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光电子学范文1
关键词：菲涅尔；光电子学；光场分析
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0254-03
《光电子学与光电器件》是一门实践性与应用型很强的课程。学生在学习了光电子学的基本理论知识的同时，还需要通过实验课进一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光电子学的基本技能。相应的实验课的建设直接影响学生的培养质量，影响学生今后进行科研的能力，是学科建设的重要内容之一。如何构建课程体系以及在课程中引入相应的知识训练，是一个重要的研究课题。随着光通信系统技术的飞速发展，光学元件的制作工艺也在突飞猛进。菲涅尔透镜作为一种二元光学元件，在制作工艺上有着加工工艺简单、成本低、易于与其他光路集成等优点，在光束整形、光互连、光照明、太阳能利用等方面都有着广泛的应用前景。菲涅尔透镜又叫菲涅尔波带片，是基于光的衍射理论制作的光学元件。根据菲涅尔衍射理论，在对波前进行比较粗糙的分割，组成一些同心圆环，使得到达波前一点的光程相差半个波长，经过振幅叠加可以达到聚焦的目的。为加强学生对波动光学方面基础知识、基本理论和基本技能的理解和掌握，养成用波动理论分析光学问题的思维习惯，了解菲涅尔透镜的设计与分析方法，吉林大学电子科学与工程学院特为本科生开设《光电子学与光电器件》课程这门专业课。
一、几何光学的局限性
因为在日常生活中遇见的有关光的问题绝大多数都属于几何光学的问题，几何光学比较直观，解决问题的方法比较简单，本科生在进行光电子学实验的时候往往习惯于用几何光学的知识去理解激光，思考问题仅仅停留在宏观尺度上。但是几何光学有局限性，除了直线传播定律之外，作为几何光学基础的另外两条定律――反射定律和折射定律，也都只在波长很小的条件下或者在宏观尺度上应用才能成立。几何光学原理的适用范围是有限度的。光电子学实验主要是培养学生用微观的思维去理解光、了解光的波动性。按照几何光学的知识，激光通过凸透镜会聚焦到一点，如果这个点没有大小，此处能量密度将是无穷大，这是不符合科学的，所以，聚焦的焦点处应该为一个焦斑，用几何光学的知识无法计算出此处焦斑的大小及其能量分布情况。实验过程中，可以测的激光焦点最小为光波长量级的光斑，称为埃里斑，能量主要集中在埃里斑的中心，在埃里斑的周围会有光环，其能量分布如图1所示。
学生这种几何光学的思维定势会影响他们对实验结果的分析以及面对问题时所采取的解决方法。为了让学生在现有知识条件下，就能理解解决这一光学问题，从而改变他们这种思维定势，我们在《光电子学与光电器件实验课》引入菲涅尔理论的应用，对实验项目中的实验现象尽可能让学生用波动光学的知识去理解，从而改变学生波动光学的思维习惯。
二、菲涅尔理论
根据菲涅尔理论，波前上每一个点都可以看成一个新的震动中心，它们发出的次波在空间某一点振动的所有次波的相干叠加即为该点的光强。利用公式描述如下：
其中（P）是波面上P点的复振幅，K是比例常数，F是倾斜因子，d∑是面元。
通过这一公式的形式我们可以看出，经过一个复杂的曲面积分，按照理论，可以计算出激光光场中任何一点的光强。但是这个积分计算是非常复杂的，一般的学生很难完成。如果我们的实验课中让学生进行这样枯燥无味的数学计算，不但不能提高学生波动光学的思维习惯，同时还会影响学生的学习兴趣，这与我们实验课培养学生实验技能的宗旨是相违背的。
可以利用上面的公式，不需要复杂的曲面积分，借助于计算机的快速处理能力，设计出一个激光光场分析系统，在比较短的时间内计算出各种光学元件的光场情况，从而让学生用波动光学的知识去理解激光。在利用菲涅尔公式进行光场分析的时候，学生需要了解激光波长、材料折射率、光学元件的形貌等参数，这些都是光电子学中比较重要的概念。
如在进行《氦-氖激光器模式分析》实验项目的时候，学生可以利用光场分析系统模拟出氦氖激光的情况，然后利用CCD等仪器测量实际的模式，经过对比就可以发现两者之间的误差，并进行误差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束与发散角测量》实验项目，可以让学生在分析系统中计算发散角的大小，以及利用最小二乘法对激光光强分布情况进行拟合，对高斯分布情况进行分析，从而让学生对高斯激光有一个更深入的了解，然后利用CCD对高斯激光发散角测试系统进行测试。这一过程对学生来说可以深入强化其对光电子学概念的理解，同时提高他们对光电子学的兴趣。
三、光场分析系统
光场分析系统为我们自主研发的一套分析软件。该软件主要是针对《光电子学与光电器件实验》教学而设计，学生在使用过程中可以自由设计实验系统中各个光学元件的参数。比如，学生可以设置激光波长，不同的波长会根据光的颜色来进行区分；可以任意设定凸透镜的表面形貌，从而可以让学生了解球面透镜与非球面透镜的区别；可以设定高斯光束中能量分布情况，从而可以比较准确地测量高斯光束的发散角等参数；还可以对菲涅尔波带片的聚焦情况进行模拟，同时还可以模拟非对称的椭圆形波带片，这种非对称光学元件在边发射激光器光束整形方面有很大的应用前景。
四、八阶梯相位型菲涅尔透镜设计与分析
根据菲涅尔衍射公式，我们可以设计菲涅尔波带片，每个圆环的半径满足以下公式：
其中，R1为最小圆环的半径。如果我们对前面所提到的波带片每个波带进行划分，根据不同的波带设定不同的光程，可以制作高阶波带片。公式如下：
rm+f=（f+mλ/2）2 （3）
（由于光波长一般较短，我们可以认为mλ
波带片衍射效率公式为：
当n=2、4、8时，波带片理论衍射效率分别为40.5%，81%，95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。
为获得更高的衍射效率，我们设计高阶波带片阵列。当n=8时，波带片理论衍射效率为最高95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。厚度公式如下：
其中N为波带片阶数，n为材料折射率，对于n=
1.56的材料，为波带片达到相位匹配，我们设计每层高度为118纳米，一共8层亚波带，半径为18微米，根据公式（4）可以求得该菲涅尔透镜焦距为74微米，模型如下图所示。
然后，我们利用光场分析系统模拟这种菲涅尔透镜的聚焦情况。首先分析主轴上光强分布情况，得到菲涅尔透镜主焦点位置。从图中我们可以看出，主焦点的位置与利用公式获得的主焦点位置比较符合。
然后我们继续分析焦点位置在径向的光场分布情况，获得如下光场能量分布图形与焦点处能量分布情况（图4）。
从图中我们可以看出，实际的聚焦情况与我们分析系统分析出的菲涅尔透镜焦点情况基本完全符合。下图为焦点处光场分布的立体图。
五、总结
光电子学是光学和电学相结合并加以融合的技术领域，相应的实验课在学习光电子学过程中非常重要。本文根据光电子学与光电器件实验课程的特点以及学生在实验过程中所面临的问题，在教学过程中引入菲涅尔理论的应用，设计匹配实验项目的光场分析系统，本文合理采用计算机软件应用作为教学手段，提高授课质量，增加课程设计性实验环节，将实验教学与科研培训相结合，引导学生发现并解决问题。
参考文献：
[1]李海金，刘义，等.《光电子学》课程建设的探索与实践[J].实验科学与技术，2012，（4）：126-128.
[2]姚琼，孟洲，等.《光电子学》课程建设的实践与思考[J].高等教育研究学报，2009，32（3）：91-92.
[3]赵凯华，钟锡华.光学[M].北京大学出版社，2008：188-190.
光电子学范文2
电子科学与技术（以下简称“电科”）专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术，不仅是当代信息技术两大支柱之一，而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一，正是光电子材料与器件的广泛应用，例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外，诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用，是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见，学习光电子材料与器件的相关知识，不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响，也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生，提供了坚实的理论基础与知识储备。然而，根据笔者的调研，虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程，但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广，教学课时又往往有限（一般为32或48个学时），因此在光电子技术的实际教学过程中，讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学，而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性，并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验，研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。
1 光电子材料与器件简介
光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里，光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明，到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世；从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段；从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步，并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下，各种新型光电子材料与器件层出不穷，性能也不断提高。尤其是近年来，随着微米及纳米级加工技术的成熟，新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕，为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。
综上所述，光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位，因此，光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学，而且应该作为重视工程教育的电科专业的核心课程。
2 光电子材料与器件课程教学研究
2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择
光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识，例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等，而且与实际应用结合精密，因此，本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。
在课时安排方面，作为电科专业的一门核心专业课程，光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时（2学分），理论课学时不低于26学时，实验课不低于6学时。
另外，在教材选择方面，由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容，而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多，其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材，例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1]，西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件，但是，目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少，市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之，该书中所涉及的理论知识较深，基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见，对于光电子材料与器件这门新兴课程而言，设立统一的教材并不合适。因此，笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容，自行编写该课程的讲义与课件。
2.2 光电子材料与器件课程的理论教学
按照电科专业的专业定位以及培养目标，光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容，在光电子材料与器件教学中要弱化；而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识，要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下，让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。
在教学内容的设置方面，由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中，因此，为了便于学生的理解与知识体系的构建，笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程（共26学时）为例，该理论课程共被分成了绪论（2学时）、激光原理与典型激光器（5学时）、太阳能电池（4学时）、光通信器件与材料（5学时）、光探测器件（5学时）、光电显示器件（3学时）与光存储器件（2学时）等七个章节，这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章内容的设置上，也尽可能突出“工程”内容，弱化“理论”知识。下面，笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。
第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中，向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍，让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中，重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系，并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍，让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。
第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性，其主要内容包括三个部分：激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分，由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程，所以该部分内容为简略介绍的内容，主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重，在该部分内容中，将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似，在介绍完半导体激光器后，可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外，本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。
太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用，但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势，该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中，主要分两小节给学生介绍，第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用，让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求，然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势；第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。
第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节：第一小节介绍光纤通信的基础知识，包括光纤通信的定义，光纤的结构、导光原理、发展历史，以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的核心材料。在光纤通信中，最重要的器件当属光纤，所以，本节开始就着重介绍光纤的相关知识，包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后，又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类，并分别介绍了这两类光器件中的代表器件：掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后，在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件，例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。
第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声；其次，按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器（光电管与光电倍增管）与内光电效应探测器（光电导、光电池与光电二极管）。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。
第六章光显示器件重点介绍四种光显示器：阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。
第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。
2.3 光电子材料与器件课程的实验教学
光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连，并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件，实验课程的学时应不低于6学时，开设的时间最好在理论教学完成之后，以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面，既要保证与理论课程内容的相辅相成，又要尽量避免与其它课程实验项目的重复，造成资源的浪费。例如，许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的核心专业课程，并配备了相应的激光器实验。在这种情况下，如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容，不仅消耗了宝贵的实验时间，实验效果也会大大降低。
下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学（6学时）中的实验安排。
（1）实验内容：共包含六个实验项目，它们分别是：光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验（每个实验1学时）。各实验中都应用到了一个或几个核心光电子器件，这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件，例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为核心元器件；而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。
（2）实验要求：以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析，但经笔者调研，这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力，因此，在对原有的实验指导书进行改良后，笔者自行编写了实验的指导书，并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验，原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果，但是，在新改良的实验指导书中，要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流，并要求学生分析比较其差别。通过这种方式，充分调动学生的实验积极性，在具体的实验教学中也取得了很好的效果。
（3）实验方式：分组实验，共同撰写实验报告。这样，不仅提高实验效率，还能够锻炼学生的团队协作意识。
（4）考核方式：根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。
光电子学范文3
关键词 光电子技术；发展态势；应用实践；信息技术
中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0005-02
光电子技术学科涉及了光学、电子学、光电子学、计算机等技术理论，是一种由多学科相互交叉并渗透形成的一项技术。光电子技术是将光子学为研究核心，电子学为研究支撑的新型技术，兼容了电子技术，而且还具有微电子技术不能相比的优越性，有了更广阔的应用领域和发展空间。21世纪是一个光电子共同作用的时代，光电子技术的高效发展有利于促进世界相关技术的融合、渗透，有利于各科学技术之间相互作用，更好的为社会经济发展做贡献。
1 光电子技术概述
光电子技术更加确切的应该称为光电子信息技术，实现光能与电能的转换是它的核心内容，是指利用光子激发电子或者电子跃迁来产生光子物理现象所提供的一种技术方法。光电子技术是信息技术中一个重要的硬件设备，加大了把全世界计算机进行联系的可能性，也给和卫星或外星联系组成网络提供了希望，是因特网的支柱技术。光电子技术从20世纪60年代产生以来，在众多高新技术发展中它的发展最为迅速，在我国的众多领域内均已被应用、推广。
随着社会经济的快速发展，时代的信息容量不断增加，反映出了信息发展的高容量性以及高速度性在电子学与微电子学技术发展上的局限，而光的高频率与高速度的信息处理特点逐渐在信息技术发展中取得突破性的发展，将信息的探测、传输、显示、运算、储存和处理都使用光子与电子技术相结合来参与完成，确定了光电子技术在信息领域的地位。
2 光电子技术的发展态势与应用实践
1）在传统领域中，光电子技术的发展与应用。光电子技术对改造我国传统产业技术和发展新兴技术产业都有积极作用，对产业结构优化也有促进作用。光电子技术具有准确、快速、精密、高效等优势，能够有效的提高产业的加工水平，增加产业的竞争力和附加值。以激光加工技术为例分析，激光加工技术通常应用在我国重点发展领域，飞机、航天、汽车、通信等领域，其生产特点有加工效率高、速度快、变形小、质量高、易控制，有助于实现自动化生产。能够很大程度的降低生产成本，提高产品的质量，对提高国际竞争力也有重要的积极作用。
2）现代能源结构中，光电子技术的发展与应用。在美国、日本等众多国家都制定了光伏技术的长久发展计划。各国将提高光电池转换效率与稳定性为技术开发方向，逐渐降低产品的生产成本，提高产业效率，扩大产业发展。目前在世界范围内，商业化和半商业化的生产模式已经有80多个国家和地区形成，增长值已经达到16%，市场的开拓也从空间开拓转向了地面的系统应用，甚至在驱动交通工具的领域也逐渐被应用。据相关报道，在世界发展中，对太阳能住宅的建造投资已经达到了600亿美元，光电子技术在建造太阳能住宅中主要是将用光伏技术制作的光电池作为住宅屋顶、墙面、窗户等建材，随着经济和技术的发展，这种新型能源的应用规模也在不断扩大，相关人员分析到2016年，在太阳能住宅的投资规模会扩大一倍，投资将达1300亿
美元。
太阳能光伏技术的应用形成了一种新型能源，太阳能光纤技术发电系统主要是利用太阳电池半导体材料的一种光纤效应，主要是将太阳光辐射能转化为电能的新型的一种发电系统。因世界经济的快速发展，能源出现供不应求现象，经济发展与能源短缺之间的矛盾越来越严重，于是世界各国逐渐的将发展目标统一转向了光伏发电，制定了长期的光伏技术发展计划。光电子技术为光伏发电创造了高性能的材料与电子元件，很大程度的提高了光能的转化率。光电子技术的不断发展扩大了光伏发电的应用范围，上到航天器，下到家用电器，大到兆瓦级电站，小到儿童玩具，都充满着光伏电源，21世纪注定了是光伏技术的发展时代。
3）军事领域中，光电子技术的发展与应用。光电子技术的独特优势可以应用在毁灭性武器、精密制导、监测、瞄准、频谱分析等技术领域。光电子技术能够提高国防的反应能力和准确攻击的能力，为军事领域提供又准又快的信息。光电子技术目前已经成为了军事领域发展的主流技术，逐渐成为了国防军事现代化的发展支柱。
在军事领域，光电子技术的发展主要体现在两个方面：①激光聚变的应用。激光聚变是一种未来能源，它有巨大的军用价值，它能够模仿氢弹爆炸的过程，代替了成本高、危险性大的空中或地下核试验，有效解决了改进核武器的性能的难题。到目前为止，激光致盲武器已经逐渐装备到部队，舰载与机载激光反导器也已经走出了实验室；②电光技术目前已经发展成为了军方的核心技术。随着世界光电子技术的快速发展，美国国防防务水平也呈递增的形势发展，美国平均每年用在防务光电技术开发上的费用就能达到50亿美元。
4）在硅材料中，光电子技术的发展与应用。把硅当材料制造的光电子元器件称为硅光电子学，这是一门新兴技术，具有很大的发展前景。用硅晶体当作材料制造的光电二极管有量子效率高、响应快、噪声低、体积小、动态工作范围大、寿命长等优势，通常被应用在微弱、快速光信号探测等方面。硅光电子学技术的应用能够给世界带来更先进的数字设备，在性能方面能得到前所未有的突破，硅光电子学是未来发展的重点。
5）在尖端科学技术领域中，光电子的发展与应用。光电子技术对科学技术的发展有积极作用，光电子技术所涉及到的科学领域都是未来发展的尖端科技，如兆兆纪元，这是1996年由惠普公司提出的，是为了满足人类在信息时代的不断增加的新需求，是人们想要在10到15年内实现的一个梦想。具体兆兆纪元技术在传输技术上，每秒兆兆位千线，运用远程的传输网络；处理技术上，每秒运算万亿次计算；存储技术上，有兆兆字节的数据库，有数兆兆字节的盘片驱动和数千兆位的记忆芯片。光纤传输的容量、光处理的能力和光储存的密度都在快速提高，光电子技术的发展态势能够充分实现这个梦想，
再如HIV免疫系统的检测技术。相关人员已经使用光学生物医学仪器在研究艾滋病病毒上取得了巨大成果，有利于研制出能够有效抵抗艾滋病病毒的新药。在尖端的生物学实验室中应用光学探测，比如研究定量衍生的DNA与定量化的聚合酶链反应PCR，对人类抵抗HIV病毒有非常重要的作用。
3 结束语
光电子技术在这个信息化时代的作用越来越重要，现如今，光电子学的应用已经发展到了经济、军事、科技与社会发展的各个领域，信息的传输、探测、运算、显示、处理与存储等都需要光子技术与电子技术共同参与完成。在世界范围内，光电子技术现已被确定为是未来经济发展的制高点，是未来经济建设中推动传统产业的技术改造工程、结构优化和新产的发展的关键力量，所以各国要加强对光电子技术的研究，推动光电子技术在各个领域中的应用范围，促进世界经济现代化的发展
进程。
光电子学范文4
无
(i0001)《光电子·激光》2011年第22卷总目次 无
(f0004)征稿简则 无
光电子器件和系统
(1751)通过调节负载提高rof系统中大电流光探测器的饱和特性 武庆 熊兵 石拓 孙 罗毅
(1755)基于保持光注入的半导体光放大器自偏振旋转性能的改善 张衎 张尚剑 包小斌 陈德军 刘爽 张晓霞 刘永
(1761)新型双空穴注入型高效有机电致发光二极管 丁磊 张方辉 张麦丽 马颖
(1765)激光外差干涉中声光器件非互易特性研究 霍雷 曾晓东 冯喆珺 曹长庆
(1769)飞秒激光用超宽带金属介质膜光栅的优化设计和工艺容差分析 孔伟金 王书浩 云茂金 孙欣 魏世杰 张文飞 郑饼斌 姜丽娜
(1774)谐振式微光学陀螺中非连续频率调制特性研究 雷明 冯丽爽 洪灵菲 于怀勇
(1779)近紫外芯片激发三基色荧光粉制作的白光led 宋国华 缪建文 姜斌 纪宪明 崔一平
(1784)高性能三维全保偏光纤矢量水听器研制 王建飞 罗洪 熊水东 孟洲 胡永明
(1789)基于dfb激光器解调技术的光学电流互感器 刘杰 赵洪 王鹏 蒋亮 黄超
光电子信息技术
(1793)光突发交换网络中基于抢占的突发编码机制 黄胜 马良 李玲霞 阳小龙
(1797)基于日盲紫外光led的无线光通信性能研究 赵太飞 何华 柯熙政
(1802)改进的16进制正交幅度调制码的相位估计算法 樊弋 张晓光 席丽霞 张文博
材料
(1807)高声速（100）择优取向ain薄膜的制备和性能研究 郭燕 陈希明 杨保和 孙连婕 吴晓国
(1810)er^3＋／ce^3＋共掺碲铌酸盐玻璃的制备及光学特性研究 王森 周亚训 戴世勋 王训四 沈祥 吴一 徐星辰
测量·检测
(1816)多传感器线结构光视觉测量系统全局校准 黄邦奎 刘震 张广军
(1821)平面波导激励的对称型表面等离子体共振结构的研究 刘瑾 陈抱雪 杨海马
(1826)基于多普勒谱特征的飞机尾涡识别 徐世龙 胡以华 吴永华
(1831)用时间分辨荧光光谱研究乙酸-水溶液的聚合特性 韩彩芹 吴斌 段培同 刘莹 骆晓森 倪晓武
(1836)利用立体视觉的线结构光参数标定 聂建辉 马孜 胡英
(1842)零差激光测振系统中含噪多普勒信号处理方法 何武光 王豹亭 杨春平 康美苓 吴健
信息安全
(1847)块奇异值分解和量化实现的图像数字水印算法 李旭东
模式识别
(1852)基于haar检测和改进的camshifl的人脸跟踪 李超 刘铁根 刘宏利 江俊峰 姚晓天
(1857)基于链码和快速傅里叶变换的轮廓描绘方法 牛庆肖 张桦 徐光平 薛彦兵
图像处理
(1862)基于水下光照
不均匀成像模型的图像清晰化算法 李庆忠 葛中峰
(1867)基于加权网络和owa算子的图像椒盐噪声滤除算法 徐沁 罗斌 刘金培
(1872)基于色温估计的自动白平衡算法研究 王敏 李斌桥 徐江涛
(1876)基于统计模型的三线阵ccd月球影像快速匹配算法 刘凤连 汪日伟 马忠立
光物理
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光电子学范文5
关键词:光电子学；双语教学；创新；教学手段
随着世界范围内全球化程度的日益加深，大学生作为国家现代化的未来建设者，应该既具有扎实的专业基础，又具备良好的外语应用能力。而利用国外的优秀教材进行双语教学，对提高他们在相关专业领域阅读和使用外文文献的能力，培养具有在两方面都具备较强能力的综合性人才具有重要意义。实际上，双语教学以及相关的课程建设作为新世纪大学课程教学改革项目的重要内容，受到了教育部的高度重视。教育部文件《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》早在2001 年就已下达。该文件明确指出，高校“本科教学要创造条件，使用英语等外语进行公共课和专业课教学”，要求各高校在三年内开设5～10门双语课程，并引进原版教材和提高师资水平。①
我校很早就在大学本科各专业开展了专业课双语教学实践，《光电子学》课程作为光电信息类专业的必修课程，从2000年开始就实行了双语教学。通过几年来的教学实践，我们从中发现了一些问题，并针对学生的学习状况进行了大范围的问卷调查，针对调查的结果，并参考国内同行的一些教学经验，讨论制订了一些相应的解决方案，在教学过程、教学方法等方面进行了一些改革和创新。从其效果来看，这些措施值得在以后的教学过程中借鉴。
一、专业课双语教学中遇到的常见问题
（一）教材选择的合适性和时效性
任何一本专业课教材的内容都反映了本专业的一些最新的知识和技术进展，科技的发展日新月异，教材的内容也在不断更新，双语教学课程只有选择最近几年出版的原版英文教材，才能保证让学生接触到本专业国际上最新的知识和相关的技术进展，包括专业词汇的使用、专业内容的表达、西方的专业教学思路和对知识的认知程序。这样才能够保证学生所学到的知识无论从形式上还是从内容上都能够与世界主流技术和思想接轨，对培养学生的专业知识基础，拓展专业视野具有重要的现实意义。
但是，根据我们与同行交流的结果，目前在教材选择上普遍存在的问题：一是如何选择具有合适内容的教材，虽然有些教材符合本课程的教学目标，内容合适，但是往往难度较大，学生在学习时需要大量翻阅字典，造成学习兴趣下降；另一个问题就是双语课教学中教师的备课要比采用母语教材备课所花时间更多，专业课内容更新较快，而更新教材就意味着教师备课的工作量大大增加，往往影响到教师的科研工作和备课积极性，这一问题也必须得到妥善解决。
（二）师资队伍培养与双语课教学的矛盾
进行有效的双语课教学，必须有具备良好的外语水平和深厚的专业基础的师资力量。但是，根据我们的调查，目前国内存在的问题首先是师资力量严重不足。由于缺乏专业知识以及专业英语知识，从事专业课双语教学的英语教师既不能像专业课教师那样全面系统地讲授专业课，也不能像专业英语课教师那样讲授专业英语。②
其次，教学水平、教学方法参差不齐。主要表现在存在两个极端，有些教师全面地用英语讲课，但是这种教学方式对学生和教师的要求都很高，在现阶段很难普遍实现。还有一些教师在上课时使用的是英文教材，课件和板书也是使用英文的，但是在讲授的时候完全采用中文，这种方法也不可取。因为双语教学毕竟不同于一般的母语教学，采用英文教材、中文讲授的方式不符合双语课教学的初衷，而且这样的双语教学又回到学生会读不会听，会写不会说的局面。③
（三）学生的专业外语基础参差不齐
专业课双语教学对教师是一个挑战，对学生的专业外语基础的要求也比较高。根据我们的教学经验，发现在学生中普遍存在的问题一是由于学生初次接触到外文专业教材，在学习方法、学习进度上都或多或少出现一些困难，有的学生按照以前学习母语教材的习惯，试图逐字逐句地将教材先翻译成中文再理解，对学习进度影响很大，有的学生在查专业词汇时使用的不是专业词典，而是使用普通词典，有些专业词汇很难查到准确含义。
（四）教学手段不够丰富
双语课教学比一般的母语教学难度大，因此，良好、丰富的教学手段对学生理解课程内容有更为重要的意义。但是，目前双语课教学手段一般都是采用母语教学的常规方式，包括PPT课件、板书等等。这些教学手段对于母语教学来说是足够了，但是，对于双语课教学来讲，从我们对学生的跟踪调查来看，学生希望有更多的教学手段来帮助理解教材内容。
（五）教、学双方的互动和交流不够
无论是采用母语教学还是双语教学，教、学双方的互动和交流都是十分重要的，但是，双语课教学由于其特殊性，对教、学之间的互动和交流要求更高。一般的学生对于双语课程都存在畏难情绪，加强双方的互动，一方面可以使教师更好地理解学生的学习状况，研究使用合适的教学方法和教学手段；另一方面，可以在很大程度上消除畏难情绪，从而更好地理解双语课程的意义和目标，提高学习兴趣，增强主动学习的动力。
二、针对双语教学过程中出现的常见问题的对策
（一）在广泛调研的基础上选择合适教材，并对教材内容做适当调整
我们的做法就首先是对光电子学领域内国际上各种主要的出版物进行比较广泛的了解，也就是收集教材出版信息。可以到有关国际网站查阅涉及本专业的出版物信息，有些国内的图书馆也提供这方面的目录查询。只有广泛掌握了相关信息，才有可能选择较为合适的教材。经过广泛了解，我们选择了一家美国出版社的教材作为专业课的双语教材。第二，选用的教材要与本专业的前续课程相衔接，否则容易出现与专业教学计划脱节或者内容过难的问题。第三，教材的内容应该适当反映国际上在这一领域的一些新的技术进展，但是，考虑到学生的接受能力，这部分内容所占比重不宜过多，在教学中也可以作为了解层次的知识。
但是，即便是一本内容合适的教材，考虑到学生的专业外语基础，也应当对教材内容有所取舍，一方面对难度较大的内容应该缩减，或者采用部分中文标注等方式。另一方面，由于科技发展，知识的更新也应该跟上步伐。所以，对一些最新的技术进展，可以利用网络下载最新的资料和信息，不断更新教材。我们在教学过程中就采用了这种方式，并在精心选择基础上，将资料印刷成册，供学生学习过程中了解相关的技术进展，这样做还有一个好处就是一定程度上避免了教师因频繁更换教材而导致的备课工作量过大的缺点。
在选定原版英文教材以后，还应该为学生选择合适的辅导教材，我们在教学过程中一般选用两到三本辅助教材，至少一本中文资料和一本英文资料，为学生创造了良好的学习环境。
（二）加强师资队伍建设，培养优秀的双语课教学人才
良好的师资队伍是双语教学质量的根本保证，因此，在双语教学中必须高度重视师资队伍建设。我们在引进人才的时候，不仅要看其专业是否符合条件，还要看其英语水平是否能够较好地满足双语教学的基本要求。根据这两方面的要求，我们近年来从国内知名大学引进了博士后等高学历人才加入专业课双语教学，同时，通过与本校纽约国际学院合作，对双语课教师口语进行系统培训，提高教师口语教学水平。
在课堂上，采取一般内容用英文讲述，而对重点内容、特别是难点内容用汉语进行重点解释。而板书、PPT课件等都全部采用英文，在课堂上造成一种英语教学的气氛，培养学生用英语思考专业问题的习惯。
（三）针对学生学习状况，提供多种形式的辅导
我们采取的措施一是提供合适的专业词典软件，专业词典对准确查阅专业词汇的含义非常重要，而且最好提供一个好的查阅软件，这样能更方便地查阅词汇。在调查中发现，学生普遍对这个措施评价很高。另一个措施就是以座谈会等形式了解不同学生在学习过程中遇到的困难和需求，并指导学生掌握外文教材的学习方法。这些措施，都比单纯地针对具体知识点的答疑效果更好。当然，针对学生在学习过程中的疑问，我们也建立了每周集中答疑和个别质疑相结合的制度，督促和帮助学生学习。
最终的测试成绩表明，通过综合采用这些措施，对不同基础的学生在学习上都有很大帮助。
（四）灵活采用各种教学手段，强化学生对知识的掌握
教学手段是为教学效果服务的，只要是能够起到良好效果的教学手段，都应该积极尝试、大胆使用。在光电子学双语教学过程中，我们除了采用常规教学手段，比如PPT课件、板书等，对于一些比较难以理解的物理过程和器件结构，我们通过网上搜集、自己动手等，制作了一批Flas，在讲课过程中，将本来比较枯燥的物理过程和器件结构等，以动画的方式形象地展示给学生。从调研情况看，这个措施很受学生欢迎，对他们的学习理解有较大帮助。这样做还有一个好处就是把抽象的知识形象化，能够很大程度上提高学生的学习兴趣。
针对学生反映的在教材中有些专业词汇难以查到准确含义的情况，我们上课时会把本次课程要讲述内容中的相关词汇进行翻译，并制作成PPT课件供学生参考。
另外，针对光电子学课程中各种器件的性能与实际应用结合较为紧密的特点，我们申请了一部分经费，购买了PIN和APD光电二极管、LED、LD等器件，制作了简单的光信号发射和接收电路。并为学生开设了6个课时的实验教学，通过亲自动手做实验，在实验过程中比较不同器件的特点，使学生对各种光电器件的性能、应用有了更形象、更深入的掌握，这种效果是课堂教学难以达到的。
（五）增加课堂教、学互动，加强课后交流
我们在每个学期之初制定教学进度表的时候，都考虑了课堂提问环节，每次课堂教学都留出时间向学生提问，并请学生用英语回答，这样做一方面可以活跃课堂气氛，另一方面还能够督促学生课前预习。另外，我们每隔一个星期会召开一次教学研讨会，我们的教学研讨会的不同之处在于不定期邀请人数不等的学生参与。这样，既可以分析总结教学经验，学思路，又可以了解学生学习现状，便于调整教学进度。
还有一个很重要的措施就是，我们每次在期中考试后会发放学生学习情况调查表，调查范围包括三个专业300多人，调查内容包括教材适合性、专业词汇的翻译难度、课后作业负担、学生感兴趣的内容等等。通过实际调查，实时掌握学生的学习状况，并制定相应的改进措施。
我们最近的举措是正在整理课程的多媒体课件和相关的电子资料，依托学校的网络教学平台，逐步实现师生资料共享、网上提交和批改作业、教学单元的网上限时测试，以及建设网络题库等，不断探索双语课教学的新的方法和手段，以减少教、学双方的负担，提高教学效果。
三、结束语
科技的发展日新月异，专业课教学的教学方式、教学手段也应该与时俱进，不断改革和创新，一些有效的教学手段也应该大胆探索和尝试，以满足专业课教学的需求，培养越来越多既具有扎实的专业知识，又具备较强的外文文献阅读能力的实用型人才，为国家的人才建设贡献自己的微薄之力。
我们在光电子学的长期教学实践中总结的一些经验和做法都是经过实践检验的，对学生的学习起到了较好的作用。当然，各专业课的具体情况有所不同，有些经验和做法不能照搬，应当在教学过程中不断总结经验，探索新的有效方法和手段，推动专业课双语教学的发展和进步。
注释：
①杨普习,刘典忠,周小岩.大学物理双语教学的探索和实践[J].高等教育研究学报,2008，(2)41-45.
光电子学范文6
1.1居民生活环境中的应用
在过去，人们接触网络通常都是在工作单位，现在，人们下班后可以在家中进行网上冲浪已成为人们生活的“必需品”了。在这种需求背景下，房产开发商提出了智能小区建设的规划，为小区住户提供了高质量的宽带交互式多媒体信息服务，并提供了实用的网络平台。当今在智能小区中，居民能够利用此平台实现网上销售与购物、远程医疗、视频在线、视频会议、电子商务、远程通讯、居家办公、异地间的资源共享等，真正地将居民日常生活所关心的家庭保健、家庭娱乐、工作学习等问题进行廉价、快速地信息化解决。
1.2信息化教育
如今，互联网与教育这两种力量决定着时代的命运。而这两种力量的融合促成了教育的信息化。教育信息化是以计算机、多媒体以及网络通讯为基础的现代化信息技术。信息化教育是信息社会的产物，同时是信息化社会对教育的新要求，其出现具有着时代的必然性。
1.3日常中的设备信息化
随着人们对生活信息化的需求，更多的日常设备都或多或少的应用上了信息技术。如：彩电的数字网络功能和冰箱的恒温控制系统等。而逐渐走入百姓家的汽车更显现出信息技术在日常设备中应用发挥到更高程度。汽车工程界专家曾指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了更为深刻的变化。汽车的新电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，能够独立操控，同时还可以协调到整体运行的最佳状态。
二、电子信息技术应用的特点
电子信息技术是当前计算机发展的主体特征，计算机网络信息技术的应用有如下特点：
2.1电子信息技术的集约化与智能化
智能化是计算机发展的主要方向，现代网络信息技术已经能够模拟人的感觉行为以及思维活动，进行集约化的逻辑分析及信息综合处理。
2.2电子信息技术的网络化与数字化
随着计算机应用技术的进一步深入，网络已经成为现代信息技术与计算机技术结合产物。通过使用计算机高清晰数字处理技术以及网络化运行，这样使信息资源得到共享与互动交流。
2.3电子信息技术的高效化与快捷化
现代计算机网络技术的开发与应用，是在各种信息资源的整合与存储的基础上，使用计算机信息处理技术，从而实现各种信息的高效率与快捷化管理。
三、电子信息技术的未来发展
3.1光电子技术是未来信息技术的核心技术
现代电子信息技术经历了电子学和光电子学两阶段的发展，随即步入了光子学新阶段。许多科学家预测，本世纪将是光电子技术得到迅速发展的世纪，光子作为信息与能量的载体，逐渐产生了信息光子学及能量光子学，两者都在按自己的规律及市场需求不断向前发展，推动了现代光电子交叉学科及光电子信息产业发展。所以，光电子学是未来信息技术的核心，将在未来许多科学技术领域中起到带领作用。
3.2微电子技术系统集成化
在电子信息技术中，电子信息硬件产品的“核心”即集成电路制造技术。集成电路的应用范围是十分广泛的，例如从计算机的CPU到IC卡的各种类型，都需要运用到集成电路。微电子技术已经过了大规模（LSI）、超大规模（VLSI）以及特大规模（ULSI）集成时代。作为高科技代表的集成电路技术对世界经济的发展有着重要的影响。集成电路产品的发展趋势体现在芯片面积趋大，集成度也越来越高，特征表现在尺寸越来越小，芯片上的系统也日益趋于完善。在未来十年内，集成电路的发展仍将以硅基CMOS电路为主流，其主要发展趋势是加工细微化及硅片大直径化。
3.3计算机技术向多媒体与智能化发展
计算机技术包括网络计算、移动计算、并行计算等，PC机、服务器和外部设备设计开发技术、多媒体技术以及人工智能技术等。近年来计算机性能几乎每两年提高一个数量级。当前的CPU已由32位向64位过渡了；产品结构已经从计算机为核心向因特网网络设备为核心转变；存储设备在系统中的比重趋大，存储技术向海量存储方向转变；多媒体技术的应用将使计算机、通信以及家电融为一体，DVD光驱已取代CD-ROM，语言与手写识别技术和数字图像交互技术已趋于实用化，多媒体技术在微机中绿化带的配置引起了注意，电脑将更加趋于个性化与拟人化。笔记本电脑得到了迅速发展，手持电脑也以全新的面貌面向世人。
3.4通信技术向宽带化、综合化及个性化
发展通信技术包括光纤传输技术、数字微波技术、移动通信技术、有线或无线接入技术与卫星、等。低轨道卫星通信当前已经实用化；光纤传输技术使其传输速度翻一番，传递活动画面的通信业务已经在人们生活中得到应用；移动通信技术的发展十分迅速，CDMA、GSM数字移动通信已经全面取代了模拟移动通信，GPRS走向商用，而第三代移动通信系统的国际标准正在制定并予实施；数字微波系统由数字系列（PDH）向同步数字系列（SDH）全面转变；在通信产业中宽带接入技术发展较为迅速，光纤主干网站接入已超过G级，Internet无线接入技术以及蓝牙技术日臻成熟；IP电话向电信业务的深入，使得传统电信技术和IP技术融合速度得到进一步加快，其中IP选路、包交换、DWDM光传输及Web应用已成宽带网下一代必须考虑的四大要素，IP技术将与ATM技术相互结合。
3.5网络技术向大容量、多业务与高性能发展
目前，IP业务呈爆炸式增长发展，宽带综合业务超高速因特网、数字网（B-ISDN）将是未来网络技术发展的重点。第二代融合数据、语音以及影像的多元Internet网络取代第一代Inter－net单一数据网络已经成为必然，使用密集波分多路复用技术（DWDM）的光通信网络将极大降低网络传输的成本，使用户享受无限带宽，使多媒体实时通信成为了可能。网络多媒体通信的主要任务就是实现所有媒体成份数据的有效传输与应用。
四、小结
