精仪学院

天津大学精密仪器与光电子工程学院(简称精仪学院)于1995年10月2日在原精密仪器工程系(成立于1959年)基础上成立的,原精密仪器工程系的前身是精密机械仪器专业成立于1952年。

学院下设四个系:精密仪器工程系、光电子信息工程系、生物医学工程与科学仪器系、光电子科学技术系。分别设有五个专业:测控技术与仪器、电子科学与技术、信息工程、生物医学工程、光电子技术科学。学院还有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术教育部重点实验室、精密仪器中心、现代光学研究所、光电子研究中心、传感工程研究所、照明技术研究所、光电测控技术研究所、激光与光电子技术研究所、生物光学研究所、安全防伪技术研究中心等研究和开发机构。

本课程所指的“超短脉冲”指的是持续时间在飞秒(fentosecond, fs)数量级或更短的激光脉冲。飞秒是一个时间单位,1fs=10-15s。由于超短激光脉冲产生、放大及其测量技术的进步,目前产生飞秒尺度的光脉冲已是较为成熟的技术。飞秒激光脉冲具有独到的技术特点:(1)飞秒激光脉冲持续时间极短;(2)飞秒激光将光脉冲能量集中于仅有几个光学周期的极短时间内因而具有极高的峰值功率;(3)飞秒激光的频谱很宽。基于这些独到特性,飞秒激光技术正开辟着崭新而广阔的应用领域。 “超短脉冲激光技术”课程的目的在于,为对超短脉冲激光技术感兴趣的相关研究生提供必要的关于超短脉冲激光技术的前导性基础知识。课程分章讲解,涉及飞秒激光的基础知识、色散器件、锁模技术、放大技术、测量技术、脉冲压缩与整形技术、固体与光纤激光器进展和飞秒激光在前沿领域的典型应用等内容。

云计算被誉为IT领域继PC、互联网之后的第三次革新浪潮,云计算结合医学大数据挖掘技术,是国内外健康医疗领域当前的热点之一。本课程结合云计算国内外发展趋势,讲述云计算关键技术,解析云计算平台服务、软件服务和基础设施服务。针对医学数据的特点,分别从医学大数据云计算和挖掘方法的应用场景,关键方法,效果评估及方法论等方面进行介绍,培养学生掌握医学云计算平台的部署理念和方法。

随着科技特别是交叉科学的发展,非接触检测广泛应用在科技和生产第一线。因此,光电检测工程课程愈受到重视。目前随着激光器的出现和傅里叶光学的形成,特别是激光技术与微电子技术、计算机技术的结合,出现了光机电算一体化的光电检测技术和大量工程应用。课程以光电检测工程发展为主线,引导对科研到工程应用规律的探讨。授课采取师生互动,充分使用E-learning平台和国内外专业网站丰富信息。

 

1. 光电检测工程综述

2. 光电检测工程各种应用

3. 光电检测工程最新进展

生物化学与分子生物学是在分子水平上阐明生命现象的科学,它主要以化学和生物学的理论和方法为主要手段来研究生物体基本物质的化学组成,结构、理化性质、生物功能和结构与功能的关系及其在生命过程中化学变化的规律。通过本课程的教学使学生掌握生物化学的基本理论,基本知识和基本技能,为后续深入的生物医学研究提供支撑。

生物化学和分子生物学是一门重要的医学基础课程,它的理论和技术已渗透到基础医学和临床医学的各个领域,对医学的发展起着促进作用,成为生命科学的共同语言和前沿学科。本大纲所安排的教学内容适用于生物医学工程。教学总学时数32学时。

激光物理是全面系统介绍激光的基本理论及处理问题的基本方法的课程,由于学时所限,主要教授激光的半经典理论。内容如下

 

  1. 激光速率方程理论和光与物质相互作用的经典理论介绍
  2. 光与物质相互作用的半经典理论
  3. 密度矩阵理论
  4. 静止原子激光振荡理论(拉姆激光理论)
  5. 辐射场和原子系统的相干相互作用理论
  6. 自相关函数和超短脉冲的测量

该课程介绍了MEMS技术的一般概述以及教导了微加工和微细加工技术的基本原理。课程注重在机械、电气、流体和热能领域设备和系统制造和分析的基本要求的教学。感应和传导机制,包括电容式,压阻式和压电技术,并覆盖了微型传感器的设计与分析以及执行器的应用。

This course introduces the general overview of MEMS technology as well as teaches fundamentals of micromachining and microfabrication techniques. This course will pay attention to teaching of fundamentals necessary for the design and analysis of devices and systems in mechanical, electrical, fluidic, and thermal energy domains. Fundamentals of sensing and transduction mechanisms, including capacitive, piezoresistive and piezoelectric techniques, and design and analysis of micromachined miniature sensors and actuators using these techniques will be covered.

高等光学是现代光学和光电子学的理论基础,是光学工程、光电子技术等专业研究生重要的理论基础课。本课程主要是对电磁场和电磁波理论的较为严密和详细的讲授,目的是为研究生提供更深入的光学理论基础。 

本课程是从经典电磁场理论出发,主要讨论了光在各向同性介质、各向异性介质以及有限介质中的传播规律,共分五章。第一章光的电磁理论基础,主要从Maxwell方程和物质方程出发,讲授无源空间和有源空间中的电磁波动方程,及电磁场中的能量和能流;第二章主要讲授无限大均匀各向同性介质中的光波场,包括平面光波、球面光波、柱面光波、高斯光波、平面光波在金属中的传播、光波的色散及散射;第三章主要讨论了光在各向异性介质中的传播规律,包括晶体光学基本方程、晶体光学性质的几何描述方法、晶体的旋光性以及电光、声光效应等;第四章主要讲述光的部分相干理论;第五章讨论了有限空间中的传播规律,分为光在平板波导和光纤中的传播规律。

光电子技术(Optoelectronic Techniques) 本课程从光电子技术实际应用的角度出发,讲述光电子技术的基础理论,研究光电子器件的原理及特性,分析光电子技术和器件的典型应用。内容涉及激光光源,包括激光的产生,改善与控制激光器特性的若干技术。还涉及光辐射的调制及技术等光电子技术热点研究领域的成果。涉及光电器件及技术的最新研究进展。

神经工程学(Neural Engineering)是新兴的、用工程技术研究中枢和周围神经系统的功能并操作其行为的交叉学科研究领域。本课程系统介绍了神经工程学的基本理论、方法以及国内外最新研究成果和发展动态。全课共有十章,包括:绪论、神经信号处理、神经功能成像、计算神经科学、脑机接口、 神经肌骨动力学、功能电刺激与神经假体、经颅磁刺激、神经机器人与微系统、神经工程在临床诊断、治疗与康复中的新应用。

本课程介绍了人工智能与模式识别的基本理论、基本技术、研究方法和应用领域等内容,主要针对近 20 年来人工智能研究领域的进展,详细介绍机器学习方面的内容。内容包括人工智能与模式识别的基本概念、统计模式识别的基本理论、特征选取、神经网络、模糊识别、核方法、知识表示、搜索原理、专家系统及部分模式识别的应用实例。

讲解arm系统构架,嵌入式系统发展趋势,uCOS,ucLinux,xpe,WinCE系统结构,开发流程以及在医学仪器中的应用案例。

信息光电子技术 (Optoelectronics Application in Tnformation Technology)
刘铁根

先进激光与非线性光学频率变换技术
光电子学 (Optoelectronics)
杨天新

光电子学原理及应用
徐德刚

光电检测技术 (Optoelectronic Testing Technology)
刘铁根
图像传感技术及其应用 (Image Sensing Technique and Its Applications)
陈晓冬
太赫兹光子学
接口技术 (Interface Techniques)
黄战华

随着社会的进步,人类对自身的健康越来越重视。因此,和健康有关的基本生物医学问题的研究以及健康状况的监查、疾病的早期诊断、监测和根治等方法和手段的研究受到世界 各国科技界的高度重视。近年来,一个与此相关的新兴的交叉学科—生物医学光子学应运而生,并得到了飞速发展。生物医学光子学是关于光与生物组织相互作用、 所产生的效应及其应用的学科。它是交叉于光学、光电子学、生物学、医学、电子学等诸多领域的新学科,其应用涉及到从生物学研究、医学疾病诊断、治疗到预防的宽广的应用范围。

本课从光和生物组织体相互作用的基本现象入手,系统、深入地介绍了所涉及的基本概念、基本原理和方法,通过介绍生物医学光子学中重要的应用实例,如无创伤成分检测和功能成像等,给读者提供了一个关于本学科知识和技术的简明的主线。通过本课程的学习,学生能对组织光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识,为设计生物医学光子学检测仪器和从事光学研究打下坚实的基础。

计算机视觉及应用 (Computer Vision and its Application)
王向军

近代光学 (Morden Optics)
桑梅

近红外(Near Infrared,NIR)光时指波长介于可见区与中红外之间的电磁波。近红外光谱分析是利用近红外谱区包含的物质信息,主要用于有机物质定性与定量分析的一种分析技术,是从复杂、重叠、变动的背景信息中提取弱信息。与常规分析相比,该技术涉及更多的自然科学基础,需要更多的依靠化学计量学算法与软件技术。

本课程主要讲解分子光谱原理,化学计量学及应用,散射样品中光的行为及测量,组织液中葡萄糖浓度的SPR检测技术,组织液微创透皮抽取技术及调谐激光及光谱学应用。


主要介绍非线性光学频率变换及激光调谐技术的系统原理及相关技术。

具体为: 1. 介绍非线性光学晶体中三波互作用的理论及计算;非线性光学混频理论;倍频激光器理论及相关技术;超短脉冲的混频;光学参量振荡器;典型非线性光学晶体及系统。

2. 介绍激光调谐技术及系统;染料可调谐激光相关技术;固体可调谐激光技术;掺钛蓝宝石激光调谐技术及其他激光调谐技术。

课程目的:使学生了解非线性光学频率变换及激光调谐技术的基本原理、主要

的计算设计方法、相关的技术及典型的系统。使学生对类似的技术及系统能正

确的掌握,有初步设计及选用的能力。

课程的特点: 1 )理论及实践的结合,既讲解原理又介绍典型晶体、器件和系统的实际参数。既熟悉理论,又能设计计算;

2 )课程的大多理论及具体系统是科研成果的结晶,所以是看得见,摸得着,既抽象又实际,学生容易掌握,还可以实践。

非线性光纤光学 (Nonlinear fiber optics)
王肇颖

本课程是针对研究方向与光或高频电磁波与物质相互作用紧密相关的硕士研究生开设的学院平台课。关于光或高频电磁波的理论主要是电磁波辐射产生和传播理论; 关于物质的理论主要介绍单原子的量子力学概念和大量原子组成的固体及半导体理论基础知识;教学重点是介绍物质对光或高频电磁波反应出来力、热、电、光性 质,以及光或高频电磁波对物质性质的改变。
This course is designed for the graduate students who need to set up the foundation of light or high frequency electromagnetic waves and the matter, and the interactions between the light and the matter. The theory on the light and electromagnetic waves refer to the generation of radiation and the transmission of the light. The content on the matter includes the concepts of the quantum mechanics for single atom and the fundamental theory on solid-states and semiconductors which consist of a large of atoms. The most important part of this course is the features of the matter, in aspects of mechanics, thermodynamics, electricity and optics, in response to the light and the electromagnetic waves, and how the features are changed by the light and the electromagnetic waves.