自由曲面光学设计、加工与应用
课程编码：1802110803X3P4001H
英文名称：Freeform Optical Design and Application
课时：20
学分：1.00
课程属性：研讨课
主讲教师：毛祥龙
教学目的要求
本课程是一级学科研讨课，课程内容属于新兴学科，将给学生传授新兴、前沿的光学系统设计方法。通过本课程的教学，使学生了解自由曲面光学技术的国内外发展现状和应用方向，理解自由曲面光学系统设计的基本原理，掌握各型成像和非成像自由曲面光学系统设计的基本方法，熟悉自由曲面光学系统的研制流程，开启学生的思维，扩展学生的视野，为未来新型先进光学系统的设计提供创新思路。
预修课程
光学、应用光学、工程光学
大纲内容
第一章 什么是自由曲面 2学时 毛祥龙
第1节 光学曲面发展历史
第2节 光学自由曲面应用方向
第3节 光学自由曲面研究现状与展望
第二章 自由曲面设计基础知识 3学时 毛祥龙
第1节 自由曲面成像光学设计基础知识
第2节 自由曲面非成像光学设计基础知识
第三章 自由曲面光学系统设计方法 2学时 毛祥龙
第1节 自由曲面表征方法
第2节 自由曲面光学系统设计方法
第四章 自由曲面光学系统直接计算方法 4学时 毛祥龙
第1节 非成像自由曲面光学系统直接计算方法与设计实例
第2节 成像自由曲面光学系统直接计算方法与设计实例
第五章 自由曲面检测方法概述 3学时 毛祥龙
第1节 光学检测的基本原理与方法
第2节 自由曲面零位补偿测量方法
第3节 自由曲面非零位补偿测量方法
第4节 自由曲面其他测量方法
第六章 自由曲面加工方法概述 2学时 毛祥龙
第1节 光学加工基本原理与方法
第2节 自由曲面单点金刚石车削加工技术
第3节 自由曲面机器人抛光技术
第4节 自由曲面的其他加工技术
第七章 自由曲面光学系统装配方法概述 1学时 毛祥龙
第1节 光学系统装配基本原理与方法
第2节 计算机辅助装调方法
第3节 计算全息辅助装调方法
第八章 自由曲面光学系统研制实例 3学时 毛祥龙
第1节 典型自由曲面非成像光学系统研制案例
第2节 典型自由曲面成像光学系统研制案例
第3节 总结与展望
参考书
1、
超精密自由曲面光学设计、加工及测量技术@光学自由曲面的CGH补偿干涉测量技术@现代应用光学@现代光学设计方法（第3版）
李荣彬@陈善勇@张以谟@李林
2015年5月@2020年7月@2018年1月@2018年9月
机械工业出版社@科学出版社@电子工业出版社@北京理工大学出版社
课程教师信息
毛祥龙，研究员，室副主任，所自由曲面学科带头人。2015年7月博士毕业于清华大学电子工程系，2015年7月至今就职于西安光机所，2018年和2022年通过研究所中青年人才拔尖计划分别破格提升为副研究员和研究员，任职期间多次获中科院西安分院陕西省科学院优秀青年工作者、中科院西安分院优秀青促会员、西安光机所先进工作者、西安光机所科研之星等荣誉称号，担任了中科院青年创新促会西安分会委员和西安光机所小组组长，担任了《红外与激光工程》青年编委，担任了PhotoniX、Optics Express等十余个SCI期刊审稿人，面向全国讲授自由曲面相关培训课程3次。本人主要从事自由曲面光学成像技术研究，主持国家自然科学基金、中科院基础培育基金等项目20余项，带领团队突破金属自由曲面光学成像设计、加工、检测与装配等关键技术，研制出高性能全铝全自由曲面可见光相机，于2022年7月搭载中科院首颗“空间新技术试验卫星”实现了国内首次在轨演示验证，开启金属自由曲面空天创新应用新篇章，得到央视新闻、科技日报、陕西新闻、西安新闻等数十家媒体报道。