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光電信息處理技術(shù)范文第1篇

英文名稱：Optics & Optoelectronic Technology

主管單位：湖北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會

主辦單位：華中光電技術(shù)研究所;湖北省光學(xué)學(xué)會

出版周期：雙月刊

出版地址：湖北省武漢市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1672-3392

國內(nèi)刊號：42-1696/O3

郵發(fā)代號：38-335

發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：2003

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聯(lián)系方式

光電信息處理技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：光電信息；功能材料；研究進(jìn)展

中圖分類號：TB34

新材料研制和國家科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力發(fā)展密切相關(guān)，同時也是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展根本保障之一。在世界范圍內(nèi)，新材料研制是國家計(jì)劃中的重點(diǎn)研究內(nèi)容。本世紀(jì)正處于光電子時代，而光電信息功能材料不但有電子材料穩(wěn)定性特點(diǎn)，還有光子材料先進(jìn)性特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子時代，發(fā)展前景極好。

1 概述光電信息功能材料

信息科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中，材料研究作為技術(shù)發(fā)展先導(dǎo)，是發(fā)現(xiàn)與完善現(xiàn)代化科學(xué)規(guī)律重要基礎(chǔ)。人們從量子論發(fā)展中得到原子中電子物理運(yùn)動規(guī)律，特別是最外層的電子運(yùn)動規(guī)律，最先研究的功能材料是金屬，例如：不銹鋼、有色金屬、黑色金屬和特殊鋼材等，并且電子層次微觀物理逐漸應(yīng)用量子論。

其次，半導(dǎo)體材料開發(fā)和利用，電力材料的技術(shù)科學(xué)發(fā)展地位有所提高，研究功能材料是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的前提保障，同時也是技術(shù)開發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在整個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中都有所體現(xiàn)。并且由于新興起來的光纖技術(shù)，將激光技術(shù)和光纖技術(shù)結(jié)合使用，為發(fā)展信息技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。正是由于光存儲和光集成技術(shù)，光電信息功能材料研究范圍越來越廣，走入到微觀物理層次，覆蓋包括無機(jī)和有機(jī)、金屬和非金屬、靜態(tài)和非靜態(tài)科學(xué)技術(shù)，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用在信息高智能存儲，傳輸與處理方面，使得信息技術(shù)發(fā)展迅速。

2 光電信息功能材料研究重點(diǎn)

2.1 半導(dǎo)體光電材料

半導(dǎo)體介于絕緣體和導(dǎo)體之間的一種材料，半導(dǎo)體光電材料可將電能轉(zhuǎn)化為光，將光轉(zhuǎn)化為電，也可處理和擴(kuò)大光電信號。21世紀(jì)上半葉至今，半導(dǎo)體量子和異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料仍然把光電信息功能材料作為研發(fā)主要內(nèi)容。

2.1.1 硅微電子材料。微電子技術(shù)基礎(chǔ)是集成電路為主要核心的半導(dǎo)體器件，是一種高新電子技術(shù)。半導(dǎo)體光伏太陽能電池和集成電路主原材料，是新能源與信息基礎(chǔ)。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，我國硅材料規(guī)模迅速壯大和發(fā)展。并且，硅微電子信息功能材料與現(xiàn)代化信息時代相聯(lián)系，其具有質(zhì)量輕、可靠性高和體積小等特點(diǎn)。半導(dǎo)體硅微光電信息功能材料，可提高硅集成電路使用性能成品率，但是從成本角度分析，解決硅片直徑的增大問題形成了一系列缺陷密度與均勻性變差。并且，從半導(dǎo)體器件特征性尺寸角度；硅集成角度來看，硅材料是未來研制方向。在鍺化硅材料生長應(yīng)變硅材料技術(shù)基礎(chǔ)上，其可提高器件驅(qū)動的電流和晶體管速度，其廣泛應(yīng)用性可能會替代65nm以下的互補(bǔ)性金屬氧化物的半導(dǎo)體電路主流技術(shù)。在硅材料技術(shù)應(yīng)用的同時，人們也在研制雙柵-多柵器件、高K柵介質(zhì)、銅互連技術(shù)和應(yīng)變溝道技術(shù)。目前，硅微電子技術(shù)難以滿足龐大市場需求和信息量，需要在全新原理材料、電路技術(shù)和器件技術(shù)深入研究，例如：納米電子技術(shù)、光計(jì)算機(jī)技術(shù)和量子信息技術(shù)。

2.1.2 量子級聯(lián)的激光器材料。在通信和移動通信領(lǐng)域，廣泛使用超晶格和量子阱材料，量子阱材料集分子束外延和量子工程為一體，打破了半導(dǎo)體使用限制性，真正體現(xiàn)出了國家納米級量子器件的核心技術(shù)。并且其發(fā)展到現(xiàn)在，QCL在遠(yuǎn)紅光外源、紅外對抗、遙控化學(xué)和自由空間內(nèi)通信等較為突出。QCL高新技術(shù)研究面也更加廣闊，其中，可調(diào)諧中紅外激光器在國外步入工業(yè)化階段。

2.1.3 光子帶隙功能材料。光子帶隙材料常稱為光子晶體，其具有介電函數(shù)、周期性變化調(diào)制材料的光子狀態(tài)運(yùn)行模式。根據(jù)周期性的空間排列規(guī)則和特點(diǎn)，光子晶體分為一維、二維與三維形式。重點(diǎn)分析二維光子晶體，半導(dǎo)體薄片堆層其可以進(jìn)一步制出硅基二維光子晶體和高品質(zhì)因數(shù)光子微腔含單量子點(diǎn)砷化鎵基二維光子晶體微腔，有較廣闊的應(yīng)用空間。例如：借助于圈內(nèi)反射可限制光電在晶體內(nèi)的反應(yīng)，也就是光子晶體反應(yīng)，以便控制光色散；其次，光子晶體可制作出計(jì)算機(jī)芯片，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行和運(yùn)算速度均有所提高。對于三維光子晶體，特別是可見光的三維光子晶體和近紅外波受到一定條件限制，因此，制備工藝較難。

2.2 納米光電功能材料

所謂納米材料，其是粒子尺寸介于1-100納米材料。納米光電功能材料是將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能或電能一種納米行材料，其發(fā)展前景廣闊，性能好，被廣泛應(yīng)用于光存儲、光通信、光電探測器和全光網(wǎng)絡(luò)等方面。

尺度位于宏觀物體和原子簇交接區(qū)域，納米材料有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，產(chǎn)生點(diǎn)穴、光學(xué)、化學(xué)、熱血和磁學(xué)特征等，其中，表面效應(yīng)屬于納米光電材料重要特征之一，粒子性能決定性因素是表面原子，當(dāng)表面原子數(shù)量增加到一定范圍內(nèi)，原子數(shù)量越多，缺陷程度就會越大，納米光電材料活性就越高。正是由于量子尺寸影響電學(xué)性質(zhì)，納米材料才會比一般性的光電材料光催化活性高。

2.3 光折變功能材料

光折變功能材料光照條件下會吸收光子，使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，形成一定的空間電場，進(jìn)而借助于電光效應(yīng)改變折射率。這種光電材料需要低功率就可以在室溫下進(jìn)行光學(xué)信息處理和運(yùn)算，因此有很好的發(fā)展前景。人們對光折變材料進(jìn)行高密度數(shù)據(jù)的存儲、空間光調(diào)制、光放大、光學(xué)圖像處理和干涉測量等研究，并隨著對光折變效應(yīng)深入了解和發(fā)現(xiàn)新型材料，使得光折變材料應(yīng)用范圍更加廣泛。

3 光電信息功能材料制備方法

光電信息功能材料根據(jù)性能與尺寸的不同要求，因此包括有很多制備方法。常見的制備方法有：高溫固相反應(yīng)、濺射法、Sol-gel、PCVD、CVD等。

3.1 微波反應(yīng)燒結(jié)

我國通過微波輻射法合成物質(zhì)有硅酸鹽、氧化物、硫化物、磷酸鹽、鎢酸鹽和硼酸鹽等熒光體，利用各種物質(zhì)選擇光激勵，從而實(shí)現(xiàn)了溫室光譜燒孔。

3.2高溫固相反應(yīng)

高溫固相反應(yīng)是使用最廣泛的制備新型固體功能材料方式，我國上海硅酸鹽研究所使用提拉法技術(shù)生產(chǎn)出閃爍BGO晶體，歐洲核子研究所用晶體制造出正負(fù)電子撞機(jī)電磁量能器，出口總量高達(dá)千萬美元，經(jīng)濟(jì)效益很好。

3.3 濺射法

濺射鍍膜法通過直流或者是高頻電場讓惰性氣體形成電離反應(yīng)，此過程產(chǎn)生輝光放電離子體，其正離子與電子對靶材進(jìn)行高速轟擊，濺射出靶材分子和原子，從而將這兩種物質(zhì)沉積在基材上，形成薄膜。

3.4 CVD（熱分解化學(xué)氣相沉積技術(shù)）

CVD主工藝過程是借助于過載氣輸送反應(yīng)物到反應(yīng)器中，并在一定反應(yīng)條件下，發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，形成顆粒大小的納米。隨著反應(yīng)基質(zhì)粒子和納米顆粒共同沉積到基片上，形成一層薄膜。薄膜形式有：反應(yīng)氣體和氣體擴(kuò)散吸附于生長、擴(kuò)散和揮發(fā)沉底表面，這種方法可制備出氟化物、氧化物和碳化物等納米復(fù)合型薄膜。

4 結(jié)束語

光電信息功能材料開發(fā)與研究需要通過量子物理支撐，目前其限定于光子、電子、電波和光波為主要信息載體，對研究量子物理，分析光電信息功能材料有重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王藜蓓，陳芬，周亞訓(xùn).集中光電信息功能材料的研究進(jìn)展[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2011（05）.

[2]周舟，陳淵，黃軼.光電信息功能材料與量子物理研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（07）.

光電信息處理技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：納米材料；納米技術(shù)；特征；方式

目前，隨著生物技術(shù)、信息技術(shù)以及能源技術(shù)等的迅猛發(fā)展，社會各個領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊笤絹碓礁?，所以，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，開發(fā)和利用新型材料，成為提高科技水平的必要途徑。

1.納米材料的特征

1.1納米材料具有表面效應(yīng)

納米微粒的尺寸較小，表面積較大，而且原子在表面上占有很大的比例，而隨著粒徑的減少，表面積迅速增大，從而使得表面的原子數(shù)急劇增加。所以，納米材料性質(zhì)的變化，是與納米粒子的表面原子數(shù)、總原子數(shù)以及粒徑的變化有關(guān)的。

1.2納米材料具有體積效應(yīng)

納米粒子的體積效應(yīng)是指當(dāng)納米粒子的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波長相當(dāng)或者較短時，周期性的邊界條件遭到破壞，內(nèi)壓、磁性、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、熔點(diǎn)以及催化性等特性與宏觀顆粒的相比發(fā)生了變化，同時，納米材料的體積效應(yīng)拓寬了納米粒子的應(yīng)用范圍。

1.3納米材料具有小尺寸效應(yīng)

當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與德布羅意、光波波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或者投射深度等物理特性尺寸相當(dāng)或者更小時，晶體周期性的邊界條件被破壞；非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子的密度減小，導(dǎo)致光、聲、電磁和熱力學(xué)等特征都隨著尺寸的縮小而發(fā)生明顯的變化。

1.4納米材料具有量子尺寸效應(yīng)

納米材料的量子尺寸效應(yīng)是指當(dāng)納米粒子的尺寸下降到某一值時，金屬粒子納米面附近電子能級由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級，而且，納米半導(dǎo)體微粒存在著不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級和最低未被占據(jù)的分子軌道能級，從而出現(xiàn)能隙變寬的現(xiàn)象。比如，超導(dǎo)相向正常相轉(zhuǎn)變、光吸收增加、金屬熔點(diǎn)降低等。

2.納米技術(shù)的具體應(yīng)用方式

2.1納米技術(shù)應(yīng)用于陶瓷領(lǐng)域

作為三大支柱材料之一，陶瓷材料在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位，但是，傳統(tǒng)的陶瓷材料具有質(zhì)地脆、韌性差、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍有限，而隨著納米技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，納米陶瓷成為彌補(bǔ)陶瓷材料缺陷的重要資源。盡管在技術(shù)方面納米陶瓷還存在著諸多的不足，但是其具有室溫性能優(yōu)良、抗彎強(qiáng)度較大、高溫力學(xué)性能較好等優(yōu)點(diǎn)，并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軸承、切削刀具、和汽車發(fā)動機(jī)部件等方面，另外，由于納米陶瓷材料能夠適應(yīng)強(qiáng)腐蝕、超高溫等苛刻的環(huán)境，所以具有非常廣闊的發(fā)展空間。

2.2納米技術(shù)應(yīng)用于微電子學(xué)

作為納米技術(shù)的重要組成部分，納米電子學(xué)是根據(jù)納米粒子的量子效應(yīng)來設(shè)計(jì)、制備納米量子器件的一種技術(shù)，其最終目標(biāo)是進(jìn)一步減小集成電路，研制出由單原子或者單分子構(gòu)成的、能夠使用于不同室溫的各種器件。目前，通過納米電子學(xué)已經(jīng)成功研制出各種納米器件。紅、綠、藍(lán)三基色可調(diào)諧的納米發(fā)光二極管、單電子晶體管以及超微磁場探測器等已經(jīng)問世，而且，隨著碳納米管的研制成功，納米電子學(xué)的發(fā)展速度不斷提高，因而，立足于最新的物理理論和最先進(jìn)的工藝手段，按照全新的理念構(gòu)造電子系統(tǒng)，開發(fā)物質(zhì)潛在儲存和處理信息能力的納米電子學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)信息采集和處理能力的革命性突破，成為信息時代的發(fā)展核心。

2.3納米技術(shù)應(yīng)用于生物工程

分子可以保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不變，所以，作為一種很好的信息處理材料，每一個生物分子本身就是一個微型的處理器，在運(yùn)動過程中，可以預(yù)測方式，進(jìn)行狀態(tài)變化，其原理與計(jì)算機(jī)的邏輯開關(guān)相似，因而，可以利用生物分子的特性和納米技術(shù)，設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī)。目前，雖然分子計(jì)算機(jī)僅僅處于理想階段，但是，科學(xué)家已經(jīng)考慮利用幾種生物分子制造計(jì)算機(jī)的組件。比如紫紅質(zhì)細(xì)菌，它不僅具有很好的穩(wěn)定性和特異的光、熱、化學(xué)物理特性，而且其奇特的光學(xué)循環(huán)可以用于儲存信息，來代替計(jì)算機(jī)信息處理和信息存儲的作用。盡管，在未找到具有開關(guān)功能的微型器件的情況下，目前尚未出現(xiàn)商品化的分子計(jì)算機(jī)，但是，納米計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，將會突破傳統(tǒng)極限，極大地提高單位體積物質(zhì)的儲存和信息處理的能力，促進(jìn)電子學(xué)的發(fā)展。

2.4納米技術(shù)應(yīng)用于光電領(lǐng)域

納米技術(shù)的快速發(fā)展，加強(qiáng)了微電子與光電子之間的聯(lián)系，在光電信息傳輸、處理、顯示、運(yùn)算和存儲等方面，光電器件的性能不斷提高。把納米技術(shù)用在現(xiàn)有雷達(dá)的信息處理上，可以使其能力提高10倍到幾百倍，甚至可以利用納米技術(shù)進(jìn)行高精度的對地偵察，但是，想要獲取高分辨率的圖像，則需要依靠先進(jìn)的數(shù)字信息處理技術(shù)。因此，在光電領(lǐng)域合理應(yīng)用納米技術(shù)，成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要動力。

2.5納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)

在納米技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，醫(yī)學(xué)上逐漸引入納米技術(shù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，生物體內(nèi)線度在15～20nm的RNA蛋白復(fù)合體和多種病毒也是納米粒子，這些納米粒子比紅血球小，可以在血管中自由流動，因而，假如將超微粒子注入到血夜里，可以通過血管輸送到人體各個部位。另外，利用納米w粒作為載體的病毒誘導(dǎo)物方式已經(jīng)應(yīng)用于臨床動物實(shí)驗(yàn)之中，并且將服務(wù)于人類。此外，科學(xué)家們設(shè)想利用納米技術(shù)制造出分子機(jī)器人，檢測、診斷身體各個部位，并且實(shí)施特殊治療，來清除心臟動脈脂肪沉積物、疏通腦血管中的血栓甚至吞噬病毒、殺死癌細(xì)胞，所以，在不久的將來，高血壓、艾滋病和癌癥等疑難雜癥可能會通過納米技術(shù)得以解決。

2.6納米技術(shù)應(yīng)用于其它方面

在溝通交流方面，利用納米技術(shù)制成含有納米電腦的可人一機(jī)對話并且具有自我復(fù)制能力的納米裝置；利用納米羥基磷酸鈣為原料，制作人的牙齒、關(guān)節(jié)等仿生納米材料；在軍事方面，通過昆蟲作平臺，把分子機(jī)器人植入昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，來控制昆蟲的飛向，收集敵方情報，可以起到很大的干擾功能。

光電信息處理技術(shù)范文第4篇

激光原理與技術(shù)課程，作為光電信息工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課，具有一定的基礎(chǔ)性又有很強(qiáng)的專業(yè)性，它以應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)等基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)，又是光纖光學(xué)、信息光學(xué)等課程的基礎(chǔ)，起到承上啟下的重要作用。本課程的教學(xué)內(nèi)容既有抽象的理論，也有廣泛的極具吸引力的技術(shù)應(yīng)用，其應(yīng)用范圍涵蓋目前科技的眾多領(lǐng)域。該課程的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握激光理論的相關(guān)基礎(chǔ)知識，掌握激光產(chǎn)生的基本原理，掌握光學(xué)諧振腔與激光模式的基礎(chǔ)理論，了解激光器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本特性，了解激光的應(yīng)用領(lǐng)域與典型應(yīng)用技術(shù)，了解高斯光束的基本特性，掌握激光特性的控制與改善方法。本課程的突出特點(diǎn)是既有較深的理論知識又有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因此必須做到理論與實(shí)際操作密切結(jié)合，強(qiáng)調(diào)技術(shù)的應(yīng)用。

根據(jù)本課程的特點(diǎn)以及社會對光電信息類創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求，現(xiàn)有的教學(xué)理念及教學(xué)方法必須轉(zhuǎn)變才能滿足社會對光電信息類創(chuàng)新型人才的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，要牢牢抓住培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為主導(dǎo)的教育教學(xué)思想，應(yīng)用與之相應(yīng)的教學(xué)方法與教學(xué)手段，調(diào)整教學(xué)結(jié)構(gòu)，使教學(xué)方法與手段成為實(shí)現(xiàn)教學(xué)理念的必要手段。激光原理與技術(shù)課程以概念多、理論深奧、應(yīng)用范圍廣、實(shí)用性強(qiáng)為特點(diǎn)。課程學(xué)要求學(xué)生具備較好的數(shù)學(xué)、物理、光學(xué)基礎(chǔ)知識外，還須有較強(qiáng)的推理能力。另外，原子能級的躍遷規(guī)律、激光產(chǎn)生的條件、光學(xué)腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及高斯光束的傳輸規(guī)律等，這些內(nèi)容借助板書和教師的講解很難表達(dá)透徹，學(xué)生理解較困難。隨著高校卓越工程師計(jì)劃的實(shí)施，社會和學(xué)生對教師的教學(xué)能力提出了更高的要求，理論課的教學(xué)學(xué)時被壓縮，但不能降低教學(xué)質(zhì)量，實(shí)踐課的教學(xué)學(xué)時要增加，對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求較高，教師也切身感受到了教學(xué)的壓力。因此，在這種教育背景和教育環(huán)境下，必須從教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容、考核方法等方面加大改革力度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)手段的改革

針對傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師講解、推導(dǎo)，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識、被動接受、不易理解等問題，在授課過程中可以向?qū)W生展示實(shí)物并講解其原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用，如各種常見激光器、全息工藝品、激光測距儀等，以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識、培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。利用Matlab軟件對激光原理與技術(shù)課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行動態(tài)仿真、播放視頻、展示圖片等多種靈活的教學(xué)模式，從而使學(xué)生想學(xué)、樂學(xué)、善學(xué)，真正發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主體的作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為激光原理的學(xué)習(xí)、光電信息創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

要實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)模式描述的教學(xué)效果，制作一套文字精練、層次分明、條理清晰、便于操作、生動形象的多媒體課件，是教學(xué)環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的內(nèi)容。通過多媒體課件播放與教師講解，使學(xué)生對課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)有一定的感性認(rèn)識，便于他們理解和掌握，如對原子發(fā)光機(jī)理中的能級躍遷過程，光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理，對高斯光束的形象描述，激光在物質(zhì)中的傳播，光與物質(zhì)的相互作用，激光特性控制與改善的原理與過程展現(xiàn)，激光在國防、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的具體應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例描述等，可以結(jié)合LabVIEW，Matlab軟件進(jìn)行模擬、仿真，采用動畫、視頻等生動靈活的方式進(jìn)行教學(xué)。使學(xué)生在輕松愉快、趣味橫生、內(nèi)容多變的教學(xué)環(huán)境中學(xué)習(xí)和思考，以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，拓展想象空間，提高學(xué)生對知識的掌握水平，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與創(chuàng)新水平，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。制備了豐富多彩、內(nèi)容充實(shí)的多媒體課件，并不意味著萬事大吉，還要避免課件華而不實(shí)、夸夸其談，要注重基礎(chǔ)知識、基本概念、基本性質(zhì)、基本現(xiàn)象的講解，注重公式的物理意義、內(nèi)涵與外延、應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用范圍的講解，要注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的正確方法，以提高學(xué)生分析問題及解決問題的實(shí)際能力，同時要注重啟發(fā)式教學(xué)，注重學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 實(shí)驗(yàn)與考核模式的改革

目前，激光原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)主要包括激光器的組裝調(diào)試與主要參數(shù)調(diào)試、應(yīng)用激光干涉進(jìn)行位移測量、He-Ne激光器光斑尺寸與遠(yuǎn)場發(fā)散角的測量、激光全息的記錄與顯示。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生掌握激光器的結(jié)構(gòu)原理，主要參數(shù)調(diào)試，激光在工業(yè)、安全等領(lǐng)域的應(yīng)用，幫助學(xué)生建立激光系統(tǒng)的完整概念和綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。

對于我校而言，光電信息工程專業(yè)是一個新開設(shè)的專業(yè)，光電信息方面的各個實(shí)驗(yàn)室仍處于建設(shè)階段，因此，激光原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量、種類有限，可開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受限等困難，然而，這對教師而言既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇，教師要化不利為有利，可摒棄傳統(tǒng)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式，代之以應(yīng)用型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為輔的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。首先，教師帶領(lǐng)學(xué)生以現(xiàn)有的芯片、微機(jī)電產(chǎn)品、光學(xué)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，自己動手搭建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)研究。這對我校的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念產(chǎn)生了較大影響。其次，利用軟件編寫代碼在自己搭建的實(shí)驗(yàn)平臺與系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M及開發(fā)，如模擬激光的傳輸、干涉、衍射、激光全息的生成與再現(xiàn)等效果，從而建立一套以目前主流軟件和先進(jìn)硬件為基礎(chǔ)，可以方便靈活地模擬用激光進(jìn)行信息處理、測量的仿真、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。利用建立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與平臺，結(jié)合重大科技競賽，如飛思卡爾智能車競賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯競賽等，達(dá)到全方位、立體化地培養(yǎng)學(xué)生理解知識、應(yīng)用知識及創(chuàng)新能力的目的。

在考核方式上，采取理論課+實(shí)驗(yàn)課的考核方式，適當(dāng)降低理論課的考核比例，增加實(shí)驗(yàn)，尤其是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的考核比例。此外，如果學(xué)生在與此課程相關(guān)的競賽、專利等方面獲得較好成績，可以等同該課程實(shí)驗(yàn)考核為優(yōu)秀。

通過這種方式，可以最大限度地拓展激光實(shí)驗(yàn)的數(shù)量與領(lǐng)域，鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能及工程實(shí)踐能力，真正理解與掌握激光原理與技術(shù)課程的相關(guān)內(nèi)容，從而真正激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，達(dá)到為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。

4 結(jié)束語

分析了我校激光原理與技術(shù)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，以滿足社會經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求。以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)，提出了充分利用當(dāng)前科技手段和現(xiàn)代教育教學(xué)理念，對激光原理與技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行改革，并對提高學(xué)生分 析問題、解決問題以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提出建議和思路，以期對該專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量的提高有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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[3] 廖蓉.淺談實(shí)施大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃對高校學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011（3）：122-124.

光電信息處理技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：傳感器 機(jī)電一體化系統(tǒng) 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（a）-0048-01

傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。因此傳感器是一種獲得信息的手段，主要用于檢測機(jī)電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供必須的相關(guān)信息。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為機(jī)電一體化系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。

1 傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的地位

一個典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由機(jī)械本體部分、傳感檢測部分、控制與信息處理部分、驅(qū)動部分、執(zhí)行部分和接口等部分組成。傳感檢測部分作為機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中處于核心地位，其功能是對系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，將其變換成系統(tǒng)可識別的電信號，傳遞給信息處理單元。如果把機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)看做是人的手足，信息處理系統(tǒng)看做是人的大腦，則檢測系統(tǒng)好比是人的“感覺器官”。傳感檢測技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能。其水平越高，系統(tǒng)的自動化程序就越高。

2 傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的發(fā)展。一個新型核能發(fā)電廠就需要數(shù)臺計(jì)算機(jī)來快速地測量鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)上許多重要部位的溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、振動、位移、應(yīng)力、燃燒狀況等熱工、機(jī)械參數(shù)，還必須測量發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率、功率因數(shù)以及各種輔機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。然后進(jìn)行綜合處理，將被監(jiān)測的重要參數(shù)進(jìn)行模擬或數(shù)字顯示，自動調(diào)整運(yùn)行工況，對某些超限參數(shù)進(jìn)行聲光報警或采取相應(yīng)的處理措施。在上述這個系統(tǒng)中，需要數(shù)百個不同的傳感器將各種不同的機(jī)械、熱工量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量，供計(jì)算機(jī)采樣。

2.1 傳感器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是機(jī)、電、液、氣和光等多學(xué)科的綜合性組合。技術(shù)范圍覆蓋了機(jī)械制造、自動控制、伺服驅(qū)動、傳感器及信息處理等領(lǐng)域。傳感器在數(shù)控機(jī)床中占據(jù)重要的地位，它監(jiān)視和測量著數(shù)控機(jī)床的每一步工作過程。數(shù)控機(jī)床很重要的一個指標(biāo)就是進(jìn)給運(yùn)動的位置定位誤差和重復(fù)定位誤差，要提高位置控制精度就必須采用高精度的位置檢測裝置。數(shù)控機(jī)床中的角編碼器多采用光電編碼器，一般位置測量選用增量式，重要的測量選用絕對式。光電編碼器作為數(shù)控機(jī)床的位置檢測裝置，它的分辨力決定了工作臺實(shí)際位移值的精度，從而影響到數(shù)控機(jī)床位置控制的精度。同時，與伺服電動機(jī)同軸聯(lián)接的光電編碼器一方面用于測量絲杠的角位移；另一方面也可用于數(shù)字測速，產(chǎn)生速度反饋信號。另外，數(shù)控機(jī)床中，應(yīng)用多種溫度傳感器監(jiān)測一些軸溫、壓力油溫、油溫、冷卻空氣溫度、各個電動機(jī)繞組溫度等。數(shù)控機(jī)床加工前，自動將毛坯送到主軸卡盤中并夾緊，夾緊力由壓力傳感器檢測，當(dāng)夾緊力小于設(shè)定值時，將導(dǎo)致工件松動，這時控制系統(tǒng)將發(fā)出報警信號，停止走刀。在、液壓、氣動等系統(tǒng)中，均安裝有壓力傳感器、液位傳感器、流量傳感器，對這些輔助系統(tǒng)隨時進(jìn)行監(jiān)控，保證數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。

2.2 傳感器在汽車中的應(yīng)用

汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。汽車傳感器在汽車上主要用于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)中。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器是整個汽車傳感器的核心，種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發(fā)動機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機(jī)的工作狀況信息，供ECU對發(fā)動機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制，以提高發(fā)動機(jī)的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進(jìn)行故障檢測。由于發(fā)動機(jī)工作在高溫、振動（加速度30 g）、沖擊（加速度50 g）、潮濕以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境中，因此發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)要比一般工業(yè)用傳感器高1-2個數(shù)量級，其中最關(guān)鍵的是測量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測量誤差將最終導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障。

2.3 傳感器在變量噴藥系統(tǒng)中的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)方面，近年來發(fā)達(dá)國家（如美國、英國）都投入大量資金進(jìn)行現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的開發(fā)，先后開發(fā)出精確變量播種機(jī)、精確變量施肥機(jī)以及精確變量噴藥機(jī)等。它們都是與機(jī)器人極為相似的自動化系統(tǒng)，是高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。視覺傳感變量噴藥系統(tǒng)，是以較少藥劑而有效控制雜草、提高產(chǎn)量、降低成本的一種自動化藥物噴撤機(jī)械。近年來，隨著雜草識別的視覺感知技術(shù)與變量噴藥控制等技術(shù)的成熟，這種視覺傳感式變量噴藥機(jī)械也趨于成熟。

3 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢

檢測技術(shù)雖然已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對它提出了愈來愈高的要求，因此得到了迅速的發(fā)展。當(dāng)前除了不斷提高性能、可靠性外，總的趨向是小型化、智能化、圖像化、無接觸化、多功能化。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)發(fā)展也日趨成熟，傳感器技術(shù)作為機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心技術(shù)，它的快速發(fā)展也必將促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李成華，楊世風(fēng)，袁洪印.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2001.