光學(xué)光電子概念精選(九篇)
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第1篇：光學(xué)光電子概念范文
（安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）
【摘 要】光電子產(chǎn)業(yè)作為21世紀(jì)具有代表性的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，對當(dāng)今世界科技發(fā)展起到巨大驅(qū)動(dòng)力的作用。而《光電子技術(shù)》則是電子信息科學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，本文從分析該課程在本科教學(xué)階段的現(xiàn)狀及存在的問題出發(fā)，通過剖析學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)及《光電子技術(shù)》在教學(xué)模式中存在的問題，把科學(xué)研究引入課堂，采用誘導(dǎo)式教學(xué)方法和多元化的考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對《光電子技術(shù)》的教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新性探索。實(shí)踐表明這些教學(xué)探索極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了《光電子技術(shù)》的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞 光電子技術(shù)；教學(xué)方法；誘導(dǎo)式教學(xué)
基金項(xiàng)目：安徽工程大學(xué)引進(jìn)人才項(xiàng)目（2013YQ002）
作者簡介：張艷（1983—），女，漢族，博士，安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師。
0 引言
隨著國家信息化建設(shè)的逐步深入，我國采取了一系列積極、穩(wěn)妥、有效的措施促進(jìn)電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速、持續(xù)、健康的發(fā)展。從2002年開始國家計(jì)委組織實(shí)施光電產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)計(jì)劃，光電專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)[1]是：（1）根據(jù)我國在光電子研究開發(fā)方面所具有的技術(shù)優(yōu)勢和資源特點(diǎn)，重點(diǎn)支持一批技術(shù)水平高、市場前景好的光電產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，并盡快形成規(guī)模生產(chǎn)。（2）“十五”期間初步形成具有一定自有知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的光電產(chǎn)業(yè)體系。通過對我國已有技術(shù)和資源優(yōu)勢并在國際市場有競爭力的光電子產(chǎn)品的重點(diǎn)支持，力爭在“十五”期間使國內(nèi)光電產(chǎn)業(yè)能夠滿足國內(nèi)各行業(yè)的需要，并進(jìn)入國際市場。（3）通過技術(shù)創(chuàng)新和項(xiàng)目建設(shè)的帶動(dòng)，扶持光電產(chǎn)業(yè)基地的形成。光電信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得具有光電信息技術(shù)知識背景的從業(yè)人員的需求逐年增加。作為培養(yǎng)專業(yè)人才的搖籃，近年來，很多高校相繼開設(shè)了光電信息工程專業(yè)。它以培養(yǎng)可從事光學(xué)工程、光通信、圖象與信息處理等技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究及相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造、開發(fā)及應(yīng)用等工作的應(yīng)用型人才為目的。
而《光電子技術(shù)》作為光電信息工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，從了解光電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用開始，通過學(xué)習(xí)光學(xué)基礎(chǔ)知識，以光學(xué)系統(tǒng)的源、傳輸通道、信息加載、探測、信號處理、顯示和存儲為主線，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)、全面的學(xué)習(xí)光電子技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生對光電子技術(shù)中的基本概念、基本技術(shù)和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程技術(shù)問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。
本文從分析《光電子技術(shù)》課程在本科教學(xué)階段的現(xiàn)狀及存在的問題出發(fā)，通過剖析學(xué)生學(xué)習(xí)的狀態(tài)及《光電子技術(shù)》在教學(xué)模式中存在的問題，把書本上的內(nèi)容與當(dāng)前光電信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，采用誘導(dǎo)式教學(xué)把科學(xué)研究引入課堂，對《光電子技術(shù)》的教學(xué)思路進(jìn)行創(chuàng)新性探索。實(shí)踐表明這些教學(xué)探測極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了《光電子技術(shù)》的教學(xué)效果。
1 《光電子技術(shù)》的教學(xué)現(xiàn)狀及問題
就《光電子技術(shù)》這門課程而言，由于教學(xué)內(nèi)容的邏輯推導(dǎo)內(nèi)容較多，要求以大學(xué)數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，具備物理學(xué)，材料學(xué)，電路電子等多學(xué)科的知識和理論體系，導(dǎo)致部分學(xué)生對其缺乏興趣，進(jìn)而 影響到教學(xué)的效果。
盡管近年來，隨著的電子設(shè)備走進(jìn)課堂，授課方法也日趨多樣，如、“現(xiàn)代化多媒體與傳統(tǒng)板書”相結(jié)合的教學(xué)方法、“圖片演示與實(shí)物展示”相結(jié)合的教學(xué)方法、“課堂講授與小組討論”相結(jié)合的教學(xué)方法等[2]。對傳統(tǒng)意義上的教學(xué)模式進(jìn)行了改革，如，講解到激光原理與技術(shù)這一章節(jié)的時(shí)候，在課件中放上激光器以及激光光束的圖片，把文字描述的內(nèi)容以實(shí)實(shí)在在的實(shí)物圖片展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，加深了學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和接受。這些教育教學(xué)方法的改革在很長的一段時(shí)間的確取得了很好的教學(xué)效果。
然而，隨著的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的大學(xué)生可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲取海量信息，僅僅是一副圖，一個(gè)裝置器件已經(jīng)無法引起學(xué)生過多的關(guān)注。那么，如何吸引到學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門光電信息工程專業(yè)基礎(chǔ)課講解的生動(dòng)，打開學(xué)生通往光電子技術(shù)領(lǐng)域的大門，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)是我們亟需解決的問題。
2 誘導(dǎo)式教學(xué)方法
傳統(tǒng)意義上的誘導(dǎo)式教學(xué)方法早在20世紀(jì)80年代被提出，其理論依據(jù)出自《論語-述而》：“不憤不啟，不悱不發(fā)，舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也。”意思是只有當(dāng)學(xué)生百思而不得其解時(shí)，教師才可以有選擇的啟發(fā)他，當(dāng)學(xué)生心里明白但不知如何表達(dá)時(shí)再去開導(dǎo)他，如果學(xué)生不能舉一反三，就先不要往下進(jìn)行了。因而誘導(dǎo)式教學(xué)應(yīng)當(dāng)是“啟發(fā)”和“引導(dǎo)”相結(jié)合，通過“啟發(fā)”和“引導(dǎo)”學(xué)生，使得學(xué)生在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)做到觸類旁通，提高教學(xué)效率。
而大學(xué)教育賦予了“誘導(dǎo)式教學(xué)”新的含義，除具有傳統(tǒng)意義上的誘導(dǎo)式教學(xué)的思想以外，還包含了用發(fā)展的眼光看待書本上的知識體系，把科學(xué)研究、最新的科技發(fā)明、科技產(chǎn)品引入課堂。就《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門課程而言，可以從光電產(chǎn)業(yè)的最新科研成果中提煉出與課本知識點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的的內(nèi)容，通過光電產(chǎn)業(yè)的新發(fā)明，新應(yīng)用吸引學(xué)生的注意力，在講解這些發(fā)明或應(yīng)用的過程中傳授教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)《光電子技術(shù)》的興趣。以《光電子技術(shù)》[3]中“偏振——起偏——檢偏”這一知識點(diǎn)為例，如果僅僅從書本上給出的概念出發(fā)講解：（1）偏振指的是振動(dòng)方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性；（2）自然光得到偏振光的過程稱之為起偏，所用器件為起偏器；（3）檢測某一光束是否為偏振光的過程稱之為檢偏，所用器件為檢偏器。抑或在多媒體課件上放置光束起偏/檢偏的圖片，都不能起到很好的教學(xué)效果。為了吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生對“光的傳播”這一教課內(nèi)容的興趣和求知欲，同時(shí)擴(kuò)展學(xué)生的知識面，可以從近階段的熱門話題個(gè)人全息手機(jī)(takee手機(jī))引入，takee手機(jī)的亮點(diǎn)之一是可以使用戶從各個(gè)角度都能感受到浮在屏幕上的全息立體3D效果，進(jìn)而聯(lián)系到學(xué)生身邊的光電信息技術(shù)——3D電影，觀眾要戴上一副特制的眼鏡，而這副眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片，由此把重點(diǎn)落到“偏振”這個(gè)知識點(diǎn)上，讓學(xué)生在一個(gè)輕松的教學(xué)氛圍中不僅學(xué)到了新知識，（下轉(zhuǎn)第82頁）（上接第86頁）而且知道新知識的應(yīng)用領(lǐng)域和當(dāng)前發(fā)展的現(xiàn)狀，擴(kuò)寬了學(xué)生的知識面和眼界。
因此，大學(xué)課堂中的誘導(dǎo)式教學(xué)方法應(yīng)該：（1）培養(yǎng)學(xué)生具有批判性思維；（2）具有科學(xué)的想象力；（3）具備自我塑造和發(fā)展能力。在此基礎(chǔ)上，“以點(diǎn)帶面”提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。
3 多元化的考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
北京航空航天大學(xué)校長前校長曹傳鈞教授在本科教學(xué)上，提出“講一、練二、考三”的教學(xué)模式。指出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)在：（1）知識面的寬窄；（2）學(xué)習(xí)，實(shí)踐的經(jīng)歷；（3）自學(xué)的能力；（4）是否具備創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性能力，具有獨(dú)立的見解等幾個(gè)方面[4]。那么單純的一張?jiān)嚲恚淮慰荚嚲筒荒軌蜃鳛閷W(xué)生掌握知識的依據(jù)。
而《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一門課程，這就要求其課程的考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該具備多元化，多樣性的要求。整個(gè)課程的考試分為三部分：（1）理論部分的考核：可以采取閉卷考試了解學(xué)生對基本概念，基本理論的掌握程度，或者把基本理論深入剖析，采用開卷考試的方式，考察學(xué)生運(yùn)用書本知識分析問題的能力；（2）實(shí)驗(yàn)部分的考核：通過實(shí)驗(yàn)不僅能夠加深學(xué)生對知識的掌握，實(shí)驗(yàn)本身更是對整個(gè)章節(jié)，甚至整個(gè)課程內(nèi)容的一個(gè)體現(xiàn)，如電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生掌握晶體電光調(diào)制的原理和實(shí)驗(yàn)方法，但是該實(shí)驗(yàn)從激光發(fā)射出的光波經(jīng)由起偏器，電光晶體，1/4波片，檢偏器之后被光電探測器接收，通過信號處理，學(xué)生可以在示波器上觀察到作用到電光晶體上的調(diào)制信號曲線和光電探測器解調(diào)后的信號曲線。而這么一套設(shè)備展現(xiàn)出來的就是一個(gè)完整的光電系統(tǒng)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中可以運(yùn)用光電系統(tǒng)的知識搭建好實(shí)驗(yàn)線路，確定光路信號的走向，通過示波器顯示的信號曲線分析實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，思考該問題出現(xiàn)的原因以及采用何種解決這些問題，從而考察了學(xué)生對于光電調(diào)制內(nèi)容的掌握程度，促使學(xué)生從實(shí)踐中意識到理論知識的重要性，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力；（3）課程設(shè)計(jì)部分：課程設(shè)計(jì)旨在學(xué)生根據(jù)授課內(nèi)容，通過自學(xué)擴(kuò)大自己的知識面，結(jié)合日常生活中使用的光電子產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的想象力和創(chuàng)新能力。整個(gè)成績采用百分制的標(biāo)準(zhǔn)，三部分的分值分配以60%+15%+25%的形式評判學(xué)生對《光電子技術(shù)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)掌握程度。
通過對兩屆學(xué)生的采用誘導(dǎo)式教學(xué)和多元化考核評價(jià)的教學(xué)，其實(shí)踐表明這些教學(xué)探索極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析問題，解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到了《光電子技術(shù)》的教學(xué)效果。
4 結(jié)束語
光是人們最為熟悉的現(xiàn)象之一，從17世紀(jì)關(guān)于光的本質(zhì)的兩大對立學(xué)說到21世紀(jì)的信息時(shí)代，光電信息技術(shù)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ钪校斯怆娮蛹夹g(shù)專業(yè)的學(xué)生需要深入系統(tǒng)地學(xué)習(xí)《光電子技術(shù)》外，微電子技術(shù)、材料、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生也需要了解光電的基本概念和基礎(chǔ)知識。探索誘導(dǎo)式教學(xué)方法在《光電子技術(shù)》課程的新模式和多元化的考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，把光電基本概念和基礎(chǔ)知識與當(dāng)前光電信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，使學(xué)生較好地掌握所學(xué)知識，把握知識點(diǎn)的學(xué)術(shù)前沿，為學(xué)生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
［1］國家計(jì)委.國家計(jì)委組織實(shí)施光電子產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)計(jì)劃[J].中電網(wǎng),2002,2,28.
［2］于雪蓮，顧國華.《光電子技術(shù)》教學(xué)方法的探討[J].高教論壇,2009,9(9):77-78-81.
［3］朱京平.光電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].2版.科學(xué)出版社,2009.
第2篇：光學(xué)光電子概念范文
關(guān)鍵詞：光子晶體；硅基光電子學(xué)；集成光回路
中圖分類號：TN256 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0230-01
1 光子晶體
光子在傳播時(shí)，遇到周期排布的介電常數(shù)材料，將會產(chǎn)生布拉格散射，因而會產(chǎn)生光子能帶與帶隙，使光子晶體具有光半導(dǎo)體的性質(zhì)[1-2]。目前來說，我們主要靠對于缺陷的引入來實(shí)現(xiàn)對光子的局域化控制。缺陷有兩種基本形式：線缺陷和點(diǎn)缺陷。當(dāng)引入線缺陷時(shí)，對于處在光子晶體禁帶能量的光子，它不能逃逸進(jìn)入周圍的光子晶體當(dāng)中，因而只能沿著線缺陷的確定路徑傳播。光子晶體波導(dǎo)對于光的傳輸性能強(qiáng)過傳統(tǒng)的波導(dǎo)物質(zhì)，例如光纖。光纖依靠全反射作用來實(shí)現(xiàn)光的傳輸，但在較大轉(zhuǎn)彎角處由于不再滿足全反射條件而會有光子逃逸。在微納尺度上使用光子晶體波導(dǎo)的傳輸效率更高。光子晶體憑借它的特點(diǎn)，被廣泛研究。例如一些應(yīng)用于各個(gè)不同的光頻段，有的看重更低的損耗、小限制的傳播窗口，還有一些則具有特殊用途（減緩光速）。
自從光子晶體的概念被提出以來，它就和它的蘊(yùn)含的巨大應(yīng)用價(jià)值聯(lián)系在一起。[3]它那特有光子帶隙能夠抑制物質(zhì)的自發(fā)輻射，而這可以用于制作全反射鏡。另外，我們在其中引入缺陷，可以制成缺陷模，而缺陷模可以用制作微腔、波導(dǎo)、光開關(guān)、甚至人們熟知的激光器和探測器等等。總之，集成光電子學(xué)是光子晶體主要的活躍范圍，但是同時(shí)光子晶體在其他各個(gè)方面也有著重要的應(yīng)用價(jià)值，它可以提高現(xiàn)今不斷走進(jìn)我們?nèi)粘Ｉ畹陌l(fā)光二極管的工作效率。
2 硅基光電子學(xué)
由于硅基半導(dǎo)體集成電路在生產(chǎn)規(guī)模和成本方面具有明顯的優(yōu)勢， 所以現(xiàn)階段人們嘗試用硅作為制作納米級電子器件的主要材料，來縮減在Ⅲ-Ⅴ族元素中尋找材料制作具有相同目的的微納光電子器件的成本，現(xiàn)階段人們憑借已知的硅在1.3～1.5μm通信波段具有的低功耗的優(yōu)勢，并以此為基礎(chǔ)，已經(jīng)成功生產(chǎn)出大量的硅基微納光電子器件，就比如說此類的耦合器、光波導(dǎo)器件等。雖然說現(xiàn)階段硅基微納光電子器件已經(jīng)具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢，但為了它在具體應(yīng)用的過程中保證夠達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果，我們需要對其部分性能進(jìn)行有效的優(yōu)化。只要硅基微納光電子器件在性能方面能夠不斷地優(yōu)化、我們的技術(shù)能夠不斷完善，它的應(yīng)用空間就會得到擴(kuò)展。
在對硅光晶體的研究中，我們已經(jīng)看到：在硅基材料中引入光子晶體可以明顯的提高它的發(fā)光效率。憑借這我們可以預(yù)見：隨著新型硅基高效發(fā)光材料研究的不斷深入，新型制備技術(shù)如電注入泵浦方法的突破和光子晶體物理性質(zhì)研究的深入，以及對于高效硅基材料的發(fā)光特性使用光子晶體的局域光效應(yīng)加以控制，就很有可能提高硅基材料的l光增益，以此實(shí)現(xiàn)擁有低閾值的硅基激光器制備，進(jìn)而可以在微電子芯片中利用光子替代電子作為載體來實(shí)現(xiàn)光耦合互聯(lián)，消除電子傳播發(fā)熱的劣勢，這樣就可以突破電子瓶頸效應(yīng)。[4]
3 集成光回路
和普通的信息處理相似，信息處理“全光子化”，就是指利用光來進(jìn)行信息傳遞。它的概念包涵了光信號的發(fā)出、它的調(diào)節(jié)、對光信號的接收、對于信號的處理、信號的返回的整個(gè)過程。作為光信號的來源的有源發(fā)光器以光子晶體為基礎(chǔ)，光信號又受到光子晶體制成的光開關(guān)調(diào)節(jié)和制約。光子晶體波導(dǎo)還能實(shí)現(xiàn)對于信號的傳輸與分流的作用，根據(jù)第二節(jié)提到線缺陷波導(dǎo)的傳輸優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率低損耗，每個(gè)分路又要經(jīng)波分復(fù)用器件下載，各個(gè)分路中的光信號在各自受到新的調(diào)制后，重新匯聚到干路， 回到接收裝置。因?yàn)槊恳徊糠值母鱾€(gè)部件在所用材料與大小上近乎一致，我們知道，傳統(tǒng)光學(xué)器件的大小在厘米尺寸，微小的加工誤差都會導(dǎo)致其工作頻率的較大改變，因而產(chǎn)生光模式不匹配的問題，都會有較大的功率損耗，微型化的光子器件能避免這一問題。同時(shí)相同材質(zhì)大小統(tǒng)一也方便光路一體化的實(shí)現(xiàn)。再加之與日益成熟的制備技術(shù)相適應(yīng)，將會為全光路信息傳遞集成化鋪就道路。
4 問題分析與展望
二十多年過去了，經(jīng)過這些年的發(fā)展，光子晶體理論已經(jīng)不斷發(fā)展完善，我們也已經(jīng)在其原理、設(shè)計(jì)取得了不斷進(jìn)步。二維光子晶體的制備相對容易，已有諸如反應(yīng)離子刻蝕和深紫外曝光等成熟技術(shù)。相對來說，對于集成光路更重要的三維光子晶體制備技術(shù)目前還不成熟，已有一些方法但還不能大規(guī)模集成化應(yīng)用，因此是關(guān)鍵發(fā)展方向。但是現(xiàn)有制備技術(shù)還是不完美，仍然有許多難題、核心關(guān)鍵有待克服。例如，二維晶體中的誤差控制，由于我們使用的光子頻率都在納米量級，晶體中幾何上的微小誤差都會導(dǎo)致對調(diào)制頻率的影響，進(jìn)而影響發(fā)射接收以及模式匹配。而我們需要將制備技術(shù)的精度提升到亞納米量級，才可以制備出高Q值的微腔，我們需要這樣一個(gè)可行的、簡便的方法。隨著光子晶體各種特殊現(xiàn)象、性質(zhì)在被不斷發(fā)現(xiàn)，一些新的研究方向隨之提出，或許一些新的性質(zhì)會隨著人們對于光子晶體的不斷發(fā)掘而被發(fā)現(xiàn)。
在硅基有源器件方面：我們?nèi)詫τ跐M足電泵浦、通信波段、產(chǎn)品化的硅基光源探尋不深，其中就包括擁有低閾值特性的III-V鍵合光源，十分穩(wěn)定的、使用低電壓驅(qū)動(dòng)的鍺激光器，還有以Er離子為基礎(chǔ)的電泵硅激光器；我們?nèi)孕柙谡{(diào)制器上努力以滿足需求。鍺探測器的暗電流制約其發(fā)展，為能夠大規(guī)模量產(chǎn)，需新技術(shù)降低暗電流。
在硅基無源器件方面：問題之一就是硅基波導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)低損耗需要特殊工藝處理，因而無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電路集成；其二為實(shí)現(xiàn)光柵的高耦合效率需要增加反射層，使得工藝更為復(fù)雜；這些器件的加工工藝急需簡化，使其能用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝制備。在硅基光電集成方面：怎樣將光纖和波導(dǎo)高效耦合是一個(gè)難題；因?yàn)楣杌怆娮悠骷亩鄻有裕孕枰癁榻y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。另外加工平臺成本較高。此外，硅的高熱光系數(shù)使得其光學(xué)性能受溫度影響，這一點(diǎn)是器件設(shè)計(jì)上的難題。封裝也不容忽視。因此，為了硅基光電子集成投入量產(chǎn)，我們需要在材料、工藝、設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究。
展望未來它將幫助我們實(shí)現(xiàn)高速、低能耗的探測器設(shè)計(jì)；擁有低損耗的硅基激光器；十分高效的硅基光電子集成；高計(jì)算速率的光電接口；大能夠投入量產(chǎn)的大規(guī)模集成設(shè)備。
5 結(jié)語
在科學(xué)研究興盛的當(dāng)下，人們對于生產(chǎn)生活的需要往往能帶動(dòng)一種新的科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，沒有人們需求的推動(dòng)新的學(xué)說只是空想。新興生產(chǎn)技術(shù)的完善與發(fā)展也是需要科研工作者們堅(jiān)持不懈的探索與嘗試。光子晶體獨(dú)特的性質(zhì)備受關(guān)注，全世界的科研人員都對它抱有濃厚興趣，最初的概念現(xiàn)今已經(jīng)拿出了實(shí)體成果，我們可以看出對于它的研究人們走過的路程。在光子晶體的實(shí)用方面，我們以降低制作難度，減小制作成本，降低不確定性與不穩(wěn)定性為目標(biāo)，這也是為實(shí)現(xiàn)光學(xué)集成所必須做出的雖然這里仍有許多難題等待突破，但是我們?nèi)栽跒橹畩^斗。
參考文獻(xiàn)
[1]彭英才，Seiichi Miyazaki，徐駿，陳坤基.面向21世紀(jì)的Si基光子學(xué)Chinese Journal of Nature.
[2]倪培根.光子晶體制備技術(shù)和應(yīng)用研究進(jìn)展.物理學(xué)報(bào)，第59卷第1期2010（1）.
第3篇：光學(xué)光電子概念范文
【關(guān)鍵詞】光電技術(shù)，偵察，光電干擾，發(fā)展趨勢
光電技術(shù)（PhotoelectricTechnology）是一門以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，將光學(xué)技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、精密機(jī)械及計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合在一起的新技術(shù)，它為獲取光子信息或借助光子提取其他信息提供了一種重要手段。它將電子學(xué)中的許多基本概念與技術(shù)移植到光頻段，解決光電信息系統(tǒng)中的工程技術(shù)問題。這一先進(jìn)技術(shù)使人類能更有效地?cái)U(kuò)展自身的視覺能力，將長波延伸到亞毫米波，短波延伸至紫外線、X射線、γ射線，乃至高能粒子，并可在飛秒級的速度下記錄超快現(xiàn)象的變化過程。
光電技術(shù)的研究內(nèi)容可以分為光電基礎(chǔ)技術(shù)和光電信息技術(shù)兩部分。光電基礎(chǔ)技術(shù)體系是多門學(xué)科為基礎(chǔ)，以器件物理技術(shù)為依托，如高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池、高速低噪的PIN與APD二極管、高像素與高圖像質(zhì)量的CCD與CMOS圖像傳感器等基礎(chǔ)光電器件的研制。光電信息系統(tǒng)技術(shù)包括了光電信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、處理和控制等過程。光電技術(shù)在現(xiàn)代科技、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，以此為支撐的光電子產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界各國家爭相發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是競爭激烈、發(fā)展最快的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍。隨著光電技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體激光器、千萬像素的CCD與CMOS固體圖像傳感器、PIN與APD光敏二極管、LED、太陽能電池、液晶顯示等在工業(yè)與民用領(lǐng)域隨處可見，紅外成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域。
光電技術(shù)的基本功能是將光學(xué)參量或非光學(xué)參量進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，完成工業(yè)檢測、軍事光電對抗、紅外探測、控制跟蹤等。光電技術(shù)在光通信、大容量光存儲、生物工程與醫(yī)學(xué)、工業(yè)在線檢測、危險(xiǎn)環(huán)境檢測、遙測遙感、光纖傳感、精密計(jì)量、太赫茲波技術(shù)等方面有著廣泛應(yīng)用。下面著重介紹光電技術(shù)在光電對抗上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。
各種基于光電技術(shù)的武器系統(tǒng)被應(yīng)用于現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中。在光電武器裝備的較量中，出現(xiàn)了一種全新的作戰(zhàn)手段，這就是――光電對抗（Electro-opticalCountermeasure）。敵對雙方在光波段范圍內(nèi)，利用光電器材和設(shè)備，偵查告警光電制導(dǎo)武器和光電偵查設(shè)備等光電武器，并實(shí)施干擾，使敵方武器降低、削弱或完全喪失作戰(zhàn)效能。同時(shí)，利用光電器材和設(shè)備，從而有效地保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵查告警和干擾。光電對抗是技術(shù)可以分為光電偵察與反光電偵察、光電干擾與抗光電干擾等，如圖1。
1光電偵察
光電偵察（PhotoelectricDetection），主要是搜索、截獲、測量、分析、識別以及光電設(shè)備測向、定位敵方輻射或散射的光譜信號，以獲取敵方光電設(shè)備類型、位置、參數(shù)、功能、用途，及時(shí)提供情報(bào)并發(fā)出警告。光電偵察分為被動(dòng)、主動(dòng)偵察。利用各種光電探測裝置截獲和跟蹤敵方光電裝置的光輻射，并加以分析識別，從而獲取敵方目標(biāo)信息情報(bào)的一種手段，叫做光電被動(dòng)偵察（PassiveDetection），如激光告警、紅外告警、紫外告警和光電綜合告警等。利用敵方光電裝備的光學(xué)特性而進(jìn)行的偵察，稱為光電主動(dòng)偵察（ActiveDetection），即向敵方發(fā)射光束，再對反射回來的光信號進(jìn)行探測、分析和識別，從而獲得敵方情報(bào)，如激光雷達(dá)、激光測距機(jī)。
2光電干擾（PhotoelectricityInterference）
采取某些技術(shù)措施可以破壞或抑制敵方光電設(shè)備的正常工作，其稱為光電干擾，這種手段同時(shí)也可以保護(hù)己方目標(biāo)。光電干擾分為有源干擾（ActiveJamming）和無源干擾（PassiveJamming）兩種方式。有源干擾是利用己方光電設(shè)備發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)敵方光電設(shè)備相應(yīng)波段的光波，對敵方光電裝備進(jìn)行壓制或欺騙干擾。如紅外干擾機(jī)、紅外干擾彈、強(qiáng)激光干擾和激光欺騙干擾。無源干擾是利用特制器材或材料，反射（Reflection）、散射（Scattering）或吸收（Absorption）光波能量，或人為改變己方目標(biāo)的光學(xué)特性，使敵方光電裝備效能降低或被欺騙而失效，以保護(hù)己方目標(biāo)為目的的一種干擾手段，如煙幕（Smokescreen）、光電隱身（Electro-opticStealthy）和光電假目標(biāo)。
3反光電偵察
反光電偵察就是抓住光電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，使敵方的光電偵察裝備無法看見己方的軍事設(shè)施。主要方法有遮擋和欺騙、偽裝與隱身。反光電偵察的具體技術(shù)包括煙幕、假目標(biāo)、偽裝（Camouflage）、隱身、摧毀與致盲、編碼技術(shù)和改變光束傳輸方向等。
4抗光電干擾
抗光電干擾是在光電對抗環(huán)境中為保證己方光頻譜而采取的行動(dòng)。其在己方目標(biāo)上，通過采取光電防護(hù)材料、抗干擾電路等措施，衰減或過濾敵方發(fā)射的強(qiáng)激光或其他干擾光波，保護(hù)己方設(shè)備或作戰(zhàn)人員免遭干擾和損傷。它包括反多光譜技術(shù)（MultispectralTechnique）、隱身技術(shù)、信息融合技術(shù)（InformationFusionTechnology）、自適應(yīng)技術(shù)（AdaptiveTechnology）、編碼技術(shù)、選通技術(shù)等。
第4篇：光學(xué)光電子概念范文
軍事領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)技術(shù)的運(yùn)用由來已久，我們今天日常生活中許多光學(xué)相關(guān)的技術(shù)與產(chǎn)品都是軍事應(yīng)用在先，而后轉(zhuǎn)化為民用品。光學(xué)手段在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的重要作用，被大家深刻認(rèn)識應(yīng)該是從以美國為首的海灣戰(zhàn)爭及后來進(jìn)行的幾個(gè)局部戰(zhàn)爭的實(shí)效看出來的。隨著“全天候作戰(zhàn)”、“精確打擊”、“復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境”及“無延遲攻擊”等現(xiàn)代戰(zhàn)爭需求不斷演變，光電武器裝備也在不斷推陳出新，廣泛應(yīng)用在預(yù)警、告警、瞄準(zhǔn)、定位、監(jiān)視、偵察、武器對抗、精確制導(dǎo)、信息通信、夜視觀測等諸多領(lǐng)域；其地位也日益重要，漸漸成為或?qū)⑴c雷達(dá)同等地位的探測設(shè)備，與無線電網(wǎng)同等地位的光電通信裝備，與化學(xué)能武器同等地位的激光武器裝備等。
從一般光電系統(tǒng)到機(jī)載光電系統(tǒng)
通常，以光電相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)的構(gòu)成系統(tǒng)都可以稱為光電系統(tǒng)，現(xiàn)今人們對于光電系統(tǒng)并不陌生，在日常生活中隨處可見。光電系統(tǒng)是以光學(xué)工程、激光工程、精密機(jī)械、信息處理、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)對光的收集、轉(zhuǎn)換、控制、處理、提取信息、能量轉(zhuǎn)換、輸出等，并集成多種傳感器實(shí)現(xiàn)特定功能系統(tǒng)的總稱。
從對光波利用方式不同，光電系統(tǒng)可以分為：信息感知，信息傳遞，能量傳遞等。它們從組成和機(jī)理上有許多相似之處，又有功能側(cè)重不同帶來的功能單元和性能指標(biāo)的不同。
信息感知類光電系統(tǒng)組成示意框圖如圖1（a）所示。光電系統(tǒng)感知的信息是來自于目標(biāo)/背景的光波特征，比如溫度差異、顏色差異、灰度差異等，有反射光，如可見光探測，也有目標(biāo)/背景自身的輻射，如紅外探測，不同的溫度在探測器上看到的亮度不同，其波段是指覆蓋了紫外光、可見光、紅外光、遠(yuǎn)紅外光，波長從200納米到幾十個(gè)微米的范圍。
信息感知類的光電系統(tǒng)是通過其光學(xué)通道收集來自目標(biāo)/背景反射或自身輻射的光波，經(jīng)探測器部件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成圖像（有時(shí)是電信號）信息，經(jīng)信號處理單元得到目標(biāo)信息。系統(tǒng)管理模塊，管理調(diào)度伺服控制系統(tǒng)及光機(jī)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)通道在一定角度范圍內(nèi)搜索或跟蹤目標(biāo)；有時(shí)為了獲得目標(biāo)的相對距離，控制激光輸出并對回波進(jìn)行處理得出需要的信息。主要指標(biāo)包括：探測距離、分辨率、工作波長、定位精度等，光電系統(tǒng)大多數(shù)屬于這一類。如地面防空系統(tǒng)中的紅外周掃警戒系統(tǒng)、船載光電瞄準(zhǔn)裝置等。
信息傳遞類的光電系統(tǒng)是以光波作為信息載體，形成點(diǎn)對點(diǎn)或互聯(lián)互通的光通信的網(wǎng)絡(luò)，此類系統(tǒng)的組成示意框圖如圖1（b）所示。從圖中可以看出，其組成圖與圖1（a）中組成相似，不同點(diǎn)在于將探測系統(tǒng)中的測距的激光收發(fā)功能模塊演變?yōu)橥ㄐ判畔⒌氖瞻l(fā)處理模塊。地面無線光通信設(shè)備已經(jīng)有比較成熟的產(chǎn)品了，地-星光通信也已經(jīng)有應(yīng)用。目前主要有激光通信和紫外通信，主要指標(biāo)包括，通信帶寬、通信距離等。
能量傳遞類的光電系統(tǒng)，這里主要指用激光方式將較大的能量傳遞到另一個(gè)受體上，并發(fā)生作用，的光電系統(tǒng)。主要有激光干擾、激光毀傷、激光照明、激光充電等方式，其原理組成示意框圖如圖1（c）所示。激光光束定向性好，能量傳遞效率高，與其它兩類系統(tǒng)相比，更加強(qiáng)調(diào)光束性能以及指向的控制和調(diào)節(jié)，如光束會聚、波前校正，光軸穩(wěn)定等。包括地、空、艦船、星載激光定向干擾系統(tǒng)、激光致盲系統(tǒng)、激光武器、激光照明、激光充電系統(tǒng)等，主要技術(shù)指標(biāo)有工作波長、輸出光功率、作用距離、激光轉(zhuǎn)換效率、光束指向精度等。
機(jī)載光電系統(tǒng)
機(jī)載光電系統(tǒng)與地基、艦載、車載、星載等光電系統(tǒng)原理是基本相同的。但是在機(jī)載環(huán)境中應(yīng)用的裝備，由于平臺對設(shè)備要求苛刻、外部環(huán)境嚴(yán)酷、作戰(zhàn)形態(tài)復(fù)雜多變，給光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了不同于其它應(yīng)用平臺的能力需求和技術(shù)難題，可以概括為以下幾個(gè)方面：
1、來自機(jī)載平臺本身的不利因素：包括寬頻振動(dòng)（0～2000Hz），大過載、大機(jī)動(dòng)，機(jī)體變形，復(fù)雜的內(nèi)部電磁干擾，寬幅波動(dòng)的供電環(huán)境，嚴(yán)格的能耗要求，嚴(yán)格的重量體積要求，突出部分的氣動(dòng)限制，共形、隱身，長期反復(fù)使用等。這些對于“秒”級精度的光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了非常苛刻的要求；
2、外部嚴(yán)酷的環(huán)境要求包括：從極冷到極熱（零下五六十?dāng)z氏度到一百多攝氏度的范圍），風(fēng)、雨、沙塵、鹽霧、霉菌、陽光暴曬、氣動(dòng)加熱、大氣湍流等，這些因素往往是同時(shí)作用，綜合影響，無疑給機(jī)載光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加了許多難度；
3、戰(zhàn)場形態(tài)復(fù)雜多變方面的不利因素：如距離遠(yuǎn)、運(yùn)動(dòng)快、機(jī)動(dòng)大，光波傳輸通道的大氣波動(dòng)、散射、遮擋等隨時(shí)存在，有些目標(biāo)還進(jìn)行隱身偽裝。機(jī)載光電系統(tǒng)必須在這些不利因素影響下實(shí)現(xiàn)良好的性能。
因此，為了應(yīng)對多種因素的影響，機(jī)載光電系統(tǒng)在保證性能的前提下，必須做到各方面的平衡。高動(dòng)態(tài)、寬范圍變化、容積率高等因素的綜合作用，帶來了機(jī)載光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的不同理念、構(gòu)型和方法。許多很好的光學(xué)、結(jié)構(gòu)材料、器件適應(yīng)不了環(huán)境要求不能用了；為了在動(dòng)態(tài)環(huán)境中保證光學(xué)系統(tǒng)精度、運(yùn)動(dòng)精度，需要設(shè)計(jì)既輕巧又要有良好剛度的精密結(jié)構(gòu)；為了保證在平臺強(qiáng)烈振動(dòng)和機(jī)動(dòng)的狀況下光軸的穩(wěn)定性、圖像的清晰度，機(jī)載光電系統(tǒng)必須考慮復(fù)雜的陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)和良好的減震系統(tǒng)，隨著探測距離和激光束照在數(shù)百千米目標(biāo)上的需求，有些系統(tǒng)已采取二級穩(wěn)定系統(tǒng)等更為復(fù)雜的控制技術(shù)；在實(shí)現(xiàn)超視距進(jìn)行探測時(shí)，背景復(fù)雜，目標(biāo)輻射很弱加上大氣通道上的湍流和散射，目標(biāo)信息檢出處理增加了很大的難度；隨著平臺飛行速度更高，飛行高度達(dá)到臨近空間，特殊的熱管理等帶來的材料問題、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償問題、熱控問題等一系列技術(shù)難題也非常富有挑戰(zhàn)性。
機(jī)載光電系統(tǒng)的優(yōu)勢
1、信息感知類機(jī)載光電系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）被動(dòng)探測，隱蔽性好；（2）能提供高分辨率可視化圖像；（3）角分辨率精度高，能夠遠(yuǎn)距分辨群目標(biāo)；（3）不受電磁干擾影響，適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境遠(yuǎn)距探測；（4）全天時(shí)工作，提升夜視夜戰(zhàn)能力。
2、信息傳遞類機(jī)載光電系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）光通信信號帶寬寬，信息容量大；（2）無線光通信方向性好，保密性高。
3、能量傳遞類機(jī)載光電系統(tǒng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）無延遲攻擊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)打擊；（2）定向能輸出，提高作戰(zhàn)效率；（3）實(shí)現(xiàn)無線方式傳送能量。
機(jī)載光電系統(tǒng)在擁有上述諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在一些不足，由于光電輻射波長較短，易受氣大氣條件的影響而性能降低。
機(jī)載光電系統(tǒng)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)用
目前在國外三代機(jī)、四代機(jī)、預(yù)警機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)以及特種飛機(jī)等上面普遍都裝備了光電系統(tǒng)，光電系統(tǒng)隨著光電子、信息處理、計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，已歷經(jīng)了三代的發(fā)展，目前性能更加先進(jìn)的系統(tǒng)和技術(shù)也在大資金的投入下進(jìn)行著研發(fā)。
按照應(yīng)用細(xì)分，機(jī)載光電系統(tǒng)可分類如下：
信息感知領(lǐng)域
1、光電預(yù)警/告警探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對飛機(jī)、彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)的搜索、跟蹤和定位，為預(yù)警機(jī)以及防空反導(dǎo)體系提供目標(biāo)信息，具有抗電磁干擾、反隱身和被動(dòng)探測等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢廣域預(yù)警/告警的有力手段。美歐、日本等國發(fā)展了多型光電預(yù)警/告警系統(tǒng)，國外目前的典型應(yīng)用門警（Gatekeeper）系統(tǒng)對巡航導(dǎo)彈探測距離達(dá)到800千米左右；美國F-35戰(zhàn)斗機(jī)的分布式孔徑系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對周視360度全向感知，告警距離達(dá)到十幾千米。
2、光電監(jiān)視與偵察（ISR）系統(tǒng)，通過利用光電傳感器發(fā)現(xiàn)、識別、確認(rèn)、監(jiān)視、跟蹤并定位目標(biāo)，獲取戰(zhàn)場信息，具有高分辨率成像、晝夜偵察與監(jiān)視、快速獲取敵方情報(bào)等特點(diǎn)，是提供戰(zhàn)場支援和奪取信息優(yōu)勢的重要手段。最具代表性的為美國雷神公司的“全球鷹”光電偵察系統(tǒng)，其對地目標(biāo)分辨率小于0.2米。
3、機(jī)載跟瞄系統(tǒng)按使用方式又可分為光電雷達(dá)（紅外搜索跟蹤系統(tǒng)）、晝夜瞄準(zhǔn)吊艙、光電轉(zhuǎn)瞄轉(zhuǎn)塔等。
（1）機(jī)載光電雷達(dá)是用于戰(zhàn)斗機(jī)對空中目標(biāo)進(jìn)行大范圍快速搜索、探測和跟蹤定位的光電設(shè)備，具有抗電子干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好、定位精度高、探測隱身目標(biāo)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可在戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程探測跟蹤，獨(dú)立支持火控系統(tǒng)完成超視距攻擊，已成為作戰(zhàn)飛機(jī)任務(wù)系統(tǒng)重要的戰(zhàn)術(shù)傳感器之一。由意大利、英國和西班牙組成EURO-FIRST集團(tuán)，研制的裝備在“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)上的PIRATE光電雷達(dá)，迎頭探測距離達(dá)到50千米以上。
（2）晝夜瞄準(zhǔn)吊艙是集紅外、電視、激光于一體的機(jī)載光電探測系統(tǒng)，使用紅外、電視可在晝夜條件下對地面目標(biāo)進(jìn)行搜索、識別和跟蹤，跟蹤狀態(tài)下利用激光對目標(biāo)進(jìn)行測距，主要用于配合中近距電視/紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈、衛(wèi)星/慣性制導(dǎo)炸彈、激光制導(dǎo)炸彈等空面武器對目標(biāo)進(jìn)行精確打擊。美國諾思羅普?格魯門公司的Litening吊艙對地探測距離可達(dá)30千米以上。
（3）光電觀瞄轉(zhuǎn)塔是用于直升機(jī)/無人機(jī)/反潛巡邏機(jī)等實(shí)現(xiàn)對地/對海偵察和攻擊的光電瞄準(zhǔn)設(shè)備，能夠在晝夜條件下偵察和瞄準(zhǔn)，為航炮、火箭等多種無控武器攻擊提供瞄準(zhǔn)參數(shù)，可進(jìn)行激光制導(dǎo)武器（導(dǎo)彈或炸彈）等制導(dǎo)武器提供制導(dǎo)信息實(shí)現(xiàn)精確打擊；美國FLIR公司的Star SAFIRE HD光電觀瞄轉(zhuǎn)塔，超小視場下可以識別18千米處的成年人目標(biāo)。
信息傳遞領(lǐng)域
無線光通信技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的射頻通信技術(shù)，有其自身的特點(diǎn)：從紅外波段到紫外波段，為信息傳輸提供了超寬頻帶能力，保密性好，不受電磁福射的影響。包括機(jī)群之間、衛(wèi)星與飛機(jī)、飛機(jī)與地面站之間的無線激光通信。目前由于機(jī)載平臺要求苛刻、動(dòng)態(tài)影響大，機(jī)間激光無線通信還處在探索和實(shí)驗(yàn)階段，如FALCON系統(tǒng)預(yù)期實(shí)現(xiàn)50km以上2.5Gbps帶寬的數(shù)據(jù)通信，未來將達(dá)到幾百千米的能力。同時(shí)，由于紫外日盲特性和大氣層中良好的散射傳播特性，與激光通信不同，可實(shí)現(xiàn)非視線傳輸，具有低竊聽率，高抗干擾性和全天候工作等優(yōu)點(diǎn)，但由于目前器件水平不高、數(shù)據(jù)傳輸速度不大，距離近，目前機(jī)載應(yīng)用還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
能量傳遞領(lǐng)域
應(yīng)用主要包括激光定向?qū)瓜到y(tǒng)、激光武器系統(tǒng)、激光照明、激光充電等方面。光電對抗是指敵對雙方在光波段的抗?fàn)帲康脑谟谄茐幕虼輾撤焦怆妭刹煅b備和光電制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)使用效能。目前在光電對抗系統(tǒng)開發(fā)中有代表性的為諾格公司的LAIRCM（大型飛機(jī)紅外對抗系統(tǒng)）、DIRCM（定向紅外對抗系統(tǒng)），有效對抗紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的距離達(dá)到十幾千米，激光武器系統(tǒng)利用高能激光束對目標(biāo)進(jìn)行毀傷，具有無延遲攻擊、射程遠(yuǎn)、無限次發(fā)射等優(yōu)點(diǎn)，可用于攔截彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、高機(jī)動(dòng)的空中和地面目標(biāo)等，雖然目前還在技術(shù)驗(yàn)證階段，但未來將是重要的機(jī)載武器裝備之一。波音公司、諾斯羅普?格魯門公司和洛克希德?馬丁公司聯(lián)合在大飛機(jī)上開展了先進(jìn)機(jī)載激光武器試驗(yàn)系統(tǒng)（ATL），其激光器功率100千瓦，作戰(zhàn)距離達(dá)到20千米以上。由于超大功率的激光能源系統(tǒng)龐大，整個(gè)系統(tǒng)占了幾乎一架飛機(jī)，因此，在作戰(zhàn)飛機(jī)平臺的裝備還有很長的距離。
與日俱增的重要地位
相對于電磁波雷達(dá)而言，工作在光波段的機(jī)載光電系統(tǒng)，工作機(jī)理上具有高幾何分辨力、高頻譜分辨力以及被動(dòng)獲得信息等優(yōu)點(diǎn)。隨著光電子基礎(chǔ)技術(shù)研究的不斷突破，近30年光電系統(tǒng)獲得了空前的發(fā)展，在“海灣戰(zhàn)爭”、“科索沃戰(zhàn)爭”、“阿富汗反恐戰(zhàn)爭”等一系列局部戰(zhàn)爭中得到了廣泛應(yīng)用，也取得了令人矚目的效果，從中也展現(xiàn)了其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭模式中的重要作用。
早期機(jī)載光電系統(tǒng)是為了解決夜視觀察的輔助作用，隨著作戰(zhàn)模式向精確打擊模式的演變，機(jī)載光電成為精確瞄準(zhǔn)、精確定位、精確投放武器的必需裝備，而從偵查監(jiān)視及信息獲取的角度，由于光電系統(tǒng)幾何分辨力高、光譜分辨力高、圖像真實(shí)，目前已成為獲取高質(zhì)量戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)情報(bào)的最有效手段。隨著空中作戰(zhàn)中電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，機(jī)載光電探測系統(tǒng)被動(dòng)探測，不受電磁干擾、隱蔽性好、信息可視化等優(yōu)勢更顯突出，發(fā)揮著與雷達(dá)等探測手段同等重要的作用。面對飛行器幾倍聲速，高機(jī)動(dòng)，高隱身等新的作戰(zhàn)需求的變化，以光電探測和激光攻擊的光電武器系統(tǒng)是滿足“無延遲攻擊”的最佳選擇。大數(shù)據(jù)率、多源、多機(jī)平臺協(xié)同的數(shù)據(jù)傳輸離不開高帶寬傳輸能力的機(jī)載光通信系統(tǒng)。
總之，隨著光電子技術(shù)、量子探測技術(shù)、高速處理技術(shù)、高效率激光能量轉(zhuǎn)換技術(shù)、高性能材料技術(shù)等光電技術(shù)不斷突破，機(jī)載光電系統(tǒng)性能還將進(jìn)一步得到提升，在未來機(jī)載平臺上將會發(fā)揮更加重要的作用。
機(jī)載光電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
為適應(yīng)日益嚴(yán)酷的作戰(zhàn)環(huán)境，應(yīng)對作戰(zhàn)對象的升級換代，未來的高科技戰(zhàn)爭對新一代機(jī)載光電系統(tǒng)不斷提出新的需求。加之基礎(chǔ)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，同時(shí)推動(dòng)光電系統(tǒng)不斷發(fā)展。機(jī)載光電系統(tǒng)未來的發(fā)展基本可以概括為性能提升、功能拓展、系統(tǒng)綜合和概念創(chuàng)新。
1、性能提升、功能拓展：“看得更遠(yuǎn)、看得更清、瞄得更準(zhǔn)”是機(jī)載光電系統(tǒng)發(fā)展永恒的主旋律。機(jī)載光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)在新技術(shù)的推動(dòng)下，探測能力較以往有了大幅提升。未來光電雷達(dá)將達(dá)到幾十千米甚至上百千米的探測能力，成為反隱身、超視距作戰(zhàn)的利器。瞄準(zhǔn)吊艙將將達(dá)到更遠(yuǎn)的探測距離和更精確的瞄準(zhǔn)定位，使戰(zhàn)機(jī)能夠在百千米距離就可以對地面目標(biāo)發(fā)起精確打擊。光電情報(bào)監(jiān)視偵察系統(tǒng)分辨率將進(jìn)一步提升，并將能夠覆蓋更廣的戰(zhàn)場偵察范圍。未來系統(tǒng)分辨率將達(dá)到厘米級，甚或更高。并將通過光譜細(xì)分技術(shù)提高對偽裝目標(biāo)的識別能力，同時(shí)結(jié)合無人機(jī)長航時(shí)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對戰(zhàn)場不間斷地戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)高分辨率偵察監(jiān)視，戰(zhàn)場動(dòng)態(tài)盡在掌握之中。
2、系統(tǒng)綜合、概念創(chuàng)新：“從單一到綜合、從傳統(tǒng)到新體制”使機(jī)載光電系統(tǒng)充滿活力。F-14飛機(jī)的IRST，F(xiàn)-15飛機(jī)的SNIPER吊艙都是單一功能的光電系統(tǒng)，而F-35飛機(jī)則采用一個(gè)EOTS和6個(gè)DAS進(jìn)行系統(tǒng)綜合，成為集空/地探測、導(dǎo)彈告警、態(tài)勢感知為一體的綜合光電系統(tǒng)。可以預(yù)計(jì)，在未來機(jī)載光電系統(tǒng)綜合化程度會更高，不同功能、不同波段的光電單元有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)載態(tài)勢感知、探測瞄準(zhǔn)、告警、干擾、毀傷和通信能力的一體化。新體制、新概念的光電產(chǎn)品將隨著技術(shù)發(fā)展不斷涌現(xiàn)。自由曲面共形光學(xué)天線將使未來的機(jī)載光電系統(tǒng)光學(xué)窗口不再突出，而與飛機(jī)機(jī)身融為一體；光學(xué)超材料的出現(xiàn)將使光電系統(tǒng)光學(xué)特性出現(xiàn)異于尋常的變化；孔徑編碼成像將改變傳統(tǒng)幾何光學(xué)的成像概念；采用光量子技術(shù)的量子雷達(dá)則將使經(jīng)過隱身、偽裝、防護(hù)的目標(biāo)無所遁形…。
結(jié)語
第5篇：光學(xué)光電子概念范文
歐陽征標(biāo)早年在國際上首次提出了靜電混合型自由電子激光器的概念。他主持了包括國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等在內(nèi)的10項(xiàng)課題研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇，被SCI收錄30余篇，被EI收錄近60篇，申請發(fā)明專利近30項(xiàng)，獲美國發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)、中國發(fā)明專利授權(quán)12項(xiàng)、中國實(shí)用新型發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)。
1988年6月，歐陽征標(biāo)到深圳大學(xué)任教，現(xiàn)任深圳大學(xué)太赫茲技術(shù)研究中心副主任、固態(tài)光子實(shí)驗(yàn)室主任等職，長期從事光子晶體的理論及相關(guān)光子器件的開發(fā)研究。
近年來，在光子晶體研究領(lǐng)域，他提出了一系列新型的光子晶體全光邏輯門和全光半加器等邏輯光路；他還提出了一類光子晶體磁光環(huán)行器、單TM模工作的磁性材料Bragg光纖結(jié)構(gòu)、寬禁帶全角度反射器結(jié)構(gòu)以及正入射情況下超窄頻帶、超窄角度單偏振濾波器結(jié)構(gòu)等。他發(fā)現(xiàn)了光子晶體諧振腔的模式分類特性和復(fù)周期光子晶體中的密集多通道濾波特性。他提出的二維FIBONACCI光子晶體的概念，從理論和實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了該光子晶體存在較大的光子禁帶。
在太赫茲領(lǐng)域，他提出一種高靈敏度太赫茲攝像頭，獲得美國發(fā)明專利授權(quán)。他提出的幾種寬調(diào)諧范圍窄帶連續(xù)波太赫茲發(fā)生器，曾獲得德國洪堡基金。他還曾獲得過機(jī)電部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)。“短波長光子晶體三維諧振腔”獲深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會2000年學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文獎(jiǎng)；“一種復(fù)合型光子晶體微諧振腔”獲深圳市2005科技年會優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。在深圳大學(xué)工作期間，他曾獲深圳大學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1次、三等獎(jiǎng)4次，深圳大學(xué)先進(jìn)工作者、深圳市優(yōu)秀班主任、深圳市優(yōu)秀教師稱號，入選美國“馬庫斯科學(xué)與工程名人錄”、“馬庫斯亞洲名人錄”、“馬庫斯世界名人錄”。他指導(dǎo)的碩士研究生劉強(qiáng)和毛德鵬獲美國大學(xué)全額獎(jiǎng)學(xué)金，分別赴Old Dominion University和Iowa State University攻讀博士學(xué)位，其碩士論文被評為廣東省優(yōu)秀碩士論文。
第6篇：光學(xué)光電子概念范文
關(guān)鍵詞：光纖通信;通信工程專業(yè);教學(xué)方法
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）45-0082-02
光纖通信由于其具有頻帶寬、通信容量大、損耗低、中繼距離長、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)在通信網(wǎng)的支柱。伴隨著現(xiàn)在通信技術(shù)的發(fā)展，光纖通信深刻改變著現(xiàn)代人們的生活方式和生活內(nèi)容。目前，光纖通信已經(jīng)成為最主要的有線信道傳輸方式。光纖通信課程作為通信類、電子類專業(yè)開設(shè)的一門多學(xué)科交叉滲透的專業(yè)課，綜合了材料、通信、光學(xué)和半導(dǎo)體光電子等眾多學(xué)科內(nèi)容，其具有內(nèi)容覆蓋面廣、基礎(chǔ)理論深、知識更新快等特點(diǎn)。而在光纖通信課程的教學(xué)過程中，由于其課程本身的特點(diǎn)，使得教與學(xué)的難度比較大。加之部分學(xué)生基礎(chǔ)理論知識不足，使得學(xué)生對這門課程的很多概念理解不夠，對該門課程的學(xué)習(xí)感到無從下手。因此，在開設(shè)光纖通信這門課程時(shí)，需要根據(jù)該課程的特點(diǎn)，合理安排課程內(nèi)容，既抓住重點(diǎn)，又要更新相關(guān)知識點(diǎn)，跟上新技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。針對光纖通信課程目前面臨教與學(xué)雙向的壓力，對本課程的教學(xué)改革勢在必行。作者通過結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，就當(dāng)前光纖通信課程教學(xué)中存在的一些問題談?wù)勛约旱目捶ǎ岢鲆恍﹪L試性的改革方案，希望對光纖通信課程的教學(xué)改革提供幫助。
一、光纖通信教學(xué)過程中存在的主要問題
光纖通信課程是一門多學(xué)科交叉滲透的專業(yè)課，其內(nèi)容綜合了通信、光波導(dǎo)和半導(dǎo)體光電子等相關(guān)的理論知識。本課程對本科生的培養(yǎng)要求是：通過對光纖通信的基本原理、光端機(jī)、光無源器件以及光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行闡述和講解，使學(xué)生掌握光纖通信的基本概念，熟悉光有源器件、光無源器件的工作原理、特性以及光纖通信網(wǎng)基本設(shè)計(jì)方法，了解光纖通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用和最新研究進(jìn)展。經(jīng)研究表明目前各專業(yè)光纖通信課程在授課過程中，普遍存在一下幾個(gè)方面的問題：
1.課程設(shè)置有一定缺陷。針對通信工程專業(yè)的學(xué)生，由于數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)相對薄弱，對課程的學(xué)習(xí)存在一定的難度。而且光纖通信課程本身與物理、材料、半導(dǎo)體光電子、光刻等技術(shù)知識聯(lián)系密切，很多的知識點(diǎn)都是建立在大量理論物理和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上。如果學(xué)生對這些課程沒有一定的涉獵，對一些基本器件，如半導(dǎo)體器件、光檢測器等沒有一定的物理概念的理解或者接觸。那學(xué)生對光纖通信這門課程的學(xué)習(xí)將會比較困難。此外，對于通信、電子類專業(yè)，對于物理學(xué)科不重視，只學(xué)過普通物理的課程，導(dǎo)致學(xué)生對物理概念的理解以及物理模型的分析能力相對薄弱，造成學(xué)生在聽課或?qū)W習(xí)時(shí)感覺內(nèi)容過于抽象，對一些概念和公式理解很模糊，難以真正理解理論知識，往往知其然不知其所以然。
2.教學(xué)形式以及教學(xué)模式陳舊。光纖通信是一門應(yīng)用十分廣泛的應(yīng)用學(xué)科。但是在目前的教學(xué)過程中，教師更多的照本宣科，按書上的內(nèi)容進(jìn)行每一章節(jié)的講解，在不自覺中，學(xué)生就以為光纖通信就是一門理論課程和講解器件原理的課程，而忘記了光纖通信課程的實(shí)際應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生更多地認(rèn)為這是一門與物理、數(shù)學(xué)相關(guān)的課程，特別是對于光纖傳導(dǎo)模式內(nèi)容，學(xué)生更多的認(rèn)為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是如何求解方程，而不是一門應(yīng)用類的課程，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為本課程對于實(shí)踐指導(dǎo)的意義不大。同時(shí)，教材的更新無法和光纖通信發(fā)展的實(shí)際情況吻合，造成教材的內(nèi)容過于老化，使得學(xué)生對整門課程的學(xué)習(xí)感覺乏味、枯燥，無法提高對課程的學(xué)習(xí)興趣。
3.教學(xué)內(nèi)容設(shè)置有缺陷。光纖通信課程是一門交叉學(xué)科，涉及的內(nèi)容很廣泛。一般來講，由于課程教學(xué)學(xué)時(shí)的限制，不可能把所有關(guān)于光纖通信的內(nèi)容以及光纖器件全部囊括。這就導(dǎo)致在教學(xué)內(nèi)容的選擇方面存在一定的隨意性和盲目性，教師往往根據(jù)自身對課程的理解來講解，或完全依附于所選教材，導(dǎo)致教學(xué)的片面性、重點(diǎn)不突出。而對于學(xué)生來說，感覺課程的知識點(diǎn)過于零散和繁瑣，沒有連貫性。
4.教學(xué)方法不科學(xué)。由于光纖通信課程涉及內(nèi)容廣泛，信息量大，使得教師在授課時(shí)主要將注意力放在課堂講授和板書上。學(xué)生在上課過程中的普遍反應(yīng)是缺乏課堂活力，感覺課程比較枯燥。由于課堂講授的理論性很強(qiáng)，使得學(xué)生不能將所學(xué)理論知識和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，雖然學(xué)到了一些理論知識，但不知道這些知識用在何處、如何運(yùn)用。另外，光纖通信的考試方法比較傳統(tǒng)，無法全面涵蓋課程的核心內(nèi)容。
針對教學(xué)中出現(xiàn)的上述問題，本文針對教學(xué)中出現(xiàn)的上述問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，提出一個(gè)比較合理的課程設(shè)置方案，而且提出一個(gè)教學(xué)模式的改革方案。
二、光纖通信課程教學(xué)改革的探索
針對目前光纖通信課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合通信工程專業(yè)的學(xué)生以及光纖通信這門學(xué)科本身的特點(diǎn)，我們主要從優(yōu)化課程設(shè)置、優(yōu)化教學(xué)方法、科研促進(jìn)課程深化改革以及改進(jìn)考核體系這四個(gè)方面進(jìn)行考慮，具體的討論內(nèi)容如下：
1.優(yōu)化課程設(shè)置。光纖通信課程的應(yīng)用范圍非常廣泛，很多專業(yè)都開設(shè)了光纖通信課程，但不同專業(yè)對光纖通信的要求是不一樣的，同時(shí)各專業(yè)掌握的基礎(chǔ)知識也差別很大。考慮到光纖通信對材料、物理、數(shù)學(xué)的要求相對較高，而光纖通信又是一門與通信息息相關(guān)的學(xué)科，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)光纖通信課程之前，應(yīng)具備一定程度的數(shù)學(xué)物理通訊基礎(chǔ)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)光纖通信課程是有一定通信背景以及數(shù)理知識。此外，由于通信工程專業(yè)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)，我們培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)該從事通信、電子類的工作，因此也需要開設(shè)一些專業(yè)課程（如移動(dòng)通信、現(xiàn)代通信網(wǎng)概論、光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）來強(qiáng)化光纖通信的運(yùn)用。
2.優(yōu)化教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。光纖通信是一門交叉學(xué)科，涉及學(xué)科知識比較多。因此，教學(xué)方法的優(yōu)化要從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面來考慮。
理論是學(xué)好一門課的基礎(chǔ)，對學(xué)生充分掌握理解系統(tǒng)、器件本身的特性以及應(yīng)用具有重要作用。對于學(xué)生反映比較難懂的理論，有計(jì)劃地復(fù)習(xí)和補(bǔ)充一些前導(dǎo)知識進(jìn)行理論鋪墊。例如信息光學(xué)、高等數(shù)學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)等知識都是本課程中要用到的重要理論。同時(shí)課堂內(nèi)容的講授要特別注重思路，對于難以理解的概念采用不同的分析方法，由淺入深，由宏觀到微觀，先通過介紹器件的理論模型架構(gòu)，再用嚴(yán)格的理論分析推導(dǎo)，說明器件工作原理、特性以及應(yīng)用。由于課時(shí)的限制，想要把所有的理論內(nèi)容都講深講透是不切實(shí)際的。因此，根據(jù)專業(yè)需要在課堂講授時(shí)，要抓住重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，做到主次分明，以點(diǎn)蓋面，每次課只講一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。不需要所有內(nèi)容都要面面俱到，在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生獲得最有價(jià)值、最重要的信息。在課堂教學(xué)中主要采用板書和多媒體相結(jié)合的授課方式。傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式使得教學(xué)內(nèi)容框架清晰、重點(diǎn)突出，方便理解，學(xué)生有充分的時(shí)間整理筆記，思路清晰。其缺點(diǎn)是信息量小、形式古板，內(nèi)容缺乏生動(dòng)性和形象性。因此可適時(shí)、適當(dāng)、適度地引入多媒體輔助教學(xué)，其優(yōu)點(diǎn)是有利于提高教學(xué)質(zhì)量和效果，增加上課的趣味性，而且能加快教學(xué)速度，減少教學(xué)難度，加深理解教材的深度。例如在課件中，插入一些圖片、動(dòng)畫、影音等多媒體文件，除了可以幫助學(xué)生能夠形象直觀地理解專業(yè)知識、增強(qiáng)教學(xué)效果外，還可以增加上課的趣味性，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
實(shí)踐教學(xué)主要從課堂實(shí)踐、課后團(tuán)體實(shí)踐等方面進(jìn)行加強(qiáng)。通過課堂演示、課堂討論，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生的思考和探索。例如借助光學(xué)仿真軟件，在課堂上直接演示光纖色散對光傳輸線路的影響，通過改變光纖長度來說明光纖色散對光信號傳輸特性的影響。另外開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，可以借助光學(xué)模擬軟件以及光纖通信實(shí)驗(yàn)設(shè)備來進(jìn)行光纖連接以及光學(xué)傳輸系統(tǒng)特性的操作實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對光纖通信系統(tǒng)的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生知道所學(xué)知識有什么用，怎么用。
3科研促進(jìn)課程的深化改革。光纖通信技術(shù)由于發(fā)展迅速快，專業(yè)知識更新快，新技術(shù)更新快，導(dǎo)致教材內(nèi)容相對滯后。教材中現(xiàn)有的新技術(shù)主要包括光波分復(fù)用技術(shù)、光交換技術(shù)、光孤子技術(shù)和相干光通信、光接入網(wǎng)等，這些技術(shù)中有的已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤液芏嗉夹g(shù)還在不斷更新，同時(shí)很多新出現(xiàn)的技術(shù)還沒有涉及到。為了讓學(xué)生了解光纖通信技術(shù)發(fā)展的最近前沿，可以嘗試將將最近的科技進(jìn)展融入到教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)節(jié)中，課堂上針對不同的教學(xué)內(nèi)容引入最新的研究成果，一方面可以以豐富教學(xué)形式，加深學(xué)生對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的理解，另一方面可以為學(xué)生打開一扇科研的窗口，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)和引導(dǎo)探索式、研究式的學(xué)習(xí)，相應(yīng)的以科研推動(dòng)光纖通信精品課程建設(shè)。
4改革考核體系。閉卷考試一直是考察學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度的唯一方式。而這種方式往往易造成學(xué)生死記硬背，扼殺學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性以及創(chuàng)造性。光纖通信課程的考核方式應(yīng)當(dāng)根據(jù)課程本身的特點(diǎn)以及教學(xué)要求加以重新設(shè)置，既要體現(xiàn)學(xué)生對基本知識的掌握能力，還要突出學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。因此在成績考核方面應(yīng)當(dāng)包括基礎(chǔ)知識考核、實(shí)踐能力考核、創(chuàng)新能力考核等方面。基礎(chǔ)知識考核可通過學(xué)生對每堂課課后習(xí)題作業(yè)的完成情況來考察;實(shí)踐能力主要考核學(xué)生對光纖系統(tǒng)組建、光纖熔接、光纖損耗測量等實(shí)驗(yàn)情況的考察;創(chuàng)新能力考核可通過只提出對于光纖系統(tǒng)的總體要求（傳輸容量、帶寬、響應(yīng)度等），要求學(xué)生通過模擬軟件以及試驗(yàn)箱進(jìn)行相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對仿真過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，提出改進(jìn)問題的方法，解決問題。
第7篇：光學(xué)光電子概念范文
一研究型教學(xué)模式的特點(diǎn)
1教學(xué)目標(biāo)重在提升綜合素質(zhì)
研究型教學(xué)模式要求在傳授知識和技能的同時(shí)，更注重培養(yǎng)學(xué)員的自學(xué)能力、獨(dú)立思考能力、洞察能力、分析并解決問題的能力、研究與創(chuàng)新能力、合作能力、組織管理能力[2]等等，提高學(xué)員的綜合素質(zhì)。
2教學(xué)方法的多樣性
研究型教學(xué)主張教學(xué)方法的多樣性，要求教員要?jiǎng)?chuàng)造性地運(yùn)用多種教學(xué)方法，如發(fā)現(xiàn)法、啟發(fā)法、討論法、案例法、探究法等為學(xué)員積極創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性，激勵(lì)學(xué)員獨(dú)立思考、探索。
3教學(xué)手段的現(xiàn)代化
研究型教學(xué)實(shí)施過程中，應(yīng)綜合利用多媒體課件、FLASH動(dòng)畫、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等現(xiàn)代化教學(xué)手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)和研究興趣與積極性，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
4教學(xué)組織的靈活性
研究型教學(xué)主張將實(shí)施集體教學(xué)、個(gè)別教學(xué)、方案比較、可行性論證等穿行。
5教學(xué)過程的探索性
研究型教學(xué)要求教員引導(dǎo)學(xué)員獨(dú)立提出一些研究課題，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)員的想象力和創(chuàng)造力，鼓勵(lì)學(xué)員獨(dú)立尋求解決問題的最佳方式和方法，并倡導(dǎo)對研究成果的多樣化表達(dá)。
6教學(xué)角色的平等性
研究型教學(xué)要求改變傳統(tǒng)教學(xué)中以老師為主體的狀態(tài)，要求以學(xué)員為中心、教員為主導(dǎo)，為學(xué)員提供信息，補(bǔ)充思路，創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)等激發(fā)學(xué)員主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)思索，強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)、教學(xué)相長。
二“應(yīng)用光學(xué)”課程分析
1課程特點(diǎn)分析
“應(yīng)用光學(xué)”課程是一門理論性、技術(shù)性、操作性較強(qiáng)的課程，是光學(xué)工程專業(yè)和光電信息專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。它的一個(gè)最大特色就是內(nèi)容非常豐富，光學(xué)零件繁多，新的光學(xué)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。學(xué)員普遍反映以下幾個(gè)問題：課程中概念很多、抽象難記；數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)繁雜，而且計(jì)算過程銜接緊密，一個(gè)步驟甚至一個(gè)光學(xué)量的符號弄錯(cuò)，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就全錯(cuò)了；理論多而實(shí)驗(yàn)少。因此，學(xué)員往往以為學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于掌握公式并會用來計(jì)算，而沒有體會到整門課程的精髓和樂趣，更不能理解這門課程在整個(gè)光學(xué)學(xué)科體系中的地位與作用。在學(xué)習(xí)中，學(xué)員只是被動(dòng)地接受知識，學(xué)習(xí)熱情不高。
2教學(xué)現(xiàn)狀分析
第一，教學(xué)內(nèi)容方面。在本課程的基礎(chǔ)原理部分，包括幾何光學(xué)的基本原理、球面光學(xué)系統(tǒng)、平面鏡棱鏡系統(tǒng)、光闌以及像差等部分章節(jié)，教材上的教學(xué)內(nèi)容是比較合適的。但對于典型光學(xué)系統(tǒng)和當(dāng)今光學(xué)領(lǐng)域前沿技術(shù)的介紹部分，課本的局限性就比較大。隨著光電子技術(shù)和新型光學(xué)工藝的發(fā)展，根據(jù)不同的使用要求和不同的使用場合，對光學(xué)系統(tǒng)提出的具體指標(biāo)都是不同的，各種新型光學(xué)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，這使得教材中此部分教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上存在一定的滯后性。
第二，教學(xué)方式和措施現(xiàn)狀。隨著信息技術(shù)進(jìn)入教學(xué)領(lǐng)域，本門課程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)板書+多媒體教學(xué)方式。多媒體課件內(nèi)容基本呈現(xiàn)課本內(nèi)容，但受到課程標(biāo)準(zhǔn)的要求限制，導(dǎo)致無法擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容；現(xiàn)行教學(xué)模式仍然是教員通過課堂傳授的方法向?qū)W員灌輸知識，學(xué)員在學(xué)習(xí)上被動(dòng)地接受知識，以記憶知識為主是傳統(tǒng)教學(xué)模式下的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式；應(yīng)用光學(xué)本身就是研究各種光學(xué)儀器的，如果沒有實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)分析和實(shí)際的設(shè)計(jì)操作，教學(xué)內(nèi)容很容易空洞化。
三“應(yīng)用光學(xué)”課程研究型教學(xué)實(shí)踐
針對“應(yīng)用光學(xué)”課程特性和教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)員特點(diǎn)與培養(yǎng)目標(biāo)，教員在本課程的教學(xué)過程中根據(jù)具體章節(jié)內(nèi)容采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，輔以多樣的教學(xué)手段，探討實(shí)施了研究型教學(xué)。在整個(gè)教學(xué)過程中，始終以學(xué)員為教學(xué)主體，以提升學(xué)員綜合素質(zhì)為教學(xué)目的，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，精心設(shè)計(jì)問題，整合了教學(xué)資源，輔以配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺豐富了教學(xué)內(nèi)容，極大地激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)員的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。
1貼近軍用光電裝備拓寬教學(xué)內(nèi)容，整合教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力
為了保證在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，既要強(qiáng)化基礎(chǔ)理論教學(xué)，又要引入應(yīng)用技術(shù)及前沿課題，課程中進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容的改革。結(jié)合軍校學(xué)員的特點(diǎn)和軍用光電工程專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)以及學(xué)員將來工作的需求，對教學(xué)內(nèi)容的深度、廣度與難度準(zhǔn)確把握，在培養(yǎng)學(xué)員運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力上下足了功夫。弱化了數(shù)學(xué)論證與推導(dǎo)，強(qiáng)化了基本原理，結(jié)合軍用光電裝備進(jìn)行教學(xué)，重在應(yīng)用分析。在教學(xué)過程中，所舉案例都具有明確的軍事應(yīng)用背景，如紅外搜索系統(tǒng)、可見光電視跟蹤系統(tǒng)、水下探潛系統(tǒng)、紅外熱成像目標(biāo)探測與識別系統(tǒng)等等。通過將所學(xué)知識與軍事應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)員的學(xué)習(xí)目的性更明確。
對于教材中的基礎(chǔ)知識部分，采用教員教授+學(xué)員自主獨(dú)立學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式，并提供機(jī)會讓學(xué)員講述自己對這部分知識的理解，通過表達(dá)加深對文本的理解，通過對話加強(qiáng)與其它學(xué)員的溝通和交流，最終對文本知識接受并升華；針對具有研究性的問題實(shí)施研究型教學(xué)，教員積極啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)員獨(dú)立思考，以學(xué)員獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以所用教材為基本研究內(nèi)容，以學(xué)員的生活和工作實(shí)際為參照對象，為學(xué)員提供充分的表達(dá)、質(zhì)疑、研究、討論問題的機(jī)會，提高學(xué)員對知識的理解并提高學(xué)員將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的能力。
2運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段實(shí)施研究型教學(xué)，提升學(xué)員綜合素質(zhì)
“應(yīng)用光學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，具有相當(dāng)?shù)睦碚撋疃龋瑫r(shí)又具有豐富的工程應(yīng)用。在研究型教學(xué)中，具體的教法的選擇應(yīng)與具體教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，既要抓住基本原理，又要注重實(shí)際應(yīng)用，開拓知識的應(yīng)用面。
在研究型教學(xué)方法實(shí)施過程中，教員系統(tǒng)深入地研究了授課內(nèi)容，以學(xué)員為中心對課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能將與課程內(nèi)容有關(guān)的實(shí)際問題帶入課堂，靈活運(yùn)用啟發(fā)式、設(shè)問式、研討式、案例式、實(shí)物演示等多種教學(xué)方法，綜合利用多媒體課件、板書、動(dòng)畫、網(wǎng)絡(luò)課程等教學(xué)手段為學(xué)員提供豐富的物理情景，激發(fā)學(xué)員提出問題，吸引學(xué)員共同思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)研究興趣與積極性。
3深入研究開發(fā)多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)
為提高研究型教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，我們深入研究并在校園網(wǎng)上開發(fā)了專門的“應(yīng)用光學(xué)”課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，拓展了課堂教學(xué)，為學(xué)員的課外學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了形式多樣的學(xué)習(xí)環(huán)境。我們將精心編制的教學(xué)課件、電子教案、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)進(jìn)度安排、教員信息、國內(nèi)外優(yōu)秀電子教材、中英文參考文獻(xiàn)、習(xí)題庫與歷屆考卷、授課視頻、國內(nèi)外優(yōu)秀教學(xué)視頻、演示實(shí)驗(yàn)視頻、教學(xué)案例的相關(guān)資料、科學(xué)家傳記等放在課程網(wǎng)站上，學(xué)員可以在課外時(shí)間充分利用網(wǎng)絡(luò)課堂預(yù)習(xí)、自學(xué)、復(fù)習(xí)、提交作業(yè)、查閱、學(xué)習(xí)感興趣的課外知識。同時(shí)，課程網(wǎng)站還具有在線答疑、論壇留言等功能，可方便教員和學(xué)員進(jìn)行互動(dòng)式交流，提高學(xué)員學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自主性。我們還將國內(nèi)知名大學(xué)的“應(yīng)用光學(xué)”精品課程和先進(jìn)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站進(jìn)行友情鏈接，里面匯集了國內(nèi)外一流大學(xué)的知名教授的視頻公開課，鼓勵(lì)學(xué)員進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)，了解國內(nèi)外相關(guān)課程教學(xué)模式和動(dòng)態(tài)。
4結(jié)合學(xué)科前沿與科研工作進(jìn)行研究型教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力
在實(shí)施研究型教學(xué)過程中，教員將“應(yīng)用光學(xué)”課程設(shè)計(jì)與學(xué)科前沿和科研工作緊密結(jié)合，將科學(xué)研究工作的思想、方法、技術(shù)等注入教學(xué)，將一些科研成果轉(zhuǎn)化為具體的教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中，我們充分利用本單位在光學(xué)精確制導(dǎo)技術(shù)方面的科研優(yōu)勢，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W員介紹相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究的前沿動(dòng)態(tài)；充分結(jié)合科研讓學(xué)員了解與應(yīng)用光學(xué)相關(guān)的一些研究項(xiàng)目，特別是應(yīng)用光學(xué)在一些重大軍事科研項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果。同時(shí)還適時(shí)將最新的研究成果引入課堂教學(xué)，加深學(xué)員對所學(xué)知識的理解。同時(shí)根據(jù)學(xué)員個(gè)性和能力，因材施教，讓一些有興趣、有想法的學(xué)員參與到科研活動(dòng)中來，發(fā)揮學(xué)員的才華，讓他們跟隨教員體會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行創(chuàng)新研究。
第8篇：光學(xué)光電子概念范文
關(guān)鍵詞：數(shù)值計(jì)算和模擬 光信息科學(xué)與技術(shù) 教學(xué)方法
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-0-02
21世紀(jì)是信息時(shí)代，信息技術(shù)是目前最活躍、發(fā)展最迅速、與人們生活最密切相關(guān)的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。該領(lǐng)域知識更新極快，同時(shí)新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮。信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展促使傳統(tǒng)的光學(xué)儀器科學(xué)向光電信息學(xué)科擴(kuò)展。目前，光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課程主要是光學(xué)原理、導(dǎo)波光學(xué)、光電子技術(shù)及應(yīng)用、光纖技術(shù)、光信息處理、激光原理等。這些是信息技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)，掌握好這些知識對于提高光電類專業(yè)人才具有極其重要的作用[1-3]。然而這些課程在實(shí)際教學(xué)中面臨著諸多問題，比如理論性與實(shí)踐性很強(qiáng)，概念抽象、數(shù)學(xué)推導(dǎo)很多等等，導(dǎo)致學(xué)生很難透徹的理解所有知識點(diǎn)。如何讓學(xué)生形象地理解抽象的物理概念以及在實(shí)際中的應(yīng)用一直是教學(xué)過程中的難題。
我們在教學(xué)過程中以信息科學(xué)相關(guān)內(nèi)容為基礎(chǔ)，從基本的物理概念出發(fā)，建立相應(yīng)的理論模型，并將其中的光學(xué)問題歸納為特征方程求根、積分求解、常微分方程求解等幾類數(shù)值求解問題，借助MATLAB編程效率高、簡單易學(xué)、人機(jī)交互好、可拓展性強(qiáng)以及強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和圖形顯示功能，利用編程來完成現(xiàn)代光學(xué)典型問題的模型求解，通過數(shù)據(jù)和圖形來展示現(xiàn)代光學(xué)問題的本質(zhì)，將其運(yùn)用到導(dǎo)波光學(xué)的教學(xué)中，獲得了很好的效果。
1 平板波導(dǎo)中的TE模
平面波導(dǎo)中的導(dǎo)波模可以分解為TE模和TM模，TE模在光波傳播方向上的電場分量為0，而TM模則在光傳播方向上的磁場分量為0。介質(zhì)平板波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)以及建立的坐標(biāo)系如圖（1）所示。其中n1、n2和n3分別是覆蓋層、導(dǎo)波層和襯底的折射率。根據(jù)波動(dòng)方程，導(dǎo)波層內(nèi)場的形式應(yīng)是正弦函數(shù)與余弦函數(shù)的疊加，而在覆蓋層和襯層中場應(yīng)是指數(shù)衰減的形式。結(jié)合磁場分量方程組的邊界條件，可以得到模式本征方程：
當(dāng)n1=n3時(shí)對應(yīng)的結(jié)果為對稱波導(dǎo)的情況。在導(dǎo)波光學(xué)教學(xué)學(xué)中有一些問題的物理過程并不難建立，但所得方程求解復(fù)雜或沒有解析解，這一類方程被稱為超越方程。雖然這類問題不能給出嚴(yán)格的解析解，但可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值分析，我們編寫Matlab程序數(shù)值分析了方程（1），當(dāng)d=0.02 m，f=10e9Hz時(shí)得到如圖2（a）所示的色散關(guān)系曲線。同時(shí)可以計(jì)算出三層平板光波導(dǎo)內(nèi)的電場分布，見圖2（b）。
通過將 MATLAB 運(yùn)用到三層平板波導(dǎo)模式理論中，在計(jì)算作圖中發(fā)揮了重要作用，使計(jì)算機(jī)在經(jīng)典理論中得到充分應(yīng)用，也使傳統(tǒng)光波導(dǎo)理論更加完善，容易理解。
2 高斯光束的性質(zhì)
使用穩(wěn)定的球面腔的激光器所發(fā)出的基模激光將以高斯光束的形式在空間傳播。高斯光束的傳輸規(guī)律和透鏡系統(tǒng)對高斯光束的變換是激光原理與實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到的具有實(shí)際意義的問題。高斯光束的解析表達(dá)式如下：
式中，R（z），w（z）分別表示z坐標(biāo)處高斯光束的等相位面曲率半徑及等相位面上的光斑半徑。高斯光束在其軸線附近可以看做是一種分布均勻的高斯球面波，在傳輸過程中曲率中心不斷改變，其振幅在橫截面內(nèi)為一高斯函數(shù)，強(qiáng)度集中在軸線極其附近，且等相面保持為球面。根據(jù)高斯光束的性質(zhì)，使用MATLAB作出束腰半徑為0.5 mm的高斯光束在束腰處的三位光強(qiáng)分布圖如圖3所示。
3 單模光纖的模場
說明光纖波導(dǎo)特性的重要的物理量是光纖的V數(shù)，它表示為V=k0?a?NA。k0是自由空間波數(shù)，a是纖芯半徑，NA是其數(shù)值孔徑，V數(shù)可用于說明哪些波導(dǎo)模被允許在一個(gè)特殊的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中傳播，當(dāng)V滿足0
4 結(jié)語
利用MATLAB的仿真與計(jì)算功能，鼓勵(lì)學(xué)生通過主動(dòng)思考、自主探索，去研究專業(yè)課程中的一些更深入的問題，在掌握理論知識的前提下，讓學(xué)生建立相應(yīng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型，然后編寫程序，去完成對知識的鞏固與拓寬，這是一種自我學(xué)習(xí)、不斷提高的探索過程，也是為學(xué)生以后的研究工作奠定基礎(chǔ)。同時(shí)可以結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，以MATLAB為平臺，開發(fā)制作光波導(dǎo)和激光等高等光學(xué)現(xiàn)象仿真程序，并運(yùn)用于計(jì)算機(jī)所支持的課堂教學(xué)中，以其作為演示實(shí)驗(yàn)配合光學(xué)理論的講授，很好地解決了真實(shí)實(shí)驗(yàn)因環(huán)境限制而不能進(jìn)入課堂的難題。利用仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果指導(dǎo)實(shí)際教學(xué)，可以將抽象難懂的光學(xué)概念和規(guī)律直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，提升教學(xué)效果，突破實(shí)驗(yàn)儀器對教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容擴(kuò)展和延伸的限制。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡章芳，羅元.光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式建設(shè)探討[J].素質(zhì)教育論壇，2009（4）：1-2.
[2] 劉煥淋，陳勇.MATLAB在數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（26）：148.
第9篇：光學(xué)光電子概念范文
【關(guān)鍵詞】光學(xué)相控陣；光波導(dǎo)；遺傳算法；旁瓣壓縮
0 引言
激光掃描在激光成像、激光顯示、光開關(guān)、激光打印等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求。光學(xué)相控陣是一種可實(shí)現(xiàn)靈活、快速和精確的非機(jī)械光束定向掃描方法，可望解決傳統(tǒng)激光掃描技術(shù)的瓶頸。光學(xué)相控陣掃描的概念來源于微波相控陣掃描，其一般原理是：相控陣是由許多移相器排列而構(gòu)成的陣列，通過調(diào)節(jié)從各移相器輻射出的電磁波相位之間的關(guān)系，使從各移相器輻射出的電磁波在設(shè)定的方向上都彼此同相，產(chǎn)生彼此加強(qiáng)的干涉，于是相控陣在此方向上輻射出一束高強(qiáng)度的電磁波。而在其它方向上，從各移相器輻射出的電磁波都不滿足彼此同相的調(diào)制，電磁波間干涉的結(jié)果就是彼此相消，所以在其它方向上輻射強(qiáng)度接近為零。
其中，光波導(dǎo)陣列電光掃描器是一種新型的相控陣技術(shù)，相對于目前研究的光學(xué)相控陣有很多優(yōu)點(diǎn)。這種光波導(dǎo)陣列電光掃描器可以提供高分辨率、自由尋址、無慣性的激光掃描。另外它還具有掃描范圍大、掃描速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低、體積小、加工技術(shù)較成熟的優(yōu)點(diǎn)。光波導(dǎo)陣列電光掃瞄技術(shù)將用于目標(biāo)探測的激光雷達(dá)、紅外制導(dǎo)、紅外探測、衛(wèi)星通信，信息處理等方面，無論是在軍事還是民用方面將產(chǎn)生重要的影響。隨著光電子技術(shù)及超高速，智能集成電路的發(fā)展，相控陣技術(shù)將向全固態(tài)化、積木化、智能化的方向發(fā)展。
本文根據(jù)國內(nèi)外激光技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，在前期研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入研究了光波導(dǎo)陣列電光掃描系統(tǒng)。基于已有文獻(xiàn)對光波導(dǎo)陣列電光掃描器原理和特性的研究，探索了光波導(dǎo)陣列電光掃描器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，重點(diǎn)討論掃描光束的邊瓣壓縮技術(shù)。通過Matlab軟件進(jìn)行模擬，分析了單元空間分布規(guī)律對光波導(dǎo)陣列電光掃描器空間輻射場的影響，以及光波導(dǎo)光學(xué)相控陣各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對電光掃描器性能的影響。提出了通過優(yōu)化光波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)光學(xué)相控陣掃描光束的邊瓣壓縮技術(shù)方案。
1 非規(guī)則光波導(dǎo)陣列理論
在規(guī)則光學(xué)相控陣中，空間輻射的柵瓣分散了主瓣的能量，對主瓣探測造成了干擾，而且在主瓣的掃描過程中，柵瓣能量有可能會進(jìn)一步增加而使主瓣能量大大降低，所以柵瓣的存在降低了光學(xué)相控陣的性能，為此人們提出了非規(guī)則光學(xué)相控陣?yán)碚摗?/p>
非規(guī)則光學(xué)相控陣技術(shù)中，各相控單元之間的距離是不相等的，通過改變單元間距可以達(dá)到壓縮柵瓣的目的。單元間距不規(guī)則分布降低柵瓣能量的原理是：由于相控單元間距di不相等，在光束掃描時(shí)，兩個(gè)相鄰單元間的空間相位差Δ？漬不再是恒定值，而應(yīng)與相鄰兩個(gè)單元的間距成正比，這樣才能使輸出相位面近似為斜面，滿足相位匹配。這樣在掃描角度？茲s上，衍射光束相干相長，形成主瓣，而在其它衍射方向上，由于打破了原有的周期性結(jié)構(gòu)，相鄰單元的陣內(nèi)相位差不會都同時(shí)滿足形成柵瓣的條件，從而可使柵瓣的強(qiáng)度大大降低。
非規(guī)則光波導(dǎo)光學(xué)相控陣的方向分布函數(shù)E（？茲）表示為：
3.2 單元間距的不規(guī)則分布
前面討論的是基于di是單調(diào)遞增的情況，對于N不是很大的情況，這個(gè)假設(shè)條件是很好滿足的。但如果N很大，會使di變的很大，對于光波導(dǎo)陣列電光掃描器而言，會使加工變的非常困難。為了克服這一點(diǎn)，我們可以讓di按一定規(guī)律遞增和遞減，而不止是單調(diào)遞增，這樣就可以有效減小di和光波導(dǎo)陣列電光掃描器的口徑。
4 結(jié)論
通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改變光波導(dǎo)陣列電光掃描器的單元間距di的分布，可以改變衍射光場的分布。適當(dāng)?shù)膁i的分布可以有效的降低柵瓣的強(qiáng)度，在壓縮柵瓣的同時(shí)，副瓣會增強(qiáng)。本文對多種分布進(jìn)行對比，通過數(shù)值模擬繪制曲線，取曲線最小值處對應(yīng)的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制空間輻射場分布圖，對大量圖像進(jìn)行對比，得出結(jié)論：di按線性規(guī)律分布可得到最佳的邊瓣壓縮效果。對光波導(dǎo)陣列結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有參考意義。
【參考文獻(xiàn)】
[1]呂秀品，馮克成，劉偉奇.光學(xué)相控陣掃描的理論研究[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，25（2）：47-49.
