设
《光纤光学》精品课程 光电子科学与工程学院
课程组教改项目及成果
主持承担了教育部重大教改项目1项，湖北省教改 项目2项，校重大教改项目1项，校教改项目3项。 获得国家级教学成果二等奖1项、省级教学成果二 等奖1项、校级教学成果一等奖1项 等奖 在国家级刊物上发表高水平教学研究论文4篇 获得全国挑战杯银奖指导教师2人次、湖北省优秀 学士学位指导教师5人次、校教学质量二等奖3人 学士学位 次、青年教师竞赛二等奖1人次。
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主持人学术研究情况
“十五”期间主持完成30多项重要项目，总到校经费1000多 万元。其中，国家973计划前期专项1项、863计划重大项 目2项、国家自然科学基金项目1项。 获国家发明三等奖1项；教育部自然科学一等奖1项、科技 进步二等奖1项；湖北省自然科学二等奖1项、科技进步二 等奖1项；湖北省技术发明二等奖1项 发表学术论文100多篇，申请及获得国家发明专利30多项。
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2007光纤光学与通信研讨会 暨NC网络通讯工程教育论坛
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网络资源上网情况
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 网络资源 光纤光学课程录像 光纤光学多媒体教材 光纤光学网络课件 光纤光学在线习题 光纤光学实验指导 课程试卷与参考答案 参考文献与网站链接 远程在线课堂 远程虚拟实验 远程在线答疑
结合光纤通信技术以及光纤传感技术的研究进展，提出研究 性的课题，引导学生查询资料，撰写研究论文。在研究中加深 对光纤光学理论的理解。 演示 演示 通过采用动画多媒体教学方式，将一些抽象枯燥的理论学 习变得直观生动。
3、实践性教学
设计型实验、校内外实习、社会调研参观，加深学生对课程 内容的掌握与理解，增强学生动手能力，创新设计能力。 演示
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主持人教学情况
每年为本科生讲授《光纤光学》，教学质量考评等级 为优。 主持教学研究课题包括教育部《行动计划》项目1项 （350万元）、校实验室教改项目1项（300万元）、 校精品课程建设项目1项 湖北省优秀学士学位指导教师。全国“挑战杯”银奖指 导教师。 被研究生网上投票评选为2007年度 “我最喜爱的导师” 主持编写出版2部国家规划教材
4、互动性教学
课堂提问、答题竞赛，调动学生学习积极性。
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演示
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研究性教学：本科生发表研究论文。
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研究性教学：学生二课成果
0402班梅亮、李晓磊、江杰科技作品“分布式光纤围 栏智能监控系统”获2006校“求实杯”一等奖； 0402班刘杨波、黄博、陈平科技作品“光纤激光夜视 仪”获2006校“求实杯”一等奖； 0402班上述同学科技作品“光纤周边警戒与激光夜视 联动监控系统”代表我校参加第10届“挑战杯”竞赛。
工具栏
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远程虚拟实验
网络虚拟示波器 信号发生器以及测量仪器 DWDM网管远程虚拟实验
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教学效果—学生评价
序号 教师姓名 05～06年 （满分95分） 班级数目 01 02 03 04 刘德明 孙军强 鲁平 刘海荣 3 3 3 3 总平均分 92.1 92.48 91.18 90.76 04～05年 （满分90分） 班级数目 3 4 总平均分 83.2 83.6
课程教材： 《光纤光学》—— “九五”国家级规划教材 课程教材 配套教材： 《光网络器件与技术》—— “十五”国家规划教材 配套教材 《光纤技术及其应用》、《光通信信号处理》、 《Fibre Optics》 实验讲义： 《光纤技术实验Ⅰ》、《光纤技术实验II》、 实验讲义 《光学与光纤通信实习》
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返 回
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实 践 性 教 学
学生在长飞光纤光缆公司 参观学习 学生在华工激光公司参观学习 DWDM密集波分复用 系统实验
返 回
指导老师给学生讲解并示范 光纤通信技术实验的操作
光纤通信技术生 产实习 14
学生正在认真地进行光通信 技术实习
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课程组教学队伍
教授、博导： 2人 副教授： 讲师： 2人 4人 高级工程师： 1人
教师队伍平均年龄35岁 全部拥有博士学位
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主讲教师
孙军强，教授，博导 加拿大留学回国人员
鲁平，博士，副教授 公派留美进修学者
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刘海荣，博士，副教授 新加坡留学回国人员
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教学效果—专家评价
明海教授：该课程物理概念和数学推导都很多，学生学起来感
觉难度较大。课题组充分利用他们的科研优势和丰富的教学经 验，将科研和教学紧密结合起来，寓 “教”于“研” ，使学生掌 握好课程知识的同时萌发科学研究的兴趣和热情”。
姜德生教授：光纤光学课程组在师资队伍建设、教学理念和教
2006～2008 2002～2004 9
孙军强 鲁平
湖北省 湖北省
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姓名 刘德明 刘德明 刘德明 刘德明 刘德明 孙军强 孙军强 鲁平 鲁平 鲁平 鲁平 杨坤涛 柯昌剑 柯昌剑 柯昌剑
奖项名称 湖北省优秀学士学位指导教师 湖北省大学生优秀科研成果奖指导教师 全国挑战杯创业设计大赛银奖指导教师 “求是杯” 大学生科技作品竞赛一等奖指导教师 “求是杯” 大学生科技作品竞赛二等奖指导教师 校教学质量二等奖 湖北省大学生优秀成果二等奖 湖北省高校优秀多媒体教学课件二等奖 教学成果一等奖 教学质量二等奖 “湖北省2003年度大学生优秀科研成果二等奖” 指 导教师 国家教学成果二等奖 “湖北省优秀学士学位论文二等奖”指导教师 校教学质量二等奖 青年教师竞赛二等奖
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重要的教改项目及成果
项目名称 光电子技术实验中心 《光纤光学》精品课程建设的 研究与实践 光纤通信实验平台 光纤通信课程体系的改革 光纤通信技术网络课件与实验 远程教学平台的研究与开发 光电信息专业研究性教学方法 的探索与实践 光学与光纤通信实验教学改革 起始时间 2005～2007 2006～2007 2002-2003 2003～2005 2003～2004 负责人 刘德明 刘德明 刘德明 孙军强 鲁平 项目来源 华中科技大学 华中科技大学 教育部 华中科技大学 华中科技大学
特别注重了教学方法和教学手段的改革，尤其是在实验教学改 革方面很有特色：在实验环节中引入开放和设计型的教学等方 案，同时在实践环节中组织学生对武汉光谷相关企业和科研单 位进行参观调研、培养和提高学生的实践能力和创新能力，在 国内处于领先水平。”