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光電子學范文1
關鍵詞：菲涅爾；光電子學；光場分析
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）05-0254-03
《光電子學與光電器件》是一門實踐性與應用型很強的課程。學生在學習了光電子學的基本理論知識的同時，還需要通過實驗課進一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光電子學的基本技能。相應的實驗課的建設直接影響學生的培養質量，影響學生今后進行科研的能力，是學科建設的重要內容之一。如何構建課程體系以及在課程中引入相應的知識訓練，是一個重要的研究課題。隨著光通信系統技術的飛速發展，光學元件的制作工藝也在突飛猛進。菲涅爾透鏡作為一種二元光學元件，在制作工藝上有著加工工藝簡單、成本低、易于與其他光路集成等優點，在光束整形、光互連、光照明、太陽能利用等方面都有著廣泛的應用前景。菲涅爾透鏡又叫菲涅爾波帶片，是基于光的衍射理論制作的光學元件。根據菲涅爾衍射理論，在對波前進行比較粗糙的分割，組成一些同心圓環，使得到達波前一點的光程相差半個波長，經過振幅疊加可以達到聚焦的目的。為加強學生對波動光學方面基礎知識、基本理論和基本技能的理解和掌握，養成用波動理論分析光學問題的思維習慣，了解菲涅爾透鏡的設計與分析方法，吉林大學電子科學與工程學院特為本科生開設《光電子學與光電器件》課程這門專業課。
一、幾何光學的局限性
因為在日常生活中遇見的有關光的問題絕大多數都屬于幾何光學的問題，幾何光學比較直觀，解決問題的方法比較簡單，本科生在進行光電子學實驗的時候往往習慣于用幾何光學的知識去理解激光，思考問題僅僅停留在宏觀尺度上。但是幾何光學有局限性，除了直線傳播定律之外，作為幾何光學基礎的另外兩條定律――反射定律和折射定律，也都只在波長很小的條件下或者在宏觀尺度上應用才能成立。幾何光學原理的適用范圍是有限度的。光電子學實驗主要是培養學生用微觀的思維去理解光、了解光的波動性。按照幾何光學的知識，激光通過凸透鏡會聚焦到一點，如果這個點沒有大小，此處能量密度將是無窮大，這是不符合科學的，所以，聚焦的焦點處應該為一個焦斑，用幾何光學的知識無法計算出此處焦斑的大小及其能量分布情況。實驗過程中，可以測的激光焦點最小為光波長量級的光斑，稱為埃里斑，能量主要集中在埃里斑的中心，在埃里斑的周圍會有光環，其能量分布如圖1所示。
學生這種幾何光學的思維定勢會影響他們對實驗結果的分析以及面對問題時所采取的解決方法。為了讓學生在現有知識條件下，就能理解解決這一光學問題，從而改變他們這種思維定勢，我們在《光電子學與光電器件實驗課》引入菲涅爾理論的應用，對實驗項目中的實驗現象盡可能讓學生用波動光學的知識去理解，從而改變學生波動光學的思維習慣。
二、菲涅爾理論
根據菲涅爾理論，波前上每一個點都可以看成一個新的震動中心，它們發出的次波在空間某一點振動的所有次波的相干疊加即為該點的光強。利用公式描述如下：
其中（P）是波面上P點的復振幅，K是比例常數，F是傾斜因子，d∑是面元。
通過這一公式的形式我們可以看出，經過一個復雜的曲面積分，按照理論，可以計算出激光光場中任何一點的光強。但是這個積分計算是非常復雜的，一般的學生很難完成。如果我們的實驗課中讓學生進行這樣枯燥無味的數學計算，不但不能提高學生波動光學的思維習慣，同時還會影響學生的學習興趣，這與我們實驗課培養學生實驗技能的宗旨是相違背的。
可以利用上面的公式，不需要復雜的曲面積分，借助于計算機的快速處理能力，設計出一個激光光場分析系統，在比較短的時間內計算出各種光學元件的光場情況，從而讓學生用波動光學的知識去理解激光。在利用菲涅爾公式進行光場分析的時候，學生需要了解激光波長、材料折射率、光學元件的形貌等參數，這些都是光電子學中比較重要的概念。
如在進行《氦-氖激光器模式分析》實驗項目的時候，學生可以利用光場分析系統模擬出氦氖激光的情況，然后利用CCD等儀器測量實際的模式，經過對比就可以發現兩者之間的誤差，并進行誤差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束與發散角測量》實驗項目，可以讓學生在分析系統中計算發散角的大小，以及利用最小二乘法對激光光強分布情況進行擬合，對高斯分布情況進行分析，從而讓學生對高斯激光有一個更深入的了解，然后利用CCD對高斯激光發散角測試系統進行測試。這一過程對學生來說可以深入強化其對光電子學概念的理解，同時提高他們對光電子學的興趣。
三、光場分析系統
光場分析系統為我們自主研發的一套分析軟件。該軟件主要是針對《光電子學與光電器件實驗》教學而設計，學生在使用過程中可以自由設計實驗系統中各個光學元件的參數。比如，學生可以設置激光波長，不同的波長會根據光的顏色來進行區分；可以任意設定凸透鏡的表面形貌，從而可以讓學生了解球面透鏡與非球面透鏡的區別；可以設定高斯光束中能量分布情況，從而可以比較準確地測量高斯光束的發散角等參數；還可以對菲涅爾波帶片的聚焦情況進行模擬，同時還可以模擬非對稱的橢圓形波帶片，這種非對稱光學元件在邊發射激光器光束整形方面有很大的應用前景。
四、八階梯相位型菲涅爾透鏡設計與分析
根據菲涅爾衍射公式，我們可以設計菲涅爾波帶片，每個圓環的半徑滿足以下公式：
其中，R1為最小圓環的半徑。如果我們對前面所提到的波帶片每個波帶進行劃分，根據不同的波帶設定不同的光程，可以制作高階波帶片。公式如下：
rm+f=（f+mλ/2）2 （3）
（由于光波長一般較短，我們可以認為mλ
波帶片衍射效率公式為：
當n=2、4、8時，波帶片理論衍射效率分別為40.5%，81%，95.1%。為產生相位匹配，必須考慮材料折射率，適當選擇每個波帶的厚度。
為獲得更高的衍射效率，我們設計高階波帶片陣列。當n=8時，波帶片理論衍射效率為最高95.1%。為產生相位匹配，必須考慮材料折射率，適當選擇每個波帶的厚度。厚度公式如下：
其中N為波帶片階數，n為材料折射率，對于n=
1.56的材料，為波帶片達到相位匹配，我們設計每層高度為118納米，一共8層亞波帶，半徑為18微米，根據公式（4）可以求得該菲涅爾透鏡焦距為74微米，模型如下圖所示。
然后，我們利用光場分析系統模擬這種菲涅爾透鏡的聚焦情況。首先分析主軸上光強分布情況，得到菲涅爾透鏡主焦點位置。從圖中我們可以看出，主焦點的位置與利用公式獲得的主焦點位置比較符合。
然后我們繼續分析焦點位置在徑向的光場分布情況，獲得如下光場能量分布圖形與焦點處能量分布情況（圖4）。
從圖中我們可以看出，實際的聚焦情況與我們分析系統分析出的菲涅爾透鏡焦點情況基本完全符合。下圖為焦點處光場分布的立體圖。
五、總結
光電子學是光學和電學相結合并加以融合的技術領域，相應的實驗課在學習光電子學過程中非常重要。本文根據光電子學與光電器件實驗課程的特點以及學生在實驗過程中所面臨的問題，在教學過程中引入菲涅爾理論的應用，設計匹配實驗項目的光場分析系統，本文合理采用計算機軟件應用作為教學手段，提高授課質量，增加課程設計性實驗環節，將實驗教學與科研培訓相結合，引導學生發現并解決問題。
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光電子學范文2
電子科學與技術（以下簡稱“電科”）專業是以培養具備微電子、光電子、集成電路等領域寬厚理論基礎、實驗能力和專業知識，能在電子科學與技術及相關領域從事各種電子材料、元器件、集成電路、電子系統、光電子系統的設計、制造、科技開發，以及科學研究、教學和生產管理工作的復合型專業人才為目標的工程專業。作為電科專業教育中重要內容的光電子技術，不僅是當代信息技術兩大支柱之一，而且隨著現代科學技術的發展持續煥發著生命活力。而讓光電子技術保持如此強勁發展勢頭的主要原因之一，正是光電子材料與器件的廣泛應用，例如激光器與新型光電探測器的應用的人你還。另外，諸如納米光電材料與器件、光子晶體及相關器件、超材料及相關器件與表面等離子體激元及器件等新型光電子材料與器件的研究與應用，是目前國際上光學與光電子學研究領域的前沿熱門方向。由此可見，學習光電子材料與器件的相關知識，不僅對電科學生知識體系的構建與就業方向的確定具有積極的影響，也為那些將來希望從事新型光電子材料與器件科研工作的學生，提供了堅實的理論基礎與知識儲備。然而，根據筆者的調研，雖然國內許多重點大學的電科專業都開設了光電子技術課程，但很少有大學專門開設光電子材料與器件這門課程。而由于光電子技術的內容多、涉及知識面廣，教學課時又往往有限（一般為32或48個學時），因此在光電子技術的實際教學過程中，講授教師往往重視光電子技術基本概念與理論知識的教學，而輕視光電子材料與器件的教學。該文從光電子材料與器件的研究內容、應用及發展等方面說明其在電科專業教育中的重要性，并結合自身光電子材料與器件課程的教學經驗，研討電科專業中光電子材料與器件的教學方法。
1 光電子材料與器件簡介
光電子材料是指能產生、轉換、傳輸、處理、存儲光電子信號的材料。光電子器件是指能實現光輻射能量與信號之間轉換功能或光電信號傳輸、處理和存儲等功能的器件。自1960年美國科學家梅曼發明世界上第一臺紅寶石激光器以來，光電子材料與器件如雨后春筍般發展迅速。在短短的50多年里，光電子材料與器件經歷了從紅寶石激光器的發明，到半導體激光器、CCD器件及低損耗光纖的相繼問世；從各種光無源器件、光調制器件、探測與顯示器件的小規模應用到系統級集成制造實用化階段；從大功率量子阱陣列激光器的出現再到光纖激光器、光纖放大器和光纖傳感器的誕生。光電子材料與器件從未停止過發展的腳步，并正在不斷深刻影響著人類社會的方方面面。在實際需求的引導下，各種新型光電子材料與器件層出不窮，性能也不斷提高。尤其是近年來，隨著微米及納米級加工技術的成熟，新型的微納光電子材料與器件的研究異?；钴S。納米光電材料、光子晶體、超材料、表面等離子體器件等領域的研究成果豐碩，為未來光電子器件的微型化、集成化發展奠定了堅實的基礎。
綜上所述，光電子材料與器件在當代信息產業與科學技術中具有極其重要的地位，因此，光電子材料與器件這門課程不僅應當單獨作為一門課程獨立教學，而且應該作為重視工程教育的電科專業的核心課程。
2 光電子材料與器件課程教學研究
2.1 光電子材料與器件課程的教學形式、課時安排與教材選擇
光電子材料與器件課程不僅包含豐富的理論知識，例如光電子材料的物理特性以及光電子器件的工作原理等，而且與實際應用結合精密，因此，本課程宜采取理論教學與實驗教學相結合的教學形式。
在課時安排方面，作為電科專業的一門核心專業課程，光電子材料與器件課程的總課時應不低于32學時（2學分），理論課學時不低于26學時，實驗課不低于6學時。
另外，在教材選擇方面，由于光電子材料與器件是光電子技術中的一部分內容，而目前國內關于光電子技術方向的參考書籍很多，其中亦不乏一些光電子技術課程的經典教材，例如西安電子科技大學安毓英主編的《光電子技術》[1]，西安交通大學朱京平主編的《光電子技術基礎》[2]等。雖然這些光電子技術參考書中或多或少都會介紹與光電子技術相關的材料與器件，但是，目前專門介紹光電子材料與器件方向的教科書卻是少之又少，市面上僅有國防工業出版社2012年出版的侯宏錄主編的《光電子材料與器件》[3]一書。加之，該書中所涉及的理論知識較深，基礎淺薄的本科生很難駕馭。由此可見，對于光電子材料與器件這門新興課程而言，設立統一的教材并不合適。因此，筆者建議該課程的講授教師根據理論教學與實驗教學的內容，自行編寫該課程的講義與課件。
2.2 光電子材料與器件課程的理論教學
按照電科專業的專業定位以及培養目標，光電子材料與器件課程的理論教學也應該突出“工程”內容。傳統的光電子技術教學中所重視的原理、定律與規律等內容，在光電子材料與器件教學中要弱化；而傳統光電子技術教學中往往被弱化乃至忽視的光電子材料與光電子器件的相關知識，要在光電子材料與器件課程教學中占主體地位。如此才能保證在有限理論課時的前提下，讓學生對光電子材料與器件有一個全面的認識。
在教學內容的設置方面，由于光電子材料與器件主要應用于光電子技術之中，因此，為了便于學生的理解與知識體系的構建，筆者建議光電子材料與器件課程理論教學的章節設置按照光電子技術的章節設置進行。以筆者講授光電子材料與器件理論課程（共26學時）為例，該理論課程共被分成了緒論（2學時）、激光原理與典型激光器（5學時）、太陽能電池（4學時）、光通信器件與材料（5學時）、光探測器件（5學時）、光電顯示器件（3學時）與光存儲器件（2學時）等七個章節，這七章內容基本囊括了光電子技術中光產生、光轉化、光傳輸、光探測、光顯示以及光存儲等各個重要環節中最為典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章內容的設置上，也盡可能突出“工程”內容，弱化“理論”知識。下面，筆者將詳細介紹筆者在光電子材料與器件教學中各章的教學內容。
第一章緒論主要包括光電子材料與器件課程簡介以及光電子技術的基本知識簡介。在光電子材料與器件課程簡介中，向學生介紹課程設置的目的和意義、課程的主要內容、教學與考試方式與參考資料等。通過這部分內容的介紹，讓學生對本課程的意義、內容、側重點有一定的認識。在光電子技術基礎知識簡介中，重點向學生介紹光電子材料與器件與光電子技術的關系，并通過對光電子技術的概念、特征、發展等方面的介紹，讓學生對光電子技術以及光電子材料與器件有一個整體的認識。
第二章激光原理與激光器重點介紹幾種典型激光器的材料、結構與工作特性，其主要內容包括三個部分：激光原理簡述、典型激光器與激光器的應用。在激光原理簡述部分，由于多數電科專業在學習光電子材料與器件課程之前已經修過激光原理等類似課程，所以該部分內容為簡略介紹的內容，主要幫助學生回顧激光的特征、歷史與光輻射理論等知識點。而第二部分內容典型激光器是本章內容的重中之重，在該部分內容中，將依次向學生介紹固體、氣體、液體與半導體這四大類激光器中的典型激光器的結構、特征與工作特性等知識。由于發光二極管與半導體激光器結構與工作原理上的相似，在介紹完半導體激光器后，可以順理成章地介紹發光二極管的結構與特征。另外，本章最后還簡單介紹了激光器的幾種常見應用。
太陽能電池雖然是光電探測器中光伏效應的一種特殊應用，但是由于它在現如今光電子技術產業以及光電子器件中的重要地位以及良好的發展趨勢，該部分內容被獨立成一章。在第三章太陽能電池中，主要分兩小節給學生介紹，第一小節介紹當今能源與環境問題以及太陽能的開發和利用，讓學生了解當今能源資源的現狀以及新能源研究與應用的迫切需求，然后介紹太陽能利用的歷史以及發展趨勢；第二小節正式介紹太陽能電池的工作原理、結構以及特性等知識。
第四章光通信器件與材料主要介紹的是光通信系統中所用到的有源與無源光器件。本章內容共分為兩小節：第一小節介紹光纖通信的基礎知識，包括光纖通信的定義，光纖的結構、導光原理、發展歷史，以及光纖通信系統的組成與特點。第二小節正式介紹光纖通信系統中所用到的各類光電子器件以及構成這些器件的核心材料。在光纖通信中，最重要的器件當屬光纖，所以，本節開始就著重介紹光纖的相關知識，包括它的結構、原理、分類、特征參數與傳輸特性。然后，又將光纖通信系統中的其它光電子器件分為有源與無源器件兩類，并分別介紹了這兩類光器件中的代表器件：摻鉺光纖放大器與波分復用與解復用器。最后，在本章結尾還介紹了光纖通信系統中其它幾種常用光器件，例如光耦合器、光衰減器、光環行器等。
第五章光探測器首先介紹了光電探測器的物理效應、性能參數、噪聲；其次，按照光電探測器物理效應的不同一一介紹了幾種典型的外光電效應探測器（光電管與光電倍增管）與內光電效應探測器（光電導、光電池與光電二極管）。教學的重心仍然放在對探測器結構、工作原理以及特性等方面。
第六章光顯示器件重點介紹四種光顯示器：陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器與電致發光顯示器。
第七章光存儲器件主要介紹了現如今最常用的一種光存儲系統―― 光盤系統以及其中最總要的器件光盤。
2.3 光電子材料與器件課程的實驗教學
光電子材料與器件實驗課程的教學要與理論教學緊密相連，并重點介紹理論課上講解過的光電子材料與器件，實驗課程的學時應不低于6學時，開設的時間最好在理論教學完成之后，以保證學生在實驗前已對實驗器件與實驗原理有一定的了解。在實驗項目的設定方面，既要保證與理論課程內容的相輔相成，又要盡量避免與其它課程實驗項目的重復，造成資源的浪費。例如，許多大學的電科專業都已經將激光原理一課作為該專業的核心專業課程，并配備了相應的激光器實驗。在這種情況下，如果在光電子材料與器件實驗教學中再次引入激光器的實驗內容，不僅消耗了寶貴的實驗時間，實驗效果也會大大降低。
下面跟大家簡單介紹筆者在光電子材料與器件實驗教學（6學時）中的實驗安排。
（1）實驗內容：共包含六個實驗項目，它們分別是：光控開關實驗、光照度計實驗、紅外遙控實驗、PSD位移測試實驗、太陽能充電實驗與光纖位移測量系統實驗（每個實驗1學時）。各實驗中都應用到了一個或幾個核心光電子器件，這些光電子器件基本涵蓋了學生在理論課程中所學到的最為重要的幾類器件，例如光控開關實驗應用到了光電探測器中的光敏電阻作為核心元器件；而紅外遙控實驗中用到了發光二極管光源與紅外探測器等光電子器件。
（2）實驗要求：以往的光電子技術實驗往往重視現象的觀察與定性分析，但經筆者調研，這種實驗方法很難最大限度激發學生的求知欲與動手能力，因此，在對原有的實驗指導書進行改良后，筆者自行編寫了實驗的指導書，并在每個實驗項目中加入了一些測量與定量分析的實驗內容。例如太陽能充電實驗，原來的實驗指導書只是觀察太陽能充電的效果，但是，在新改良的實驗指導書中，要求同學測量不同光源照射下太陽能電池的輸出電壓與輸出電流，并要求學生分析比較其差別。通過這種方式，充分調動學生的實驗積極性，在具體的實驗教學中也取得了很好的效果。
（3）實驗方式：分組實驗，共同撰寫實驗報告。這樣，不僅提高實驗效率，還能夠鍛煉學生的團隊協作意識。
（4）考核方式：根據每位學生實驗完成的情況與實驗報告撰寫的情況綜合評分。
光電子學范文3
關鍵詞 光電子技術；發展態勢；應用實踐；信息技術
中圖分類號：TN2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0005-02
光電子技術學科涉及了光學、電子學、光電子學、計算機等技術理論，是一種由多學科相互交叉并滲透形成的一項技術。光電子技術是將光子學為研究核心，電子學為研究支撐的新型技術，兼容了電子技術，而且還具有微電子技術不能相比的優越性，有了更廣闊的應用領域和發展空間。21世紀是一個光電子共同作用的時代，光電子技術的高效發展有利于促進世界相關技術的融合、滲透，有利于各科學技術之間相互作用，更好的為社會經濟發展做貢獻。
1 光電子技術概述
光電子技術更加確切的應該稱為光電子信息技術，實現光能與電能的轉換是它的核心內容，是指利用光子激發電子或者電子躍遷來產生光子物理現象所提供的一種技術方法。光電子技術是信息技術中一個重要的硬件設備，加大了把全世界計算機進行聯系的可能性，也給和衛星或外星聯系組成網絡提供了希望，是因特網的支柱技術。光電子技術從20世紀60年代產生以來，在眾多高新技術發展中它的發展最為迅速，在我國的眾多領域內均已被應用、推廣。
隨著社會經濟的快速發展，時代的信息容量不斷增加，反映出了信息發展的高容量性以及高速度性在電子學與微電子學技術發展上的局限，而光的高頻率與高速度的信息處理特點逐漸在信息技術發展中取得突破性的發展，將信息的探測、傳輸、顯示、運算、儲存和處理都使用光子與電子技術相結合來參與完成，確定了光電子技術在信息領域的地位。
2 光電子技術的發展態勢與應用實踐
1）在傳統領域中，光電子技術的發展與應用。光電子技術對改造我國傳統產業技術和發展新興技術產業都有積極作用，對產業結構優化也有促進作用。光電子技術具有準確、快速、精密、高效等優勢，能夠有效的提高產業的加工水平，增加產業的競爭力和附加值。以激光加工技術為例分析，激光加工技術通常應用在我國重點發展領域，飛機、航天、汽車、通信等領域，其生產特點有加工效率高、速度快、變形小、質量高、易控制，有助于實現自動化生產。能夠很大程度的降低生產成本，提高產品的質量，對提高國際競爭力也有重要的積極作用。
2）現代能源結構中，光電子技術的發展與應用。在美國、日本等眾多國家都制定了光伏技術的長久發展計劃。各國將提高光電池轉換效率與穩定性為技術開發方向，逐漸降低產品的生產成本，提高產業效率，擴大產業發展。目前在世界范圍內，商業化和半商業化的生產模式已經有80多個國家和地區形成，增長值已經達到16%，市場的開拓也從空間開拓轉向了地面的系統應用，甚至在驅動交通工具的領域也逐漸被應用。據相關報道，在世界發展中，對太陽能住宅的建造投資已經達到了600億美元，光電子技術在建造太陽能住宅中主要是將用光伏技術制作的光電池作為住宅屋頂、墻面、窗戶等建材，隨著經濟和技術的發展，這種新型能源的應用規模也在不斷擴大，相關人員分析到2016年，在太陽能住宅的投資規模會擴大一倍，投資將達1300億
美元。
太陽能光伏技術的應用形成了一種新型能源，太陽能光纖技術發電系統主要是利用太陽電池半導體材料的一種光纖效應，主要是將太陽光輻射能轉化為電能的新型的一種發電系統。因世界經濟的快速發展，能源出現供不應求現象，經濟發展與能源短缺之間的矛盾越來越嚴重，于是世界各國逐漸的將發展目標統一轉向了光伏發電，制定了長期的光伏技術發展計劃。光電子技術為光伏發電創造了高性能的材料與電子元件，很大程度的提高了光能的轉化率。光電子技術的不斷發展擴大了光伏發電的應用范圍，上到航天器，下到家用電器，大到兆瓦級電站，小到兒童玩具，都充滿著光伏電源，21世紀注定了是光伏技術的發展時代。
3）軍事領域中，光電子技術的發展與應用。光電子技術的獨特優勢可以應用在毀滅性武器、精密制導、監測、瞄準、頻譜分析等技術領域。光電子技術能夠提高國防的反應能力和準確攻擊的能力，為軍事領域提供又準又快的信息。光電子技術目前已經成為了軍事領域發展的主流技術，逐漸成為了國防軍事現代化的發展支柱。
在軍事領域，光電子技術的發展主要體現在兩個方面：①激光聚變的應用。激光聚變是一種未來能源，它有巨大的軍用價值，它能夠模仿氫彈爆炸的過程，代替了成本高、危險性大的空中或地下核試驗，有效解決了改進核武器的性能的難題。到目前為止，激光致盲武器已經逐漸裝備到部隊，艦載與機載激光反導器也已經走出了實驗室；②電光技術目前已經發展成為了軍方的核心技術。隨著世界光電子技術的快速發展，美國國防防務水平也呈遞增的形勢發展，美國平均每年用在防務光電技術開發上的費用就能達到50億美元。
4）在硅材料中，光電子技術的發展與應用。把硅當材料制造的光電子元器件稱為硅光電子學，這是一門新興技術，具有很大的發展前景。用硅晶體當作材料制造的光電二極管有量子效率高、響應快、噪聲低、體積小、動態工作范圍大、壽命長等優勢，通常被應用在微弱、快速光信號探測等方面。硅光電子學技術的應用能夠給世界帶來更先進的數字設備，在性能方面能得到前所未有的突破，硅光電子學是未來發展的重點。
5）在尖端科學技術領域中，光電子的發展與應用。光電子技術對科學技術的發展有積極作用，光電子技術所涉及到的科學領域都是未來發展的尖端科技，如兆兆紀元，這是1996年由惠普公司提出的，是為了滿足人類在信息時代的不斷增加的新需求，是人們想要在10到15年內實現的一個夢想。具體兆兆紀元技術在傳輸技術上，每秒兆兆位千線，運用遠程的傳輸網絡；處理技術上，每秒運算萬億次計算；存儲技術上，有兆兆字節的數據庫，有數兆兆字節的盤片驅動和數千兆位的記憶芯片。光纖傳輸的容量、光處理的能力和光儲存的密度都在快速提高，光電子技術的發展態勢能夠充分實現這個夢想，
再如HIV免疫系統的檢測技術。相關人員已經使用光學生物醫學儀器在研究艾滋病病毒上取得了巨大成果，有利于研制出能夠有效抵抗艾滋病病毒的新藥。在尖端的生物學實驗室中應用光學探測，比如研究定量衍生的DNA與定量化的聚合酶鏈反應PCR，對人類抵抗HIV病毒有非常重要的作用。
3 結束語
光電子技術在這個信息化時代的作用越來越重要，現如今，光電子學的應用已經發展到了經濟、軍事、科技與社會發展的各個領域，信息的傳輸、探測、運算、顯示、處理與存儲等都需要光子技術與電子技術共同參與完成。在世界范圍內，光電子技術現已被確定為是未來經濟發展的制高點，是未來經濟建設中推動傳統產業的技術改造工程、結構優化和新產的發展的關鍵力量，所以各國要加強對光電子技術的研究，推動光電子技術在各個領域中的應用范圍，促進世界經濟現代化的發展
進程。
光電子學范文4
無
(i0001)《光電子·激光》2011年第22卷總目次 無
(f0004)征稿簡則 無
光電子器件和系統
(1751)通過調節負載提高rof系統中大電流光探測器的飽和特性 武慶 熊兵 石拓 孫 羅毅
(1755)基于保持光注入的半導體光放大器自偏振旋轉性能的改善 張衎 張尚劍 包小斌 陳德軍 劉爽 張曉霞 劉永
(1761)新型雙空穴注入型高效有機電致發光二極管 丁磊 張方輝 張麥麗 馬穎
(1765)激光外差干涉中聲光器件非互易特性研究 霍雷 曾曉東 馮喆珺 曹長慶
(1769)飛秒激光用超寬帶金屬介質膜光柵的優化設計和工藝容差分析 孔偉金 王書浩 云茂金 孫欣 魏世杰 張文飛 鄭餅斌 姜麗娜
(1774)諧振式微光學陀螺中非連續頻率調制特性研究 雷明 馮麗爽 洪靈菲 于懷勇
(1779)近紫外芯片激發三基色熒光粉制作的白光led 宋國華 繆建文 姜斌 紀憲明 崔一平
(1784)高性能三維全保偏光纖矢量水聽器研制 王建飛 羅洪 熊水東 孟洲 胡永明
(1789)基于dfb激光器解調技術的光學電流互感器 劉杰 趙洪 王鵬 蔣亮 黃超
光電子信息技術
(1793)光突發交換網絡中基于搶占的突發編碼機制 黃勝 馬良 李玲霞 陽小龍
(1797)基于日盲紫外光led的無線光通信性能研究 趙太飛 何華 柯熙政
(1802)改進的16進制正交幅度調制碼的相位估計算法 樊弋 張曉光 席麗霞 張文博
材料
(1807)高聲速（100）擇優取向ain薄膜的制備和性能研究 郭燕 陳希明 楊保和 孫連婕 吳曉國
(1810)er^3＋／ce^3＋共摻碲鈮酸鹽玻璃的制備及光學特性研究 王森 周亞訓 戴世勛 王訓四 沈祥 吳一 徐星辰
測量·檢測
(1816)多傳感器線結構光視覺測量系統全局校準 黃邦奎 劉震 張廣軍
(1821)平面波導激勵的對稱型表面等離子體共振結構的研究 劉瑾 陳抱雪 楊海馬
(1826)基于多普勒譜特征的飛機尾渦識別 徐世龍 胡以華 吳永華
(1831)用時間分辨熒光光譜研究乙酸-水溶液的聚合特性 韓彩芹 吳斌 段培同 劉瑩 駱曉森 倪曉武
(1836)利用立體視覺的線結構光參數標定 聶建輝 馬孜 胡英
(1842)零差激光測振系統中含噪多普勒信號處理方法 何武光 王豹亭 楊春平 康美苓 吳健
信息安全
(1847)塊奇異值分解和量化實現的圖像數字水印算法 李旭東
模式識別
(1852)基于haar檢測和改進的camshifl的人臉跟蹤 李超 劉鐵根 劉宏利 江俊峰 姚曉天
(1857)基于鏈碼和快速傅里葉變換的輪廓描繪方法 牛慶肖 張樺 徐光平 薛彥兵
圖像處理
(1862)基于水下光照
不均勻成像模型的圖像清晰化算法 李慶忠 葛中峰
(1867)基于加權網絡和owa算子的圖像椒鹽噪聲濾除算法 徐沁 羅斌 劉金培
(1872)基于色溫估計的自動白平衡算法研究 王敏 李斌橋 徐江濤
(1876)基于統計模型的三線陣ccd月球影像快速匹配算法 劉鳳連 汪日偉 馬忠立
光物理
(1880)開放的v型三能級系統中sgc對傳播效應的影響 梁穎 劉中波 賈克寧 王振東 樊錫君
(1885)渦旋光束經雙十字光闌的衍射特性研究 方桂娟 孫順紅 陶華 蒲繼雄
(1892)非線性空間調制對兩分量玻色-愛因斯坦凝聚孤子演化的影響 劉飛 易林
光電子學范文5
關鍵詞:光電子學；雙語教學；創新；教學手段
隨著世界范圍內全球化程度的日益加深，大學生作為國家現代化的未來建設者，應該既具有扎實的專業基礎，又具備良好的外語應用能力。而利用國外的優秀教材進行雙語教學，對提高他們在相關專業領域閱讀和使用外文文獻的能力，培養具有在兩方面都具備較強能力的綜合性人才具有重要意義。實際上，雙語教學以及相關的課程建設作為新世紀大學課程教學改革項目的重要內容，受到了教育部的高度重視。教育部文件《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》早在2001 年就已下達。該文件明確指出，高?！氨究平虒W要創造條件，使用英語等外語進行公共課和專業課教學”，要求各高校在三年內開設5～10門雙語課程，并引進原版教材和提高師資水平。①
我校很早就在大學本科各專業開展了專業課雙語教學實踐，《光電子學》課程作為光電信息類專業的必修課程，從2000年開始就實行了雙語教學。通過幾年來的教學實踐，我們從中發現了一些問題，并針對學生的學習狀況進行了大范圍的問卷調查，針對調查的結果，并參考國內同行的一些教學經驗，討論制訂了一些相應的解決方案，在教學過程、教學方法等方面進行了一些改革和創新。從其效果來看，這些措施值得在以后的教學過程中借鑒。
一、專業課雙語教學中遇到的常見問題
（一）教材選擇的合適性和時效性
任何一本專業課教材的內容都反映了本專業的一些最新的知識和技術進展，科技的發展日新月異，教材的內容也在不斷更新，雙語教學課程只有選擇最近幾年出版的原版英文教材，才能保證讓學生接觸到本專業國際上最新的知識和相關的技術進展，包括專業詞匯的使用、專業內容的表達、西方的專業教學思路和對知識的認知程序。這樣才能夠保證學生所學到的知識無論從形式上還是從內容上都能夠與世界主流技術和思想接軌，對培養學生的專業知識基礎，拓展專業視野具有重要的現實意義。
但是，根據我們與同行交流的結果，目前在教材選擇上普遍存在的問題：一是如何選擇具有合適內容的教材，雖然有些教材符合本課程的教學目標，內容合適，但是往往難度較大，學生在學習時需要大量翻閱字典，造成學習興趣下降；另一個問題就是雙語課教學中教師的備課要比采用母語教材備課所花時間更多，專業課內容更新較快，而更新教材就意味著教師備課的工作量大大增加，往往影響到教師的科研工作和備課積極性，這一問題也必須得到妥善解決。
（二）師資隊伍培養與雙語課教學的矛盾
進行有效的雙語課教學，必須有具備良好的外語水平和深厚的專業基礎的師資力量。但是，根據我們的調查，目前國內存在的問題首先是師資力量嚴重不足。由于缺乏專業知識以及專業英語知識，從事專業課雙語教學的英語教師既不能像專業課教師那樣全面系統地講授專業課，也不能像專業英語課教師那樣講授專業英語。②
其次，教學水平、教學方法參差不齊。主要表現在存在兩個極端，有些教師全面地用英語講課，但是這種教學方式對學生和教師的要求都很高，在現階段很難普遍實現。還有一些教師在上課時使用的是英文教材，課件和板書也是使用英文的，但是在講授的時候完全采用中文，這種方法也不可取。因為雙語教學畢竟不同于一般的母語教學，采用英文教材、中文講授的方式不符合雙語課教學的初衷，而且這樣的雙語教學又回到學生會讀不會聽，會寫不會說的局面。③
（三）學生的專業外語基礎參差不齊
專業課雙語教學對教師是一個挑戰，對學生的專業外語基礎的要求也比較高。根據我們的教學經驗，發現在學生中普遍存在的問題一是由于學生初次接觸到外文專業教材，在學習方法、學習進度上都或多或少出現一些困難，有的學生按照以前學習母語教材的習慣，試圖逐字逐句地將教材先翻譯成中文再理解，對學習進度影響很大，有的學生在查專業詞匯時使用的不是專業詞典，而是使用普通詞典，有些專業詞匯很難查到準確含義。
（四）教學手段不夠豐富
雙語課教學比一般的母語教學難度大，因此，良好、豐富的教學手段對學生理解課程內容有更為重要的意義。但是，目前雙語課教學手段一般都是采用母語教學的常規方式，包括PPT課件、板書等等。這些教學手段對于母語教學來說是足夠了，但是，對于雙語課教學來講，從我們對學生的跟蹤調查來看，學生希望有更多的教學手段來幫助理解教材內容。
（五）教、學雙方的互動和交流不夠
無論是采用母語教學還是雙語教學，教、學雙方的互動和交流都是十分重要的，但是，雙語課教學由于其特殊性，對教、學之間的互動和交流要求更高。一般的學生對于雙語課程都存在畏難情緒，加強雙方的互動，一方面可以使教師更好地理解學生的學習狀況，研究使用合適的教學方法和教學手段；另一方面，可以在很大程度上消除畏難情緒，從而更好地理解雙語課程的意義和目標，提高學習興趣，增強主動學習的動力。
二、針對雙語教學過程中出現的常見問題的對策
（一）在廣泛調研的基礎上選擇合適教材，并對教材內容做適當調整
我們的做法就首先是對光電子學領域內國際上各種主要的出版物進行比較廣泛的了解，也就是收集教材出版信息?？梢缘接嘘P國際網站查閱涉及本專業的出版物信息，有些國內的圖書館也提供這方面的目錄查詢。只有廣泛掌握了相關信息，才有可能選擇較為合適的教材。經過廣泛了解，我們選擇了一家美國出版社的教材作為專業課的雙語教材。第二，選用的教材要與本專業的前續課程相銜接，否則容易出現與專業教學計劃脫節或者內容過難的問題。第三，教材的內容應該適當反映國際上在這一領域的一些新的技術進展，但是，考慮到學生的接受能力，這部分內容所占比重不宜過多，在教學中也可以作為了解層次的知識。
但是，即便是一本內容合適的教材，考慮到學生的專業外語基礎，也應當對教材內容有所取舍，一方面對難度較大的內容應該縮減，或者采用部分中文標注等方式。另一方面，由于科技發展，知識的更新也應該跟上步伐。所以，對一些最新的技術進展，可以利用網絡下載最新的資料和信息，不斷更新教材。我們在教學過程中就采用了這種方式，并在精心選擇基礎上，將資料印刷成冊，供學生學習過程中了解相關的技術進展，這樣做還有一個好處就是一定程度上避免了教師因頻繁更換教材而導致的備課工作量過大的缺點。
在選定原版英文教材以后，還應該為學生選擇合適的輔導教材，我們在教學過程中一般選用兩到三本輔助教材，至少一本中文資料和一本英文資料，為學生創造了良好的學習環境。
（二）加強師資隊伍建設，培養優秀的雙語課教學人才
良好的師資隊伍是雙語教學質量的根本保證，因此，在雙語教學中必須高度重視師資隊伍建設。我們在引進人才的時候，不僅要看其專業是否符合條件，還要看其英語水平是否能夠較好地滿足雙語教學的基本要求。根據這兩方面的要求，我們近年來從國內知名大學引進了博士后等高學歷人才加入專業課雙語教學，同時，通過與本校紐約國際學院合作，對雙語課教師口語進行系統培訓，提高教師口語教學水平。
在課堂上，采取一般內容用英文講述，而對重點內容、特別是難點內容用漢語進行重點解釋。而板書、PPT課件等都全部采用英文，在課堂上造成一種英語教學的氣氛，培養學生用英語思考專業問題的習慣。
（三）針對學生學習狀況，提供多種形式的輔導
我們采取的措施一是提供合適的專業詞典軟件，專業詞典對準確查閱專業詞匯的含義非常重要，而且最好提供一個好的查閱軟件，這樣能更方便地查閱詞匯。在調查中發現，學生普遍對這個措施評價很高。另一個措施就是以座談會等形式了解不同學生在學習過程中遇到的困難和需求，并指導學生掌握外文教材的學習方法。這些措施，都比單純地針對具體知識點的答疑效果更好。當然，針對學生在學習過程中的疑問，我們也建立了每周集中答疑和個別質疑相結合的制度，督促和幫助學生學習。
最終的測試成績表明，通過綜合采用這些措施，對不同基礎的學生在學習上都有很大幫助。
（四）靈活采用各種教學手段，強化學生對知識的掌握
教學手段是為教學效果服務的，只要是能夠起到良好效果的教學手段，都應該積極嘗試、大膽使用。在光電子學雙語教學過程中，我們除了采用常規教學手段，比如PPT課件、板書等，對于一些比較難以理解的物理過程和器件結構，我們通過網上搜集、自己動手等，制作了一批Flas，在講課過程中，將本來比較枯燥的物理過程和器件結構等，以動畫的方式形象地展示給學生。從調研情況看，這個措施很受學生歡迎，對他們的學習理解有較大幫助。這樣做還有一個好處就是把抽象的知識形象化，能夠很大程度上提高學生的學習興趣。
針對學生反映的在教材中有些專業詞匯難以查到準確含義的情況，我們上課時會把本次課程要講述內容中的相關詞匯進行翻譯，并制作成PPT課件供學生參考。
另外，針對光電子學課程中各種器件的性能與實際應用結合較為緊密的特點，我們申請了一部分經費，購買了PIN和APD光電二極管、LED、LD等器件，制作了簡單的光信號發射和接收電路。并為學生開設了6個課時的實驗教學，通過親自動手做實驗，在實驗過程中比較不同器件的特點，使學生對各種光電器件的性能、應用有了更形象、更深入的掌握，這種效果是課堂教學難以達到的。
（五）增加課堂教、學互動，加強課后交流
我們在每個學期之初制定教學進度表的時候，都考慮了課堂提問環節，每次課堂教學都留出時間向學生提問，并請學生用英語回答，這樣做一方面可以活躍課堂氣氛，另一方面還能夠督促學生課前預習。另外，我們每隔一個星期會召開一次教學研討會，我們的教學研討會的不同之處在于不定期邀請人數不等的學生參與。這樣，既可以分析總結教學經驗，學思路，又可以了解學生學習現狀，便于調整教學進度。
還有一個很重要的措施就是，我們每次在期中考試后會發放學生學習情況調查表，調查范圍包括三個專業300多人，調查內容包括教材適合性、專業詞匯的翻譯難度、課后作業負擔、學生感興趣的內容等等。通過實際調查，實時掌握學生的學習狀況，并制定相應的改進措施。
我們最近的舉措是正在整理課程的多媒體課件和相關的電子資料，依托學校的網絡教學平臺，逐步實現師生資料共享、網上提交和批改作業、教學單元的網上限時測試，以及建設網絡題庫等，不斷探索雙語課教學的新的方法和手段，以減少教、學雙方的負擔，提高教學效果。
三、結束語
科技的發展日新月異，專業課教學的教學方式、教學手段也應該與時俱進，不斷改革和創新，一些有效的教學手段也應該大膽探索和嘗試，以滿足專業課教學的需求，培養越來越多既具有扎實的專業知識，又具備較強的外文文獻閱讀能力的實用型人才，為國家的人才建設貢獻自己的微薄之力。
我們在光電子學的長期教學實踐中總結的一些經驗和做法都是經過實踐檢驗的，對學生的學習起到了較好的作用。當然，各專業課的具體情況有所不同，有些經驗和做法不能照搬，應當在教學過程中不斷總結經驗，探索新的有效方法和手段，推動專業課雙語教學的發展和進步。
注釋：
①楊普習,劉典忠,周小巖.大學物理雙語教學的探索和實踐[J].高等教育研究學報,2008，(2)41-45.
光電子學范文6
1.1居民生活環境中的應用
在過去，人們接觸網絡通常都是在工作單位，現在，人們下班后可以在家中進行網上沖浪已成為人們生活的“必需品”了。在這種需求背景下，房產開發商提出了智能小區建設的規劃，為小區住戶提供了高質量的寬帶交互式多媒體信息服務，并提供了實用的網絡平臺。當今在智能小區中，居民能夠利用此平臺實現網上銷售與購物、遠程醫療、視頻在線、視頻會議、電子商務、遠程通訊、居家辦公、異地間的資源共享等，真正地將居民日常生活所關心的家庭保健、家庭娛樂、工作學習等問題進行廉價、快速地信息化解決。
1.2信息化教育
如今，互聯網與教育這兩種力量決定著時代的命運。而這兩種力量的融合促成了教育的信息化。教育信息化是以計算機、多媒體以及網絡通訊為基礎的現代化信息技術。信息化教育是信息社會的產物，同時是信息化社會對教育的新要求，其出現具有著時代的必然性。
1.3日常中的設備信息化
隨著人們對生活信息化的需求，更多的日常設備都或多或少的應用上了信息技術。如：彩電的數字網絡功能和冰箱的恒溫控制系統等。而逐漸走入百姓家的汽車更顯現出信息技術在日常設備中應用發揮到更高程度。汽車工程界專家曾指出：電子技術的發展已使汽車產品的概念發生了更為深刻的變化。汽車的新電子系統由各個電子控制單元（ECU）組成，能夠獨立操控，同時還可以協調到整體運行的最佳狀態。
二、電子信息技術應用的特點
電子信息技術是當前計算機發展的主體特征，計算機網絡信息技術的應用有如下特點：
2.1電子信息技術的集約化與智能化
智能化是計算機發展的主要方向，現代網絡信息技術已經能夠模擬人的感覺行為以及思維活動，進行集約化的邏輯分析及信息綜合處理。
2.2電子信息技術的網絡化與數字化
隨著計算機應用技術的進一步深入，網絡已經成為現代信息技術與計算機技術結合產物。通過使用計算機高清晰數字處理技術以及網絡化運行，這樣使信息資源得到共享與互動交流。
2.3電子信息技術的高效化與快捷化
現代計算機網絡技術的開發與應用，是在各種信息資源的整合與存儲的基礎上，使用計算機信息處理技術，從而實現各種信息的高效率與快捷化管理。
三、電子信息技術的未來發展
3.1光電子技術是未來信息技術的核心技術
現代電子信息技術經歷了電子學和光電子學兩階段的發展，隨即步入了光子學新階段。許多科學家預測，本世紀將是光電子技術得到迅速發展的世紀，光子作為信息與能量的載體，逐漸產生了信息光子學及能量光子學，兩者都在按自己的規律及市場需求不斷向前發展，推動了現代光電子交叉學科及光電子信息產業發展。所以，光電子學是未來信息技術的核心，將在未來許多科學技術領域中起到帶領作用。
3.2微電子技術系統集成化
在電子信息技術中，電子信息硬件產品的“核心”即集成電路制造技術。集成電路的應用范圍是十分廣泛的，例如從計算機的CPU到IC卡的各種類型，都需要運用到集成電路。微電子技術已經過了大規模（LSI）、超大規模（VLSI）以及特大規模（ULSI）集成時代。作為高科技代表的集成電路技術對世界經濟的發展有著重要的影響。集成電路產品的發展趨勢體現在芯片面積趨大，集成度也越來越高，特征表現在尺寸越來越小，芯片上的系統也日益趨于完善。在未來十年內，集成電路的發展仍將以硅基CMOS電路為主流，其主要發展趨勢是加工細微化及硅片大直徑化。
3.3計算機技術向多媒體與智能化發展
計算機技術包括網絡計算、移動計算、并行計算等，PC機、服務器和外部設備設計開發技術、多媒體技術以及人工智能技術等。近年來計算機性能幾乎每兩年提高一個數量級。當前的CPU已由32位向64位過渡了；產品結構已經從計算機為核心向因特網網絡設備為核心轉變；存儲設備在系統中的比重趨大，存儲技術向海量存儲方向轉變；多媒體技術的應用將使計算機、通信以及家電融為一體，DVD光驅已取代CD-ROM，語言與手寫識別技術和數字圖像交互技術已趨于實用化，多媒體技術在微機中綠化帶的配置引起了注意，電腦將更加趨于個性化與擬人化。筆記本電腦得到了迅速發展，手持電腦也以全新的面貌面向世人。
3.4通信技術向寬帶化、綜合化及個性化
發展通信技術包括光纖傳輸技術、數字微波技術、移動通信技術、有線或無線接入技術與衛星、等。低軌道衛星通信當前已經實用化；光纖傳輸技術使其傳輸速度翻一番，傳遞活動畫面的通信業務已經在人們生活中得到應用；移動通信技術的發展十分迅速，CDMA、GSM數字移動通信已經全面取代了模擬移動通信，GPRS走向商用，而第三代移動通信系統的國際標準正在制定并予實施；數字微波系統由數字系列（PDH）向同步數字系列（SDH）全面轉變；在通信產業中寬帶接入技術發展較為迅速，光纖主干網站接入已超過G級，Internet無線接入技術以及藍牙技術日臻成熟；IP電話向電信業務的深入，使得傳統電信技術和IP技術融合速度得到進一步加快，其中IP選路、包交換、DWDM光傳輸及Web應用已成寬帶網下一代必須考慮的四大要素，IP技術將與ATM技術相互結合。
3.5網絡技術向大容量、多業務與高性能發展
目前，IP業務呈爆炸式增長發展，寬帶綜合業務超高速因特網、數字網（B-ISDN）將是未來網絡技術發展的重點。第二代融合數據、語音以及影像的多元Internet網絡取代第一代Inter－net單一數據網絡已經成為必然，使用密集波分多路復用技術（DWDM）的光通信網絡將極大降低網絡傳輸的成本，使用戶享受無限帶寬，使多媒體實時通信成為了可能。網絡多媒體通信的主要任務就是實現所有媒體成份數據的有效傳輸與應用。
四、小結
