光学工程的应用精选(九篇)

第1篇：光学工程的应用范文

关键词：应用型本科；光电专业类；专业建设；人才培养

应用型地方大学是面向区域经济和社会发展需要，设置应用学科专业；强化实践实训教学，提高应用能力；重视应用研究，促进产学研紧密结合；为基层单位培养具有一定理论基础、理论应用和技术能力的应用型专业人才的地方性大学。中国教育报曾刊登过一项针对12398名大学生的调查，结果表明：79%的人认为在大学里学不到有用的东西，77%的人认为在大学所学东西与现实脱节，80%的人对学校的课程设置、教学内容不满意。其中，相当部分调查对象就是地方高校的毕业生。近三年的麦可思常州工学院社会需求与培养年度报告中提到了光电类毕业生工作与专业相关度较低的问题。如何解决这个问题呢？如何实现人才培养与企业需求的无缝对接？这些问题是地方高校目前所面临的必须解决的重大难题。

一、常州工学院光电类专业建设探索与实践

常州工学院作为应用地方性高校，学院定位为培养高等应用型复合人才，建立具有常工特色的应用型人才培养体系和人才培养模式，建设成特色鲜明的高水平应用型地方大学。然而，要实现这个目标，就必须培养大批的高素质应用型复合人才。依据学校的定位，现有的光电专业类“测控技术与仪器”“光电信息科学与工程”与“新能源科学与工程”三个本科专业分别属于三个不同的学科，如何形成自己的鲜明特色、如何才能培养出高素质的应用型复合人才呢？如何实现光电类人才培养与企业需求无缝对接？近些年，围绕这些问题，常州工学院光电类专业一直在探索解决这些问题的办法。

主动适应地方经济建设和社会发展的需要，紧密结合长三角地域光电产业结构和光电技术特点，合理设置专业布局、明确专业培养方向与培养特色、优化课程体系设计与专业课程设置，加强课堂教学与教学实践相结合，注重培养大学生的综合实践能力，是培养高素质应用型复合人才的有效途径。

常州工学院以长三角地域社会经济发展需要优化光电类专业的人才培养方案，以培养工程应用型、技术应用型、服务应用型、职业应用型、复合应用型等高素质应用型人才为培养目标；以光电产业为各专业的落脚点，确立各专业的培养方向与特色；以光电技术领域与光电产业背景，优化课程体系设计，不仅强调学科，更要强调应用，注重学科和应用两个体系之间的平台建设和应用培养关系，改变传统意义上的主从关系。在课程设置上，由简单地照抄照搬官方规定或名校经验转变为立足培养高素质应用型人才，着力构建总量、比例、单元群落科学合理的课程结构与体系，既要遵循高等教育课程设置的一般要求，如紧扣培养目标，体系结构科学、合理等等，更应突出大众化、地方性和应用型特点和要求，科学设置课程结构与体系，保证后续教育教学活动的规范、有序、质量和水平。

二、结合长三角地域的光电产业背景以及学校的办学定位合理设置专业布局

为适应应用型复合人才的培养目标，围绕学校“让每一个学生都获得成功”的办学理念，树立“以人为本，因材施教，学、做、创并举”的教学理念，为教学改革和创新型人才培养引领方向。围绕长三角地域的光电产业背景，尤其是光伏、LED、测试装备产业，确立以完整光电产业链为服务领域，光电子技术为学科背景，明确“光电材料合成与开发、光电器件开发与应用、光电系统设计与集成，光电检测技术与设备开发”四个产业领域为光电类各专业的落脚点，优化光电类各本科专业人才培养方案，提炼各专业的培养方向与专业特色，体现常州地区的光伏、LED、测试装备产业特色、构建光电类专业知识结构覆盖整个光电产业领域，各专业以光电技术培养方向为主体，以局部领域为侧重，培养从事光电技术领域，尤其是光伏技术、LED、测试装备开发与应用系统的设计、开发、测试、运行、管理等方面的具有创新精神的应用型高级工程技术人才。学习和掌握光电材料、器件与应用、系统与集成、测试技术与装备的基本工作原理和制备、设计方法，拓宽专业应用范围。学生毕业后可在大型现代化光电材料与器件企业、光电测试设备制造企业、能源与环保企业从事研发、生产、经营和管理工作；各级政府部门及事业单位从事光电子、新能源、电力、节能、环保等方面的规划、设计、建设、运营、咨询和监管等工作；科研院所、大专院校从事研究与开发、教学、管理等工作。所以，要基于光电产业链优化光电类本科专业的专业设置与专业特色。

三、以“光电产业链”为主线，构建“模块化”“系列化”的课程群体系

学院迎合地方经济建设和社会发展的需要，紧密结合长三角地域光电产业结构和光电技术特点，依据“以人为本，因材施教，学、做、创并举”的教学理念，构建光电类课程体系及各专业课程设置，各专业之间实现基础课程“模块化”，专业必修课程“有特色”，专业选修课程“能互补”的课程设置体系。光电类课程群体系与各专业课程群设置如图1、2所示。

以光电子技术为核心，横向以“光电产业链中的各种技术领域”为主线，优化各专业课程体系，建立适应光电子技术学科特点，实现各专业均涵盖整个光电产业链，但分别侧重局部技术领域，即涵盖光电材料开发与制备技术、光电器件开发与应用技术、光电系统设计与集成、光电测试技术与设备开发等四大系列的“模块化、系列化”完整的光电类课程群体系，每个专业都有自己侧重的课程群，形成各自的专业特色。

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图1 光电类专业主干课程群及各专业核心课程群

每个专业按照侧重的技术领域，纵向按知识体系与认知能力模块化专业课程，各专业相互选修其他专业的专业课程，实现各专业之间选修课相互补充。新能源材料与器件专业以“材料类”与“器件类”两个专业课程模块为重点、兼修“材料检测”“器件检测”“器件应用”“检测设备”以及“质量类”五个课程模块中的部分专业课程；光电信息科学与工程专业以“器件类”与“器件应用”两个专业课程模块为重点，兼修“材料类”“材料检测”“器件检测”“检测设备”以及“质量类”五个课程模块中的部分专业课程，突出LED产业特色；新能源科学与工程专业以“器件应用”“系统集成”与“系统检测”三个专业课程模块为重点，兼修“材料类”“器件类”“器件检测”“检测设备”以及“质量类”五个课程模块中的部分专业课程，突出光伏技术特色；测控技术与仪器专业以“材料检测”“器件检测”“系统检测”以及“检测设备”四个专业课程模块为重点，兼修部分质量类”课程模块中部分专业课程。

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图2 光电类专业课程群体系

在课程群体系中，多种不同的课程模块组合成不同的课程群系列，比如，按照知识类别划分，“材料类”与“材料检测”两个课程模块构成材料类课程群，“器件类”“器件检测”与“器件应用”三个课程模块构成器件类课程群，“系统集成”“系统检测”与“检测设备”三个课程模块构成系统类课程群；按照产业领域类别划分又可组成“光伏技术课程群”“LED课程群”“光电器件课程群”以及“测试技术课程群”等，实现纵横交错的课程群网络。

常州工学院作为培养高科技人才的地方高等院校，紧密围绕长三角地域光电子产业背景，确定常州工学院光电类专业以光电子产业链为服务领域，光电子技术为学科发展方向，明确“光电材料与器件开发与应用”“光电系统设计与集成”“光电检测技术与设备开发”三个产业领域为光电类各专业的落脚点，不断优化各光电类本科专业建设，各专业以光电技术培养方向为主体，局部领域为侧重，明确各专业的培养方向，形成了鲜明的专业特色。以“光电产业链”为主线，建立适应光电技术学科特点，实现各专业均涵盖整个光电产业链，但分别侧重局部技术领域，即涵盖光电材料开发与制备技术、光电器件开发与应用技术、光电系统设计与集成、光电测试技术与设备开发等四大系列的“模块化、系列化”完整的光电类课程群体系，形成各专业之间基础课程“模块化”，专业必修课程“有特色”，专业选修课程“能互补”的课程设置体系。根据学生的认知规律，结合光电子技术的理论与实践特点，探索出与光电子产业背景紧密结合、具有明显特色的专业课程设置，培养多层次的光电子技术专业人才，服务于地方经济的发展。

参考文献：

[1]孙建京，吴智泉.地方大学应用型学科专业建设探讨[J].北京教育：高教，2015（5）.

[2]李立国.什么是现代大学[J].新华文摘，2019（19）.

[3]王永，张渊，刘浩，等.常三角地区高职光伏专业建设研究[J].职业教育研究，2012（2）.

[4]杜卫，陈恒.学科交叉：应用型本科院校学科专业建设的战略选择[J].高等工程教育研究，2012（1）.

[5]潘玉驹，廖传景.基于社会需求的应用型本科人才培养及评价[J].高教发展与评估，2014（5）.

[6]张林，陶君成，孙静.应用型本科人才培养目标和人才培养模式创新研究[J].今日科苑，2006（9）.

第2篇：光学工程的应用范文

关键词：光纤传感技术；结构健康监测；BOTDR；FBG

引言

随着我国经济建设的快速发展，各类土建工程纷纷上马，其中不乏很多大型工程结构和基础设施，如超高层建筑、水坝、桥梁、隧道、地下人防工程等。这些大型工程结构往往服役时间较长，在其使用期内由于地震、洪水和台风等环境因素的作用不可避免的要产生损伤。这些大型结构的健康监测工作因而变得十分重要，工程监测也已发展成为一个重要的研究课题。

目前广泛用于工程结构上的检测系统，主要由若干种传感器构成。这些传感器布设在结构中，采集应力、应变、位移、温度等物理力学参数。常规的传感器有差动电阻式、电阻应变计式、电感式、弦式等，其中最常用的是差动电阻式及弦式传感器。常规传感器有着悠久的使用历史和广泛的应用；在大量的使用过程中，工程人员也积累了许多实际经验，因而仍是目前建构健康监测的主力。但是另一方面，常规传感器在实践过程中也包露出其局限性，主要表现在[1]：

1.点式检测，监测范围小，连续性不好。常规传感器的点式布置方法决定了其在空间分布上的不连续性，这种不连续带有一定的随意性，最危险的部位常常会被遗漏；由于传感器在结构物中不能无限地布设，因而实际检测效果要大打折扣。

2.传感器成活率低、稳定性差。常用的传感器多为橡胶导线、金属封装，在恶劣的环境中橡胶老化、金属氧化腐蚀，接触不良、线路断裂更时有发生，导致传感器实际成活率和稳定性均不高。

3.自动化程度低、覆盖率有限、集成度差。目前工程中很多监测技术实则为检测技术，属于静态观测，而非实时的，这无法满足工程监测自动、实时的要求。此外，传感器的点式布设方式决定了其覆盖率不会很高，对长达数十公里（隧道）或数十平方公里（大型基建设施）的工程而言，这一方法显得无能为力。

随着现代科技发展，传统的结构健康监测技术也面临着更新换代，现代化的结构健康监测需要新鲜血液的补充。本文旨在介绍近十几年发展迅速的光纤传感技术并着重介绍其在土木工程监测中的应用现状及发展。

1.光纤传感技术

光导纤维（Optical Fiber），简称光纤，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。当光纤所处位置的温度、应力等环境条件发生变化时，会引起光纤传输的光波强度、相位、频率、偏振态等特征参量变化，通过测量这些光波量的变化，就可以分析得到相应的温度、应力等物理量的变化，这就是光导纤维传感器的原理[2]。按照是否对测量信号进行调制来划分，光纤传感器可分为非本征型和本征型两类[3]。非本征型管线传感器中光纤只传输信，作用相当于导线，由其他探测装置调制获取信号。本征型光纤传感器不仅传输信号，也起着传感作用。我们通常所说的光纤传感器即是指本征型光纤传感器。其原理如图1所示。

与传统的电信号传感器相比，光纤传感器的主要优点如下[4，5]：1.抗电磁干扰能力强。适用于恶劣环境中的监测工作。2.体积小、质量轻。便于埋入结构内部，对被测结构影响小。3.耐腐蚀。光纤表面涂覆层是由高分子材料组成，耐腐蚀性强，适用于长期监测。4.能实现分布式测量。适用于大体积、长线路的监测工程。5.灵敏度高。由于采用了波长调制技术，测量分辨率可达到波长尺度的纳米量级。

目前国际上主流的传感技术包括[6]：基于自里渊散射和受激布里渊散射原理的全分布式光纤传感技术（如BOTDR/BOTDA）、基于拉曼背向散射原理的全分布式光纤传感技术（如ROTDR）、基于瑞利散射的全分布式光纤传感技术（如OFDA）以及基于布拉格光纤光栅的准分布式光纤传感技术（如FBG）等。国际上光纤传感器的研究与应用处领先地位的美国和日本，其中美国偏重于军用而日本偏重于民用；此外，在欧洲关于光纤传感器的研究与应用也开展得较为广泛。目前国内发展较成熟、应用较多的是基于自里渊散射BOTDR传感技术和基于布拉格光纤光栅的FBG传感技术。

1.1BOTDR基本原理

BOTDR是布里渊光时域反射计（Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer）的简称。光在光纤中传输会产生非线性散射，其中布里渊散射的阈值较低，是较为常见的一种非线性散射。布里渊散射同时受温度和应变的影响，当光纤沿线的温度改变或存在轴向应变时，光纤中背向布里渊散射光的频率将发生漂移，而此漂移量与光纤温度及应变的变化呈线性关系，因而通过测量漂移量即可得到光纤沿线温度和应变的分布情况。

1.2FBG基本原理

FBG是布拉格光栅（Fiber Bragg Gratting）的简称。FBG是利用光敏光纤在紫外光照射下产生的光致折射率变化效应，使纤芯的折射率沿轴向呈现出周期性分布而得到的。在光纤光栅全长范围内，周期和折射率是均匀的。当待测量（温度或应变等）发生扰动时，光纤光栅的折射率和周期将发生相应的变化，进而使光纤光栅的布拉格反射波长漂移，而通过测取此波长的漂移量即可获得待测量的变化[9]。

2.光纤传感技术的工程应用

光纤传感技术广泛引入我国是近20年的事，在科研之余，许多学者致力于将这一技术推广到工程应用，并在结构工程、隧道工程、边坡工程、基坑工程等各领域取得了显著的成果。

2.1结构监测

大型结构工程因其结构与施工的复杂性，常需进行多点监控，传统的传感器布设效率低且存活率差，往往不能得到理想的监测结果。光纤传感器体积小且属于分布式，很适合大型工程施工监测。李宏男等[10]采用了不锈钢钢管封装自行研发的FBG应变传感器与温度传感器，并将其埋入一栋5层的钢混结构，监测在在施工过程中梁、柱的应变与温度变化。其研究结果表明，埋入的FBG传感器可以方便地监测施工过程中混凝土结构内部温度与应变的变化，为混凝土结构的健康监测提供详实的依据；并且，用该种方式封装的FBG传感器传感性能良好，成活率高，寿命长，这为光纤传感器在结构内部布设提供了一个良好的思路。

赵鸣等[11]应用FBG进行大体积混凝土基础表面温度和内部最高温度的监测。通过在混凝土内部埋置光纤光栅传感器来对在浇筑以及养护过程中的温度变化进行实时监测，成功预测了基础混凝土中的温度应力，并采取有效措施控制了混凝土的最大温差，确保了基础底板混凝土的施工质量。

2.2隧道工程

隧道工程往往工程量大、安全要求高，需要监测的数据量也大，其特殊的监测需求正与光纤传感监测特性相匹配。施斌等[12]在一个隧道工程实例中引入了BOTDR传感监测技术，应用以全分布为主，点测为附的全线布测方案，实现了结构整体变形及局部破损点位变化的监测。此外，通过人为制造1m 长度应变段，验证了监测系统的灵敏性；并通过与室内试验结果的误差比对，验证了精度。

2.3边坡工程

边坡工程最为常见、分布广泛，每个边坡工程都需要进行大量、系统的监测，将光纤传感技术用于边坡工程是物尽其用。基于光纤布拉格光栅研制了原位测斜仪。以原位测斜仪在边坡坐标系中的位置和滑裂面的形状为约束条件，建立最优化数学模型来推求潜在滑裂面的具置。在工程现场安装了近百个光纤光栅传感器，组建了一个光纤传感边坡监测与预警系统，对边坡的加固效果及稳定状态进行了长期监测。监测的主要对象是边坡的变形趋势以及土钉、

抗滑桩的受力性状。施斌[12]等通过室内小比例尺模型试验，分别将光纤植入土工布和土工格栅等柔性复合材料中并一起铺设在边坡模型不同深度处，利用BOTDR监测边坡在外荷作用下的变形特征。

2.4基坑工程

同边坡工程相似，基坑工程分布广泛，监测任务繁重，很适合引入光纤传感监测手段。

2.5其他工程监测

在模型试验、管道工程、海堤工程中，基于光纤传感技术的监测手段也被广泛应用。

3.结论

1.光纤传感技术具有分布式、长距离、实时性、抗干扰性强和耐久性长等特点，具有较高的应变测量精度，是大坝、桥梁、桩基础、基坑、边坡、隧道等工程的一种理想监测技术；

2.文中提及的两种光纤检测技术，FBG适用于模型试验或具体工程关键部位的检测，定位精准；BOTDA/BOTDR适用于大型工程的全线监控。二者结合使用可以建立疏密结合的空间检测网络，即可覆盖室内模型试验、具体工程项目节点部位检测、以及大型模型或大型工程的全线监控。

3.光纤传感技术及其应用还有进一步的发展空间，需要大量的理论及实践研究。

参考文献：

[1]施斌，张丹，王宝军.地质与岩土工程分布式光纤监测技术及其发展[J].工程地质学报，2007（Suppl.2）：109-116.

[2]任亮.光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用 [D].大连：大连理工大学.2008.

[3]王慧文.光纤传感技术与应用 [M].北京：国防工业出版社.2001.

[4]Willsch R.Aplication of Optical Fiber Sensor：Technical and Market Trends [A].Proceedings of the SPIE/EOS SYMPOSIUM on Applied Photonics [C].SPIE，2000.4074：24-31.

[5]Nellen P M，et al.Application of Fiber Optical and Resistance Strain Gauges for Long Term Surveillance of Civil Engineering Structures [J].SPIE，1997，3046：77-86.

[6]朱鸿鹄，施斌.地质和岩土工程分布式光电传感监测技术现状和发展趋势——第四届OSMG 国际论坛综述 [J].工程地质学报，2013.21（1）：165-169.

[7]刘永莉.分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究 [D].杭州：浙江大学.2011.

[8]隋海波，施斌等.地质和岩土工程光纤传感监测技术综述 [J].工程地质学报，2008.16（1）：135-143.

[9]孙汝蛟.光纤光栅传感技术在桥梁健康监测中的应用研究 [D].上海：同济大学.2007.

[10]李宏男，孙丽，梁德志.光纤布拉格光栅传感器用于混凝土结构施工监测 [J].建筑材料学报，2007.10（3）：342-347.

第3篇：光学工程的应用范文

关键词：教学改革；弱势学科；工程教育专业认证

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）20-0092-02

一、我校电子科学与技术学科的发展背景

知识经济时代的教育呼唤适应“宽口径，厚基础”的教育观和学习观[1]，而工科专业直接面向工矿企业的研发生产，具有很强的实际应用背景，尤其是包括光电子在内的电子科学与技术这类支撑现代社会信息科技的前沿学科，具有专业知识更新快、理论基础要求高、实践应用范围广等特点，对社会高新技术的发展具有深远影响，因而培养涵盖光电子专业基础的复合应用型人才，也成为社会发展的迫切需要[2，3]。

近年来许多高校先后开设了与光电子相关的专业或专业方向，但受客观办学条件和主观重视程度的影响，各个院校的光电子专业（方向）发展参差不R，专业课程设置各有差异。中国矿业大学作为以矿业为特色的高等院校，电子科学与技术学科起步较晚且基础薄弱。本文以矿业院校背景下本学科从无到有至目前近500在校生规模的发展为例，以光电子方向相关课程为切入点，探讨如何更好地设置和发展弱势学科的本科专业课程，面向工程教育专业认证，推动学科发展，实现“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的符合社会需要的专业人才培养。

二、合理规划“光电子”专业课程设置

（一）课程设置要兼顾人才培养和学科发展

电子科学与技术专业所涵盖学科范围极广，是以信息处理为目的，以电子、光电、光子器件为核心，包含物理理论、材料工艺、器件系统等研究内容的完整学科体系。目前我国大部分高校的电子科学与技术本科专业以“微电子”和“光电子”作为主要专业方向，相对于微电子方向的课程内容比较固定单一、本科阶段无需配套硬件实验等情况，光电子方向所面临的问题要复杂困难得多，其研究领域“广”、相关课程“杂”、所需硬件仪器“多”，因而合理规划“光电子”专业课程设置，既可实现专业人才培养，又可推动弱势学科发展。人才培养和学科发展二者密不可分，人才培养是最终目标，而学科发展是必要途径，合理地设置和建设专业课程，是学科发展的主要内容，学科发展好了，才有实力更好地实现人才培养目标，进而利用人才优势和影响，又可更好推动学科发展，形成良性循环。

（二）课程设置以“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”为指导

针对光电子方向“广、杂、多”的特点，将其作为电子科学与技术弱势学科发展的重点方向，从人才培养和学科发展两方面考虑，制定了“厚基础、宽口径、重能力、偏应用”的教学原则，同时也作为光电子技术相关课程设置的指导思路。这一指导思路，既是遵循国家高等教育培养创新人才的指导方针并面向工程教育专业认证[4]，更是适应包括光电子技术在内的电子信息科学发展迅速与交叉融合的特点，同时考虑本学科方向实力较薄弱的现状和发展解决面临困难的实际需要。

光电子方向专业课程设置需要满足“厚基础、宽口径”的教学原则。所谓的“光电子”专业方向，广义上是电子科学与技术之下除微电子学与固体电子学之外的多个二级学科（方向），甚至还包括与其他学科交叉衍生出的学科方向，既要与微电子一起承担本学科“厚基础”的教育任务，更要肩负更多的“宽口径”任务，同时也是着眼于学科长远发展的必然选择。光电子方向专业课程设置还应遵循“重能力、偏应用”的教学原则。这尤其适于弱势学科的实力现状和发展要求。以我校为例，学科专业体系的基本格局是以工科为主，以矿业为特色，理、工、文、管等多学科协调发展，优势学科集中在煤炭能源相关的矿建、安全、测绘等领域，在59个本科专业中，2002年首次招生的电子科学与技术专业是典型的弱势学科，在所属的信息与电气工程学院的4个一级学科中，发展落后于电气工程、信息与通信工程、控制科学与工程等其他3个学科。在本专业设置初期，部分专业课程由其他学科的教师承担甚至直接采用其他专业的课程，而随着师资力量的增强和专业课程的调整，目前已形成较为完整的微电子和光电子专业课程体系，但就现阶段来看，本专业学生就业后直接从事光电子技术研发的人数很少，绝大多数还是作为光电子技术直接或潜在的使用者。可以说，“重能力”是促进学生就业的实际需要，而“偏应用”是学科基础薄弱与实力有限的务实之选。

（三）课程体系宜采用多层次三位一体结构且内容环环相扣

针对本专业光电子方向相关专业课程的设置，面向工程教育专业认证，兼顾人才培养和学科发展，遵循“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的原则，并广泛借鉴国内外高校课程设置经验，采用了核心课程、专业选修/限选课程、其他相关课程的多层次三位一体的课程体系。核心课程包括激光原理与技术（48学时）、半导体物理基础（40学时）和光电子技术（40学时），专业选修/限选课程包括光电检测技术（40学时）、半导体光电子器件（32学时）、微波技术（48学时）等，其他相关课程包括电子信息学科概论、学科讲座和专业综合实践II（微波与光电子）。

本专业学生在第一、二学年已系统学习了通识教育课程、专业大类课程，打下了较为扎实的理论基础，具有一定的“厚基础、宽口径”专业基础知识体系，且在第一学年开设了《电子信息学科概论》，为学生专业学习提供了方向指引。第三学年学生通过自主选择由专业类转入具体专业学习，开设的专业核心课程《激光原理与技术》、《半导体物理基础》继续夯实“厚基础”，而《光电子技术》侧重“宽口径”。第四学年则加入与光电子相关的《光电检测技术》、《半导体光电子器件》、《微波技术》、《学科讲座》，这些课程全部或部分承接了《光电子技术》，进一步加深和拓宽了学生的专业知识体系，从学科实力和学生就业两方面进行考量，教学原则围绕“重能力、偏应用”；同时依托优势学科加强专业综合实践教学，设置2周时间的《专业综合实践II（微波与光电子）》，采用师生双向选择和分组形式，自主选题并完成较综合的设计，所需设备依托利用国家修购专项等经费而建立的光电子、微电子、微波等实验室。

三、结论

综合以上我校专业在光电子方向本科教学改革实践中的做法和成果，主要有以下心得和建议：（1）在弱势学科发展中要兼顾人才培养和学科发展，以“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的教学原则和思路为指导；（2）课程体系设置，宜采用核心课程、专业选修/限选课程、其他相关课程的多层次三位一体的结构；（3）课程内容设置，符合教学原则，做到环环相扣，课堂教学和实践环节相辅相成。

参考文献：

[1]中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定[J].人民教育，1999，（07）：4-7，12-13.

[2]明海，陈博，章江英.大力加强光学专业学生的素质教育和创新能力培养――促进光学、光电类高等人才的培养[J].光电子技术与信息，2004，17（04）：15-18.

第4篇：光学工程的应用范文

【关键词】现代学徒制；光伏发电技术及应用专业；应用

现代学徒制是相对于传统学徒制提出的，现代学徒制以校企合作为基础，以学生的技能培养为核心，以课程为纽带，以学校、企业的深度参与和教师、师傅的深入指导为支撑，既不同于传统的学徒制，也不同于单纯的学校职业教育，它试图破解以往的理论与实践相脱节、知识与能力相割裂，教学场所与实际的工作情境相脱节的难题，是传统职业学校的一场重大变革。

为了实现现代学徒制中有关企业与学校的交替、结合，部分时间在职业学院学习理论，部分时间在企业培训技能，企业和职业学院共同确定培养目标、培训课程、培训技能等理念，针对光伏发电技术及应用这个专业，我们学院和江西瑞晶太阳能科技有限公司、江西开昂科技有限公司建立了校企合作关系，并进行了现代学徒教育方面的尝试。根据合作协议，我们和上述公司的工程师一起协商确定了光伏发电技术及应用专业的培养目标则为：培养具有良好的职业素养和人文素养，具有较强的职业综合能力和可持续发展能力，具备光伏应用技术的基础知识，掌握光伏电站设计、施工、安装、调试、维护和运行的高素质技能型专门人才。如下图1-1所示为整个光伏行业的生产链，光伏发电技术及应用专业培养的人才只要是从事光伏电池组件生产、光伏电站设计、安装、调试与运行维护，如1-1图中的虚线框所示。

图1-1 光伏产业完整的产业链

为了做好光伏发电技术及应用专业的现代学徒制试点工作，我们学院抽调骨干教师和上述公司的一线工程师进行了深入的交流和沟通，确定了实现光伏发电技术及应用专业进行现代学徒制教育所需要的课程，主干课程都是直接面对企业的岗位需要来开设课程，需要开设的主干课程如图1-2所示。

另外，我们还和上述企业的一线工程师确定了光伏发电技术及应用专业学生应具备的技能要求如表1-1所示。

图1-2 光伏发电技术及应用专业主干课程示意图

为了完成光伏发电技术及应用专业的现代学徒制试点任务，我们在制定了专业培养目标和培养课程后，为了保证现代学徒制教育模式在专业上的顺利实施，我们原则上坚持理论课在学校上，由理论课教师来完成所有理论课程的教学，所有实训课程则由企业的一线技师和一线工程师来负责完成，但在实际的运作中，我们发现企业出于生产效率的考量，往往很难抽调出骨干技师或工程师来担任实训任务的教学，在这样的情况下，我们抽调部分理论课教师到相关企业进行顶岗实训，让一些实训项目由学校的教师在企业里来完成，这样既减轻了企业的负担，也让广大的理论课教师和学生可以在实际的工作情境下亲身感受知识与技能的结合，为今后的教学和学生学习的针对性打下更扎实的基础。

现代学徒制教育模式在中国还处于起步阶段，现代学徒制在光伏发电技术及应用专业中的应用也刚刚起步，我们只是在培养目标、培养课程、培养方式和师资等方面和光伏相关企业做了一个初步的合作和尝试，我相信，只要我们坚持做下去，一定会取得很好的培养效果。

参考文献：

第5篇：光学工程的应用范文

关键词：高职；光伏应用技术专业；课程体系；工作过程

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）05-0040-02

近年来，随着光伏产业的蓬勃发展，各地区高职院校纷纷开设了光伏应用技术专业。由于光伏应用技术专业是一门新专业，而且各地区光伏产业结构不尽相同，因此课程体系也存在差异。高职教育作为现代教育的组成部分，坚持以服务为宗旨，通过合理的专业课程体系建设更好地为地方经济服务，一直是专业建设的首要任务。笔者拟从课程体系构建原则、区域产业特色、职业岗位能力分析、课程体系构建等四个方面，探讨我院光伏应用技术专业基于工作过程的课程体系建设。

课程体系构建原则

以科学发展观为指导，全面贯彻落实国家的教育方针，主动适应地方经济社会发展需要，以提高质量为核心，以突出特色为重点，以合作办学、合作育人、合作就业、合作发展为主线，创新体制机制，推进产教结合，促进专业与产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接、学历证书与职业资格证书对接、职业教育与终身学习对接。

坚持主动适应区域经济和社会发展需求的原则 要深入行业或企业一线，广泛开展社会调研，充分听取行业、企业专家意见，关注市场经济和本专业领域技术的发展趋势，对人才需求状况进行充分分析和预测，准确把握专业定位和发展方向，并据此作为设计专业人才培养方案的起点，使专业人才培养定位和规格既具有特色，又适应社会经济发展和现代产业体系建设的时代要求，具有一定的前瞻性。

坚持工学结合、校企合作共育人才的原则 深化人才培养模式改革，以工学结合为切入点，校企合作共同探索工学交替、任务驱动、项目导向、顶岗实习等有利于增强学生能力的多样化人才培养模式；共同开发专业课程和教学资源，将企业（行业）工艺流程、产品标准、服务规范等引入教学内容。推行“双证书”制度，使学校的教学过程与企业的生产过程、专业课程内容与职业标准紧密结合，校企共同完成教学任务，突出人才培养的针对性、灵活性和开放性。

坚持能力与素质并重，知识、技能与素质协调发展的原则 以素能并重为原则，正确处理好传授知识、培养能力与提高素质三者之间的关系，坚持素质、知识、能力整体设计协调发展。要从岗位工作任务或职业能力分析入手，按照实际工作任务、工作过程和工作情境进行整体设计，梳理工作逻辑，理顺课程之间的关系，确定课程结构，形成工作过程系统化的工学结合现代高职教育课程体系。进一步强化学生职业道德、诚信品质、敬业精神、责任意识、交流沟通能力、团队合作能力、创新创业意识等职业素质与关键能力教育，并将之渗透到所有课程中，全面提高学生的核心竞争力。

坚持理论与实践结合、“教学做”一体多元化教学模式改革的原则 重视教学过程的实践性、开放性和职业性，遵循理论与实践结合、“教学做”一体的原则，单项技能实训回归课程，将仿真教学、情境教学、案例教学等多元教学方法融入课程中，积极试行多学期、分段式等灵活多样的教学组织形式。构建“以培养职业能力为核心”的岗位认识实习、情境式仿真实训、综合性生产实训、就业式顶岗实习等能力递进的实践教学体系，探索建立“校中厂”、“厂中校”等形式的实践教学基地。

区域产业特色与人才培养定位分析

浙江省现有光伏企业200余家，是全国光伏电池生产大省，产量约占全国的35%。衢州市作为浙江省第一个省级光伏产业基地，现有光伏企业60余家，是国内光伏产业链最为完善的地区之一。从市场调研情况来看，由于受到国际金融危机及欧债危机的影响，2011年下半年，硅材料加工、光伏电池市场受到了极大的影响，产量及价格受到巨大冲击。但从光伏应用市场来看，由于光伏电池、原材料价格的下降及国家光伏发电标杆电价的出台，给光伏发电系统集成市场带来了前所未有的利好前景。从国内光伏发电装机容量上看，2009年装机不到300MW，2010年装机约500MW，2011年装机约2.8GW。随着不可再生能源的不断消耗和国家对能源需求的不断增长，预计在未来的10年内，每年装机容量将急剧增加，人才需求将非常短缺。

根据以上调研情况，我院对光伏应用技术专业的培养目标进行了重新定位，即重点培养具备光伏应用技术的基础知识，掌握光伏发电系统集成的能力，能适应光伏电站建设和光伏产品生产等光伏企业生产运行、技术服务、产品检测等一线需要的高素质技能型专门人才。

职业岗位能力分析

在课程体系构建中，我们主要围绕专业培养目标，以职业核心能力为主线，引入行业职业资格标准，以生产岗位典型工作任务为载体，与企业共同开发基于工作过程的系统化课程体系。结合专业定位，我们对处于光伏产业下游的光伏电站建设与光伏应用产品企业展开了调研。

光伏电站建设工作岗位能力分析 从调研情况来看，光伏电站建设的主要工作岗位有电站建设前期调研、工程设计、工程项目申报、工程施工、入网调试、电站运行维护与检修等，具体能力要求如图1所示。

光伏应用产品生产工作岗位能力分析 从调研情况来看，光伏应用产品生产的主要工作岗位有单体电池检测、特种组件生产、组件检测、控制器制作、系统集成与检测、系统维护与技术服务等，具体能力要求如图2所示。

专业拓展能力调研分析 结合专业定位及企业调研，本专业毕业生可在光伏电池生产、光伏发电系统集成等相关企业从事硅太阳电池方阵组合工、光伏系统集成工程师等相关岗位工作，经过1～3年后，可升为技术员，或转岗至管理岗位，如车间班长、车间主任等。学生的专业拓展能力如图3所示。

课程体系构建

高职教育是以培养高素质技能型人才为目标的，课程体系的建设必须抓住区域产业、企业、学生三个要素，要保证学生在掌握专业技能的同时，具备大学生应具有的素质。因此，课程体系的建立不能仅考虑学生职业技能的提高，而是更应该关注学生职业素质的养成与提高。

文化素质课程平台构建 在课程体系建设过程中要以专业人才培养为目标，对原属于文化素质课的公共基础课程进行重新定位。比如，在大学英语课程中，应改变以往课程模式，设置基础英语与行业英语；在计算机文化课程中，应按照专业定位及要求，设置Word高级应用、Excel高级应用、PowerPoint高级应用等课程模板，供不同专业学生选择。为加强大学生文化素质教育和交叉学科能力培养，使学生更好地适应社会需求，应基于文化素质课平台开设人文社会科学、自然科学、工程技术、艺术鉴赏等四大类素质拓展课程。

专业课程平台构建 专业课程平台主要包括基础理论课程与职业能力课程。基础理论课程是为专业核心技术提供基础理论知识和基本实践技能的课程，主要有《电工基础》、《太阳能电池材料制备工艺》、《光伏电子产品制作》、《电子线路制图与制板》、《工程制图与CAD》、《电力系统基础》等课程。在课程体系中，基础理论课程与职业能力课程的实践教学比重应占50%以上，平时的课程教学应注重学生的技能培养。由于学生在学科系统理论学习上存在一定的缺失，所以在课程体系中，很有必要增设一门回顾总结性课程——《光伏发电技术》，使学生在“做”的基础上掌握学科的完整性，有利于学生的可持续发展。职业能力核心课程是培养职业岗位能力的关键课程，必须根据技术领域和职业岗位（群）任职要求，参照相关职业资格标准设置。本专业开设了《光伏电池制造工艺》、《光伏发电系统集成与设计》、《光伏逆变技术》、《光伏发电系统施工与入网调试》、《光伏电气设备检修与电站维修》、《智能光伏产品制作》等6门职业核心课程。

独立综合实训平台构建 独立综合实训课程是针对多门专业课程的综合实训，不是对一门课程的实训。在专业综合实训平台上除了军事课、毕业论文、顶岗实习等实践环节外，还开设了《光伏认识实习》、《光伏电子产品生产综合实训》和《光伏电站安装与维护综合实训》等课程。

在专业建设过程中，课程体系建设、专业课程建设、实践基地建设、教学团队建设、质量评价管理体系建设等内容都是决定专业服务水平提升的主要因素。由于光伏应用技术专业是近两年刚兴起的新专业，专业建设需要在实践探索过程中不断发展，不断完善。

参考文献：

[1]程忠国.以职业能力为本位的高职专业课程体系之构建[J].职业教育研究，2012（2）.

[2]张继媛.依托地方特色产业构建工作过程导向的专业课程体系[J].教育与职业，2010（12）.

[3]徐少华.基于工作过程的高职机械制造与自动化专业课程体系的构建[J].职教通讯，2012（3）.

[4]马中宝.高职院校人文素质课程体系建设研究[J].教育与职业，2011（1）.

第6篇：光学工程的应用范文

按照中央依靠科技进步扩大内需、保持经济平稳较快增长的总体要求和保定市建设“太阳能之城”、在全市范围内广泛推广应用光伏-LED、光热产品的要求,到2011年推广应用LED市政照明灯具5万盏以上,达到以下目标:

1、促进光伏照明基础研究的发展

以天威英利等新能源企业为依托,与华北电力大学等高等院校深度合作,建立产学研联合体,加速光伏产业链系列新产品的开发力度,构建高科技产品孵化基地;在光伏LED方向进行自主创新,获得一批完全具有自主知识产权的技术与理论成果;实现节能30%以上和国产化芯片、器件用量60%以上。

2、提高半导体照明生产技术水平

以研发太阳能光伏LED照明产品应用和功率型超高亮白光LED及相关配套产业为主;并加强对外延片生长、芯片制造等LED核心技术的研发和投入;建立先进的全自动波峰焊接生产线、高速贴片生产线及LED芯片自动生产线、LED自动封装线及LED灯具自动生产线。

3、带动光伏照明相关产业发展

不仅要促进保定市光伏LED产品市场的发展和成熟,也要带动灯杆、喷塑、镀锌、灯具、LED数码产品等相关行业的发展,为国家创造更多的就业岗位。在光伏LED行业的高速发展和应用的同时,积极与国内外商家联系,能够使保定的光伏LED产品走出河北、走向世界。

4、创造巨大的经济、社会效益

到2011年推广约5万盏以上LED市政照明灯具,应用在道路、机关学校、地下停车场、加油站、城市景观、旅游景区等地点,实现年节电1000万度以上,年节约维护成本800多万元以上,年减排NOX、CO2、SO2等排放物150万吨。

二、实施步骤与具体工程项目内容

2009年到2011年,预计总共投资约8160万元、再推广LED节能灯约38400盏(基),使全市达到5万盏以上。具体工程项目情况如下:

1、市区道路太阳能LED路灯改造工程

2009年到2011年,计划在市区内22条路段安装LED路灯共约4200盏,建设投资规模3400万元。

2、民用建筑小区LED照明应用改造工程

2009年到2011年,保定市民用建筑小区拟开工新建项目约300万平方米,拟推广应用太阳能光伏照明LED路灯、庭院灯约为22300盏(规格为15WLED,10WLED),总投资金额约2760万元。

3、市直学校LED照明应用改造工程

到2011年,保定市各直属学校继续推广使用LED照明产品,预计安装包括太阳能路灯、照明灯、庭院灯、灯箱、电子显示屏在内的LED产品共计3400多盏,预计总投资190万元。

4、地下停车场LED照明应用工程

2009-2011年保定市已开工和拟开工的新建地下停车场30个(每个约5000平方米),按每平方米需2WLED设计,共需100WLED光源4000盏,预计总投资约为130万元。

5、加油站防爆LED光源及灯箱标示照明应用工程

2009-2011年已开工和拟开工加油站约10个,采用防爆LED(60WLED)共约100盏,灯箱标识(400WLED,按8)共10盏,预计LED光源总投资约为180万元。

6、公共场所和城市景观照明应用工程

2009-2011年完成市区内9处园林、绿地的太阳能LED应用改造,预计投资300万元,安装太阳能LED灯600基、景观灯2100盏。

7、其它地点的应用

2009-2012年陆续完成对机关、医院、酒店等太阳能LED路灯的应用改造,预计安装太阳能168W和60WLED灯约1700盏,投资1200万元。

三、具体工程项目拟实施模式

1、市区道路太阳能LED路灯应用改造工程

市区道路太阳能LED路灯应用改造工程,由政府部门筹集资金,由市政建设部门负责实施。市区道路LED路灯具体安装情况参见表1。

2、民用建筑小区LED照明应用改造工程

民用建筑小区LED照明应用改造工程,由市建设局负责实施、监督。按照保定市《关于在建筑领域推广应用太阳能光伏LED照明技术的通知》等文件要求,新建的宾馆等公共建筑和住宅小区的庭院照明要全部按照太阳能光伏技术要求进行设计、施工,采用太阳能光伏LED灯;新建的住宅建筑楼梯间照明要全部按照太阳能光伏技术要求进行设计、施工,采用太阳能光伏LED技术(LED、节能灯);既有公共建筑和住宅小区的庭院照明应按照太阳能光伏技术要求,积极采用太阳能光伏LED灯进行改造;工程采用太阳能LED照明作为建筑节能专项验收必备内容;未采用太阳能光伏照明设施或采用不合格产品的工程,不予通过验收。

3、市直学校LED照明应用改造工程

市直学校LED照明应用改造工程由保定市教育局负责监督、实施。具体安装情况为:一中安装LED照明产品,投资25万元,位置:校园内;二中安装太阳能路灯,投资20万元,位置:学校大门两侧;三中安装照明灯,投资16万元,位置:校园内;进修学校安装照明灯,投资19万元,位置:会议室;市二职中安装路灯、灯箱,投资18万元,位置:校园内;教育局机关安装路灯盏,投资25万元,位置:院内;特教中心安装庭院灯、电子显示屏,投资8万元,位置:院内、大门口;市职教中心安装路灯,投资25万元,位置:院内;电大安装庭院灯,投资10万元,位置:院内;青幼安装庭院灯,投资9万元,位置:院内;保师附小安装庭院灯、室内照明光源,投资8万元,位置:院内、行政楼、地下车棚;第四职业中学安装照明灯,投资8万元,位置:教学楼内;女子职业中专学校安装庭院灯,投资3万元,位置:院内。

4、地下停车场LED照明应用工程

地下停车场LED照明应用工程,由市建设局参照《关于在建筑领域推广应用太阳能光伏LED照明技术的通知》进行监督实施。

5、加油站防爆LED光源及灯箱标示照明应用工程

由市建设局监督加油站防爆LED光源及灯箱标示照明应用工程的实施,在新建的加油站,要求其光源均采用半导体照明。

6、公共场所和城市景观应用工程

公共场所和城市景观应用工程,由保定市园林绿化管理局负责实施完成市区公共场所和园林、绿地的太阳能LED应用改造。

四、资金需求与来源

保定市半导体照明应用工程需大量资金支持。市区道路太阳能LED路灯改造工程,预计投资约3400万元;民用建筑小区LED照明应用改造工程,预计投资约2760万元;市直学校LED照明应用改造工程,预计投资约190万元;地下停车场LED照明应用工程,预计投资约为130万元;加油站防爆LED光源及灯箱标示照明应用工程,预计投资约为180万元;公共场所和城市景观照明应用工程,预计投资300万元;其它地点的应用,预计投资1200万元。保定市半导体照明应用工程预计总投资8160万元。

项目资金来源按照“政府引导投资为主、受益者积极参与投资”的思路,主要由三部分组成:政府配套资金、企业单位支持资金和集体自筹资金。市政公共设施的半导体照明建设主要靠政府配套资金的支持,如市区道路太阳能LED路灯改造工程和公共场所和城市景观照明应用工程;企业单位的半导体照明建设由政府配套资金支持引导,企业单位积极投入,主要包括市直学校LED照明应用改造工程、地下停车场LED照明应用工程、加油站防爆LED光源及灯箱标示照明应用工程等;民用建筑小区LED照明工程主要靠政府配套资金和社区自筹资金保障。

五、保障措施

为了保障光伏产业的良好发展,将建立和完善组织管理平台、政策保障平台、投融资平台、技术服务平台、创新创业孵化平台,创造优越的太阳能光伏LED产业发展环境。

1、组织管理平台

保定市成立了太阳能综合应用领导小组和LED应用领导小组,办公室设在科技局,统一推进太阳能和LED产业应用,并将LED应用示范工程纳入市重点工程。项目所在市县区建立相应推进机构,及时落实市里协调的重要事项及具体组织项目实施。

加强咨询论证。设立专家组,按精干高效原则,聘请国内著名专家组成,在制订规划、产业布局、项目论证等方面提供决策咨询和技术支撑。

成立行业协会,促进产业集群内上下游企业的协作,避免只竞争不合作的局面,构建基地内的创新网络,提高产业的总体生产率。

2、政策保障平台

加大政策扶持力度。构建政策保障平台,在市场准入、土地使用、财政运行、人才流动、成果转化等方面给予有力的政策支持。对于出现的新情况、新问题,适时地制定相应的配套政策。

保定市已将“中国电谷”作为实现跨越发展的第一支撑来培育。2006年保定市政府出台了《关于鼓励“中国电谷”建设的若干规定》和《关于加快推进保定“中国电谷”建设的实施意见》,确立了“中国电谷”中长期发展规划,将在资金、土地等方面倾力支持,优先发展。2007年3月15日,保定市发改委、市建设局又联合下发了《关于在建筑领域推广应用太阳能光伏LED照明技术的通知》。河北省政府已将“中国电谷”列为“十一五”发展重点。2008年,河北省政府提出将“中国电谷•低碳保定”建设作为保定“中国电谷”建设的长远发展目标,给予更大的关注和支持。

3、多元投融资平台

光伏产业的发展,离不开资金作为坚强的后盾。进一步研究和建立促进我市光伏LED照明产业发展的投融资支撑体系,包括行业发展基金的来源及建设等。金融服务体系的建设,将针对不同企业的需求差别,通过在国内、国际资本市场的直接及间接融资,为企业量身定做适合的融资方式,增强保定光伏产业的发展后劲,为企业提高自主创新能力不断创造条件。

4、技术服务平台

目前保定高新区已建有5个国家技术中心、9个省际技术中心、27家高新区内企业技术中心。华北电力大学在全国电力行业具有举足轻重的作用,在电能的生产、传输、转换和使用的理论与技术方面具备世界一流水平,一直与保定高新区企业保持良好的合作关系。

组建太阳能光伏LED协会和太阳能光伏LED技术交流中心;做好光伏虚拟工程技术研究中心;创办太阳能光伏LED专业刊物;谋划创办“中国太阳能光伏发展高层论坛”;谋划建设产业会展中心,为承接全国性和国际性的专业会议创造条件。

5、创新创业服务平台

充分利用保定高新区10年间逐渐创建的三级创业服务平台:创业中心、火炬园和专业化基地。

针对处于不同阶段的高新技术企业发展特点,确立适合自身发展的创业系统和风险担保机制,对中小型企业从科研到试产到规模发展进行扶持,区分企业成长的不同阶段,引导企业逐步走向成熟,即初创的科技型中小企业进入孵化器,进入创业中心提供孵化条件;成长企业发展成熟后,进入产业园区,由产业园提供统一配套的设施和服务;成熟企业发展壮大后,可选择进入专业化基地,实现规模化发展。

六、预期经济、社会、环境效益分析

1、经济效益

到2012年推广约5万盏LED市政照明灯具,应用在道路、机关学校、地下停车场、加油站、城市景观、旅游景区等地点,实现年节电1000万度以上,年节约维护成本1000万元以上。

2、社会效益

本项目将推进保定建设“中国电谷”、打造“太阳能之城”和建设“低碳保定”的步伐;将促进保定风电、光电、储能、输变电与电力自动化、节能等五大产业完整的产业链的发展;将为保定半导体照明产业的发展注入强大动力;有利于我市完善产业结构、转变经济增长方式、加快新型工业化进程、实现经济跨越式发展;对于缓解能源紧张形势,建设节约型社会起到示范和带头作用;在全球经济危机的大背景下,对拉动内需、开发新的经济增长点、促进就业等也有积极的作用。

第7篇：光学工程的应用范文

关键词：激光技术；教学改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0120-03

自上个世纪60年代美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，激光技术的发展可谓日新月异，已经应用到我们的生活、科研、工业、医学、军事等方方面面[1，2]。在生活方面，我们经常接触到的DVD、数码相机、智能手机、激光打印复印等都应用了激光技术；在科研上，激光可以为我们提供测量基准，提供极端物理条件，可以作为先进的光源；在工业上，激光是信息通信、存储、准直、导航定位、加工、表面处理等必不可少的工具；在医学上，激光美容、激光手术已经为我们所熟知；在军事领域，激光技术更是深入到了武器装备的方方面面，因此激光技术被列为国家战略支撑技术[3]。

《激光技术》是一门讲述如何操控激光、控制激光和应用激光的课程[4，5]，是紧密结合《激光原理》的一门基础专业课，《激光原理》主要讲述的是激光的基本原理和基本知识，而《激光技术》主要针对的是激光的具体技术应用，是从事光学专业必须要掌握的基础知识。

一、教学改革的必要性

《激光技术》课程是光学工程专业课程建设的重要组成部分，它是专业基础课程几何光学和物理光学知识的拓展，是训练学员进一步掌握激光技术的关键课程。我院开始这门课程是在完成《激光原理》课程之后学期开设的，目的是进一步加深学员对光学尤其是激光光学的理解和认识，训练学员掌握激光、操控激光的动手能力，培养综合理解能力、分析问题和解决问题的能力，初步培养学员的创新能力。该门课程设置在激光原理的教学之后，开设在大四学员的秋季学期，该时间段恰逢学员考研的关键时间段，如何通过合理的设计教学实践环节提高教学效果成为迫在眉睫的问题[6]。

研究和解决课程教学中遇到的问题，提高课程教学效果，在大四考研的攻坚阶段让学员利用最少的时间来掌握核心知识，提高教学效果，调动学员的课堂积极性，为此，研究课程教学模式和教学方法，对培养军队高素质新型军事人才具有重要意义。

二、课程教学设计与实践

（一）围绕一个中心展开教学

《激光技术》课程共计6章40课时，如图1所示，课程内容仅仅围绕激光具体应用技术展开，工程应用特点明显。因此，在教学中，我们以“激光的应用技术”为中心展开教学。首先，我们向学员介绍激光的调制与偏转技术，从光学的角度详细介绍三种物理效应――电光效应、声光效应和磁光效应，这是后面讲述调Q、锁模等章节的基础；然后，从激光的能量、功率、脉宽这个应用角度向学员系统地介绍调Q技术、超短脉冲技术和激光放大技术；最后，从光束质量这个应用角度向学员介绍选频与选模技术和稳频技术。可以看出，整个教学的重点都是放在“激光的具体应用技术”上，课程的设计是以“激光的具体应用”展开的。

（二）注重两个兼顾

对于刚刚毕业本科生而言，大多数学员会走向军队和社会，并不一定继续从事科研工作，而课程教学中更加注重物理概念和基本原理的论述，因此，在教学中主要注重原理和应用的结合。例如，在讲述“激光放大技术”时，在介绍完矩形脉冲放大的基本原理之后，专门设置一节课来讲述激光放大的应用，最为典型的例子是美国国家点火装置（NIF）和中国的“神光”计划，结合实例讲述激光放大的基本原理、光学器件的设计、光与物质的相互作用等，形象地展示激光放大的物理过程，加深学员对基本原理的理解。同时，教学中也注重基础知识与最新前沿的兼顾。例如，在讲述“超短脉冲技术”章节时，系统地介绍超短脉冲的基本原理、锁模技术的基础知识，同时，专门开设一次课来讲述皮秒脉冲、飞秒脉冲在微纳加工、激光医学、飞秒化学、超快科学、超快技术等方面的应用以及阿秒脉冲（10-18s）的最新国际前沿，让学员不仅掌握每种技术的基本原理、具体应用技术，还能了解每种激光技术的最新国际前沿，拓展学员的知识面。

（三）强化三个能力培养

对于众多的专业基础课而言，课程内容的知识覆盖面一般都比较广。在教学中让学员掌握各章节的基本原理、基本概念十分重要，但更重要的是培养学员的创新能力和科研能力。因此，在《激光技术》课程的教学中，我们十分注重学员激光应用能力、光学设计能力、分析总结能力的培养。例如，在培养学员激光应用能力时，课程第一章介绍完“声光效应”后，在讲述“调Q技术”的时候，教师会引导学员去应用声光效应去实现激光器调Q运转，在讲述“超短脉冲技术”的时候，教师会引导学员去应用声光效应去实现激光器锁模运转。在培养学员光学设计能力时，让学员单独设计光路结构来降低施加在电光晶体上的半波电压，培养学员的光学设计能力。在培养学员分析总结能力时，结合我校的优势科研方向――激光陀螺，设置专题分析激光陀螺中采用的激光技术。通过三种能力的培养，使学员深刻领悟激光技术的特点、发展趋势和应用优势。

三、教学方法探索

（一）紧贴科研的案例式教学

教师通过实例分析的方法来讲清相关的基本概念与原理，并充分发挥教员的科研优势，课堂案例密切结合教师的科研经历，将科研中实际用的激光技术的相关知识引入到教学过程来，让学员直接了解科研中的激光技术知识，体会激光技术的应用价值。

例如，在讲述“选频选模技术”这一章节时，在课堂上专门增开一节课讲述如何在激光谐振腔里面实现频率的选择，结合激光陀螺研究所高精度低损耗镀膜的科研技术，介绍如何利用多层介质膜反射镜来选频，系统介绍了激光器543nm这一绿光谱线的起振条件、膜系设计准则、科研攻关过程与实验结果；在“稳频技术”章节中，针对兰姆凹陷这种主动稳频技术，引入激光陀螺科研中用到的程长控制镜技术，详细地介绍程长控制镜的基本结构、控制方法、稳频效果和实验结果。紧密结合科研优势，达到科研反哺教学的目的。

（二）基于PROJECT的综合能力训练

《激光技术》课程开设在大四的秋季学期，适逢学员考研的关键时期，结合大四学员特定时期的学习特点，增设探索性题目，设计合理的专题作为考核的一种具体方式，提升学员的综合能力。激光陀螺是一种以Sagnac效应为基础的光学陀螺，是测量载体运动角速率的敏感器件，如图2所示，现已在战术飞机、战术导弹、战略导弹、巡航导弹、海军舰艇、潜艇、姿态基准、反坦克制导、稳定控制等多个领域成为惯性导航系统的理想器件。激光陀螺本身就是一只环形激光器，其中涉及到《激光技术》课程中很多的知识点。在教学过程中，教师将学员以班为单位分成若干组，每一组学员在课程结束时提供一份项目报告，学生可以就激光陀螺中涉及的某种激光技术展开深入的论述，例如激光陀螺中运转的单频激光，涉及到“选频与选模技术”章节的小孔光阑法选基横模的知识，可以就这一点展开分析讨论；也可以对激光陀螺涉及的各种激光技术进行全面的阐述，例如，多层介质膜选频、程长控制镜稳频、He-Ne增益气体、环形谐振腔设计等知识进行归纳总结，通过PROJECT的训练提高学员的综合能力。

（三）演示实验验证平台

紧密结合课程内容，增设《激光技术》课程相关的演示实验或自选实验环节，提高学员课程认知能力，加深课程教学效果。例如，在“调Q技术”章节增设演示实验验证平台，教学中在介绍完“调Q的速率方程理论分析”后，详细介绍了各种调Q激光器实现调Q的具体过程，谐振腔里Q值的变化情况及具体控制实现方法，借助“光电技术综合实验中心”硬件资源平台，搭建演示实验验证平台，如图3所示，在固体激光器谐振腔中插入电光调Q器件前后的激光器输出功率变化情况，如图4所示，从图4可以看出，利用电光效应可以实现谐振腔损耗的调制，提高激光器的峰值功率，压缩脉冲宽度。将该演示实验在军用光电工程和光信息科学与技术本科专业实践教学中试用并改进，加深学员对理论知识和物理概念的理解。

四、结束语

在《激光技术》课程教学团队的帮助下，近几年来，我们在课程教学中不断积累经验、总结规律，取得了不错的教学效果。作为高等院校的科研教学人员，应充分发挥教员的科研优势，课堂案例密切结合教师的科研经历，将基本理论和相关技术紧密结合，多从科研工作角度出发，利用科研来反哺教学，深刻领会激光技术的注重应用的特点，以在教学改革的道路上取得令人满意的成绩。

参考文献：

[1]Anthony E. Siegman. Lasers [M].Oxford University Press，1986.

[2]William T. Silfvast. Laser Fundamentals（ Second Edition） [M]. Cambridge University Press， 2004.

[3]钟先琼，胡晓飞，罗莉，侯俊勇，等.《激光原理与激光技术》课程建设与教学改革的实践探索[J].成都信息工程学院学报，2009，24（4）：422-426.

[4]蓝信钜.激光技术[M].第三版.北京：科学出版社，2009.

[5]张斌，杨开勇，袁杰.从激光技术教学经验交流谈教学与科研的有机统一[J].河南科技，2011，（07下）：27-28.

[6]胡绍民，罗晖.《激光原理》课程教学体会[J].高等教育研究学报，2012，35（1）：71-73.

Teaching Reform and Practice Exploration of "Laser Technology"

YU Xu-dong，TAN Zhong-qi，YANG Kai-yong，ZHANG Bin

（ College of Optoelectronic Science and Engineering，National University of Defense Technology，

Changsha，Hunan 410073，China）

第8篇：光学工程的应用范文

【关键词】大学物理教学；光电信息科学与工程；专业特色

【Abstract】How to reflected photoelectric information science and engineering specialty in college physics teaching is a pressing matter of the moment for us. In this paper， to improve the learning interest of the students， taking the knowledge of electrical polarization theory for example， we proposed the methods on reforming teaching means and content for college physics teaching on the based of difference specialty according to the exploration and practice of college physics teaching.

【Key words】College physics teaching；Photoelectric information science and engineering；Specialty feature

0 引言

对于地方高校而言，由于生源质量的下滑和学生一进校就感受到的就业压力，许多学生对一门课程的认识首先就是学习这门课程有什么用，这门课程学起来难不难。基于这种出发点，学生对于大学物理这门工科专业必修课程的学习兴趣不大。上课不专心听讲，课后不复习，作业不认真，在网络上搜寻答案，学习效果自然不明显，对大学物理的重要性认识不够，从而影响后续专业基础课程与专业课程的学习，进而影响其全面发展[1]。

我们执教光电信息科学与工程专业的大学物理学课程已四届，每年都在思考一个问题：怎样在大学物理的教学里体现光电信息科学与工程专业的专业特点？ 通过对教学内容的细致分析，在教学中穿插光电信息科学与工程专业的专业特点，不仅使学生自觉或自发地认识到大学物理的重要性，而且大大提高了大家学学物理课程的兴趣，培养了进一步学习后续知识的热情和对未知专业知识的渴求。

本文首先分析大学物理在光电信息科学与工程专业中的位置，然后以电介质极化理论为例，分析它与光电信息科学与工程专业的结合点，在教学实践中充分体现专业特色，并对大学物理与我校工科专业的结合作了出展望。

1 大学物理在光电信息科学与工程专业中的位置

目前我们将大学物理设置在大一，先修课程只有高等数学，后续相关专业基础课程有物理光学、光电子技术基础、激光原理等；后续专业课程有光纤通信原理与技术、光电传感与检测技术、光显示技术等。从课程设置的关联和大学物理课程本身的内容，我们可以看到大学物理在光电信息科学与工程专业中处于基础性位置。教学的目的主要是使学生认识并理解一些物理现象，掌握大学物理的一些基本概念，熟悉大学物理理论体系的一些基本实验。

鉴于大学物理在光电信息科学与工程专业中的基础位置，我们在教学实践中，分析一些物理现象的基本原理时，经常将物理现象与激光技术、光通信、光电检测等领域的实际问题结合起来，引导同学们一起讨论是否可以用相同的物理原理解释，激发大家对光电信息科学与工程专业的学习兴趣，激励学生对基本物理原理和概念的学习热情。

2 大学物理中的光电信息科学与工程专业特色

2.

电介质的极化虽由外电场引起， 但因极化电荷对外电场有影响，因而极化后，介质中的总场强应为外电场与极化电荷激发电场的叠加，而P则不仅与外电场，而且与总场强有关。由于光是一种电磁波，当光波在介质（晶体）中传播时，光频电场会引起介质的电极化。当课程内容讲授至此，我们可以拓展[3]：在激光出现以前，当光波在介质中传播时，不会出现其他频率的光。而两束以上的光波在介质中传播时，光波之间也不会发生相互作用，服从独立传播原理，不改变各自的频率。当它们在介质相同区域相遇时，则服从线性叠加原理。诸如：光对于介质的折射、反射、衍射、散射和双折射等现象。但介质的电极化强度与光频电场之间的关系，除了线性关系之外，还有非线性的高次项。非线性光学产生的原理可作如下解释：分子是由原子组成的，分子中的电子被束缚在原子核的周围运动，如果外加一个电磁场（光也是一种电磁场），则这种运动将受到扰动，如果外场是一种谐振场，则电子会产生和外电场相同的谐振，正负电中心不重合就诱导产生了一种“极化”，从而产生诱导偶极矩P。

通常，一般光源的光频电场强度Ej较小，这样高次项的电极化强度都很弱，可以忽略不计，只用到式（4）中的第一项，即式（3）。而激光是一种具有极强光频电场的光源，式（4）中第二、三项等非线性项就可产生重要作用，可观测到不同的非线性光学现象。

2.2 其他知识点的光电信息科学与工程专业特色

对于光电信息科学与工程专业的学生，我们可以从光和信息两个层面对其他很多物理现象进行阐述和讨论，体现光电信息科学与工程专业的特色[4-5]：如光的全反射现象是光纤通信技术的基础；压电效应和逆压电效应，广泛应用的光纤电场量传感器，是基于这一原理实现的；磁致伸缩效应或法拉第磁光效应是光纤磁场量传感器的工作基础；帕尔贴效应是半导体激光器温度控制的关键技术。

我们在大学物理课堂上强调红外、可见光、紫外等光频电磁波，讨论它们的产生、发射、传输、接收和检测等， 介绍光通信、光检测等相关专业方向在现代信息技术中的地位和发展状况。这样不仅在教学实践中突出光电信息科学与工程专业的“光”与“信息”这两个基本特色， 激发学生学习相关专业课程的浓厚兴趣，而且学生对学习光电信息科学与工程的信心大大增强，同时也提高我们在专业建设和学科建设中的前后一贯性。

3 结论

本文以电极化理论为例， 在讲解大学物理内容的基础上， 通过深入或外延的方式，寻找与光信息专业后续相关专业课程知识的结合点，通过教学实践，使光信息专业大一的本科生对专业产生学习的热情，培养大学生对本专业的浓厚兴趣，树立继续学习本专业的信心。近四年的教学证明，在大学物理教学中主动体现光信息科学与技术专业特色， 不仅实现了预期的专业建设和学科建设的目的， 而且有助于提高教师在学生心目中的地位。

就我校实际情况而言，如化工、生物专业的学生认为热学与专业课程联系最为紧密而力学和电磁学往往与专业联系不大，电子、计算机等专业的学生认为电磁学联系最为紧密而力学、热学、近代物理部分与专业的联系相对较低。因此，对不同专业的学生所讲授的内容应该有所侧重，应依据各专业的特点对物理学的各部分内容有所侧重和增减教学内容，使学生明确感受到物理与自己的专业密切相关，使物理教学兼顾专业基础课教学和专业技能的需要。

【参考文献】

[1]董少光.大学物理教学与理工科学生学习现状的思考[J].中国西部科技，2008， 7（40）：73-75.

[2]罗益民，余燕.大学物理[M].2版.北京：北京邮电大学出版社，2010.

[3]张静江，宋淑梅.非线性光学与光学教学[J].大学物理，1999，18（5）：35-39.

第9篇：光学工程的应用范文

关键词：新工科；实验教学体系；改革

光电技术对经济和社会的推动作用日趋显著，使光学技术从理论层面普及到光电信息技术的应用层面。信息时代质的飞跃的关键，是培养和依靠高素质、复合型的光电创新人才[1]。作为粤港澳大湾区优势的光电子信息产业集群，在国家大力推进粤港澳大湾区建设的新形势下，将迎来新一轮发展浪潮，产业升级发展需要高校输送更多优秀的光电子信息类创新人才[2]。而光电专业的实验课程体系是培养技术人才的重要支撑条件。

1改革思路

为培养符合粤港澳大湾区光电产业转型升级发展需求的光电专业工程人才，按照“一中心双融合三依托”的改革思路，对光电信息科学与工程专业的实验教学体系开展了新工科建设改革。“一中心”，即聚焦学生工程实践能力养成为中心，改革专业实验课程体系、实验平台、实验内容和教学实施方法，提升工科人才发现问题、分析问题、设计方案、实施方案、测试调试、团队协作等能力。“双融合”，即通过科教融合和产教融合推动实验教学创新[3]。发挥工科高校的科技创新和科技服务优势，鼓励支持教师将科研最新成果和技术服务最新方案，转化为实验课程教学内容或实验项目；发挥粤港澳大湾区和光电产业集群优势，强化校企合作，产教融合协同育人，将部分实验教学内容安排在学生的企业学习阶段，并建设企业实验教学指导教师队伍。“三依托”，即依托实验课程建设团队、企业技术团队和实验室管理团队。一是依托实验课程建设团队，升级改造面向新工科改革的专业实验课程，开发新的实验项目；二是依托区域企业技术团队，发挥课程产业创新优势，参与实验课程教学与实验项目建设，并指导学生在企业学习阶段的工程实践；三是依托实验室管理团队，按照实验课程体系改革要求，及时改造实验室，升级实验教学设备仪器，并加大实验室开放，积极参与实践教学指导[4]。

2改革内容

按照“一中心双融合三依托”的改革思路，面向光电新工科人才培养，实施了光电信息科学与工程专业的实验教学体系“四化”改革，即实验课程体系分层模块化、实验平台建设发展基地化、实验课程教学实施类别化、实验项目建设前沿工程化。2.1实验课程体系分层模块化。首先，优化光电技术实验课程层次结构。进一步厘清了专业实验课程的层次结构，将实验课程分为4个层次，如图1所示，内容涉及基础、专业、综合设计及综合创新。依据光电新工科人才培养目标，结合光电专业工程素养养成规律，将专业实验教学分层次开设，明确各部分的工程训练目的和目标。其次，模块化设计实验课程体系。根据实验课程教学目标制定相应的实验教学模块的主要内容和步骤，打破课程独立实验的界限，避免实验设置的无序和可能造成的交叉重复，建立综合实验教学体系[5]。综合设计性实验打破单一课程的封闭体系，追求实验教学体系与内容的综合性与整体性，形成多模块的实验课程体系[6]。第三，不断开发完善实验课程教学资源。根据光电信息技术的发展规律和趋势，依托学校、学院的优质师资力量，组建了一支高水平的理论教学与实验教学指导教师队伍。委托课程建设团队挖掘已有实验课程潜力，持续更新与开发层次多样、内容丰富、选读方式多样、开设方式灵活的实验课程及教学资源。2.2实验平台建设发展基地化。针对光电子信息学科特点，结合光电应用型人才成长规律，提出以基地化发展思路打造光电信息技术专业实验平台，以平台的建设来整合、改造和提升学校光电信息类创新创业实践教学水平[7]，努力将一体化平台打造成资源共享的实验平台及科学管理深度开放的实践平台，同时也是与校外实践平台对接的开放平台，通过产学研基地建设和对外交流来促进人才培养与平台发展。坚持创新型、综合化、全周期工程教育理念，以培养学生的综合运用能力、创新能力、工程能力为核心[8]，以光电技术创新能力培养为目标，建立了本科生光电信息技术综合实验教学平台——广东省实验教学示范中心“光电技术实验教学示范中心”，如图2所示。该平台包括6个子平台，即5个实验教学子平台和1个综合创新实践子平台，可支持强化多学科知识的综合训练，锻炼和培养学生在涉光科技层面的应用能力。平台运行坚持总结优化与基地化发展。根据建设目标和运行情况，及时总结平台运行管理中的优点和问题，不断调整优化，使平台以最佳状态支持光电新工科人才实践能力培养。平台运行成熟后，调整和提升其结构与功能，按照人才培养基地的高标准推进平台建设，挖掘基地化平台对人才培养的复合功能与潜力。推动基地化平台致力于全面提升学生创新能力，并以平台为基础，结合学校学科和专业优势，通过产学研合作与地方或大型企业加强交流，加强与校外实践平台的交流与合作，促进平台研究成果转化和校内外实践平台合作培养，达到学校、地方/企业、学生“三赢”局面。2.3实验课程教学实施类别化。在实验课程体系优化和实验教学平台建设发展基础上，根据光电信息科学与工程专业实验分为光源、光调制、光检测和光成像4个方面的特点，实验课程相应地分为“源、调、测、像”4个类别。紧密联系光电技术工程实际，对已有的教学与实验资源进行优化整合，对应实验课程类别相应建立了6个实验教学平台，包括基础光学实验室、激光技术实验室、光电传感与检测技术实验室、光纤与通信技术实验室、信息光学实验室、光电一体化实践创新实验室。新增购置一批实验教学仪器，完成主要实验教学仪器的更新换代。实验课程的类别化实施，提高了实验室管理效率和开课使用效率，也为综合设计性实验和综合创新实验项目的开展，提供更好的支撑。2.4实验项目建设前沿工程化。第一，以科教融合、科研反哺教学推动本科实验教学项目前沿化。依托本专业教师科研能力较强、主持各类科研基金较多的优势，开设基于科研项目的综合设计性实验I及基于企业科技合作以及技术开发内容的综合设计性实验II。新增实验项目12个，其中创新实验项目5个。学生通过进入教师的前沿科研课题，亲身感知企业的前沿应用研究与技术开发，培养创新能力和工程能力，培养“应用能力”。例如，基于光电检测与机器视觉是目前华南地区涉光科技七大产业群之一的产业前沿优势，新增了8台套“TH-02光电视觉检测实验仪”，开展了“光路搭建调试与面阵CCD/CMOS数据采集实验”“面阵CCD/CMOS图像预处理实验”“OCR字符识别实验”“二维码识别实验”“图像模板匹配实验”“SVM支持向量机分类器实验”等具有示范意义的创新实验项目。第二，以产教融合、校企协同培养推动学生毕业设计选题工程化。建立鼓励基于企业实际工作内容的毕业设计选题制度。通过该制度，使毕业设计题目更加紧密结合工程实际问题，“真心实意”作设计、“真刀真枪”做工程，缩短工程师培养与企业需求之间的差距，提升学生的工程应用能力。在校企协同培养期间，指定企业和学校各1名指导教师共同指导学生毕业设计，让学生到企业完成毕业设计。

3实施效果

3.1实验教学队伍建设保障更加有力。保障光电新工科人才培养的实验教学体系改革有效实施的重点，在于实验教学队伍建设，即实验课程建设团队、企业技术团队和实验室管理团队的建设。改革进程中，进一步提高教学师资水平、改善师资队伍职称和学位结构。校内实验教师具有博士学位的达到了80%以上，并要求教授主讲实验课。引进的高水平人才7人，其中国家高层次人才1人，特聘教授3人，“青年百人”3人；选派教师到国内外高校学习进修，青年教师在国外高校进修1年以上的有2名，短期进修的1名，晋升教授2名；已具有30人规模且大部分为光电专业顶级优秀人才的高水平实验教师队伍。另外，依托实验教学平台，积极推进产教融合、校企合作，通过引进或聘用，建立了校外实践指导教师库，主要来自合作企业的总工程师或技术骨干。通过联合开发建设实验课程、实验项目等方式，成为推进改革的重要依托力量。鼓励支持实验教师队伍积极开展教研教改研究，近年来，获得省级立项2项、校级立项项目12项，出版实验教材1部。借助实验示范中心平台，积极与企业联系，共建产学研实验室1间，并与多家光电企业签署了产学研合作协议。3.2学生培养效果持续提升。近年来，经本专业培养的学生，积极参加“挑战杯”“大学物理实验大赛”“光电创意设计竞赛”“光电创客竞赛”等，获得省级以上课外科技竞赛奖励达70多项。其中，2018年获得第六届全国大学生光电设计大赛一等奖1项、二等奖1项。本科生近3年多来获得专利授权8项，发表第一作者科技论文12篇，其中有二区论文2篇。本专业应届参加就业的毕业生，90%以上进入粤港澳大湾区光电产业领域就业，用人单位普遍反馈毕业生在就业岗位可迅速承担起相应工程岗位职责，对毕业生的实践创新能力满意。

4结语