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光电技术论文
光电技术论文 光电技术论文篇一 光电子技术的发展与应用 [摘 要]综述了光电子学的产生及其发展，提出了光电子技术的发展 方向和研究热点。光电子学是由光学和电子学相结合的新兴交叉学科，涉及光显 示、光存储、导波光学、材料科学的科研成就。光电子学以光学研究为核心，以 电子学研究为支撑，它不仅全面兼容电子技术，而且规避了电子作为信息载体存 在电磁串扰和路径延迟的缺点，在当今信息时代愈发占有重要位置。[关键词]光电子技术 技术创新 实际应用 中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：
1009-914X(2015)10-0202-02 1 引言 当今人类处于信息时代，信息渗透于农业生产、商业活动、医疗卫生、 国防军事乃至日常生活的哥哥方面。在空间科学、生命科学、遥感测绘等领域中 都拥有大量科学信息要求在有限的时间、空间、甚至实时的进行准确处理。信息 技术的支撑学科是电子学和光学;光电子学则是由光学和电子学交叉形成的新兴 学科，对信息技术的发展将起到至关重要的作用。
光电子学是光学技术和电子学技术的融合，靠光子和电子的共同行为 来执行其功能，是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域，在当 今信息时代愈发占有重要的关键地位。
2 光电子技术的出现和发展 光学的发展历程古老又漫长，电子学的发展则相对较短。光电子学作 为这两个学科的交叉点是一门新型的学科。19世纪麦克斯韦的经典电磁理论证明 了光的电磁性。1917年爱因斯坦提出了光的辐射与吸收。在20世纪60年代以前光 学与电子学仍然是两门独立的学科。直到1960年世界第一台激光器诞生，激光的 发明对人类的社会活动产生了广泛而深刻的影响。作为高技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类和生活的许多方面 得到了大量的应用，与激光相关的产业已经在全球形成了超过千亿美元的年产值。
[1]70年代以来，半导体激光器和光纤技术的突破，促进了光线传感、光纤传输、 光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度 上促进了光学和电子学及其他相应学科之间的相互渗透，形成了一个边沿的研究 领域，即光电子学。
3 光电子技术的方向和热点 光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了 光电子技术及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、 频率转换和检测以及光信息处理等。光电子技术不断地向前发展，特别是近年来， 出现了很多新的发展趋势和研究热点。
3.1 激光及全息技术 多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成了多个 应用技术领域，比如光电技术、激光医疗与光子生物学、激光加工技术、激光检 测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、 激光化学、量子光学、激光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、 激光武器等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产 业的发展[2]。激光全息三维图像的研究已经进行了40多年，在经济、生活领域 已具有多种应用。
传统的全息摄影技术本质上是一种模拟的非实时性的繁琐的 纯光学技术，近年来兴起的数字信息处理技术及有关器件设备(计算机、数码摄 像机、CCD器件、新型液晶显示屏、空间光调制器、因特网等)和自动化控制技 术不断冲击着传统的全息摄影技术，一些全息公司(如美国斑马图像公司等)推出 了数字激光全息图，使它有了新的发展[3]。
3.2 大容量光存储技术 现代化信息社会对大容量、高速度的存储系统有着日益增长的需求。
传统存储使用的磁盘技术发展相当成熟，但是它遇到两方面的困难：一是尺寸限 制，二是信噪比难以提高。
光盘作为存储介质和光电子技术的使用，是大幅度提高存储容量的出 路。采用短波长的半导体激光器，可以大幅度降低介质写读斑的大小，提高存储容量。
为进一步提高存储容量，一方面使用更短波长的的激光器进行光斑压 缩;另一方面，也可通过改变存储介质和存储方法来提高存储量。与此同时，发 展新型的集成激光器面阵和高密度半导体低维结构高速空间光调制器也将促进 高密度存储技术的发展。近场光学存储，以超衍射分辨为特征，从根本上克服了 点存储的密度极限限制，无疑是光盘存储的重要发展方向。其技术难点集中在近 场距离的控制上，通过适当的技术手段，保持头盘间距能够限制在近场范围之内， 近场存储有望成为下一代盘式存储的主要技术手段。[4] 3.3 光互连、光计算技术 在因特网迅速发展的今天，信息快速入网和出网的分派能力决定系统 所传输的巨大信息量能实时利用的有效性。相对于光信息传输器件来说，光信息 交换互连技术器件的发展不如光信息传输的发展快，因此有必要加强对光交换技 术的研究。
光互连技术的内容主要包括光交换网络和电子计算机的光互连，这是 在信息光学中最有广泛应用前景的研究领域。在光交换网络的光互连中，还应多 研究在集成光学中的光波导交换开关、自由空间光学中的多级交换网络。
在电子计算机的光互连中，还应多研究芯片间的自由空间和波导光互 连，插件板之间的自由空间和波导光互连，多处理器之间的自由空间或光纤互连 及并行计算机的光学总成等。
以数值计算为目的的光计算研究分为专用性的光计算系统和通用性 的光计算系统两大领域，数值的光学处理又分为模拟量编码和数字量编码两种。
专用性计算系统主要包括以光学矩阵运算为主导的光学代数运算器通用的光计 算系统的算法和体系，主要借助于已有的并行计算机的算法和体系。
在光互连和光计算领域的研究方面，国外的研咳嗽币丫 佳芯吭路 由器中用全光学矩阵开关来取代原有的电开关，并在光计算方面也取得了进展。
4 光电子技术的应用和创新 光电子技术具有精密、准确、快速、高效等特点，对传统产业的技术 改造、新兴产业的发展、产业结构的调整优化起着巨大的促进作用，大幅度提高附加值及竞争能力。
4.1 光电子技术在能源领域的应用 美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方 向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。目前已有 80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16%，市场开拓 从空间转向地面系统应用。甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太 阳能住宅(光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用)投资规模为600亿美元，到2012 年还会再翻一倍达l200亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。
4.2 光电子技术在军事领域的应用 光电子技术使国防军事具有快速反应和难确攻击的能力，它能为军事 提供既快又准的信息，使己方看得更清、反应更快、打得更准、生存能力更强。
因此光电子技术被认为是军事领域的主流技术，国防军事现代化的重要支柱。
激光聚变不仅可以作为未来能源，它还有重要的军事应用价值。它可 以模拟氢弹的爆炸过程，代替既费钱又不安全的空中或地下核试验，达到改进核 武器的性能。目前激光致盲武器已装备部队，舰载和机载激光反导器已开始走出 实验室。
4.3 光电子技术在医疗领域的应用 用光学生物医学仪器研究艾滋病己取得重要进展，如利用自动化基因 顺序测定器、扫描激光荧光计，科学家能够对艾滋病毒的全部基因作顺序测定。
下一代艾滋病诊断技术将集中于测定外周血流中自由HIV的浓度，即病毒负荷。
这种诊断测量对于发展有前途的抗艾滋病病毒新药、蛋白酶抑制剂以及涉及联合 这些抗病毒药物治疗确定其有效性是非常重要的。
光电技术论文篇二 光电子技术教改探索 摘 要：光电子技术课程是一门理论和实践紧密结合的重要课程。针 对我院实验课程的欠缺，我们进行了此项教改工作，希望这次改革成果能给本专业老师的教和学生的学带来益处。
关键词：光电子技术 虚拟仪器LabVIEW 光电实验 教学改革 中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：
1673-9795(2014)02(a)-0067-01 光电子技术课程是一门理论和实践相结合的一门课程。但我们学院自 从2003年开设光电子技术课程以来，由于因教学条件所限，该课程主要强调理论， 实践教学内容很少，到目前为止还没有专门的光电子技术实验室。这种情况下或 多或少会影响到学生对本课程内容的理解和应用。可见，我们学院的光电子技术 课程教学改革势在必行，特别要把实验环节的教学提到日程上来。
1 改革理论课程 1.1 教学内容改革 光电子技术课程是我们学院光信息科学与技术专业和应用物理两个 学科的专业课，最初选择的教材不太合适，经过两次调整，最终选定高教出版社 张铁林主编的《光电子技术》的和科学出版社朱京平主编的《光电子技术基础》 两本书作为我们的指定教材。光电子课程是我院光信息和应用物理两个专业的学 位课，原来把两个专业设置的课程内容是完全一样的，但由于光信息开设了激光 原理，所以教改中将这部分内容从光电子技术课程中删减掉，而应用物理专业由 于开设了固体物理课程所以他们的光电子技术课程中晶体部分就不再讲解。
1.2 教学方法的改革 (1)提高教师自身能力和素质。要想把这门是理论与实践高度结合的 课程落到实处，该专业的教师应主动吸收社会高水平的一线工程技术人员的经验， 聘请优秀技术人员参与指导综合设计和创新实践活动，以此提高自身的素质。(2) 建立以学生为中心的实践教学方法。以各类创新活动激发学生参与的主动性和积 极性。注意将学生课外科技活动和教学体系结合起来，在学分承认下，既激发了 学生学习和实践的积极性，又使科技活动取得了很好的效果。
2 引入虚拟实验教学 光电子技术是一门理论联系实践很强的一门课程。如果单单讲授理论 而没能很好的配合实验和实践教学，最后学生学习的效果可想而知。遗憾的是由于经费有限，我们学院一直没能设立专门的光电子技术实验室。即使在光学实验 中有涉猎光电的实验，但也都是一些非常简单的项目。基于以上情况，我们课题 组进行了光电子技术虚拟实验教学的探索。这也是本次教学改革的重点。
2.1 虚拟实验平台的选择 所谓虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)，即将现有的计算机主流 技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大 又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统[1]。近年来，世界各国的虚拟 仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供 的开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件[2]。我们选 用了国际上最早和最具影响的开发软件，即NI公司的LabVIEW软件和 LabWindows/CVI开发软件。LabVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发 软件。除了编程方式不同，LabVIEW具有所有语言的特征，因此被称为G语言， 即图形化语言。它与传统高级编程语言最大的差异在于编程的方式是图形编程方 式即使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图[3]。
2.2 基于虚拟仪器LabVIEW的光电实验可行性分析 课题组已成功虚拟了光敏电阻、光电二极管、光电池、光电倍增管等 光电仪器的主要特性。虽然目前还没建立一套完善的虚拟光电实验平台，还会涉 及一些不同的光电实验，但所有实验所需的仪器虚拟仪器LabVIEW本身完全可 以通过提供控件来实现，所涉及的关系式完全可以通过LabVIEW本身提供的函 数编程来实现。可见，建立一套基于虚拟仪器LabVIEW的完善的虚拟光电实验 平台是非常可行的。
2.3 虚拟仪器LabVIEW虚拟光电实验的一般步骤 (1)熟悉所选实验的原理与内容。(2)虚拟出实验所需仪器。每个实验 所需仪器并不一样，这里就需要自己来虚拟，好的是LabVIEW中提供了丰富的 控件。设计者可以从中选择自己所需的控件来作为实验仪器，如果LabVIEW本 身所带的控件中没有合适的，那么还可以创建自定义控件来满足实验的需求。(3) 设计实验操作界面。实验操作界面是用户进行实验的平台，所以设计时要尽量体 现出人性化，使所设计的界面简洁、美观、实用。(4)在LabVIEW中根据需要进 行编程。LabVIEW中提供了丰富的功能强大的函数。这为设计者的编程提供了 很大的方便。(5)调试并优化所设计的虚拟实验平台。在完成以上四步后，接下来就要检验所设计的实验平台能否正常运作。如果存在问题，可以根据需要进行 修改和优化。
3 改革考核标准 在改革教学内容、教学方法特别是引进虚拟实验的前提下，改革考核 方法是顺理成章的事情。我们必须建立与教学改革先符合的健全的考核机制，采 取良好灵活的考核方式。这样才能使我们这次的教改真正得到落实。考核方式可 采取理论考试、实验制作、动手能力等，从多角度综合评判。同时，光电子设计 竞赛选拔和该课程的教学考核结合起来，进一步激发学生的学习和创新热情。具 体情况如下。
3.1 理论课的考核要求 平时考核：主要包括作业质量、回答问题、考勤等项目;半期考试：
主要包括学到半期知识内容，考察基本概念和理论的掌握情况，培养学生重视平 时学习的习惯;期末考核：采用闭卷考试，全方位考察所学内容。分值分配为：
平时20%，期中考20%，期末考60%。
3.2 实验课的考核要求 利用虚拟实验不受时间和空间限制的优势，学生完全可以做到提前预 习，这样就可以加入考核预习情况的一个环节。预习报告：考核实验前的准备工 作;操作：考察学生动手能力;实验报告：考察学生对实验数据的处理情况以及对 实验的新认识。具体的分值分配为：预习20%，操做50%，实验报告30%。
3.3 实践创新考核 由于我院把光电子技术课程设为光信息和应用物理两个专业的学位 课程，最后满学分才准予毕业。所以课题组拟改革后把实践创新正式作为附加成 绩加入考核成绩中，学生所设计的作品分国家级获奖，省级获奖和校级获奖三个 等级分别记学分为0.5、0.3、0.15。
4 结语 本次教改的目的是以理论有机结合实验进行的，在本科第五学期完成 光电子技术课程的教学，所授内容分为六大模块，由浅入深，由简入繁，注意学 科交叉，注意技术性、综合性与探索性之间的关系，知识结构合理，理论和实际紧密联系的课程。最终目的是让学生能受益于此全新的教学体系。
