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光电技术论文精选(九篇)

光电技术论文

第1篇:光电技术论文范文

关键词:蓝光盘密集波分复用

随着蓝光盘摄像机和录像机的出现,电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步,却是广电科技与时俱进的一大步。

大约40年前,人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯,在电信高端领域,方兴未艾。时至今日,在实验室,日本NEC和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9Tb/s(273x40Gb/s)和总容量为10.2Tb/s(256x40Gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000KM。从技术上看,再有5年左右的时间,实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10Tb/s。简言之,网络容量将不会受限于传输链路。

以下我们分别对光存储和光传输方面做以详细阐述。

一、光存储

资讯对储存容量需求日增,光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术(Blue-VioletLaser)、磁光盘存储技术、做为硬盘(HDD)技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术(SuperRENS)、3D立体储存技术(MultiLayers;MultiLevel)以及荧光多层光盘技术FDM(FluorescentMultilayerDisc)等相继问世。

传统CD和DVD上有一层薄薄的反射层,和许多肉眼看不见的凹凸,它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据,由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束,射向旋转中的光盘片,然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置,而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上,数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码,而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(PhaseShift),而这个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。经由光电读取装置,反射回到的凹槽与平面的变化将会转换成1与0的数位讯号,从而构成数据流特征。DVD之所以容量比CD大,无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度,必须使用短波长的光源;或者使用高折射系数的介质;或者提升透镜的NA(数值孔径)值。显然在一个存储容量巨大的盘片上,红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的研究。蓝色激光的波长较短,因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸,盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家AV产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘",还是东芝和NEC向DVD论坛提出的"AOD(高级光盘,暂定名)"规格,只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言,没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋势。

1、蓝光盘技术

蓝光盘技术属于相变光盘(PhaseChangeDisk)技术,它与传统光盘记录不同,传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息,而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时,聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态,用结晶状态和非结晶状态来区分0和1;读操作时,利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。

实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术,能在直径12公分的盘片上,储存两小时的高清晰度视音频信号,在2002年2月的初期版本中,透过使用405nm的蓝紫色电射半导体,NA(数值孔径)值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构,蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27GB。它可以记录两小时的高清晰度视音频信号,以及超过13小时的标准电视信号。

在资料转换率方面,蓝光盘可以将高清晰度的电视节目,以36Mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上,并能维持节目品质。另外,它还具有任意影像捕捉,以及重覆播放等功能。

在兼容性方面,由于蓝光盘采用MPEG2码流压缩技术,因此它同时适用于数字广播系统,可执行电视台多种视频记录与播放。

另外,在资料安全性部分,蓝光盘也采用了一种独特的ID写入模式,可确保资料安全,并为盗版问题提出一套保护版权的解决方案。

2、高密度光存储技术的发展趋势

(1)采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统,使数值孔径超过1.0,相当于探测器进入介质的辐射场,从而能够得到超精细结构信息,突破衍射极限,获得更高的分辨率,可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级,面密度提高4个数量级。

(2)以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入与读出,从原理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级,而且由于量子效应没有热学过程,其反应速度可达到皮秒量级(1O-12秒),另外,由于记录介质的反应与其吸收的光子数有关,可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储,使存储容量提高许多倍。

(3)三维多重体全息存储,利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像,包括二值的或有灰阶的图像信息,由于全息图像对空间位置的敏感性,这种方法可以得到极高的存储容量,并基于光栅空间相位的变化,三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。

(4)利用当代物理学的其它成就,包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应,以及借助许多新的工具和技术,诸如扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、光学集成技术及微光纤阵列技术等,提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。

3、新型光盘技术的应用

大量的信息要求有大容量的存储设备,光存储驱动器和几种光储存媒体均将呈现出足够快的增长趋向。光存储市场的发展,将改变声音图象及其它数据的存储方式及传播方式。光存储产品可以利用自动换盘系统,组成光盘库、光盘塔、光盘阵列,实现提高整个系统的容量、数据传输率及多数据存储的可靠性。如果将光盘库、光盘塔及光盘阵列与自动换盘系统有机结合,可以大大提高系统容量、数据传输率和显著改善存储数据的可靠性。

在技术上,磁带已经基本上没有潜力了,而且与非线性的编辑系统存在明显的矛盾;专业光盘虽然不会在很短的时间内取代磁带,但其非线性、高密度、低成本、高传输速度的优势已经带来了良好的开端。Sony公司不失时机的推出光盘专业摄录像器材,这些设备使用基于蓝紫色激光技术的光盘作为存储介质,充分发挥非线性记录方式带来的灵活性。例如:PDW-3000专业蓝光盘编辑录像机(演播室机型),它可记录和重放IMX/DVCAM格式,具有完善丰富的输入输出接口,包括传统视音频和网络接口。它的双光头设计可实现高速文件读出。它具有快速图像搜索,图像索引功能和光盘的随机访问功能,可以快速定位到所需图像。它具有场景选择随机存取能力,使得任意定位素材段成为可能,跳过不必要的素材。特别值得提出的是这种录像机可以将高低分辨率素材同时记录在光盘上,高分辨率素材用于高质量节目的制作和输出,低分辨率素材可用于编辑,浏览等等,低分辨率素材还可以为互联网播出等用途提供数据。

二、光传输

让我们再来看看光传输,现在各省市有线电视台网络中在主干线多使用光缆传输信号,在电视台内部的新闻网或制作网也使用光纤代替电缆传送素材文件。众所周知,光纤传输比传统电缆传输有频带宽、容量大、损耗低、保真度高、抗干扰等优点。而随着光电子器件的持续发展,光纤工艺的提高,以及光纤技术和IT技术的相互渗透和融合,光传输技术有了相当大的发展,这对电视台通信架构的改变起到了巨大的推动作用。以下是对满足电视台需求的光传输技术的具体阐述。

1、光纤技术的介绍

(1)单波长技术

对于业务量和距离长度要求不大时,普通的单波长技术就已能满足需求。几年前单波光纤的数据传输就已能达到10Gbps。目前在单波长上进行数据传输已经能够做到40G的带宽,虽然这已经是单波长所能够传输的极限,并且实用的传输容量也没有这么大,但相对电视台内部网近距离的视音频传输要求已经够用。

单波技术基于电时分复用(ETDM)技术,但由于微电子技术和光纤色散的限制,微电子技术难以支持电时分复用有新的突破。光纤上的色散是10Gbps及其以上速率系统传输距离的主要制约因素,且随着比特率越高而影响越大。

(2)密集波分复用

对于传输量更大,传输距离更远的要求,仅靠提高单信道系统的速率已没有空间,另一种途径就是使用复用技术。光复用的方式有很多种,目前比较成熟并已进入大规模商用阶段的是光波分复用,尤其是DWDM--密集波分复用。(DWDM:DenseWavelengthDivisionMultiplexing)

DWDM技术简单地说是在一根光纤上接入不同波长的光信号,使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍。提到DWDM,不能不提掺铒光纤放大器(EDFA)。EDFA的出现使得DWDM得以实用。EDFA是一种全光放大器,它的使用取代了原来光-电-光的中继再生方式,突破了光电、电光转换的速度瓶颈,使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能,是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。EDFA工作窗口在1530-1565nm,对波分复用中的每个波长补充功率,并经过若干个EDFA再用再生器来消除色散的影响。

使用DWDM,可以大大提高光缆传输容量,节省光纤,降低传输成本。DWDM目前可商用的水平,我国的传输容量为80Gbps,国外如朗讯公司的传输容量为400Gbps,实验室的水平则已超过Tbps。

(3)新型G.655光纤

(4)全波光纤

使用全波光纤,增加传输频带。在未来的电视台光纤网中,除了传输多路的视音频数据以外,还会传输大量的管理数据。充分地拓展可用频带已成为关键。而在光纤的另一个低损窗口1.31um,虽然石英光纤在此波段时的色度色散为零,但由于1385nm附近存在着一个OH-离子吸收峰,对光纤传输能产生较大的衰减。而由此诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由OH-峰引起的负面影响,并且使用与普通的G.652匹配包层光纤一样的标准。

由于开放了这一低损窗口,全波光纤的可用波长范围增加了100nm,使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加,而且在上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。同时,由于波长范围大大扩展,一方面可以将不同的波长分配不同的数据流,从而改进网络管理;另一方面,允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件的成本大幅度下降,从而降低整个系统的成本。

此外掺镨光纤放大器(PDFA)的研制成功也解决了1310nm波长光的中继问题。掺镨光纤放大器工作在1300nm波长窗口,以掺镨光纤作为增益介质。在实用过程中,可分别使用PDFA和EDFA对1310nm和1550nm波长的光信号进行功率放大和补偿衰耗。

无论是工作在1550nm的G.655光纤,还是使用1310nm的全波光纤,最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量,这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈,在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息,包括文件的元数据以及其他SNMP数据流。这也为建立基于IP的视频管理网络铺平了道路。

2、因特网技术和光纤技术的结合

随着因特网技术的快速发展,ATM、SDH、IP等技术不断融入到光成域网的建设中。目前代表发展方向的是IPoverWDM技术,其中比较成熟的解决方案是GEOverDWDM(GE:千兆以太网)。GEOverDWDM对于有线电视网络最大的好处就是可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级,同时可以和原有的10Mb/s、100Mb/s以太网无缝连接,能降低系统的成本和复杂性,保护广电系统的投资。

IPoverDWDM通俗的说法就是让IP数据包直接在光路上传送,减少网络层之间的冗余部分,能够省去网络运营商的成本,同时也降低用户使用通信业务的费用。GEoverDWDM是IPoverDWDM的一种廉价方式,适用于广电系统城域IP骨干网的建设。

千兆以太网(GE)技术是目前技术成熟的最快速以太网技术,它可以提供1Gbps的带宽,由于采用和传统10Mb/s、100Mb/s以太网同样的帧格式和帧长,因此GE可以在原有低速以太网基础上实现平滑过渡。目前GEOverDWDM使用光放大器后的传输距离已可达到640公里。在现有的有线电视网络基础上,使用千兆以太网技术,具有一定的现实经济意义。可以预见,GEOverDWDM技术将成为广电网络中城域网的理想方案。

随着各种光传输技术不断地投入使用,整个电视台的网络架构将会发生巨大改变,而全光网和光接入网的建设和发展,使这种趋势越来越明显。

三、光应用

由以上光记录和光传输的介绍,我们可以了解到光技术已经逐渐渗透至专业视频领域。以下为笔者设想的以光技术为基础构建的新型电视台IT制作网。相对于传统电视台制作网它将具备以下特性:

1.首先是高效的资源共享能力。可以实现快速的数据存取、迁徙及交换。

2.由于光盘录像机的出现,文件化的素材交换方式得以实现,解决了传统电视台制作网素材上下载消耗时间的瓶颈。

3.具有智能化的网络监控管理功能。

4.整个网络具备可扩展性,强容错性,高兼容性以及与其他网络的互换性。

我们可以设想以下的以光技术为基础的全光业务网,当然这里的全光目前不会是完全的光技术,也包含节点转换上使用的一些光电和电光设备。前期节目素材由光盘摄像机采集,光盘摄像机可以是高端的SONY的PDW蓝光盘摄像机,它的记录文件格式是MPEG24:2:IMX或者是DVCAM格式;也可以是低端的东芝的家用DVD光盘录像机,它的记录格式是MPEG2TS流。以上文件格式的素材在摄像机内部被刻录到蓝光盘或普通的DVD碟片上。通过相应的光盘录像机或专用的光盘驱动器由光纤实时传输并存储到后期编辑制作单元。制作单元为现有的电视台制作工作站,由后期编辑制作单元来进行原始素材的编辑及后期处理工作,各种特效、字幕、配音、片头等在此处完成。制作完的节目由光纤无损地送入中央存储部分的光盘库中,一方面用于播出。另一方面,可以实现节目的存储和归档或者利用光盘录像机下载,便于以后的索引和节目调用。基于SNMP(简单网络管理协议)技术的系统监控单元通过与各单元交换信息,实时监测系统在节点光交换设备和传输通路上的光纤状况。采用光纤作为工作站点连通的物理方式,用于数据的迁徙,设备和业务运营管理等控制信息的传递。采用光盘库作为中央存储单元,其管理软件可以区分短期存储的播出节目和长期存储以供后用的节目。短期存储的节目存储在一级光盘库,节目播出后定时删除。长期存储节目编目后放至二级光盘库,作为媒体资源有原则的开放,不同级别的用户通过光纤有偿或免费获取媒体资源。一级光盘库为在线存储体,容量以电视台内部人员充分使用即可,它是提供给电视台内部用户使用的高速媒体资源共享体,满足包括播出,节目制作,节目下载的宿求。二级光盘库为近线存储体,为海量存储,它的媒体资源存储主要为节目的再利用和再加工服务,另外为电视台以外的用户提供VOD或者媒体资源再利用和交换的宿求。

以上设想的网络比较现今的网络,由于光技术的使用,可以突显出高速共享的精神,达到用户所见所得的需求。真正实现网络化、数字化的实时的信息交换。

第2篇:光电技术论文范文

    光电显示技术的现状和发展趋势的分析

    姓名:娄展卿 学号: 院系:新闻传播院

    摘要:光电显示技术的简介。分析中国光电显示市场现状以及发展趋势。介绍光电显示技术的类型及其主流产品。介绍一些有较好发展前景的未成熟技术。

    关键字:光电显示;显像管技术;液晶显示技术;等离子显示技术; 发展现状;前景。

    一 光电显示技术简介:光电显示技术是多学科的交叉综合技术,主要有:

    1、阴极射线管(cathode ray tube-crt)。是传统的光电信息显示器件,它显示质量优良,制作和驱动比较简单,有很好的性能价格比,但同时它也有一些严重的缺点,如有电压高、软x-射线、体积大、笨重、可靠性不高等。

    2、液晶显示(liquid crystal-lc)。液晶是一种介于固体于液态之间的有机化合物,兼有液体的流动性与固体的光学性质,即现在的液晶显示器lcd。

    3、等离子体显示(plasma display panel-pdp)。等离子体显示是利用气体放电发光进行显示的平面显示板,可以看成是有大量小型日光灯排列构成的。等离子体显示技术成为近年来人们看好的未来大屏幕平板显示的主流。

第3篇:光电技术论文范文

第一,传输信息量大,传输频带宽。在当前的光纤有线电视系统当中,使用的光谱波长1310~1550nm。第二,传输损耗非常低。1310nm单模光纤只有0.35dB/km的衰减,而1550nm单模光纤只有0.25dB/km的衰减。第三,光纤是由包层、纤芯、一次涂复和二次被复组成的,分为骨架式、层绞式、叠带式以及中心束管式。光纤的保护措施能够将绝大部分外界的破坏抵御掉。第四,在HFC网络当中,作为有线电视干线网传输,不仅可以将馈电环节以及一连串的干线放大器节省,同时,由于其接头较少,自然故障率就不会太高。第五,雷电干扰性能以及抗电磁干扰性能较好,电力冲击以及雷击不会对其产生威胁。第六,光纤不会惧怕锈蚀、高温,具备核辐射抗性,其寿命较长,一般的使用年限都在20~30年之上。

2有线电视光纤传输维护技术

在日常的光纤线路维护中,工作量繁重。想要做好维护工作,就应该将竣工阶段和每一次的定期检查测试环节中收集的资料做好认真保管,尤其是各种设备的说明书以及实验测试结果对比资料,这是进行光纤维护的最佳依据。在维护光纤线路时,OTDR是主要的测试设备,要确保其时时刻刻都能够处于良好的工作状态之下,作为维护技术人员,还应该对测试结果进行熟练地分析,将故障点判断出来。考虑到光纤线路本身的特点,在维护方面,我们就应该考虑到以下几个方面的工作:第一,虽然光纤线路发生故障的几率较低,但是维护人员也不能够忽视了光纤线路的维护工作。对于光纤线路的维护,主要目的在于控制故障的发生率,最高境界在于在发生故障之前,就能够排查出隐患位置,及时地消除故障,避免故障对正常传输产生影响。所以,日常的维护技术对于光纤线路非常重要。所以,寻线员的合理设置,配合上日常的检查,才可以消除潜在问题。另外,对于社会大众,也需要做好光纤线路法律法规等相关知识的宣传。第二,虽然光纤线路发生故障的几率较低,但是并不是说故障就可以绝对的避免,所以,光纤抢修问题就是一个无法回避的问题。在光纤维护中,就应该针对抢修,建立出一支作风过硬、经验丰富的抢修队伍来应对光纤线路故障问题,只有如此才能够确保光纤传输持续的进行下去。第三,如果信号中断问题是因为光纤故障所引起的,就应该及时地消除故障。在进行维护的时候,必须将故障点准确地找出来。一旦出现问题,就应该根据故障的特点对于故障是发生在主干网还是在分配网,需要及时地判断。如果怀疑是光链路出现了问题,就需要从光链路的两端使用OTDR进行夹击测试,这样可以将故障的范围大体确定出来,然后根据光纤长度数码的编号,对故障的范围进一步落实。比如:在一处县城中,在农村有线电视二级光网发展中,发现一级光接收点光功率从原本+4dBm降至了-12dBm。对于这一个方向的光纤就可以使用OTDR进行测试,发现了光纤本身的损耗曲线呈现逐渐增大的斜率,猜想可能是因为超高车辆刮到或者是环境温度引起了光纤出现了微弯的情况。通过OTDR的测试发现,在24km地方接续盒光纤束被抽,导致光纤本身被折成为了小弯,降低了光功率。此外,如果是某一个段落的光纤在接续点出现了反射峰,这样就可以判断出接续点的故障,或者是因为光纤的损坏或者进水,就需要将其剪断进行重新的连接。如果在接续点没有反射峰,那么就可能是光纤传输出现了断裂。如果是架空光纤,就需要对过路光纤的损毁情况进行严格调查;对于地下埋设的光纤,就应该观察其地面是否出现了破坏或者是被挖的痕迹。根据具体的维护经验判断,虽然光纤发生的故障本身具备一定的隐蔽性,但是并非是说明其无法加以判断,通过科学的方法分析,绝大部分的光纤故障都可以确定出来。不过,在这里强调的是,维修工作不是急于恢复信号就可以完事的,更多的是要注重今后的巡视工作,才是保障的主要措施。

3结束语

第4篇:光电技术论文范文

关键词:电子科学与技术;光电子技术;教学改革;实践创新

作者简介:邸志刚(1975-),男,河北唐山人,河北联合大学电气工程学院,讲师;贾春荣(1977-),女,河北唐山人,河北联合大学电气工程学院,副教授。(河北 唐山 063009)

基金项目:本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0059-02

21世纪,随着现代科学技术的飞速发展,人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是,支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展,并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术,它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此,本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代,是电子科学与技术飞速发展的时代。

电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点,必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素,而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究,本文根据当前的社会现状,结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。

一、培养方案制订的原则

目前,我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时,教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才,以适应社会发展的需要。为此,加强人才培养是一个复杂而重大的工程。

培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要,其次要符合学校本专业的实际情况,最后再考虑专业、师资情况。

目前,电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求,特别是高层次人才稀缺。但是,电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此,社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外,光电子技术产业得到了国际社会的极大关注,经过光电子技术市场产品的整合,目前光电子技术市场重新步入上升轨道,后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视,2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。

河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生,到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外,在学生培养方面,注重学生综合素质的提高,特别加强对学生实践创新能力的培养。

电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数,微电子方向占少数,另有电子材料、自动化控制等研究方向。

二、培养方案的制订

培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上,首先进行充分的社会调研、分析,然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研,最终确定合理的专业培养方案。

1.培养目标

以培养研究应用型高级人才为目标,以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要,使学生具有良好的思想道德和科学文化素质;拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识;具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力,能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。

2.专业建设思路

针对电子科学与技术专业现状,综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见,提出关于“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”的建设思路。

(1)专业课程体系建设。专业课程体系的建设,首先以专业培养目标为准绳,进行模块化课程设置,调整课程内容,形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向,以光纤传感体系和光电检测体系为核心,从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性,进而保障人才培养目标的实现。

1)优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求,不断优化培养方案,使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”,又能充分体现学校的特色。优化的出发点是:光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求;遵循专业发展规律;突出知识面、素质和能力的培养;制订与时俱进的培养方案和体系。

2)课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致,体现光电子、光纤传感与检测的专业特色,由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程;光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外,为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求,减少陈旧内容,删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。

3)教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标,专业教师发挥各自才智,加强与学生沟通,集思广益,对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学,以加深学生的理解,促进学生理论知识的学习。另外,对光纤传感技术课程进行双语教学,让学生学习理论知识的同时,加强专业英语的学习和运用,为后期阅读国外资料进行充分的准备。

(2)专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展,形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向,具体特色如下:

1)课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分,包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科,所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分,占28%;学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课,共74学分,占37%;专业教育平台是专业课,共63学分,占32%;另外还有创新实践环节,6学分,占3%。

2)学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展,加大力度培养学生的创新意识及能力,定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告,使学生掌握本专业科研动态的同时,在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献,以激发学生的创新意识,使其创新能力得到大幅提高,培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力,并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。

3)实践教学。突出光电子技术应用,加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练,学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外,为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力,学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动,从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。

三、改革效果

1.优化了课程体系,提高了教学质量

专业的培养目标及方向确定以后,围绕培养目标组建了课程建设小组,并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导,进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系,相对而言大大提高了课程的教学质量。

2.学生夯实了专业基础,拓宽了专业知识,加强了实践技能

课程体系优化以后,学生入学后对培养方案及目标非常明确,从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系,抓住核心,适当拓展,使所学理论知识成为体系。与此同时,通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲,以此激励学生加强理论知识的学习,促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来,使二者相辅相成、相互促进。

3.培养了学生的创新能力及科研思维

在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次,组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力,从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中,电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。

4.提高了就业率和考研率

通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构,并且实践能力及创新能力都得到很大提高,使得学生的竞争力得到大大加强,并得到企业和其他高校的认可,刺激了学生的求知欲和创新欲,从而提高了就业率和考研率。

四、结论

电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业,其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况,提出关于“增强光电子特色,优化专业课程体系改革”的建设思路,“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线,对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革,加强了师资队伍建设、专业课程体系建设,并在此基础上对教学方法和手段进行改革,从而提高教师的教学水平,加强学生的理论基础,完善其知识结构,提高其实践及创新能力,实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。

参考文献:

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第5篇:光电技术论文范文

关键词:光电子器件;动态图谱;可视化

1 引言

光电子学是由光学技术和电子学技术结合而成的技术学科,是继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域,将在当今信息时代占据越来越为重要的位置。全面深刻了解该领域发展现状及趋势对于科技管理、科研选题和国际合作具有重要意义。本文以预测光电子学领域未来发展趋势为目的,利用知识图谱可视化工具,以固定时长随时间逐步推移为窗口,绘制动态知识图谱,连续观察其研究热点变化趋势,形成一套新的技术情报监测方法。

2 样本与方法

以SCI-Expanded数据库为数据来源,检索策略为:“(主题=(opto-electronic device*)OR(optoelectronic device*))AND文献类型=(Article)”,时间确定为2000-2011年,经检索和清洗,最终得到6266条论文记录。运用科学计量学的方法及CiteSpace II可视化工具,对光电子学领域的学术论文作国家/地区分布及研究热点趋势的分析。

3 光电子学领域研究国家/地区分布

6266篇论文记录共分布于78个国家/地区,其中美国、中国和日本分别位列SCI论文量世界前三甲。值得注意的是,中国台湾跃居前5,可见在近12年间,其对光电子器件领域的研究较为活跃(见表1)。

而要确定核心国家/地区,仅凭量来判定有失偏颇。篇均被引频次(Average Citations Per Paper)是在给定时间内,某期刊(科学家、机构和国家/地区)所发表文献的总被引频次除以该刊(科学家、机构和国家/地区)全部论文数。以国家为例,它表示某国家所被引用的平均水平,若其值高,代表该国家在本学科和学科共同体中的影响程度高。篇均被引频次是一个相对数量指标,它弥补了绝对数量指标中马太效应导致的偏差。因此,该指标可消除国家/地区科研规模大小的差别,更强调科学研究的质量。

统计SCI论文量TOP20国家/地区2000-2011年的篇均被引频次,并与世界平均水平相比较,如图1所示。其中世界平均水平为18.95。在SCI论文量TOP20国家/地区中,有6个国家的篇均被引频次超过了世界平均水平,分别为:美国(37.50)、瑞典(37.01)、荷兰(34.41)、以色列(26.77)、英国(24.62)、瑞士(21.25);有4个国家较为接近世界平均水平,分别为:意大利(17.71)、日本(17.48)、加拿大(16.33)、德国(16.10);包括中国在内的其余10个国家/地区的篇均被引频次均小于15。从图2中可以看出,以世界平均水平为分界线,世界上不同国家/地区对光电子器件研究的篇均被引频次存在较为明显的分化现象。各国在该领域的科研实力参差不齐,存在较大差距。

4 光电子学领域研究趋势动态图谱分析

为了清晰展示和准确分析光电子器件领域研究论文的研究热点,本文利用CiteSpaceⅡ软件,生成关键词共现图谱。在关键词共现图谱中,节点的中心性是一个用以量化点在网络中地位重要性的图论概念,中心性越大,表明该节点在网络中越为重要[1]。本文提出一种动态监测方法,即以3年为时间窗,以1年为一个单位时间差依次向后推移,将2000-2011年12年划分为10个时间段,得到随着时间连续变化的研究热点动态图谱,见图2。在图谱的绘制过程中,选择“节点标签的字体大小与节点中心性大小成正比例显示”;为保证在分析动态图谱中研究热点词的中心性随时间变化情况时的准确性,所有图谱的相关参数均做相同设置,如:Node Size:30,Font Size:10,Threshold:8。图中共呈现出36个关键节点,即研究热点关键词,其中心性均不小于0.05,见表2。利用词频分析法和共词分析法,分析光电子学领域研究论文的研究热点。

在表2中,序号4的关键词在本研究中与检索词重合,不具有实际意义,因此对其不再做具体分析。结合以上图表并征求电子学相关专家意见,光电子器件领域的研究基本上是围绕以下3个研究方向而展开,主要归纳如下:

⑴纳米光电子器件及技术:light-emitting-diodes、nanowires、diodes、lasers、photodetectors、nanostructures、nanorods、nanocrystals、nanotubes、nanoparticles、room-temperature、optical-properties;

⑵薄膜器件及技术:thin-films、growth、molecular-beam epitaxy、layers、chemical-vapor-deposition、deposition 、emission 、luminescence 、electroluminescence 、photoluminescence、thin-film transistors;

⑶聚合物与光伏器件:polymers、alloys、conjugated polymers、morphology、GaAs、silicon、arrays、photovoltaic cells、solar-cells、efficiency。

4.1 研究热点一:纳米光电子器件及技术

纳米光电子器件是纳米半导体光电子技术领域中的一个主要分支,旨在研究各种纳米光电子器件的制作方法、工作原理及其在光通信和光信息处理中的应用等[2]。近年来国际上的研究热点主要集中在:发光二极管,其近年来的成就使有色光二极管尤其是白色发光二极管成功应用于便携式和特殊照明;纳米激光器,包括量子阱、量子线和量子点激光器等;光电探测器,主要是红外光电探测器、谐振腔增强型光电探测器等的研究;纳米线、纳米棒、纳米晶体及纳米粒子等在室温下的结构特征及光学性能[3-4]等。统计动态图谱10个时间段中各热点词的中心性值变化情况,得出结果为:发光二极管的研究在2001-2003年度达到最高点,此后稍有下降,并在2007-2009年度达到第二个高潮,对其的研究关注度具有一定的间断性;激光器的研究在早期较为突出,在后期关注热度一般;光电探测器在早期和后期均有一定的研究,但在中间时段出现空缺;光电子纳米线、纳米结构、纳米棒、纳米晶体和纳米粒子器件等的研究基本呈现出一致的状态,均是在近5年出现较高的研究热度。

4.2 研究热点二:薄膜器件及技术

薄膜技术是研制新材料、新结构的重要方法之一,用该技术制作的材料具有优良的光电性能、钝化性能以及抗水渗透性能等,主要用来充当绝缘层、各种敏感膜层,具有很高的硬度和较强的化学稳定性。在光电子器件中,薄膜的使用非常普遍,因此对其的研究进展也是学者们关注的热点。近年来国际上在薄膜器件及技术方面的研究主要集中在:薄膜的制备与生长,尤其是利用分子束外延技术和化学气相沉积技术制作薄膜;薄膜的光致发光、电致发光特性、光电发射特性等;有机薄膜晶体管的制作和应用等[5]。在12年间,薄膜的生长特性研究一直具有较高的关注度;分子束外延技术比化学气相沉积技术具有更高的关注度;光电子薄膜中光致发光的研究呈现出下降的趋势,而电致发光的研究在近5年重新复燃;薄膜光电发射特性的研究呈现出波浪式趋势;薄膜晶体管为近3年的研究热点。

4.3 研究热点三:聚合物与光伏器件

有机聚合物材料由于其具有快速响应的性能和容易加工等优点,对于集成光电子器件的制备来说是非常有吸引力的。近年来国际上在此方向上的研究热点主要集中在:聚合物电光调制器阵列、含金属(合金)共轭聚合物、聚合物的形貌优化以及共轭聚合物光伏材料研究等。近年来由于能源危机的日趋严重,其中聚合物光伏材料已经成为国内外研究的重中之重,主要包括光伏电池和太阳能电池,目前研究和开发的太阳能电池有单晶硅、多晶硅、无定型硅、单晶GaAs等[6-8]。统计动态图谱中各热点词的中心性值变化情况,得出结果为:2003-2005年间是光电子器件领域研究的低潮。对于聚合物器件来说,共轭聚合物和聚合物电光调制器阵列在后期一直处于较高的研究热度;聚合物形貌优化研究在2005-2007年间达到最高点;合金共轭聚合物的研究热度稍有起伏;对于聚合物光伏材料来说,光伏电池和太阳能电池及其光电转化效率的研究基本同步,同时在2006-2010年间达到较高的研究热度;硅材料与砷化镓材料相对来说,研究热度处于较低水平。

参照Erten等人的做法,将以上研究热点的发展趋势分为三类:研究热点主题、逐渐过时的主题和快速发展的主题[9],见表3。

5 结论与建议

本文提出一种动态观测技术科学研究方法,较好地展示了技术热点演变过程,得到了相关电子领域专家的基本认可,对光电子器件领域研究趋势的观测结论和建议如下:

⑴在光电子器件领域的研究中,从国家/地区层面上可以看出,中国虽然SCI总量排名位于前3名,但其论文篇均被引频次却低于世界平均水平,中国在国家层面上未能在核心电子器件研究领域起到核心作用。其主要原因是起步基础较为薄弱。目前,中国正处于国家中长期科技发展规划纲要实施的初步阶段,我们需要从现有基础出发,进一步增强自身科研实力,重视原始创新,提高论文影响力。论文“量不在多,重在核心”。

⑵光电子器件领域的主要研究方向有3个,分别为:纳米光电子器件及技术、薄膜器件及技术、聚合物与光伏器件。每个研究方向中研究热点的发展趋势又分为三类:研究热点主题、逐渐过时的主题和快速发展的主题。“研究热点主题”依然是目前阶段研究热点,需国家科研机构和相关学者持续关注与研究其相关技术;“逐渐过时的主题”经历了一个由热到冷的发展阶段,说明其技术已发展成熟或被其他技术所取代,已不再是目前的研究热点,可不再继续关注;“快速发展的主题”是目前和今后阶段的研究热点与前沿,能够引领该领域的研究热潮,需重点关注。

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第6篇:光电技术论文范文

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第7篇:光电技术论文范文

【关键词】光电技术 光电产业 新兴产业 发展对策

光电技术是21世纪的朝阳产业,也是新兴产业。光电技术的发展,不仅在多个学科发展领域广泛应用,还推动了经济的发展。光电技术的大量发展必将推动世界经济快速发展。光电技术的快速发展引起了多个国家的注意。其中美国、日本、英国、德国等发达的资本主义国家首先把目光盯向了光电信息技术产业,不小的新兴的发展中国家,也向电子技术产业投入大量的资本。我国的光电信息技术产业要想在世界占有一席之地,争取新的经济增长中站稳脚跟,还有一段比较长的路要走。

1 光电技术产业的发展现状及应用

1.1 光电技术是一门综合性的学科

光电技术采集了光学技术、机械技术、电子技术、信息技术等多种学科优势为一体的综合技术门类。在我国的光电技术大多应用于国防科技、武器制造、应用医学、航天技术等领域。

1.2 医学领域的应用

我国的光电技术发展门槛较高,很少进行光电技术推广,普通民众对光电技术的认知度不高,光电技术的发展也难以让社会大众熟悉。光子技术在生物与医学中的应用即定义为生物医学光子学,其相应产业涉及人类疾病的诊断、预防、监护、治疗以及保健、康复等。

1.3 武器领域的应用

近几年,随着发达国家对光电技术的挖掘不断深入,光电市场迎来了前所未有的空前盛况,光电技术的发展极其迅猛。我国奋起直追,目前光电技术已经扩展到了通讯技术、信息、医疗、军事、生物工程等多个新兴科技领域,光电技术的应用得到了极其广泛的传播和发展。光电技术是信息技术,它促进了轻武器领域的发展。传统轻武器通过配备光学和光电瞄准具等来提高射击精度及杀伤能力。

1.4 经济领域的成效

近几年来,我国的光电技术也得到了突飞猛进的发展,取得了良好的经济效应和社会效应,近三年来我国的光电技术给经济带来的增长在20%以上,光电技术的产值达到了1000亿人民币。

1.5 光伏产业的发展

在光电技术中应用最为广泛、且被社会大众所熟知的是太阳能光伏产业,“光明工程”就是在光伏产业中发展起来的,目前光明工程的制造能力得到了迅猛的提升,无论是电池生产还是制造方面都取得了可观的经济效应,实现了100%的利润增长率。“太阳能光电建筑应用示范项目”和“金太阳示范工程”再次推动了太阳能光伏产业的发展。我国目前的光伏发电机装机量已经达到了4318万千瓦,成为了世界上光伏发电机容量最大的国家。

2 光电技术的发展

2.1 要重视人才的培养

企业之间的竞争,是人才的竞争;国家之间的竞争,也是人才的竞争;光电技术产业的竞争也是人才的竞争。目前,我国的光电技术发展迅猛,但是由于我国光电技术的起步较晚,产业人才不足,必须要尽快发展大量的光电技术人才,适应光电技术的快速发展。

2.1.1 高校人才分析

目前,我国的光电技术的人才,主要来源于高校大学毕业生,但高校毕业生的素质较高,动手能力较差,理论基础知识不深厚,对所学的光电技术知识不能广泛的进行应用。

2.1.2 普通技校人才分析

光电技术的发展需要大量的人才,在人才的招聘中,也会选择普通的技术学校学生,这些学生的动手能力较强,但是理论知识不足,理论素养的缺失严重妨碍了人才的快速成长;如何发展创新,如何进行技术研发,如何在短期内快速发展光电技术人才是目前光电技术发展的首要任务。

2.1.3 人才发展培养方向

要大力发展光电技术产业,就要保障光电技术产业的可持续发展,就需要培育大量人才,因此,你须建立一套更为专业的人才培养体系,在全国范围内建立更具有稳定性的人才培养基地。要提高光电技术产业工人的薪资待遇,保障职工的福利水平,吸引大量的人才加入光电技术产业。

2.2 要高瞻远瞩,把握好光电技术产业的方向

光电技术产业的发展,促进了各个科技行业的发展,在不同的技术领域光电技术应用的范围不同,光电技术既可运用于航天科技事业,也可运用于民间照明用品,电子产品。光电技术产业是一个庞大的产业体系,包含的产业类型也是极其复杂。在光电技术的发展过程中要立足于企业的发展状况,选择正确的发展方向,制定好合适的发展战略,充分考虑考各方面的问题。其中对于资金、科技实力、人才利用率及政府决策对光电技术产业的发展最为重要,要仔细思考。

在企业向光电技术发展的过程中,要高瞻远瞩,立足高远,站在世界的眼光来看待光电技术产业的发展。我国的光电技术发展起步较晚,还没有成型的理论指导,在发展的路上还有很长一段路要走。我国企业在光电技术的发展过程中,要吸取经验教训,“洋为中用”,“古为今用”不断借鉴国外发展的先进经验,尽量少走些弯路。同时要加强自身创新能力和创新意识的培养,不拘泥于一格,大胆启用有能力的人进行企业管理,不断引进国外先进的技术。

除了企业的自身发展之外,要想使我国的光电技术产业快速发展,政府还必须根据地域特色,加强产业扶持力度,适当加大政府专项资金投入力度,减少企业的负担,实行减税政策,减少企业的本地发展压力。

2.3 要规范企业发展,不断完善产业规范体系

俗话说“无规矩不成方圆”,我国的光电技术产业发展起步较晚,发展中还存在很多的问题和不足,在重视光电企业发展的同时,也要注意尽快建立一套完善的体系规范,减少企业在发展过程中的遇到的障碍,要加快建立光电产品的质量监管体系和质量保证体系,要形成一套从产品原材料到成品成熟的监管体系,并且完善相关的法律体系,保证消费者的合法权益。努力发展我国的光电技术产业,为我国企业与世界先进水平接轨奠定基础。

3 结束语

虽然光电技术产业的发展前景很好,但是也要预防企业在发展过程中遇到的风险和障碍,要进行合理规避,光电技术是我国的一个新兴技术产业,具有巨大的发展潜力,在短短几十年的时间里就创造了巨大的经济财富。光电技术的发展,具有能耗低、效益高的优点。我国的光电技术迅猛发展。

参考文献

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作者简介

王华(1963-),男,湖北省荆州市人。理学硕士。副教授。研究方向为光电技术应用方向。

第8篇:光电技术论文范文

关键词:光信息科学与技术;必要性;措施

作为一门新兴的热门专业,光信息科学与技术专业是教育部在1998年调整后增加的新专业,经过10几年的发展,国内近百所大学已经开设了光信息科学与技术专业,而且,目前仍有许多大学在争取开设光信息科学与技术专业。因此,重视光信息科学与技术专业的重要地位,积极开展光信息科学与技术课程改革,激发学生的学习兴趣,提高光信息科学与技术的教学质量,培养学生的实践能力和创新能力,提升学生的综合能力,促进学生的全面发展,成为高校光信息科学与技术专业的教学任务。

一、光信息科学与技术专业进行课程改革的必要性

光信息科学与技术的使用范围广泛,具有很强的实践性,因此,在教学过程中,教师需要培养学生的实践能力和创新能力,不断提高学生的综合能力,以确保学生能够满足社会对高素质专业人才的需求,但是,在实际的教学活动中,许多高校忽视了培养学生的实践能力和创新能力,致使光信息科学与技术专业的教学质量不高,严重阻碍了学生的进一步发展。因此,高校光信息科学与技术专业需要进行课程改革,以提高教学质量,提升学生的综合素质[2]。同时,在光信息科学与技术教学活动中,许多教师过分强调自己的主导地位,采用传统的注入式的教学方式,传授理论知识,未能充分调动学生学习的积极性,并且忽视了培养学生的实践能力,使得学生处于被动学习状态,从而大大降低了课堂教学效果,因此,高校需要通过光信息科学与技术课程改革,提高教师的执教能力,增强教学质量,从而提高学生的实践能力。另外,由于有些高校的教学条件有限,在开展光信息科学与技术教学活动中,学生只能做一些简单的实验,例如测量透镜的焦距、光的偏振现象、观察透镜成像等实验,难以引发学生的学习兴趣,使得学生的学习动力不足,从而降低了教学效果,因此,高校应该开展光信息科学与技术课程改革,培养学生的学习兴趣,引发学生的学习热情,以提高教学质量,提升学生的实践能力。

二、光信息科学与技术专业具体的改革措施

(一)建立完善的光信息科学与技术课程体系

光信息科学与技术专业需要扎实的理论知识和较强的实践能力,因此,高校应该加强光信息科学与技术课程建设,建立完善的课程体系,以确保光信息科学与技术教学的质量。高校应该根据光信息科学与技术专业的实际情况,合理安排教学课程,以提高光信息科学与技术教学的效果。在光子学基础方面,高校应该注重强调基础理论知识,重视描述方法、物理量以及概念之间的联系,开设信息光学、电动力学、激光原理、量子力学和光电子学等必修课,确保学生能够具有扎实的理论知识。在信息技术方面,高校应该重视电子信息技术,开设数字电路、电路理论和模拟电路等必修课,合理取舍教学内容,采用科学的教学方法,提高教学的有效性,以提高学生的综合素质。在光信息技术方面,高校应该合理设置课程,适当安排光通信原理、光电检测与处理、光信息存储与显示这三门课程,拓宽学生的知识面,增加学生的专业知识,从而提高光信息科学与技术的教学质量,促进学生的全面发展。

(二)不断提高学生的实践能力

目前,在光信息科学与技术专业教学中,许多高校只重视学生的理论知识,忽视了培养学生的实践能力和创新能力,使得学生的实际操作能力较差,严重降低了光信息科学与技术专业的教学质量,因此,在大力提倡素质教育的环境下,高校应该积极转变传统的教育观念,采用科学的教学方式,提高光信息科学与技术的教学质量,注意培养学生的实践能力和创新能力,以提升学生的综合能力,促进学生的全面发展。高校应该重视实验教学,加大资金投入,为光信息科学与技术专业提供必需的硬件设施,确保光信息科学与技术专业实验教学的有序开展,从而提高教学的有效性。同时,在教学过程中,教师应该创设良好的教学氛围,充分发挥学生的主观能动性,注意培养学生的思维能力、实践能力和创新意识,促使学生积极主动的参与到教学活动中来,从而提高教学效率,提升学生的实际操作能力[3]。

三、总结

总而言之,作为新时期的热门专业之一,光信息科学与技术专业具有很强的实践性和实用性,因此,在教育事业蓬勃发展的今天,高校应该重视光信息科学与技术专业的重要地位,加强光信息科学与技术专业的课程建设,积极开展光信息科学与技术专业课程改革,不断优化光信息科学与技术专业的课程体系,丰富光信息科学与技术的教学内容,激发学生的学习兴趣,提高光信息科学与技术的教学质量,提高学生的实践能力,从而为社会提供专业的高素质光信息科学与技术人才[4]。

参考文献:

[1]刘雁,蓝岚翎,谢世伟,王习东,.光信息科学与技术专业课程体系的优化与实践[J].中国电力教育,2011,23:87-88.

[2]李淑红,孟华茂,包磊.光信息科学与技术专业课程设计的探索[J].科技风,2011,20:224.

[3]王晓玲,郎晓萍,牛春晖.光信息科学与技术专业课程改革研究[A].2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会.2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C].2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会,2010:2.

第9篇:光电技术论文范文

【论文摘要摘要:先容了光机电一体化技术特征,探究了国内外技术目前状况和发展趋向,指出了未来发展远景和一些重要技术热门。

近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用产业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械产业技术发展的一个主要趋向。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。和传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小,重量轻,适应性强,操纵更方便

光机电一体化技术使得操纵职员摆脱了以往必须按规定操纵程序或节后频繁紧张地进行单调重复操纵的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操纵程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操纵全自动化和智能化。

1.2 功能增加,精度大幅进步

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平进步,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化,智能化程度进步

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋向向"软件化"和"智能化"。

1.4 产品可靠性得到进步,使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分,一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此,装置的寿命进步,故障率降低,从而进步了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术,衍生出很多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的探究开发涉及到很多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术和机械技术各自的上风结合起来,衍生出很多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强,各部分系统间协调性要求进步

光机电一体化是一门学科的边沿科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,进步系统协调性。

2.探究目前状况和发展趋向

2.1探究目前状况

自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的进步,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻产业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。 【

2.2 发展趋向

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热门主要包括摘要:

(1)激光技术

1)高单色性,利用激光高单色性作精密丈量时,可极大地进步丈量精度和量程。

2)高方向性,因具有很远间隔传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远间隔激光通讯、激光测距、激光雷达、激光导航以及远控。

3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点四周可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。

4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通讯、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。

(2)传感检测技术

1)激光准直,能够丈量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准丈量。

2)激光测距,其探测间隔远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受自然影响大。

3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

(3)激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地进步了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

(4)光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在外形记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于低级阶段,假如能发现具有优异光功能特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和和之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引进电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生 巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1 刘志,朱文坚. 光机电一体化技术,现代制造工程,2001(12)

[2 梁进秋. 微光机电系统国内外探究进展. 光机电信息,2000(8)

[3 宋云夺编译. 光机电一体化业的未来. 光机电信息,2003(12)

[4 左铁钏、施定源、陈铠. 激光加工技术的上风及在产业生产中的应用. 激光杂志,1999(4)

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