Министерство образования и науки Российской Федерации

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

05.11.07 “Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы”

по техническим и физико-математическим наукам

Программа-минимум

содержит 7 стр.

2007 2 Введение Настоящая программа разработана на основе базовых дисциплин: Физика”, “Основы оптики”, “Оптические и оптико-электронные приборы и системы”, “Оптические материалы и технологии”, “Источники и приемники оптического излучения”, “Лазерная техника”, “Оптические измерения”, “Проектирование оптико-электронных приборов”. Программа разработана экспертным советом по электронике, измерительной технике, радиотехнике и связи Высшей аттестационной комиссии Минобразования России при участии ГОИ им. С.И.Вавилова, МФТИ, НИИ прецизионного приборостроения, НИИ «Полюс» им. М.Ф Стельмаха и МГУГиК.

1. Вводные положения Роль оптических и оптико-электронных приборов и комплексов (О и ОЭП и К) в развитии науки и техники. Краткий исторический обзор и роль отечественных ученых и инженеров в развитии оптического и оптикоэлектронного приборостроения. Перспективы и тенденции развития О и ОЭП и К.

2. Основы оптики Электромагнитная и квантовая природа оптического излучения. Основные законы оптического излучения. Приближения геометрической оптики.

Распространение света в изотропных и анизотропных средах. Поляризация. Двойное лучепреломление. Применение поляризации.

Интерференция. Когерентность. Применение интерференции. Многолучевая интерференция.

Дифракция. Применение дифракции. Разрешающая способность.

Голография и ее применение в оптике.

Распространение оптического излучения в атмосфере и других поглощающих, рассеивающих, преломляющих и турбулентных средах.

3. Прикладная оптика Основные законы и понятия геометрической оптики. Принцип Ферма.

Условия получения идеального изображения.

Основные положения и формулы идеальной оптической системы и оптики параксиальных лучей. Инварианты: Аббе, Лагранжа-Гельмгольца, Юнга-Гульстранда.

Ограничение пучков лучей в оптических системах.

Инвариант Штраубеля. Яркость и освещенность изображения.

Теория аберраций оптических систем. Хроматические и монохроматические аберрации. Эйконал Шварцшильда. Методы аберрационного расчета оптических систем. Выбор аберраций, подлежащих исправлению. Особенности аберрационного расчета оптических систем с асферическими поверхностями.

Типовые оптические детали и их характеристики.

Классификация оптических систем и их основные характеристики.

Основные задачи, решаемые при габаритном расчете оптических систем.

Габаритный расчет основных типов оптических систем: телескопических, лупы, микроскопа, проекционных, фотоэлектрических и голографических приборов.

Особенности лазерной оптики, формирование лазерного излучения оптическими системами. Оптические системы для фокусирования, коллимирования, изменения диаграмм направленности и согласования лазерного излучения.

Волоконно-оптические системы и их особенности.

Интегральная оптика и перспективы ее развития. Дифракционные оптические элементы и системы.

Оценка качества изображения, даваемого оптической системой. Критерии качества. Вычисление и методы экспериментального определения оптической передаточной функции.

Этапы автоматизированного проектирования оптических систем. Программное обеспечение. Структурная схема САПР оптических систем. Методы автоматизированного расчета оптических систем. Оценочная функция.

Основы расчета допусков в оптических системах.

4. Источники и приемники оптического излучения Основные виды источников оптического излучения. Параметры и характеристики источников. Некогерентные искусственные излучатели. Естественные источники излучения.

Современные лазеры: принципы действия, принципиальные схемы, режимы работы, параметры и характеристики.

Основные виды приемников оптического излучения. Глаз человека как приемник излучения и измерительной информации. Свойства зрительного анализатора.

Параметры и характеристики приемников оптического излучения.

Многоэлементные приемники излучения.

Схемы включения приемников излучения и согласующие цепи.

5. Оптические измерения Основы метрологии применительно к оптическим измерениям. Методы и приборы для измерения и контроля основных параметров и характеристик оптических материалов, оптических деталей и оптических систем.

Оптические измерения в инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра. Фотометрия и радиометрия. Принципы работы и схемы основных типов фотометров, радиометров, спектрофотометров и спектрорадиометров.

Способы измерения параметров и характеристик лазерного излучения.

6. Прием и преобразование сигналов в оптических и оптикоэлектронных приборах и комплексах Пространственное, временное, пространственно-частотное и частотновременное представление оптических сигналов. Статистические параметры и вероятностное описание оптических полей и сигналов. Модели фона.

Анализаторы оптического изображения. Преобразование многомерных оптических сигналов в одномерные электрические.

Сканирование в оптико-электронных приборах. Типы сканирующих систем.

Математические модели отдельных типовых звеньев и оптикоэлектронной системы в целом.

Методы фильтрации сигналов в О и ОЭП и К. Спектральная, пространственная и пространственно-временная фильтрация. Оптимальная фильтрация в когерентных и некогерентных оптических системах.

Модуляция и демодуляция сигнала в О и ОЭП и К. Основные виды модуляторов; их параметры и характеристики.

Оптическая корреляция. Схемы некогерентных и когерентных оптикоэлектронных корреляторов.

Математические операции, осуществляемые с помощью оптических систем. Оптические анализаторы спектра. Цифровая обработка оптических изображений.

7. Проектирование оптических и оптико-электронных приборов и комплексов Основные критерии оценки качества О и ОЭП и К как объектов проектирования. Основные принципы системного подхода к проектированию О и ОЭП и К. Уровни проектирования. Конструктивные и технологические требования к О и ОЭП и К. Моделирование и применение САПР при проектировании О и ОЭП и К. Обобщенная методика энергетического расчета О и ОЭП и К. Основные виды энергетических расчетов (расчет отношения сигнал/шум, расчет к.п.д. прибора, расчет дальности действия и пороговой чувствительности). Особенности энергетического расчета лазерных приборов.

Методика выполнения точностных расчетов О и ОЭП и К. Методы и средства компенсации погрешностей в О и ОЭП и К.

Особенности расчета и конструирования типовых кинематических узлов О и ОЭП и К.

Метрологические параметры и характеристики О и ОЭП и К; аттестация и сертификация О и ОЭП и К.

Испытания и исследования О и ОЭП и К. Методы и аппаратура для проведения испытаний О и ОЭП и К.

Применение эргономики при проектировании О и ОЭП и К.

8. Основы технологии оптического и оптико-электронного Конструкционные материалы, применяемые в современном оптическом и оптико-электронном приборостроении. Современные методы и средства изготовления типовых деталей и элементов О и ОЭП и К.

Методы сборки, юстировки и контроля в процессе изготовления типовых деталей, узлов и О и ОЭП и К в целом.

9. Современное состояние и перспективы развития оптического и оптико-электронного приборостроения Основные классы и типы О и ОЭП и К, применяемые в промышленности и на транспорте, медицине и биологии, научных исследованиях, контроле окружающей среды, военной технике, строительстве и геодезии, космических исследованиях, разведке природных ресурсов; перспективы их совершенствования и развития. Развитие двойных технологий в оптическом и оптико-электронном приборостроении.

Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1970.

Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем. - М.: Машиностроение, 1992.

Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и проектирование оптиче ских систем. - М.: Логос, 2000.

Зубаков В.Г., Семибратов М.Н., Штандель С.К. Технология оптических деталей. - М.: Машиностроение. 1985.

Информационная оптика. Н.Н. Евтихиев, О.А. Евтихиева, И.Н. Компанец и др. Под ред. Н.Н. Евтихиева. - М.: Издательство МЭИ, 2000.

Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптикоэлектронных приборов. - Л.: Машиностроение (Ленинград. отд.), Климков Ю.М. - Прикладная лазерная оптика. - М.: Машиностроение, 1985.

Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. - Л.: Машиностроение (Ленинград. отд.), 1983.

Мосягин Г.М., Немтинов В.Б., Лебедев Е.Н. Теория оптикоэлектронных систем. - М.: Машиностроение, 1990.

Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптикоэлектронных системах. - Л.: Машиностроение (Ленинград. отд.), Проектирование оптико-электронных приборов. Парвулюсов Ю.Б., 11.

Родионов С.А., Солдатов В.П. и др. Под общ. ред. Ю.Г. Якушенкова.

Изд. 2-ое, перераб. и доп., М.:Логос, 2000.

Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов.

12.

Изд. 4-ое перераб. и доп. - М.: Логос, 1999.