非线性方程的求解：不动点迭代法、二分法、牛顿-拉夫森法。 数据的近似：线性插值、拉格朗日插值、泰勒级数、差分方案近似导数。 随机数：概率、概率密度函数、离散和连续随机变量、均匀和非均匀伪随机数、指数变量、高斯变量。 统计推断：均值、标准差、方差和协方差、随机变量之和、大数定律、置信水平、假设检验。 回归分析：线性回归、梯度下降、动量、随机梯度下降、非线性回归、逻辑回归。
半导体材料与生长：半导体材料的结构和物理性质；晶体和外延生长，能带 半导体中的载流子：电子和空穴；本征和掺杂半导体；费米能级；载流子传输方程；载流子浓度；电导率；过剩载流子；准费米能级 p-n结与二极管：接触势垒和耗尽层；偏置结与二极管方程；结电容；金属-半导体结；电子和光电设备 晶体管：双极型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中的载流子传输；I-V输出和转移特性；放大；晶体管开关 智能设备概览：集成电路（IC）技术；芯片和计算机操作；输入-输出接口；智能材料综述 智能设备的工作原理：设备功能；智能传感器；存储器设备；微执行器；集成智能设备系统
轴对称光学、光线追迹透镜系统、物理光学、光学材料。 一阶像差、三阶像差、色差、成像质量度量、光学传递函数(OTF)、OTF计算。 评价函数、光学设计程序、透镜设计优化、公差分析。 辐射、色彩与色彩再现、实用光源及照明定律、室内及室外照明设计、照明计算方法。 关于单片/双片、分光仪、光束扩展器、双高斯相机透镜、牛顿望远镜、马苏托夫望远镜、变焦镜头及色散棱镜的小型项目。
模拟电路：一般非线性元件（二极管和晶体管）的伏安特性；整流电路；钳位和箝位电路；运算放大器——频率响应特性，线性和非线性电路，有源滤波器和振荡器，信号发生器。 测量技术与电子仪器：测量与误差；位移和温度传感器及其应用。 LabVIEW：图形化编程，虚拟仪器，数据采集，仪器控制。 工程/物理应用的接口技术：输入和输出设备及其接口。 科学仪器与自动化中的AI应用
1. 物联网架构基础 - 网络架构、系统元素、信号接口、电源需求和能量采集 2. 传感器的基本原理和特性 - 传感器分类/类型、工作原理、性能和误差分析 3. 智能建筑* - 提升安全、安保、舒适和效率 4. 智能停车与出行* - 检测物体存在和驾驶模式 5. 智能医疗* - 检测生命体征和家庭事故 6. 智能农业* - 检测空气质量、水质和植物生长 7. 实践中的实施和操作问题 - 在鲁棒性、可靠性、准确性、干扰和噪声方面的考量 *将介绍相关传感器和数字处理技术。传感器示例列表如下： i. 温度传感器 ii. 光照检测器 iii. 湿度和水分传感器 iv. 存在、位移、液位和位置传感器 v. 运动、速度、加速度和方向传感器 vi. 力和应变传感器 vii. 压力和流量传感器 viii. 化学和生物传感器
显示技术基础：人眼视觉与感知；红-蓝-绿（RGB）色域；色度；能量转移；能量吸收；光学发射；光致发光（PL）；阴极发光（CL）和电致发光（EL）；磷光体。 无机显示技术：阴极射线管（CRT）显示；平板显示；场发射显示器（FED）；等离子显示器面板（PDP）；半导体发光二极管（LED）显示；微型显示器及其他。 显示测量：光度和色度测量；显示测量系统。 液晶：各向同性；向列相和层状相；扭曲向列相。 薄膜晶体管（TFT）：器件结构与性能；非晶硅TFT；多晶硅TFT；有机TFT。 主动矩阵液晶显示器（AMLCD）：AMLCD结构；驱动电路；寻址方法；AMLCD制造。 有机发光二极管（OLED）：有机半导体；器件结构与性能；OLED显示。
固态照明（SSL）已经革新了照明行业。发光二极管（LEDs）——传统上用于标志、信号和显示——正迅速发展成为通用照明的光源。本课程旨在研究LED技术及其在固态照明中的应用。 课程概要/示例教学大纲 (1) LED的工作原理。 (2) 异质结构材料系统、芯片设计及LED特性。 (3) 光提取，固态白光源。 (4) 固态照明的非视觉和视觉应用。
光电封装概览：器件制造的发展流程；光源封装功能；光波导和探测器；光电封装与电子封装的区别。 可靠性基础：特征曲线的数学模型；加速测试；失效时间建模；失效分析。 封装相关的可靠性机制：腐蚀、电迁移；焊料疲劳；尖峰效应；芯片粘接失效；应力裂隙；缺陷和污染；电化学引起的损伤。 材料表征技术：光电封装材料；封装前的材料表征技术；封装开启技术；显微技术；分析技术。 光电器件的可靠性：激光和LED的可靠性测试；激光损伤的微观机制；接触和焊接可靠性；光纤强度；光纤的静疲劳；光纤的环境退化。 光电封装方法：热管理；机械和电气设计考虑；光学对准；光电封装技术。 光源封装：光提取；封装和保护；激光芯片粘接；高功率LED封装。 光波导和探测器的封装：将激光耦合到光纤；将尾纤连接到探测器；收发器封装；光互连。
半导体材料与生长：半导体材料的结构和物理性质；晶体和外延生长，能带 半导体中的载流子：电子和空穴；本征半导体和杂质半导体；费米能级；载流子浓度；漂移；迁移率和导电性；霍尔效应。 过剩载流子：光吸收；发光；复合和载流子寿命；准费米能级；光导性；扩散；稳态载流子注入；扩散长度。 p-n结和二极管：制造；接触势；空间电荷和耗尽层；偏置结和二极管方程；反向偏置击穿；p-n结电容；金属-半导体结；开关二极管；变容二极管；隧道二极管；太阳能电池；光电探测器；发光二极管。 晶体管：双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）中的载流子传输；I-V特性；放大；晶体管开关；集成电路（IC）技术。
基于光纤的传感器：光纤干涉仪；光纤布拉格光栅，光学隔离器；衰减器；光纤布拉格光栅的结构与制作。 线性光二极管阵列；扫描Fabry-Pérot干涉仪；频率分析器。 半导体激光泵浦固体激光及倍频；腔体优化；激光特性表征。 激光应用：激光多普勒 velocimetry；全息术。
基本电路：基本单位；电气元件（电阻、电容和电感）；电气分配（直流电、交流电、电路和变压器）；电气控制元件（开关、熔断器和断路器）； 照明电子学基础：二极管（pn结二极管、稳压二极管、发光二极管和光电二极管）；晶体管（双极型晶体管（BJT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、结型场效应晶体管（JFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和晶闸管）；放大器（A类、B类、C类和D类）；模拟到数字转换；集成电路；微处理器。 数字电路和系统设计：MOS工艺；设计规则和布局设计；逻辑函数和逻辑门；存储电路（ROM、EPROM、EEPROM、DRAM和SRAM）；CMOS工艺；CMOS电路；BiCMOS电路；数字系统结构；系统设计技术。 照明控制组件：电磁组件（照明变压器、镇流器、点火器和启动器）；电子组件（逆变器、变压器电路和镇流器电路）。 调光器和控制系统：调光器定律；调光器电路；照明控制的标准协议；网络和总线；无线控制；建筑和娱乐照明控制；能源管理和楼宇控制；应急和安全照明。 照明控制的应用：商业、工业和建筑应用；实用照明设计。
能源资源：能源格局、可持续性、能源挑战 能源转换与材料：热电转换、机电转换、核能转换、燃料电池、其他类型的能源转换 能源存储与材料：电池的电化学存储、超级电容器、平行板存储、氢存储
线性回归与分类：数据库、特征表示、训练集、误差函数、梯度下降、一元和多元回归、逻辑回归 神经网络：激活函数、反向传播、前馈网络、循环网络、深度学习、CGCNN 机器学习理论：过拟合、验证、正则化、泛化、偏差-方差 在物理科学中的应用：Materials Project数据库、体积模量、带隙、扩散势垒、能量、力、分子动力学、吉布斯自由能
能源转换与存储的材料：太阳能电池、电池、电容器和异相催化的关键材料及其物理原理。 能源存储材料和设备中的机器学习：机器学习在太阳能电池、电池、电容器和异相催化材料设计中的应用实例；机器学习在设备系统寿命预测和管理中的应用实例。
介绍：辐射度学，黑体辐射定律。 光学探测器：探测机制（热探测器和光子探测器的工作原理，光电导体，光电二极管、光放大管、微通道板的工作原理和特性）；光探测器的噪声和性能指标简介； 成像系统：电荷耦合器件（CCD），热成像设备，胶片和数字摄影，傅里叶变换在时间与频率分析中的应用，成像系统中的采样、滤波和数字化，图像预处理；图像增强、复原和重建；图像分割；图像理解；自动检测和医学影像应用。 显示技术基础：人眼视觉和感知；光度学和色度学；显示用发光和磷光体；显示技术规格和测量。 薄膜晶体管（TFT）显示技术：器件结构和性能；非晶态和多晶硅TFT。 液晶显示（LCD）：液晶相，LCD结构；驱动电路；寻址方法；AMLCD的制造。 发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED）显示技术：用于显示的LED；有机材料；器件结构和性能；OLED显示。 其他类型的显示技术：等离子体显示板（PDP）；场发射显示器（FED）；微型显示器；电子纸显示器和其他类型。 图像表示和模型：连续图像函数；图像数字化；数字图像属性；图像噪声；图像分析的数据结构。
白光发光二极管（LED）：LED的工作原理、异质结构材料系统、芯片设计与特性。 LED及其传感器的控制电子学与组件：传感器类型、二极管、晶体管、放大器、模数转换；集成电路；微处理器。 智能控制系统：调光电路；网络与总线；无线控制；智能建筑与娱乐照明控制。数字系统结构；系统设计技术。 智能照明控制的应用：商业、工业和建筑照明应用。能源管理与楼宇控制；应急与安全照明。非视觉与视觉应用。
激光原理：三级和四级激光系统，波长线型展宽，辐射相干性，受激辐射，激光增益介质，泵浦技术，激光谐振腔，激光模式，Q开关激光器和模式锁激光器。 研究各种类型激光系统的结构设计：超快激光器，气体放电激光器，半导体泵浦固态激光器，半导体激光器等。 激光特性：光束质量，脉冲宽度，重复频率，强度，波长FWHM，模式匹配，激光安全，激光光耦合。 光与物质的相互作用：分子能级，吸收，受激辐射和自发辐射，散射。 激光应用实例：激光材料加工，激光医疗应用，激光科学应用，如吸收光谱；激光镊子等。军事应用：激光制导导弹，目标指示器，脉冲激光沉积，3D打印等。 3D打印与AI技术：基本工作原理，不同类别打印技术的特点，打印材料，多材料3D打印，彩色3D打印等。3D打印的应用，健康与安全问题，可能对行业和社会的影响。预测性维护、智能传感器和物联网（IoT）及AI技术对未来的制造业的革命性影响。
机器人技术：正向运动学、逆向运动学、工业机器人、机械臂、机器人校准、机器人模拟器、离线编程。人工智能（AI）：人工智能的应用、人工智能的哲学、人工智能的历史。机器学习（ML）：机器学习的时间线、数据挖掘、监督学习、统计分类、回归分析、聚类分析、降维、结构化预测、异常检测、神经网络、强化学习。计算机视觉：图像传感器、数字图像处理、图像分析、目标检测、活动识别、视频跟踪。科学建模（仿真）：数学模型、计算物理学、计算机实验、计算机仿真、动力学仿真、计算机仿真模型的验证与确认、性能调优、不确定性量化、安全工程、人机交互、视觉效果、数字孪生。工程设计过程：决策、概念设计、逆向工程、需求分析。
医学光学成像：光学图像形成的基本原理。扫描激光视网膜成像和光学相干断层扫描的设计与应用。 超声医学成像：声波在生物组织中的传播与相互作用。超声图像形成的基本原理。超声波的产生机制；超声换能器的设计。扫描与显示格式。多普勒超声及其应用。超声成像的优势与风险。商用仪器的最新趋势。 磁共振成像：磁场对生物组织中质子的影响；磁场脉冲的影响。弛豫过程及其测量。磁共振成像。MRI仪器、应用与注意事项。商用仪器的最新趋势。 X射线摄影与计算机断层扫描：X射线的基本原理；X射线与人体的相互作用。X射线摄影仪器。X射线对比剂。X射线成像技术（平面摄影、乳腺摄影和透视）。计算机断层扫描：仪器与图像重建。X射线的使用与注意事项。 放射性核素成像：放射性与放射性示踪剂半衰期。平面闪烁显像及其应用。单光子发射计算机断层扫描（SPECT）及其应用。正电子发射断层扫描（PET）：示踪剂、仪器与临床应用。 图像分析：数字图像获取。图像增强。特征检测。分割、配准与分类。医学图像分析中基本与最新深度学习的发展。
