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《信息光学》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称

信息光学

（中文）

课程名称Information

课程类型专业课

（英文）Optics

学分3总学时51

适用专业光电信息科学与工程专业

考核方式闭卷笔试，其中平时成绩占总成绩的40%-60%

先修课程高等数学、普通物理学、物理光学与应用光学

二、课程简介

信息光学是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学学科，

是信息科学的一个重要组成部分，也是现代光学的核心。本课程主要介绍信息光学的基

础理论及相关的应用，内容涉及二维傅里叶分析、标量衍射理论、光学成像系统的频率

特性、部分相干理论、光学全息照相、空间滤波、相干光学处理、非相干光学处理、信

息光学在计量学和光通信中的应用等。

三、课程目标

本课程是光电信息科学与工程专业的主要专业课程之一，设置本课程的目的是让学

生掌握信息光学的基本概念、基础理论及光信息处理的基本方法，了解光信息处理的发

展近况和运用前景。为今后从事光信息方面的生产，科研和教学工作打下基础。

四、教学内容及要求

第一章信息光学概述（2学时）

1.信息光学的基本内容和发展方向

2.光波的数学描述和基本概念

3.相干光和非相干光

4.从信息论看光波的衍射

要求：

1.了解信息光学的内容和发展方向

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2.掌握相干光和非相干光的特点

3.掌握从信息论的观点看光波的衍射。

重点：空间频率，等相位面。从信息光学看衍射的基本观点。

难点：空间频率，光波的数学描述。

第二章二维傅里叶分析（8+2学时）

1．光学常用的几种非初等函数

2．卷积与相关

3．傅里叶变换的基本概念

4．线性系统分析

5．二维采样定理

要求：

1．了解光学中常用非初等函数的定义、性质，熟悉它们的图像及在光学中的作用

2．了解卷积与相关的定义及基本性质

3．熟悉傅里叶变换的基本原理，性质和几何意义

4．熟悉系统的基本概念及线性系统分析的基本理论

5．了解二维采样定理及其应用

6．本章强调概念的物理意义理解，以定性和应用为主。避免与《信号与系统》课程

重复。

重点：δ函数的意义和运算特性，傅里叶变换性质、定理，相关和卷积的意义及运算，

线性空间不变系统的特性。

难点：卷积，傅里叶变换、系统分析。

第三章标量衍射理论（6+2学时）

1．基尔霍夫衍射理论

2．菲涅耳衍射和夫琅和费衍射

3．夫琅和费衍射计算实例

4．菲涅尔衍射计算实例

5．衍射的巴俾涅原理

要求：

1．了解基尔霍夫衍射理论

2．熟悉菲涅耳-基尔霍夫衍射公式及其物理意义

3．熟悉菲涅耳衍射与夫琅和费衍射

4．掌握常见夫琅和费衍射光场的分析与计算

5．了解菲涅耳衍射光场的分析和计算

6．了解巴俾涅原理及其应用

重点：如何用二维傅里叶变换来分析和计算夫琅和费衍射。空间频谱、角谱及谱面上的

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光场分布等概念。

难点：二维傅里叶变换、夫琅和费衍射分析。

第四章光学成像系统的频率特性（10学时）

1．透镜的傅里叶变换性质

2．透镜成像系统的相干光学传递函数

3．光学成像系统的一般分析

4．衍射受限相干成像系统的传递函数CTF

5．衍射受限非相干成像系统的传递函数OTF

要求：

1．熟悉几何光学和波动光学在处理透镜成像的区别

2．熟悉信息光学在处理透镜成像问题上的结论

3．熟悉光学成像系统的传递函数和它的测量方法

重点：薄透镜的相位调制作用、傅里叶变换性质和成像特性，H(f,f)和H(f,f)的计