光學(xué)電子技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：光電子技術(shù)；理論教學(xué)；實驗教學(xué)

Study on the teaching method in the optoelectronic technology course of electronic information engineering major

Luo Binbin, Zhao Mingfu, She Li, Zhou Dengyi, Cao Yang, Quan Xiaoli

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: The importance of the optoelectronic technology course in electronic information engineering major is elaborated in this paper, and then according to author’s teaching experience of many years, the content, method and means of theoretical and experimental teaching of optoelectronic technology course in electronic information engineering major are discussed in details.

Key words: optoelectronic technology; theoretical teaching; experimental teaching

電子信息工程專業(yè)是一個包含電子科學(xué)技術(shù)、信息與通信工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)設(shè)計、研究、應(yīng)用與開發(fā)，電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的工程專業(yè)。當(dāng)代信息技術(shù)的高速發(fā)展離不開電子信息科學(xué)技術(shù)，但是當(dāng)今很多高端的信息技術(shù)成果融合了微電子學(xué)、光電子學(xué)、計算機(jī)工程及通信工程等多門學(xué)科的交叉知識。而且，目前很多具有良好基礎(chǔ)的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生在他們的碩士和博士階段，通常會選擇光電子技術(shù)的相關(guān)研究方向，而具備了良好電子學(xué)知識的學(xué)生更容易將電子學(xué)中的概念移植到光頻段中，如果在本科階段也修習(xí)了光電子技術(shù)這門基礎(chǔ)課程，那么在他們的深造階段將會更容易進(jìn)入光電子相關(guān)領(lǐng)域的課題研究。因此，電子信息工程專業(yè)的學(xué)生除了需要掌握本專業(yè)的課程知識以外，也應(yīng)該熟悉現(xiàn)代信息技術(shù)的其他相關(guān)知識，如光電子技術(shù)。然而根據(jù)筆者的調(diào)研，雖然目前很多重點大學(xué)及二本院校的電子信息工程專業(yè)都意識到光電子技術(shù)的重要性，但很少開設(shè)光電子技術(shù)這門課程。本文從光電子技術(shù)的研究內(nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展等方面說明其在電子信息工程專業(yè)教育中的重要性，并研討電子信息工程專業(yè)中的光電子課程的理論和實驗教學(xué)方法。

1 光電子技術(shù)簡介

早在19世紀(jì)，人們就已經(jīng)用麥克斯韋(Maxwell)的經(jīng)典電磁理論對光的本質(zhì)進(jìn)行了研究，認(rèn)為光是波動的電磁場，關(guān)于光的吸收和輻射，1917年愛因斯坦(Einstein)建立了系統(tǒng)的光電子學(xué)理論，使人們認(rèn)識了光的波粒二相性。但是直到20世紀(jì)60年代之前，光學(xué)和電子學(xué)仍然是兩門獨立的學(xué)科。1960年世界上第一臺激光器研制成功，這標(biāo)志著光學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了一個新階段。隨后在對激光器和激光應(yīng)用的廣泛研究中，電子學(xué)發(fā)揮了重要的作用，光學(xué)和電子學(xué)的研究有了廣泛的交叉領(lǐng)域，形成了激光物理、非線性光學(xué)、波導(dǎo)光學(xué)等新學(xué)科。20世紀(jì)70年代以來, 由于半導(dǎo)體激光器和光纖技術(shù)的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進(jìn)了光學(xué)和電子學(xué)及其他相應(yīng)學(xué)科(數(shù)學(xué)、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領(lǐng)域。光電子學(xué)一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關(guān)注，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)了光電子學(xué)及光電子技術(shù)的發(fā)展。光電子技術(shù)包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息存儲和處理等。

因此，可以這么說，現(xiàn)代信息技術(shù)的支撐學(xué)科是微電子學(xué)和光學(xué)，光電子學(xué)則是由電子學(xué)和光學(xué)交叉形成的新興學(xué)科，對信息技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。光電子技術(shù)是光頻段的電子技術(shù)，是電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，光電子技術(shù)是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎(chǔ)，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)技術(shù)等前沿學(xué)科理論，是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科，其技術(shù)廣泛應(yīng)用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術(shù)光電信息產(chǎn)業(yè)。同時，隨著生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，其中的信息獲取手段對光電子技術(shù)的依賴程度越來越高，加快了這些學(xué)科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學(xué)科，比如生物光子學(xué)、光醫(yī)學(xué)等。

綜上所述，可見光電子技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光電子技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，也應(yīng)該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來開設(shè)。

2 光電子技術(shù)課程教學(xué)研究

2.1 光電子技術(shù)課程的理論教學(xué)

第2篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

桂林電子科技大學(xué)坐落在世界山水旅游歷史文化名城桂林市，是全國四所電子科技大學(xué)之一，是工業(yè)和信息化部與廣西壯族自治區(qū)共建高校，廣西壯族自治區(qū)重點建設(shè)高校。學(xué)校始建于1960年，共有金雞嶺、花江、北海3個校區(qū)，建校面積近5000畝。中國繞月探測工程總設(shè)計師、國家科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國科學(xué)院孫家棟院士為學(xué)校名譽(yù)校長。

學(xué)?，F(xiàn)設(shè)有22個學(xué)院(教學(xué)部)及研究生院，涵蓋工、理、經(jīng)、管、文、法和藝術(shù)7個學(xué)科門類)?，F(xiàn)有廣西重點學(xué)科16個(含設(shè)計學(xué))，其中廣西優(yōu)勢特色重點學(xué)科5個;擁有信息與通信工程、機(jī)械工程、儀器科學(xué)與技術(shù)3個一級博士學(xué)位授權(quán)點。11個一級學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點，3個二級學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點(不含一級學(xué)科覆蓋點)，有工商管理碩士(MBA)、工程碩士(含11個工程碩士領(lǐng)域)兩類專業(yè)學(xué)位授權(quán)點;60個全日制本科專業(yè)(含特色專業(yè)5個)。學(xué)?，F(xiàn)有全日制本、碩、博學(xué)生及高職生、留學(xué)生近30000人，非全日制及獨立學(xué)院學(xué)生近20000人。學(xué)?，F(xiàn)有教職員工2600余人，其中專任教師1400多人，高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)教師近900人，博士學(xué)位教師300余人。目前學(xué)校教師中有150人次進(jìn)入和省部級各類高層次人才行列。經(jīng)過50多年的建設(shè)和發(fā)展，學(xué)校已經(jīng)成為一所以工為主、電子信息學(xué)科和國防軍工特色鮮明、優(yōu)勢突出，理、管、經(jīng)、文、法、藝術(shù)等多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展，在區(qū)內(nèi)外有一定影響力的大學(xué)。

學(xué)校面向全國招生。于1985年開始招收設(shè)計類學(xué)生，是全國最早開展設(shè)計藝術(shù)教育的高等院校之一。藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院現(xiàn)有教師近90人，具有高級職稱教師38人，特聘教授、兼職教授3人，碩士生導(dǎo)師25人。學(xué)院現(xiàn)有自主設(shè)置二級學(xué)科碩士點2個(工業(yè)設(shè)計、數(shù)字化藝術(shù)與設(shè)計)，本科專業(yè)8個：產(chǎn)品設(shè)計、視覺傳達(dá)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、服裝與服飾設(shè)計、動畫、書法學(xué)、工業(yè)設(shè)計(理工類)、數(shù)字媒體技術(shù)(理工類)。工業(yè)設(shè)計專業(yè)2006年獲得廣西區(qū)首批“優(yōu)質(zhì)專業(yè)”稱號，2009年獲得人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)立項建設(shè)，2011年獲得廣西區(qū)首批特色專業(yè);2009年動畫實驗室獲得廣西區(qū)省級動畫實驗教學(xué)示范建設(shè)中心。2013年藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院“設(shè)計學(xué)”成為廣西區(qū)省級重點學(xué)科，同時獲得廣西壯族自治區(qū)級動漫人才培養(yǎng)基地。目前在校學(xué)生1500余人(含碩士研究生、留學(xué)生)。教學(xué)環(huán)境、教學(xué)設(shè)備完善，擁有數(shù)字媒體、人機(jī)工程、模型、攝影、表面裝飾工藝等專業(yè)實驗室和教學(xué)示范中心，學(xué)院近兩年先后投入400萬元著力建設(shè)“綜合創(chuàng)新設(shè)計與制作實驗平臺”和“數(shù)字藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)作平臺”，能滿足各專業(yè)教學(xué)需要。

近幾年學(xué)院在各級各類學(xué)術(shù)期刊上近1000篇，學(xué)術(shù)會議論文160余篇，EI、ISTP檢索160余篇，獲國家、廣西省級項目及獎項10多項，出版專著、編著、教材40余部，獲國家專利近50項。學(xué)生在工業(yè)設(shè)計、平面設(shè)計、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、動畫、服裝表演、數(shù)字媒體設(shè)計等方面共獲得各級各類獎項1500余項。

一、2015年招生專業(yè)及計劃(美術(shù)類、表演方向)

1、產(chǎn)品設(shè)計70人(文理兼招);(國標(biāo)代碼130504，本科)

2、動畫70人(文理兼招);(國標(biāo)代碼130310，本科)

3、視覺傳達(dá)設(shè)計70人(限招文史類);(國標(biāo)代碼130502，本科)

4、環(huán)境設(shè)計90人(限招文史類);(國標(biāo)代碼130503，本科)

5、服裝與服飾設(shè)計(服裝設(shè)計)30人(限招文史類);(國標(biāo)代碼130505，本科)

6、服裝與服飾設(shè)計(服裝設(shè)計與表演)30人(限招文史類，報考本專業(yè)不得兼報其它專業(yè))。(國標(biāo)代碼130505，本科)

二、招生范圍

面向廣西、廣東、山東、河南、河北、安徽、山西、黑龍江、遼寧、貴州、云南、江蘇、浙江、陜西、福建、海南等16個省、自治區(qū)招生。

三、報考須知

1、招生對象：高中畢業(yè)生、中等藝術(shù)學(xué)校應(yīng)屆畢業(yè)生或同等學(xué)歷者。

2、報考條件：

(1)熱愛祖國、遵紀(jì)守法、身體健康，符合國家招生規(guī)定,通過本省美術(shù)類聯(lián)考并取得合格證。

(2)報考我校藝術(shù)類各專業(yè)要求無色盲、色弱。

(3)服裝與服飾設(shè)計專業(yè)(服裝設(shè)計與表演)報名要求：要求男生身高不低于178cm，女生身高不低于166cm。五官端正、身材勻稱，腿型要粗細(xì)均勻，中線筆直。

(4)產(chǎn)品設(shè)計、動畫專業(yè)招收文史類和理工類考生，其他專業(yè)只招收文史類考生。

3、報名方式：考生一律按“就近報考”原則，按規(guī)定在指定考點報名，不接受函報。請嚴(yán)格按各省考點報名要求報名(如：規(guī)定不能跨省報名或不接收外省考生報名等)。

4、報名所需材料：

(1)本人18位數(shù)字的身份證原件;

(2)戶口所在地招生辦提供的普通高考準(zhǔn)考證或報名號;

(3)考點規(guī)定的其他材料。

5、考試成績查詢： 我校將于4月中旬前通過學(xué)校本科招生網(wǎng)提供考試成績查詢，專業(yè)考試合格者，由學(xué)校按相關(guān)規(guī)定的比例寄發(fā)合格證;專業(yè)成績不合格者不另發(fā)通知，合格考生須在戶口所在地的普通高校招生辦公室報名，參加普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試。(專業(yè)考試時未填寫本省高考考生號者，請于3月底前將本人高考考生號電話告之我校0773-2290400)

6、入學(xué)復(fù)查： 新生入學(xué)后三個月內(nèi)進(jìn)行全面復(fù)查，凡不符合錄取規(guī)定及弄虛作假者，取消入學(xué)資格。

四、考試科目及分值

(1)產(chǎn)品設(shè)計、動畫、環(huán)境設(shè)計、視覺傳達(dá)設(shè)計、服裝與服飾設(shè)計(服裝設(shè)計、服裝設(shè)計與表演)等專業(yè)考試科目設(shè)置：素描(100分)、色彩(100分)，兩科成績相加取平均分為專業(yè)成績;使用同一套題目，不按具體專業(yè)劃線，統(tǒng)一按美術(shù)類專業(yè)劃線。

(2)服裝與服飾設(shè)計(服裝設(shè)計與表演)專業(yè)考試科目設(shè)置為：在素描、色彩專業(yè)考試后，增加面試(100分)，按3:7權(quán)重計算專業(yè)成績(美術(shù)專業(yè)成績*0.3 + 面試成績*0.7 = 專業(yè)成績);單獨劃線。

(3)考試時間：以各省考點安排為準(zhǔn)。如有變動，請考生注意各考點的招生考試廣告專欄。

五、錄取原則

符合教育部和考生生源所在地省級招生部門關(guān)于藝術(shù)類專業(yè)的投檔規(guī)定，政治思想品德考核、體檢及專業(yè)課考試成績合格、文化成績達(dá)到所在省(市、區(qū))藝術(shù)類本科錄取控制分?jǐn)?shù)線的情況下，在已投檔者中參照其填報專業(yè)志按綜合分從高到低擇優(yōu)錄取【綜合分=專業(yè)分(按比例折合成百分制)×60%+文化分(按比例折合成百分制)×40%】。

服裝與服飾設(shè)計(服裝設(shè)計與表演)錄?。焊呖嘉幕煽冞^本省最低錄取控制分?jǐn)?shù)線，按我校校考專業(yè)成績從高到低擇優(yōu)錄取。

六、聯(lián)系方法

1、桂林電子科技大學(xué)地址：廣西桂林市金雞路1號;郵政編碼：541004

2、學(xué)校網(wǎng)址：guet.edu.cn

第3篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

關(guān)鍵字：自動焦度計；16點數(shù)學(xué)模型；FPGA；面陣CCD

焦度儀主要用于測量眼鏡鏡片(包括角膜接觸鏡片和多焦點鏡片)的頂焦度、柱鏡度、棱鏡度、光學(xué)中心及確定眼鏡鏡片的散光軸位方向等，在未切邊的眼鏡鏡片上打印標(biāo)記，并可檢查眼鏡鏡片是否正確安裝在鏡架中的精密光學(xué)計量儀器。焦度儀又稱屈光度計、鏡片測度儀，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院眼科、眼鏡店和鏡片廠家。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的自動焦度計主要基于兩種測量原理：自動調(diào)焦原理和投影原理?；谧詣诱{(diào)焦原理的焦度計多采用高分辨率、雙線陣CCD獲取光路信號，通過數(shù)字信號處理系統(tǒng)進(jìn)行信號采集、分析和計算，并驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行自動對焦，從而得到鏡片的相關(guān)參數(shù)。基于投影原理的自動焦度計采用高分辨率面陣CCD獲取圖像，通過FPGA對圖像位置形狀進(jìn)行處理，得到被測鏡片的相關(guān)參數(shù)。與基于自動調(diào)焦原理的焦度計相比，投影式自動焦度計具有測量速度快、加工成本低等優(yōu)點。但是，該焦度計采用四個測量點建立數(shù)學(xué)模型，光學(xué)系統(tǒng)的容錯能力較差。光路中一旦存在障礙物，如分劃板上落有灰塵，系統(tǒng)會出現(xiàn)錯誤的測量結(jié)果或停止測量。

文中所研究的焦度計是基于投影原理的自動焦度計。但是，與國內(nèi)同類產(chǎn)品不同的是，本文所研究的自動焦度計采用了一種新的測量圖像建立數(shù)學(xué)模型，其測量精度和穩(wěn)定性較國內(nèi)同類產(chǎn)品有了較大的提高。

1全自動焦度計光學(xué)算法推導(dǎo)

1.1全自動焦度計的工作原理

圖1為自動焦度計的光路原理圖。點光源發(fā)出的光，經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直，照射到被測眼鏡片上發(fā)生偏折，再經(jīng)過分光光闌和測量透鏡投射到CCD上，在CCD上得到含有數(shù)學(xué)模型的圖像。由于被測鏡片的屈光狀態(tài)不一樣，在CCD上所成像的大小、位置和形狀會發(fā)生變化，通過CCD接收和微機(jī)對圖像位置形狀的處理，可得到被測鏡片的相關(guān)參數(shù)。

1.2 16點數(shù)學(xué)模型

圖2 為無測量鏡片，即0D時，CCD上的成像分布圖。當(dāng)被測鏡片為負(fù)球面鏡時，十六個光斑相對于初始位置對稱地擴(kuò)張；當(dāng)被測鏡片為正球面鏡時，十六個光斑相對于初始位置對稱地收縮。將16個光斑按圖3虛線所示分成四組。分別求出X方向或者Y方向上兩個像點之間的距離，即可得到被測球鏡的頂焦度S值。設(shè)四組光斑求出的頂焦度值為S1、S2、S3和S4，則S值為

當(dāng)被測鏡片為柱面鏡時，CCD上的光斑分布圖如3所示。由于柱面鏡含有兩個主頂焦度，因此，16個光斑成不對稱分布。現(xiàn)以其中一組光斑(4個測量點)為例推導(dǎo)柱面鏡主頂焦度的計算方法。設(shè)A點與C點在X軸方向上的距離為x2，在Y軸方向上的距離為y1；設(shè)B點與D點在X軸方向上的距離為x1，在Y軸方向上的距離為y2。假設(shè)D1、D2分別為柱面鏡的兩個主頂焦度，θ為柱面鏡的軸角。有以下方程成立

D1+D2=x2+y2(2)

D12+D22=x12+x22+y12+y22(3)

x1=-y1=sinθcosθ(D1-D2)(4)

由方程(1)、(2)、(3)可推出

其余三組光斑的計算方法同上，在這里不再累述。不防設(shè)四組光斑計算出的柱面鏡頂焦度值為C1、C2、C3和C4，軸角為θ1、θ2、θ3和θ4，則柱面鏡的頂焦度C值和軸角為

2 全自動焦度計的圖像處理系統(tǒng)

根據(jù)自動焦度計的工作原理以及系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能設(shè)計出硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)由兩大部分組成：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由CCD、A/D、AVR單片機(jī)和FIFO存儲器組成，主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存儲到FIFO存儲器；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由FPGA、LCD、FIFO存儲器、鍵盤、和LED光源組成，主要負(fù)責(zé)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算，并將計算結(jié)果輸出顯示或打印。

CCD是面陣敏感元件，在積分的時間內(nèi)，CCD敏感元件上積累電荷，當(dāng)積分完畢，將電荷數(shù)據(jù)依次移出。由于電荷數(shù)據(jù)是微弱的模擬量，須經(jīng)信號放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換得到本系統(tǒng)所需的數(shù)字量。為了減小對FPGA的CPU的占用率，在CCD采樣板上設(shè)置一存儲器，將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)暫存一下，以供FPGA系統(tǒng)讀取。當(dāng)光路中無測量鏡片時，F(xiàn)PGA讀取CCD的采集數(shù)據(jù)，計算出光斑的中心位置，并將計算結(jié)果作為系統(tǒng)的初始參數(shù)。當(dāng)光路中插入被測鏡片時，分劃板在CCD上的成像位置將發(fā)生變化，位置的變化量與被測鏡片的球鏡度和柱鏡度有相互對應(yīng)的比例關(guān)系。FPGA接收像的位置信息經(jīng)變換后計算出被測鏡片的相關(guān)參數(shù)。

3 圖像的二值化處理

由上述系統(tǒng)可以看出，圖像處理的好壞會直接影響測量的精度和穩(wěn)定性。由于圖像采集設(shè)備CCD采用PAL制，所以系統(tǒng)要求FPGA處理一幀圖像的時間不超過20ms。圖像二值化算法的選擇標(biāo)準(zhǔn)為簡單有效，易于實現(xiàn)。故本系統(tǒng)采用最大類間方差閾值分割算法。最大類間方差法的基本思想是把圖像中的像素按灰度值用閾值t分成兩類A和B。A由灰度值在0－t之間的像素組成，B由灰度值在t+1―L-1(L為圖像灰度級數(shù))之間的像素組成，按下式計算A和B之間的類間方差

δ2(t)=wA(t)[uA(t)-u(t)]2+wB(t)[uB(t)-u(t)]2(11)

式中wA(t)為A中所包含的像素數(shù)，wB(t)為B中所包含的像素數(shù)。uA(t)為A中所有像素的平均灰度值，uB(t)為B中所有像素的平均灰度值。u(t)為全圖的平均灰度值。

從0到L―1依次改變t值，取使δ(t)為最大的t值作為最佳閡值T。

通常一個光斑的中心坐標(biāo)應(yīng)為該光斑的圓心。但是，經(jīng)過FPGA處理后的圖像由于離散化，已不是規(guī)則排列，故采用質(zhì)心計算法求出光斑的中心。首先設(shè)光斑由n個像素組成，每個像素對應(yīng)的空間坐標(biāo)為(xi，yi)，灰度值為p(xi，yi)，則該光斑的質(zhì)心坐標(biāo)為

由于xi和yi是FPGA內(nèi)存圖像的質(zhì)心坐標(biāo)，通過一定的當(dāng)量換算可折算成實際圖像中光斑的中心坐標(biāo)。將各點的中心坐標(biāo)帶入式(7)-(10)，即可求出被測鏡片的相關(guān)參數(shù)。

4結(jié)束語

文中提出了一種新的全自動焦度計的測量圖像，并建立了相應(yīng)的計算方法。運用該系統(tǒng)測量系列標(biāo)準(zhǔn)鏡片，技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國家相關(guān)檢驗標(biāo)準(zhǔn)。 與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比較，該測量系統(tǒng)具有以下3個優(yōu)點：

(1)16個點同時參與測量，可瞬間獲取以前三倍的數(shù)據(jù)量，提高了焦度計的精度等級；

(2)多點測量提高了光學(xué)系統(tǒng)的容錯能力，即使光學(xué)系統(tǒng)中存在一些障礙物，也不容易出現(xiàn)測量誤差；

(3)多點測量擴(kuò)大了鏡片的測量范圍，特別是在測量多焦點鏡片時，更容易找到最高度數(shù)的位置。

目前，自動焦度計正朝著全自動、多功能、高精準(zhǔn)的方向發(fā)展。進(jìn)一步提高產(chǎn)品的精度等級及智能化水平將成為今后自動焦度計的研究方向。

第4篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；實踐環(huán)節(jié)；光電子；弱勢學(xué)科

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671―1580（2014）03―0049―02

工科專業(yè)直接面向工礦企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)，具有很強(qiáng)的實際應(yīng)用背景，尤其是包括光電子技術(shù)在內(nèi)的電子科學(xué)與技術(shù)這樣的前沿學(xué)科，具有專業(yè)知識更新快、理論基礎(chǔ)要求高、實踐應(yīng)用范圍廣等特點，對社會高新技術(shù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。因而，培養(yǎng)既具備理論基礎(chǔ)又掌握實踐技能的復(fù)合應(yīng)用型人才成為社會發(fā)展的迫切需要。

一、我系光電子專業(yè)方向概況

近年來，許多高校先后開設(shè)與光電子相關(guān)的專業(yè)或?qū)I(yè)方向，但受客觀辦學(xué)條件和主觀重視程度的影響，各個院校的光電子專業(yè)（方向）發(fā)展參差不齊。中國礦業(yè)大學(xué)作為以礦業(yè)為特色的高等院校，在與煤炭能源相關(guān)的領(lǐng)域形成了優(yōu)勢學(xué)科，但“電子科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科起步較晚且基礎(chǔ)薄弱，1998年獲批設(shè)置本科專業(yè)，2011年3月獲批碩士學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科點，目前有近500在校生。本文以礦業(yè)院校背景下光電子專業(yè)方向的相關(guān)實踐教學(xué)改革為例，探討如何更好地解決實踐教學(xué)環(huán)節(jié)這個專業(yè)發(fā)展的軟肋。

本系學(xué)生在第一、二學(xué)年已系統(tǒng)學(xué)習(xí)通識教育課程、專業(yè)大類課程；第三學(xué)年通過自主選擇由專業(yè)類轉(zhuǎn)入具體專業(yè)學(xué)習(xí)，包括微電子和光電子兩個專業(yè)方向，主要開設(shè)的專業(yè)核心課程有《激光原理與技術(shù)》《半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)》《光電子技術(shù)》等；第四學(xué)年則加入了若干專業(yè)課程供選修，其中與光電子相關(guān)的有《光電檢測技術(shù)》《半導(dǎo)體光電子器件》《微波技術(shù)》《學(xué)科講座》，這些課程全部或部分承接《光電子技術(shù)》，主要任務(wù)是進(jìn)一步加深和拓寬專業(yè)知識體系。相對于微電子方向的課程內(nèi)容較固定單一、本科階段無需配套硬件實驗等情況，光電子方向所面臨的問題要復(fù)雜和困難得多，其研究領(lǐng)域“廣”、相關(guān)課程“雜”、所需硬件“多”，因而其實踐環(huán)節(jié)的作用就顯得格外突出，需要合理規(guī)劃和大力建設(shè)。為此，我們制定了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力、偏應(yīng)用”的教學(xué)原則，特別是“重能力、偏應(yīng)用”主要靠實踐環(huán)節(jié)來加強(qiáng)。

二、光電子專業(yè)方向的實踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革

針對光電子方向的“廣、雜、多”特點，我們從人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展兩方面考慮，根據(jù)我系目前光電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置做好實踐環(huán)節(jié)改革和建設(shè)，以實現(xiàn)既“厚基礎(chǔ)、寬口徑”又“重能力、偏應(yīng)用”的教學(xué)原則和培養(yǎng)目標(biāo)。以此為思路，主要從以下三方面入手，做好實踐環(huán)節(jié)教學(xué)工作。

1.根據(jù)已有專業(yè)課程體系，合理配置實驗硬件設(shè)備

這一方面是硬件條件基礎(chǔ)，既需國家和學(xué)校的大力支持，更要自己精打細(xì)算，在資金有限的情況下合理配置。作為學(xué)校的弱勢學(xué)科，光電子的實驗多年來一直是教學(xué)方面的軟肋，特別是其中的光學(xué)、光電儀器一般比較精密和昂貴，添置與使用都要耗費大量經(jīng)費和人力，因而應(yīng)當(dāng)貴精不在多。根據(jù)我系光電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程的實驗要求，兼顧專業(yè)綜合實踐、畢業(yè)設(shè)計等，我們配置了系統(tǒng)類、器件類的多套綜合設(shè)備，涵蓋激光原理、光纖通信、光電信息、光電檢測與成像等光電子的主要領(lǐng)域，所購置設(shè)備盡量滿足模塊化、易組合、可替換、可綜合等要求，除了保證驗證性實驗功能，更應(yīng)讓師生自主設(shè)計、開發(fā)新的實驗功能。目前所配置的光電子儀器設(shè)備已可滿足相關(guān)課程的實驗教學(xué)，其中“光纖信息與光通信綜合實驗平臺”既可提供完整的系統(tǒng)級傳輸、通信實驗，也可提供光纖、無源光器件、有源光器件、波分復(fù)用、光纖光柵傳感等器件級功能驗證、測試實驗；“大功率氦氖氣體激光器”、“半導(dǎo)體泵浦激光原理與技術(shù)綜合實驗系統(tǒng)”等可提供激光原理相關(guān)實驗、研究的設(shè)備支持；“光電技術(shù)綜合實驗系統(tǒng)”既能提供幾何光學(xué)、物理光學(xué)、光電檢測（含光電成像）等基本的器件級實驗，也可搭建創(chuàng)新性的系統(tǒng)級實驗。

2.引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)教學(xué)相長，保證實踐環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣

這一方面是具體實施過程，需要師生合力完成。我系與光電子相關(guān)的實踐環(huán)節(jié)中，固定的是《光電子技術(shù)》等專業(yè)核心課程和《光電檢測技術(shù)》等專業(yè)選修課程的課堂實驗和課后設(shè)計，可選的是《專業(yè)綜合實踐II（微波與光電子）》、畢業(yè)設(shè)計。此外，諸如電子技術(shù)綜合設(shè)計等其他課程也會有部分學(xué)生選擇光電子方面的題目。另外，一些學(xué)生還主動將這些知識應(yīng)用于各類大學(xué)生科技競賽和畢業(yè)設(shè)計。這樣從第5學(xué)期至第7學(xué)期乃至畢業(yè)，從課堂到課后甚至課外，都有光電子的實踐內(nèi)容。在上述各種實踐環(huán)節(jié)中，課堂實驗是重中之重，也是師生互動最多的一環(huán)。實用性強(qiáng)是光電子方向?qū)I(yè)課的顯著特點，無論從課堂教學(xué)效果還是學(xué)生未來就業(yè)來看，都需要配套實驗。從課堂教學(xué)看，光電子技術(shù)知識中大部分采用光學(xué)微觀視角，僅理論闡述而無實驗演示，學(xué)生難以親身體會具體的光電物理現(xiàn)象和觀察測試指標(biāo)數(shù)據(jù)，只能被動地聽講和接受，難有動力思考和交流；相反，若能通過實驗展示其中有趣的物理現(xiàn)象和高效的處理手段，則可激發(fā)學(xué)生的探索興趣。從多年教學(xué)實踐看，絕大多數(shù)學(xué)生喜歡用實驗去學(xué)習(xí)體會知識，也愿意在實驗中和老師交流，往往還能提出很好的想法，實現(xiàn)師生間教學(xué)相長。從學(xué)生就業(yè)看，只有平時接觸過實物和進(jìn)行過操作，才能避免眼高手低，防止理論與實踐脫節(jié)，增加就業(yè)競爭力，更快更好地適應(yīng)實際工作。

3.積極尋求高新企業(yè)合作，建設(shè)生產(chǎn)實習(xí)實踐基地

最后這一方面是完善提高途徑，需要社會力量的參與。人才的培養(yǎng)是面向社會需求的，我國的光電子產(chǎn)業(yè)正處速發(fā)展階段，需要大量的光電子技術(shù)人才。因而，與相關(guān)企業(yè)進(jìn)行密切合作交流是將人才培養(yǎng)和社會需求接軌的有效手段。從國內(nèi)光電產(chǎn)業(yè)來看，已形成環(huán)渤海、長三角、珠三角、中西部等四大區(qū)域。我校所在的江蘇省徐州市位于環(huán)渤海和長三角兩大區(qū)域之間，可向這些區(qū)域中的光電企業(yè)尋求合作交流，目前已建立合作關(guān)系的企業(yè)有天津拓普、天津耀輝、大恒等知名光電企業(yè)。同時，還應(yīng)在本地積極尋求建立實習(xí)實踐基地，目前已和本市的江煤集團(tuán)共建“礦大信電學(xué)院――江煤集團(tuán)大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地”，每年暑期可安排全系學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)，參與企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理、企業(yè)文化等諸多方面，體驗光電傳感等設(shè)備、安全監(jiān)控等系統(tǒng)的生產(chǎn)過程。

三、結(jié)論

總之，像我系這樣的弱勢學(xué)科，發(fā)展光電子專業(yè)方向的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，需要從硬件條件基礎(chǔ)、具體實施過程、完善提高途徑多方面著手解決。通過做好實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)工作，本系本學(xué)科的發(fā)展獲得了極大的推動，正在穩(wěn)步實現(xiàn)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力、偏應(yīng)用”的符合社會需要的復(fù)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

[參考文獻(xiàn)]

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第5篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞]電子技術(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1009-914X（2016）10-0297-01

一、電子科學(xué)與技術(shù)概述

電子技術(shù)是依據(jù)電子學(xué)的基本原理，利用電子元器件設(shè)計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學(xué)，它主要概括為：信息電子功能材料和器件、超大規(guī)模系統(tǒng)集成芯片設(shè)計，納米電子器件，電子離子光學(xué)與帶電粒子束物理，信息顯示器件與技術(shù)，光電子材料與器件，現(xiàn)代信息光子學(xué)與技術(shù)等。本學(xué)科在電子陶瓷與器件、鐵電薄膜與器件、納米電子器件、儲能與能量轉(zhuǎn)換材料與器件、電子離子光學(xué)現(xiàn)論與系統(tǒng)、信息顯示器件、超快速光電子學(xué)、超大規(guī)模集成物理與電路設(shè)計等。目前，電子技術(shù)在各行各業(yè)都有著非常重要的價值，它所包含的內(nèi)容逐漸豐富，現(xiàn)如今其技術(shù)已經(jīng)日趨完善，迎來發(fā)展的高峰期。

二、電子技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用

1、傳統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域中，應(yīng)用廣泛的主要是交直流電動權(quán)，直流電動機(jī)具有較強(qiáng)的調(diào)速功能，為其供電的可控整流電源或者是直流電源，多數(shù)采用的是電力電子裝置。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力電子變頻技術(shù)迅速發(fā)展并成熟，它使得交流電機(jī)的調(diào)速性能得到了很大的提升，并且逐步取代直流電機(jī)，占據(jù)市場的主要地位。在工業(yè)生產(chǎn)中，交流電機(jī)廣泛應(yīng)用于不同載荷的軋鋼機(jī)和數(shù)控機(jī)床上，發(fā)揮著重要的作用和良好的性能。為了避免在設(shè)備啟動中引起電流沖擊，一些不需要采用電力電子裝置的設(shè)備也開始廣泛取該裝置設(shè)備。同時，在電鍍裝置中也安裝使用了整流電源，冶金工業(yè)中的高頻，中頻感應(yīng)加熱電源也廣泛使用電力電子技術(shù)，電力電子技術(shù)的使用范圍和規(guī)模在日益擴(kuò)大。

2、通信工程的應(yīng)用

從工程技術(shù)角度來看，電子技術(shù)與通信工程相結(jié)合，在社會生活的各種應(yīng)用迅速的發(fā)展，它包括：移動通信與個人通信、衛(wèi)星通信、光通信、寬帶通信與寬事通信網(wǎng)、多媒體通信、語音處理及人機(jī)交互、圖像處理與圖像通信、信號處理及其應(yīng)用技術(shù)、集成電路設(shè)計與制造，電子設(shè)計自動化技術(shù)及其應(yīng)用，通信與測量系統(tǒng)的電路技術(shù)，微波技術(shù)及其應(yīng)用，微波傳輸。輻射及散射，微波電路，微波元器件，微波工程，光電子學(xué)與光纖通信工程，信息光電子工程，電子束，離子柬及顯示工程，真空電子工程，電子與光電子器件，微電子系統(tǒng)設(shè)計與制備，納米材料與技術(shù)等。

3、在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用

電子技術(shù)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用主要為交通系統(tǒng)應(yīng)用，電力機(jī)車目前正在由傳統(tǒng)直流電機(jī)傳動向交流電機(jī)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)變。主要采用GTO控制器件，整流和逆變用PWM控制，所以可使輸入電流為正弦波。目前，很多國家在研制采用直線同步電機(jī)驅(qū)動的磁懸浮列車，一旦該技術(shù)成熟并成功應(yīng)用的話，將會為交通帶來一次變革，不僅有利于縮短時間還對節(jié)能減排做出重要貢獻(xiàn)，電機(jī)技術(shù)還可以用于汽車的發(fā)動機(jī)。在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控的燃油噴射裝置因其性能卓越而被廣泛應(yīng)用。通過電子噴油裝置可以自動地保證發(fā)動機(jī)始終在最佳工作狀態(tài)。使其輸出功率在一定的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣，同時通過實驗獲得最佳的工作條件，并輸入存儲器中，當(dāng)發(fā)動機(jī)開始工作時，根據(jù)傳感器測得的空氣流量、排氣管中的含氧量等參數(shù)，按照事先編號的運算程序進(jìn)行，然后控制發(fā)動機(jī)在最佳工況下。

4、在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的一個新興技術(shù)，已經(jīng)在國民經(jīng)濟(jì)和社會建設(shè)中發(fā)揮著巨大的作用，對于未來輸電系統(tǒng)的性能也有顯著的影響。目前，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)涉及到諸多方面，例如：發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等。在配電系統(tǒng)中，電力電子裝置可以用于防止電網(wǎng)的瞬間停電、瞬間電壓跌落和閃變等情況，便于進(jìn)行電能的質(zhì)量控制，改善輸供電的質(zhì)量。電子技術(shù)還可以應(yīng)用于變電所中，在變電所中主要是給操作系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的交直流操作電源，給蓄電池充電等都需要電子裝置。

5、在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

電子技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用主要有電子病歷、生物芯片、便攜式醫(yī)療電子檢測儀、遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)等。電子病歷是電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。可以為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供適時的醫(yī)療信息，是系統(tǒng)化的居民健康檔案。也可以為醫(yī)療責(zé)任提供證據(jù)；利用傳感器的生物芯片，可以對人體進(jìn)行DNA的檢測，快速處理相關(guān)信息，親子鑒定等；電子技術(shù)應(yīng)用于便攜式醫(yī)療電子檢測儀，可以通過微控制器，連接醫(yī)療機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)醫(yī)生對患者的后期診療觀察，有利于醫(yī)療效果的發(fā)揮；同時，利用醫(yī)學(xué)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)等，可以達(dá)到醫(yī)學(xué)的遠(yuǎn)程診療，實現(xiàn)醫(yī)學(xué)資源的共享，有利于偏遠(yuǎn)地共的醫(yī)學(xué)診療。

三、電子科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)在電子科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷普及，在不斷的改變著人們的日常生活方式和方法。而隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和材料技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子技術(shù)也在逐步走向?qū)W科集成化的發(fā)展傾向，將逐步呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢。

微型化

微型化的提出，是以納米技術(shù)作為現(xiàn)代電子科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展的基礎(chǔ)。并由此延伸出了納米電子學(xué)，其主要則是在納米的尺度之下，對事物運動的規(guī)律和特性進(jìn)行深入的研究，從而利用納米級的事物專屬特性對其進(jìn)行開發(fā)和利用，主要利用與生物科技以及醫(yī)療工程中，納米檢測儀器，納米電器件等將逐漸被廣泛使用，再一次收發(fā)電子器件的變革。

智能化

智能化作為現(xiàn)代電子科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，在很大的程度上對其進(jìn)行使用，從而代替了各種不同危險的、枯燥的工作。如現(xiàn)代制造中的智能焊接、智能車載和智能機(jī)器人，都是對電子科學(xué)與技術(shù)的不斷應(yīng)用，而未來電子技術(shù)智能化的應(yīng)用，將使得人們的勞動力由繁重的體力勞動中解放出來，讓人們有空閑進(jìn)行更加輕松、安全的工作，比如智能組裝流水線。智能礦脈探測等都是智能化電子技術(shù)的應(yīng)用范疇。

精確化

技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得人們開始從原始的勞力勞動中解放，開始轉(zhuǎn)向信息更為流傳的精確程度，現(xiàn)代電子科學(xué)與技術(shù)可以應(yīng)用于各種觀測，傳達(dá)室輸性行業(yè)，如氣象預(yù)測、信息傳輸、醫(yī)療檢測等更多方面軍。提高觀測精確度，做到在最小程度內(nèi)的信息精確，做到最小的信息傳達(dá)輸損耗。

平民化

截止到目前為止，大部分的電子科學(xué)與技術(shù)開始被逐步應(yīng)用在了特定的人員、特定的地點和特定的階段，如在醫(yī)療中不斷使用的B超技術(shù)，在氣象通信中使用的氣象預(yù)測衛(wèi)星等。而這些技術(shù)已經(jīng)完備，但是，在很大程度上還屬于少數(shù)人在開始使用。而為更好的促進(jìn)全民使用電子設(shè)備，小型化、平民化趨勢正在成為未來發(fā)展的新起點和新方向。如現(xiàn)代的血糖測試儀、灑精測試器等也開始逐步實現(xiàn)平民化，從而可以適當(dāng)降低精確度，大加幅度縮小體積。降低操作難度，提高產(chǎn)品安全系數(shù)，降低材料成本，做到平民化與高科技化兩種等級，盡量面向更多人群開放。

5、光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化

光電子技術(shù)涉內(nèi)容：光子產(chǎn)生、控制的激光技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)；光子傳輸?shù)牟▽?dǎo)技術(shù)；光子探測和分析的光子檢測技術(shù)；光計算和信息處理技術(shù)；光子存儲信息的光存儲技術(shù)；光子顯示技術(shù)；利用光子加工與物質(zhì)相互作用的光子加工與光子生物技術(shù)。由以上技術(shù)形成的光電子行業(yè)的五大類產(chǎn)業(yè)格局：光電子材料與元件產(chǎn)業(yè)、光信息（資訊）產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)光學(xué)（光學(xué)器材）產(chǎn)業(yè)、光通信產(chǎn)業(yè)、激光器與激光應(yīng)用（能量、醫(yī)療）產(chǎn)業(yè)。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類歷史即將進(jìn)入一個嶄新的時代，電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和更新在隨著時間的步伐，在不斷的改變。并在逐步的廣大化，電子科學(xué)技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合有利于促進(jìn)社會科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無論是生活還是科學(xué)研究，電子技術(shù)都不必不可少的獨立技術(shù)，電子科學(xué)與技術(shù)對于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國防建設(shè)都具有重要的戰(zhàn)略意義。

第6篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所“寬帶微波信號產(chǎn)生與傳輸?shù)墓庾蛹夹g(shù)”項目摘得2016年中國光學(xué)工程學(xué)會科技創(chuàng)新獎一等獎的桂冠。消息一出，人們在關(guān)注和熱議這項創(chuàng)新成果的同時，對于其背后的科研團(tuán)隊，也是好奇心泛濫。

據(jù)了解，完成這項科研成果的牽頭單位，是中科院半導(dǎo)體研究所微波光電子團(tuán)隊，由祝寧華研究員組建于1998年，是集成光電子學(xué)國家聯(lián)合重點實驗室和中國科學(xué)院固態(tài)光信息技術(shù)實驗室的重要組成部分，目前有核心成員16人，在讀博士和碩士研究生30余人，主要致力于光電子技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究。

可以說，這是一支碩果累累的研究團(tuán)隊――至今為止，他們研制的高速激光器、高速探測器、窄線寬激光器等系列產(chǎn)品在中國電科集團(tuán)、航天集團(tuán)等50余家大型知名企業(yè)成功應(yīng)用，好評連連；他們在高速模擬直調(diào)激光器的研究上已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平；他們出版了3部專著，發(fā)表了200余篇高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文，僅獲得的國家授權(quán)發(fā)明專利就有近百項。

也可以說，這是一支低調(diào)的科研隊伍――在有點事兒就要“上熱搜”、“上頭條”的今天，他們瞄準(zhǔn)國家重大任務(wù)需求，專注探索前沿基礎(chǔ)科學(xué)和高新技術(shù)。就連這次獲獎，除了象征性地發(fā)了通稿之外，媒體上就再沒見關(guān)于他們的過多描述。

這種“猶抱琵琶半遮面”的神秘感，更是增加了人們的好奇和猜測，他們?yōu)槭裁慈绱说驼{(diào)？他們究竟在研究什么？

瞄準(zhǔn)行業(yè)缺口

事實上，微波光電子團(tuán)隊的研究對象―微波光電子技術(shù)、高速光電子技術(shù)―并不像人們想象的那樣神秘，嚴(yán)格來說都屬于光電子技術(shù)的交叉方向，目前在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而這種交叉融合的方式，也是近年來光電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。

光電子技術(shù)，確切地應(yīng)該稱為信息光電子技術(shù)，是光子技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合而成的高新技術(shù)，涉及光顯示、光儲存、激光等領(lǐng)域，是未來信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，也是我國的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在國防工業(yè)、能源、汽車、信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著戰(zhàn)略性的作用。

1998年，受中科院“百人計劃”感召，祝寧華舉家從德國回到中國，并在中科院半導(dǎo)體所組建微波光電子研究團(tuán)隊。此后近20年，這支隊伍在祝寧華的帶領(lǐng)下，逐漸成為我國光電子技術(shù)領(lǐng)域的代表性研究團(tuán)隊之一，并在高速半導(dǎo)體激光器等光電子器件及應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷取得創(chuàng)新突破，有效提高了我國光電子器件及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展水平。

最為稱道的成績之一，是他們提出了高速光電子器件動態(tài)特性精確測試方法。祝寧華表示，芯片高頻特性的精確測試，一直是困擾業(yè)界的老大難問題之一?！耙驗楣怆娮有酒某叽绶浅Ｐ?，長度僅有200～300微米，波導(dǎo)寬度僅有2～6微米，這使得芯片與測試夾具尺度之間相差了數(shù)百倍，并且芯片與測試儀器本身還存在嚴(yán)重的阻抗失配（激光器3～8歐，探測器和調(diào)制器數(shù)百歐），所以在原來的技術(shù)水平下，要想實現(xiàn)精確測試難度非常大?！?/p>

微波光電子團(tuán)隊在祝寧華帶領(lǐng)下，針對這一難題開展研究攻關(guān)，有效解決了微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)中的相位不確定性、校準(zhǔn)方程相關(guān)性、頻率限制等關(guān)鍵問題。這一突破讓扣除測試儀器和夾具的影響變?yōu)榭赡?，為獲得較為準(zhǔn)確的高頻特性參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)悉，光電子器件高頻響應(yīng)測試主要分為兩類―采用微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測量器件在某一驅(qū)動信號幅度和不同頻率下的響應(yīng)特性，以及采用誤碼分析儀測量器件在不同驅(qū)動信號幅度和某一速率時的響應(yīng)特性。

據(jù)祝寧華介紹，一直以來，業(yè)界都沒有能適用于不同頻率和不同驅(qū)動幅度下響應(yīng)特性的測試方法和分析模型。意識到這一需求缺口，微波光電子團(tuán)隊在前期所獲突破的基礎(chǔ)上繼續(xù)展開研究，首次提出了激光器動態(tài)P-I特性曲線/曲面的概念，并給出了相應(yīng)的測試方法。一系列測試證明，采用該方法商用儀器能夠獲得器件特性的直觀描述，從理論上解決了工作參數(shù)優(yōu)選的問題，為獲得最佳高頻響應(yīng)特性提供了技術(shù)保證。

大膽決策創(chuàng)新

正所謂“蛇無頭而不行，鳥無翅而不飛”，每個隊伍都有其靈魂人物，并且作為隊伍的核心，其實力也極其重要。對于微波光電子團(tuán)隊來說，這個人無疑是祝寧華，他專注科研、淡泊名利的精神一直感染著團(tuán)隊里的每一個人。

在從事高速光電子學(xué)理論、器件及系統(tǒng)研究的30多年里，祝寧華修正了光電子器件的模場理論，建立了器件優(yōu)化設(shè)計分析模型，提出了一系列測試和封裝設(shè)計方法，組織了光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的研究和實施，為我國光電子學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

多年來，微波光電子團(tuán)隊之所以能夠頻頻在光電子研究領(lǐng)域取得創(chuàng)新和突破，一定程度上與祝寧華這個帶頭人多次敢為人先的大膽決策息息相關(guān)，封裝技術(shù)的創(chuàng)新就是一個很好的例子。

封裝技術(shù)，是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)，也可以是指半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，發(fā)揮著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，同時也是溝通芯片內(nèi)部與外部的橋梁―芯片上的接點用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

TO封裝是激光器比較常用的一種成本較低的封裝技術(shù)，一直以來業(yè)界普遍認(rèn)為，這項技術(shù)只適合封裝低速率半導(dǎo)體激光器。祝寧華卻不這么認(rèn)為，他向863專家組提出了研制高速TO激光器的大膽建議。

隨后，他帶領(lǐng)團(tuán)隊展開攻關(guān)，提出了一種光電子芯片本征動態(tài)特性參數(shù)提取方法，可以扣除芯片電極和封裝所引入寄生參數(shù)的影響。同時，他們還提出了封裝設(shè)計潛在帶寬分析的概念，據(jù)此發(fā)展了封裝寄生參數(shù)影響的綜合評估技術(shù)，為芯片及模塊的優(yōu)化設(shè)計提供了有效手段。

這些創(chuàng)新的設(shè)計思路后來被微波光電子團(tuán)隊成功應(yīng)用于激光器、探測器和調(diào)制器的封裝設(shè)計中，研制出10Gb/s和40Gb/s數(shù)字通信激光器模塊，并與華為、中興、光迅、海信等公司合作，開發(fā)了一系列高速光收發(fā)模塊，近五年累計創(chuàng)造了近20億元的新增銷售。

與此同時，祝寧華長期從事高速激光器的理論和實驗研究，在意識到這一光電子器件的發(fā)展前景時，他在我國率先提出了研究高速激光器的建議，并從1998年開始，先后主持研制了2.5GHz、10GHz、18GHz高速激光器相關(guān)項目，使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平從起步到跟蹤發(fā)展再到國際領(lǐng)先，為我國多個重大型號任務(wù)中核心元器件的自主可控做出了貢獻(xiàn)，相關(guān)成果獲2013年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。他將這些研究整理成《光電子器件微波封裝和測試》、《光纖光學(xué)前沿》等專著并出版，為我國光電子器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了指導(dǎo)和借鑒。

超前布局規(guī)劃

多年來，微波光電子團(tuán)隊都能夠在激烈競爭中搶占先機(jī)，對所處行業(yè)未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)判，并提早部署研究計劃。這已經(jīng)成為他們的制勝法寶。最具代表性的，就是他們對光電子發(fā)展趨勢的預(yù)判。

眾所周知，全球已經(jīng)步入信息經(jīng)濟(jì)時代，信息產(chǎn)業(yè)成為了許多國家的支柱產(chǎn)業(yè)。而光電子技術(shù)的發(fā)展在很大程度上決定著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。祝寧華介紹說，高速光電子器件在光通信系統(tǒng)的各個層次都有重要應(yīng)用，如高速光傳輸、大容量光交換、寬帶光接入和微波光子技術(shù)等，是實現(xiàn)高速光信息生產(chǎn)、傳輸、放大、探測、處理等功能的器件，是寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的核心，而激光器則是光通信系統(tǒng)的“心臟”。

祝寧華很早之前就曾指出，隨著光網(wǎng)絡(luò)和光通信技術(shù)向大容量、低功耗和智能化方向發(fā)展，為實現(xiàn)更高速、更寬帶光通信傳輸系統(tǒng)，光電子集成將會成為高速光電子器件的發(fā)展趨勢之一，同時也是突破速率和能耗兩大制約光通信技術(shù)未來發(fā)展瓶頸的有效途徑，而高速激光器的研制也會成為行業(yè)焦點。

意識到這一發(fā)展方向的重要性，2009年左右，祝寧華組織實施了“信息光電子學(xué)”系列研討會，以及863計劃和基金委“十二五”、“十三五”光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究，促成了多個863主題項目和國家基金委重大項目的立項，積極推動了高速光電子集成芯片的發(fā)展。

不僅如此，祝寧華還帶領(lǐng)微波光電子團(tuán)隊針對高速光電子集成器件在國內(nèi)率先開展深入探索研究，取得了突破性進(jìn)展。他們提出了光電子集成芯片陣列三維封裝技術(shù)，解決了光電子集成芯片封裝過程中面臨的微波阻抗嚴(yán)重失配、模場失配和串?dāng)_等難題。美國光學(xué)學(xué)會刊物OPN以《中國光子集成》為題對微波光電子團(tuán)隊的相關(guān)研究進(jìn)展做了大篇幅封面報道，進(jìn)一步提升了我國在這一前沿領(lǐng)域的國際影響。

成績證明實力

在過去的近20年，祝寧華帶領(lǐng)的這支隊伍在高速光電子器件領(lǐng)域的研究中，為我國實現(xiàn)了一個又一個創(chuàng)新突破，但他們卻很少對外提及。對他們來說，科研需要沉浸其中，而他們有限的時間只夠用來投入研究，再無暇顧及其他。所以這些年，這支隊伍證明自己實力的方式“簡單”、“粗暴”―不斷創(chuàng)新、不斷突破，不斷刷新成果記錄：

他們在光通信和光網(wǎng)絡(luò)的核心器件高速光波導(dǎo)調(diào)制器的研制方面，采用保角變換法和點匹配法，很好地解決了以有限元為代表的常用數(shù)值計算法難以精確描述光調(diào)制器電極邊緣效應(yīng)的難題，確保了光波和微波傳輸特性測試分析的精確度，為器件設(shè)計和制備提供了有效保證。

他們首次將變分理論用于光波導(dǎo)傳輸特性分析，有效解決了采用數(shù)值分析法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時面臨的異常困難，建立了光波導(dǎo)基膜和高階模場分布的解析表達(dá)式，并在此基礎(chǔ)上獲得了導(dǎo)模數(shù)目和模式傳播常數(shù)等參數(shù)，在不同結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)分析中成功應(yīng)用，相關(guān)成果榮獲中國科學(xué)院自然科學(xué)三等獎。業(yè)內(nèi)評價稱：“該方法表達(dá)式簡單、參數(shù)確定方便、精確度高，為完善光波導(dǎo)理論體系作出了重要貢獻(xiàn)?！?/p>

他們創(chuàng)新性地提出基于頻率分束法的光外差技術(shù)，將光譜結(jié)構(gòu)分析從光域轉(zhuǎn)到電域，解決了傳統(tǒng)Michelson干涉儀光譜分析法存在的光束發(fā)散、透鏡振動等限制問題，將光譜分辨率由105提高到了1017。借助這一方法，他們研究了光波列（構(gòu)成光譜的基本單元）的線寬和長度，以及時間和頻率分布規(guī)律，建立了半導(dǎo)體激光器超精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)模型。同時，基于該理論，他們還提出了非對稱耦合腔的單片集成激光器機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒕€寬壓榨到35KHz以下，比常規(guī)DFB激光器小了2個量級。航天五院測試后確認(rèn)其滿足航天定標(biāo)要求，意味著我國在該類核心器件的研發(fā)上實現(xiàn)了自主可控。

他們還大膽提出頻率相干性概念，完善了波長不同的兩束光相干性描述，明確雙光束拍頻產(chǎn)生微波信號的頻譜線寬取決于光束相干性，與光束本身光譜線寬無關(guān)，以及兩個單片集成激光器的輸出光也具有頻率相干性，并首次實現(xiàn)了基于微波光子技術(shù)的單片集成窄線寬微波源芯片，具有體積小、調(diào)諧范圍大、不需要微諧振器等特點。

這種可調(diào)諧激光器在5微秒內(nèi)實現(xiàn)了DC～40GHz的快速掃頻，與傳統(tǒng)電子學(xué)微波源技術(shù)相比，大大拓寬了頻帶快讀，掃頻速率提高了3個量級。這一突出成果一經(jīng)發(fā)表，便立刻獲得了UrekAlert和總參某部的高度關(guān)注，認(rèn)為該方法為實現(xiàn)高效電子對抗裝置及系統(tǒng)提供了可能。

…………

在科研上，這支隊伍的表現(xiàn)其實很高調(diào)―提出大膽建議的是他們，提前判斷發(fā)展趨勢的是他們，打破國外禁運限制的也是他們，這些華麗的成果是他們非凡實力的最佳佐證。低調(diào)，只是為了屏蔽一切干擾和雜念，心無旁騖地沉浸在科研的世界中。

對于光電子技術(shù)的未來，祝寧華表示，光電子技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)對國家的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響，大到軍工、航天、國防等領(lǐng)域，小到家用電器的信號傳遞、燈光照明等。全球光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模已超1萬億美元，我國的光電子技術(shù)產(chǎn)品市場也始終保持著兩位數(shù)的高速增長，市場可觀、潛力巨大。

第7篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】 光電子技術(shù) 光醫(yī)學(xué) 光保健 學(xué)科現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

一 引言

生物醫(yī)學(xué)光學(xué)與光子學(xué)是光學(xué)或者說光子學(xué)現(xiàn)展的一個分支學(xué)科。由于光學(xué)與光子學(xué)是具有極強(qiáng)應(yīng)用背景的學(xué)科，所以“生物醫(yī)學(xué)光子技術(shù)”這一多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域在20世紀(jì)末葉也隨之應(yīng)運而生。

激光技術(shù)作為一項重大的科技成就，為研究生命科技和疾病的發(fā)生、發(fā)展開辟了新的途徑，為保健和臨床診療提供了嶄新的手段,推動人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

可以把與光的產(chǎn)生、傳播、操縱、探測和利用有關(guān)的物理現(xiàn)象和技術(shù)包括在內(nèi)的科學(xué)及工程籠統(tǒng)地簡稱為光學(xué)。用光學(xué)最廣的含義來概括各研究領(lǐng)域及其相關(guān)交叉分支時必然包括了激光和光電子技術(shù)。運用光學(xué)及其技術(shù)研究光與人體組織的相互作用問題可歸之于“組織光學(xué)”范疇。它是研究光輻射能量在生物組織體內(nèi)的傳播規(guī)律以及有關(guān)組織光學(xué)特性的測量方法的一門新興交叉學(xué)科，是光醫(yī)學(xué)（光診斷和光治療）的理論基礎(chǔ)。經(jīng)過40多年的發(fā)展，激光與光電子技術(shù)在人類的保健、醫(yī)療以及生命科學(xué)中產(chǎn)生了很大影響。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，光電子技術(shù)使各種新療法，包括從激光心臟手術(shù)到用光學(xué)圖像系統(tǒng)的關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡進(jìn)行微損膝關(guān)節(jié)修復(fù)等，成為可能或得以實現(xiàn)。目前，科學(xué)家們正致力于研究光學(xué)技術(shù)在非侵入式診斷和檢測上的應(yīng)用，如乳腺癌的早期探查、糖尿病患者葡萄糖的“無針”監(jiān)控等。激光在醫(yī)學(xué)上的最早應(yīng)用雖然集中在治療方面，然而在80年代初期起便開始了光診斷技術(shù)的探索。指望無損害地獲得診斷信息是這些研究的驅(qū)動力之一，其中在物理學(xué)中高度發(fā)展的光譜技術(shù)有望在診斷醫(yī)學(xué)中得到應(yīng)用。利用光纖把光傳輸?shù)缴眢w內(nèi)部的能力，可以完成膀胱、結(jié)腸和肺等器官的檢查。隨著醫(yī)學(xué)診斷方法向無損化方向發(fā)展，利用光電子學(xué)技術(shù)對組織體進(jìn)行鑒別和診斷，有可能更早期、更精確地診斷各種疾病。近年來，人們開始把這種診斷方法稱之為“光活檢”。

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、健康概念的更新以及人民生活水平的提高，從20世紀(jì)80年代后期起，“激光美容術(shù)”在世界各地包括在我國各大城市逐漸地開展。保健美容是光電子技術(shù)應(yīng)用越來越活躍的領(lǐng)域。激光技術(shù)應(yīng)用于美容外科的起步較早，使得一些在美容整形外科很棘手的疾病，如太田痣、血管瘤等治療變得簡易有效。到20世紀(jì)末，人們又開發(fā)了一種稱為光子嫩膚術(shù)的新美容技術(shù)。它基于選擇性的光熱解作用，有效地改善肌膚的質(zhì)地和彈性，達(dá)到美容的效果。之所以用激光或強(qiáng)脈沖光進(jìn)行非消融性的嫩膚或治療越來越流行，是因為這類手術(shù)具有無損、不必住院、幾乎無副作用和無疼痛，從而使受術(shù)者容易接受的優(yōu)點。

國家自然科學(xué)基金委員會先后二次在“光子學(xué)與光子技術(shù)”以及“生物醫(yī)學(xué)光學(xué)”優(yōu)先資助領(lǐng)域戰(zhàn)略研究報告中分別指出：近年來生物醫(yī)學(xué)光學(xué)與光子學(xué)的迅猛興起，令人矚目，并因而引發(fā)出一門新興的學(xué)科－生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)（Biomedophotonics）。研究報告選定了近期優(yōu)先研究領(lǐng)域包括生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)光子學(xué)基礎(chǔ)研究、醫(yī)學(xué)臨床的光學(xué)診斷和激光醫(yī)學(xué)中的重要課題等諸方面。

福建師范大學(xué)在1974年成立了“醫(yī)用激光及其應(yīng)用技術(shù)”研究組，以激光與光電子技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞激光醫(yī)學(xué)應(yīng)用的核心技術(shù)開展研究與開發(fā)。至二十世紀(jì)九十年代，跟隨該領(lǐng)域的國際走向，轉(zhuǎn)入激光醫(yī)學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究工作，在國內(nèi)率先開展了生物組織光學(xué)與光劑量學(xué)的研究。伴隨研究工作的深入開展，逐步形成了我們有特色的若干前沿研究方向，并于2005年獲準(zhǔn)立項建設(shè)醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室。

二 國內(nèi)外現(xiàn)狀

光學(xué)在生命科學(xué)中的應(yīng)用，在經(jīng)歷了一個緩慢的發(fā)展階段后，由于激光與新穎的光子技術(shù)的介入，進(jìn)入了一個迅速發(fā)展的新階段。與光學(xué)有關(guān)的技術(shù)沖擊著人類健康領(lǐng)域，正在改變著藥物療法和常規(guī)手術(shù)的實施手段，并為醫(yī)療診斷提供了革命性的新方法。特別在近十多年來，與蓬勃的學(xué)術(shù)研究活動相對應(yīng)，國際上出現(xiàn)了專門的研究性學(xué)術(shù)雜志，如：Laurin 出版公司于1991年發(fā)行了“Bio-Photonics”新雜志。美國光學(xué)學(xué)會重要的會刊之一“Applied Optics”也于1996年將其“Optical Technology”欄目擴(kuò)充為“ Optical Technology and Biomedical Optics”，并定期出版有關(guān)生物醫(yī)學(xué)光學(xué)的論文專集。SPIE亦于1996年創(chuàng)辦了期刊Journal of Biomedical Optics，且聲譽(yù)日隆。到2004年，該刊的SCI影響因子已達(dá)3.541。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國家普遍對生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)學(xué)科給予了高度重視。例如，在美國國家衛(wèi)生研究院（NIH）新成立的國家生物醫(yī)學(xué)影像與生物工程研究所（NIBIB）中，生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)也成為其主要資助的領(lǐng)域。近三年中，美國NIH已經(jīng)召開過4次研討會，認(rèn)為新的在體生物光子學(xué)方法可用于癌癥和其它疾病的早期檢測、診斷和治療。新一代的在體光學(xué)成像技術(shù)正處在從實驗室轉(zhuǎn)向癌癥臨床應(yīng)用的重要時刻。在NIH的支持下，美國國家癌癥研究所（NCI）正在計劃5年投資1800萬美元，招標(biāo)建立“在體光學(xué)成像和/或光譜技術(shù)轉(zhuǎn)化研究網(wǎng)絡(luò)（NTROI）”，其研究內(nèi)容主要包括：光學(xué)成像對比度的產(chǎn)生機(jī)理、在體光學(xué)成像技術(shù)與方法、臨床監(jiān)測、新光學(xué)成像方法的驗證、系統(tǒng)研制與集成等五個方面。2000年底，在美國NIBIB的首批支持項目中，光學(xué)成像方法約占30%。2000年7月，美國NIH投資2000萬美元，開展小動物成像方法項目（SAIRPs）研究，受到生命科學(xué)界的高度關(guān)注，其中光學(xué)成像方法是研究重點之一。美國國家科學(xué)基金會（NSF）在2000-2002年了4次關(guān)于生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究（Biophotonics Partnership Initiative）的招標(biāo)指南?！?.11”事件后，美國國防部啟動了“應(yīng)激狀態(tài)下的認(rèn)知活動”(Cognition under stress)項目，采用的研究方法就是光學(xué)成像技術(shù)。美國加州大學(xué)Davis分校于2002年10月宣布：未來10年內(nèi)，將投資5200萬美元建立生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)科學(xué)技術(shù)中心（The Center for Biophotonics Science and Technology），其中4000萬美元由NSF支持。在學(xué)術(shù)交流活動方面，國際光學(xué)界規(guī)模最大西部光子學(xué)會議（Photonics West）上，每年的四個大分會之一即是生物醫(yī)學(xué)光學(xué)會議（BiOS），論文均超過大會總數(shù)的三分之一，如，2003年關(guān)于BiOS的專題為19個，占整個會議的19/52=36.5%；2004年，IBOS會議專題為20個，占整個會議的20/55=36.4%。另外，每年還召開歐洲生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)會議。除疾病早期診斷、生理參數(shù)監(jiān)測外，在基因表達(dá)、蛋白質(zhì)―蛋白質(zhì)相互作用、新藥研發(fā)和藥效評價等研究中，特別是近年來的Science, Nature, PNAS等國際權(quán)威刊物發(fā)表的論文表明，光子學(xué)技術(shù)也正在發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在某些領(lǐng)域，如眼科，光學(xué)和激光技術(shù)已成熟地應(yīng)用于臨床實踐。激光還使治療腎結(jié)石和皮膚病的新療法得以實現(xiàn)，并以最小的無損或微損療法代替外科手術(shù)，如膝關(guān)節(jié)的修復(fù)?，F(xiàn)在，用激光技術(shù)和光激勵的藥物相結(jié)合可治好某些癌癥。以光學(xué)診斷技術(shù)為基礎(chǔ)的流動血細(xì)胞測量儀可用于監(jiān)測愛滋病患者體內(nèi)的病毒攜帶量。還有一些光學(xué)技術(shù)正處于無損醫(yī)學(xué)應(yīng)用的試驗階段，包括控制糖尿病所進(jìn)行的無損血糖監(jiān)測和乳腺癌的早期診斷等。光學(xué)技術(shù)還為生物學(xué)研究提供了新的手段，如人體內(nèi)部造影、測量、分析和處理等。共焦激光掃描顯微鏡能將詳細(xì)的生物結(jié)構(gòu)的三維圖象展現(xiàn)出來，在亞細(xì)胞層次監(jiān)測化學(xué)組成和蛋白質(zhì)相互作用空間和時間特征。以雙光子激發(fā)熒光技術(shù)為代表的非線性成像方法，不僅可以改善熒光成像方法的探測深度、降低對生物體的損傷，而且還開辟了在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行高度定位的光化學(xué)療法。近場技術(shù)將分辨率提高到衍射極限以上，可以探測細(xì)胞膜上生物分子的相互作用、離子通道等等。激光器已成為確定DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)排序系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。光學(xué)在生物技術(shù)方面的其它應(yīng)用還包括采用“DNA芯片”的高級復(fù)雜系統(tǒng)，和采用傳輸探針的簡單系統(tǒng)。激光鉗提供了一種在顯微鏡下方能看見的一種新奇的、前所未有的操作方法，能夠在生物環(huán)境中實現(xiàn)細(xì)胞或微觀粒子的操縱與控制，或在10-12m范圍內(nèi)實現(xiàn)力學(xué)參數(shù)的測量。結(jié)合光子學(xué)和納米技術(shù)已經(jīng)可以探測細(xì)胞機(jī)械活動，揭示細(xì)胞水平上隱秘的生命過程，利用納米器件甚至可以檢測和操縱原子和分子，這可以應(yīng)用在細(xì)胞水平的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。高技術(shù)的進(jìn)步，如：微芯片極大地加速了生物光子學(xué)的發(fā)展進(jìn)程。集成電路、傳感器元件和相連電路的小型化、集成化促使在體和體外測量分子、組織和器官圖像成為可能。許多生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)技術(shù)已經(jīng)在臨床上應(yīng)用于早期疾病監(jiān)測或生理參量的測量，如血壓，血液化學(xué)，pH，溫度，或測量病理生物體或臨床上有重要意義的生化物種的存在與否。描述不同光譜特性（如熒光，散射，反射和光學(xué)相干成像）的各種光學(xué)概念出現(xiàn)在功能成像的重要領(lǐng)域。從大腦到竇體再到腹部，精確導(dǎo)位和追蹤，對于精確定位醫(yī)療儀器在三維手術(shù)空間的位置具有重要的作用?；诜肿犹结樀墓庾蛹夹g(shù)可以識別發(fā)生疾病時產(chǎn)生的分子報警，將真正實現(xiàn)令人激動的、個人的、分子水平的醫(yī)學(xué)。

我國的研究基礎(chǔ)與條件雖然相對落后，研究投入不足，但生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)是一門正在興起和不斷發(fā)展的學(xué)科，在這一新興交叉學(xué)科上國內(nèi)外處于一個起跑線上。近年來，在國家自然科學(xué)基金委、省部委以及其它基金項目的資助下，我國在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的研究中取得了很大的進(jìn)展，尤其是2000年第152次主題為 “生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)與醫(yī)學(xué)成像若干前沿問題”、第217次主題為“生物分子光子學(xué)”的香山會議后，有許多學(xué)校和科研單位開展了生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的研究工作，并初步建成了幾個具有代表性的、具有自己研究特色和明確科研方向的研究機(jī)構(gòu)或?qū)嶒炇?，并在生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像（如OCT、光聲光譜成像、雙光子激發(fā)熒光成像、二次諧波成像、光學(xué)層析成像等）、組織光學(xué)理論及光子醫(yī)學(xué)診斷、分子光子學(xué)（包括成像與分析）、生物醫(yī)學(xué)光譜、X射線相襯成像、光學(xué)功能成像、認(rèn)知光學(xué)成像、PDT光劑量學(xué)、高時空譜探測技術(shù)及儀器研究等方面取得了顯著的研究成果。發(fā)表了許多研究論文，申請了許多發(fā)明專利，有些已經(jīng)獲得產(chǎn)業(yè)化。國家自然科學(xué)基金委員會生命科學(xué)部與信息科學(xué)部聯(lián)合發(fā)起并承辦的全國光子生物學(xué)與光子醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)研討會已經(jīng)舉辦了六屆。這對我國生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)學(xué)科的發(fā)展起到了積極的推動作用。在我國近年所召開的亞太地區(qū)光子學(xué)會議中，有關(guān)生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的內(nèi)容已大幅增加，成為主要的研討專題。我國的生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)研究和學(xué)術(shù)活動也方興未艾，呈現(xiàn)與國際同步的態(tài)勢。在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究以及對新技術(shù)的掌握方面跟蹤國際先進(jìn)水平，但國內(nèi)科研經(jīng)費的投入相對較小，科研隊伍規(guī)模不大，原創(chuàng)性的科研成果與國外有較大差距。和國外的發(fā)展水平相比，我國的生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)發(fā)展還存在以下問題：

（1）盡管從事生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的科研單位很多，但取得突破性、創(chuàng)新性的研究成果很少，主要是由于我們的科研隊伍在組織、組成上還不合理，過于分散、開展的內(nèi)容繁雜，難以將有限的資金投入到一些有利于國計民生的及上水平的研究方向上；另外許多單位的研究重復(fù)，缺乏合作，導(dǎo)致水平低下；

（2）和國外相比，研究經(jīng)費無論在絕對值還是相對值上均投入十分不夠；

（3）缺乏研究成果產(chǎn)業(yè)化的引導(dǎo)機(jī)制。

三 醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)（福建師范大學(xué)）教育部重點實驗室概況

“醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)”教育部重點實驗室設(shè)立于福建師范大學(xué)物理與光電信息科技學(xué)院（激光與光電子技術(shù)研究所）內(nèi)，作為本學(xué)科開展科研研究和實施建設(shè)與發(fā)展的一個基礎(chǔ)平臺。實驗室已有30年發(fā)展歷史，1973年成立福建師范學(xué)院物理系激光實驗室，1984年成為福建師范大學(xué)激光研究所實驗室，1995年為福建省首期211重點學(xué)科《應(yīng)用光子學(xué)》學(xué)科實驗室，2003年5月26日經(jīng)福建省科技廳批準(zhǔn)成立“光子技術(shù)福建省重點實驗室”，2005年7月28日經(jīng)教育部批準(zhǔn)立項建設(shè)教育部重點實驗室。實驗室座落于福建師范大學(xué)長安山校園內(nèi)。

30年多來，實驗室在生物組織光學(xué)、醫(yī)學(xué)光譜與光學(xué)成像技術(shù)、光診斷及光診療技術(shù)、信息技術(shù)光學(xué)及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等四個主要方向上努力開拓，承擔(dān)并完成了數(shù)十項國家與省部重點、重大項目課題，取得一批代表我國本領(lǐng)域研究水平的科研成果，其中十五以來獲省部級科技進(jìn)步一等獎1項，二等獎2項，三等獎2項，其它省級以上獎勵12項。在國內(nèi)外重要刊物發(fā)表的論文以及被SCI、EI收錄的論文均超過100篇。

實驗室目前承擔(dān)著國家與省級重要課題50余項，科研經(jīng)費超過2000萬元。其中國家自然科學(xué)基金項目11項，國家教育部、科技部、衛(wèi)生部項目9項，福建省科技重大專項1項，其它省級重要項目近30項。

中科院半導(dǎo)體研究所原所長王啟明院士任重點實驗室學(xué)術(shù)委員會主任，副主任由黃尚廉院士和謝樹森教授擔(dān)任。另有九位國內(nèi)外著名的激光、光電子與醫(yī)學(xué)學(xué)科交叉的院士、專家或資深教授擔(dān)任委員，其中海外委員兩人。他們規(guī)劃、指導(dǎo)并檢查本學(xué)科實驗室的建設(shè)與發(fā)展。

重點實驗室主要學(xué)術(shù)帶頭人、實驗室學(xué)術(shù)委員會常務(wù)副主任謝樹森教授是中國光學(xué)學(xué)會副理事長、福建省光學(xué)學(xué)會理事長、國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、光學(xué)工程專業(yè)博導(dǎo)、全國勞動模范，是我國醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人與開拓者。實驗室主任陳榮教授、副主任李暉教授均為國務(wù)院特殊津貼專家，實驗室常務(wù)副主任陳建新教授來自于北京大學(xué)的優(yōu)秀博士后研究員。重點實驗室擁有穩(wěn)定的可持續(xù)開展高水平科研的學(xué)術(shù)梯隊，其中的中青年學(xué)術(shù)帶頭人或?qū)W術(shù)骨干包括1位閩江學(xué)者特聘教授、1位福建師范大學(xué)特聘教授、3位國務(wù)院特殊津貼專家、2位全國優(yōu)秀教師、2位福建省優(yōu)秀教師和15位博士。

重點實驗室與國內(nèi)外學(xué)術(shù)界建立了并保持著廣泛的聯(lián)系。重點實驗室已設(shè)立面向國內(nèi)外的開放課題基金。已批準(zhǔn)并實施來自浙江大學(xué)、廈門大學(xué)、上海光機(jī)所、西安交通大學(xué)、華南師范大學(xué)、天津醫(yī)科大學(xué)、上海市激光醫(yī)學(xué)研究中心等單位知名學(xué)者的開放課題。

重點實驗室已具備良好的科研軟硬件環(huán)境。現(xiàn)有面積近5000平方米，儀器設(shè)備原值2500多萬元。重點實驗室各項管理制度健全。

“醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)”重點實驗室，在我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域特色鮮明，在我國相關(guān)學(xué)科處于領(lǐng)頭地位，有較大影響。重點實驗室建設(shè)將有力促進(jìn)福建省科技創(chuàng)新能力建設(shè)，促使福建師范大學(xué)迅速向高水平、有特色、開放型的綜合性大學(xué)邁進(jìn)。同時，重點實驗室的建設(shè)與發(fā)展將有力促進(jìn)我國醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，為廣大民眾的身心健康，為海峽西岸的科技、社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

四 發(fā)展趨勢和展望

光子學(xué)及其技術(shù)已廣泛應(yīng)用或滲透到生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)的諸多方面，被科學(xué)界所認(rèn)同和重視。生物醫(yī)學(xué)光學(xué)已經(jīng)成為國際光學(xué)學(xué)科重要發(fā)展方向之一。生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的發(fā)展，將為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)帶進(jìn)嶄新的時代。本學(xué)科的發(fā)展將繼續(xù)體現(xiàn)了多學(xué)科交叉的特點，研究領(lǐng)域涉及到了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、和光學(xué)，還有化學(xué)等不同大學(xué)科的方方面面。技術(shù)開發(fā)與臨床應(yīng)用研究的結(jié)合將越來越密切。一般認(rèn)為，光學(xué)領(lǐng)域未來發(fā)展的重點是將各種復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)和技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于保健和醫(yī)療。當(dāng)今世界中,與光子學(xué)有關(guān)的技術(shù)沖擊著人類對生命體的認(rèn)知及人類健康領(lǐng)域?；诂F(xiàn)代激光與光電子技術(shù)的生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)技術(shù)將為生命科學(xué)研究帶來具有原始性創(chuàng)新的重要科研成果，并可望形成有重大社會影響和經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)業(yè)。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，光子學(xué)技術(shù)正在改變著藥物療法和常規(guī)手術(shù)的實施手段,并為醫(yī)療診斷提供了新方法。在某些領(lǐng)域,如眼科,光學(xué)和激光技術(shù)已成熟地應(yīng)用于臨床實踐。激光還使治療腎結(jié)石和皮膚病的新療法得以實現(xiàn),并以無損或微損療法代替外科手術(shù),如膝關(guān)節(jié)的修復(fù)。現(xiàn)在,用激光技術(shù)和光激勵的藥物相結(jié)合可治好某些癌癥。以光學(xué)診斷技術(shù)為基礎(chǔ)的流動血細(xì)胞測量儀可用于監(jiān)測愛滋病患者體內(nèi)的病毒攜帶量。還有一些光學(xué)技術(shù)正處于無損醫(yī)學(xué)應(yīng)用的試驗階段,包括控制糖尿病所進(jìn)行的無損血糖監(jiān)測和乳腺癌的早期診斷等。

在基礎(chǔ)研究方面，研究重點在于從細(xì)胞，甚至是亞細(xì)胞尺度層次揭示病變組織與正常組織之間的差異，為新技術(shù)開發(fā)以及應(yīng)用提供理論依據(jù)。另一方面，研究光與人體組織之間的相互作用以及所產(chǎn)生的光化學(xué)、光熱和光機(jī)械效應(yīng)。在技術(shù)的應(yīng)用方面，研究重點轉(zhuǎn)向比較各種技術(shù)中光源（相干光源/非相干光源、波長、功率密度、偏振性、連續(xù)/脈沖光源、脈沖持續(xù)時間等）和個體差異（年齡、性別、臨床癥狀、發(fā)病史、發(fā)病時間等）對診斷或治療結(jié)果的影響，在確定各種技術(shù)臨床適應(yīng)癥的同時，進(jìn)一步實用化各種技術(shù)。此外，還在不斷開發(fā)新的實用于不同疾病的診斷、治療和監(jiān)測技術(shù)。

值得關(guān)注的是，國外從事“生物醫(yī)學(xué)光學(xué)”領(lǐng)域研究的高校或研究機(jī)構(gòu)中，來自大陸的中國學(xué)者的數(shù)量越來越多。這有助于使國內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流更加有效，并可以預(yù)期國內(nèi)與國外在該領(lǐng)域的研究水平差距將不斷縮小。

今后若干年內(nèi)醫(yī)學(xué)光電科技學(xué)科需關(guān)注的重大科學(xué)問題和優(yōu)先研究領(lǐng)域如下：

（一）醫(yī)學(xué)光子學(xué)基礎(chǔ)

在組織光學(xué)方面，其中最主要的有光在組織體內(nèi)傳播的特殊方式、組織光學(xué)性質(zhì)的描述以及有關(guān)實驗技術(shù)的開發(fā)和完善等。組織光學(xué)是醫(yī)學(xué)光子技術(shù)的理論基礎(chǔ)。光在生物組織中的運動學(xué)（如光的傳播）問題和動力學(xué)（如光的探測）問題是研究的主要內(nèi)容，目的是要研究生物組織的光學(xué)性質(zhì)和確定某靶位單位面積上的光能流率。應(yīng)優(yōu)先解決測量技術(shù)和實驗精度的問題，利用近場光學(xué)顯微技術(shù)、光鑷技術(shù)測量活體組織的光學(xué)參量。在理論建模方面，建立生物組織中光的傳輸理論和數(shù)值模擬方法。具體開展的研究工作應(yīng)包括：1）光在生物組織中傳輸理論：要用更復(fù)雜的理論來描述生物組織的光學(xué)性質(zhì)以及光在其中的傳播行為。建立準(zhǔn)確的組織光學(xué)模型，使之能反映生物組織空間結(jié)構(gòu)及其尺寸分布情況、組織各個部分的散射與吸收特性以及折射率在一定條件下的變化情況；改造傳輸方程，使之適應(yīng)新的條件，并能在某些情況下求出光在生物組織中傳輸?shù)幕拘再|(zhì)。2）光傳輸?shù)拿商乜_模擬：繼續(xù)開發(fā)新的更為有效的算法以適應(yīng)生物組織的多樣性和復(fù)雜性的要求。除了了解光在組織中的分布，還在探索從大量數(shù)字模擬中得到生物組織中光的宏觀分布與其光學(xué)性質(zhì)基本參量之間的經(jīng)驗關(guān)系。另外，發(fā)展非穩(wěn)態(tài)的光傳輸?shù)拿商乜_模擬方法也是一個重要的研究方向，從中可以獲得比穩(wěn)態(tài)條件下更多的信息。

組織光學(xué)參數(shù)的測量方法和技術(shù)方面，尚未獲得人體各種組織的可靠實驗數(shù)據(jù)。發(fā)展和完善活體的無損檢測尤為重要。在這方面，時間分辨率與頻率分辨率的測量方法引人注目。

（二）醫(yī)學(xué)光子學(xué)光譜診斷技術(shù)

醫(yī)學(xué)光子學(xué)光譜（非成像）診斷技術(shù)實質(zhì)上是利用從組織體反射、散射、發(fā)射出來的光，經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆糯蟆⑻綔y以及信號處理，來獲取組織內(nèi)部的病變信息，從而達(dá)到診斷疾病的目的。

生物組織的自體熒光與藥物熒光光譜技術(shù)，內(nèi)容涉及光敏劑的吸收譜、激發(fā)與發(fā)射熒光譜以及各種波長激光激發(fā)下正常組織與病變組織內(nèi)源性熒光基團(tuán)特征光譜等?，F(xiàn)在人們所謂的特征熒光峰實際上只是卟啉分子的熒光峰?？陀^和科學(xué)地判斷激光熒光光譜對腫瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn)是十分必要的。目前，某些癌瘤的藥物熒光診斷已進(jìn)入臨床試用，自體熒光的應(yīng)用尚處于摸索之中。需要開展激光激發(fā)生物組織和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的機(jī)理研究，探討激光誘發(fā)組織自體熒光與癌組織病理類型的相關(guān)性以及新型光敏劑的熒光譜、熒光產(chǎn)額和最佳激發(fā)波長等方面的研究，以期獲得極其穩(wěn)定、可靠的特征數(shù)據(jù)，為診斷技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

近年來，拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中已顯示出它在靈敏度、分辨率、無損傷等方面的優(yōu)勢。應(yīng)開發(fā)并完善重要醫(yī)學(xué)物質(zhì)拉曼光譜數(shù)據(jù)庫，并使基于拉曼光譜分析的小型、高效、適用于體表與體內(nèi)的醫(yī)用拉曼光譜儀和診斷儀將在醫(yī)學(xué)臨床獲得更廣泛的應(yīng)用。

超快時間分辨光譜比穩(wěn)態(tài)光譜在技術(shù)上更靈敏、更客觀和更具有選擇性。因此，將脈寬為ps、fs量級的超短激光脈沖光源用于醫(yī)學(xué)受到廣泛重視，其一，應(yīng)發(fā)展超快時間分辨熒光光譜技術(shù)，用于測量生物組織及生物分子的熒光衰變時間，分析癌組織分子馳豫動力學(xué)性質(zhì)等，為進(jìn)一步研究自體熒光法診斷惡性腫瘤提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其二，應(yīng)發(fā)展超快時間分辨漫反射（透射）光譜技術(shù)。以時域的角度測量組織的漫反射，從而間接確定組織的光學(xué)特征。這是一種全新的、適用于活體的、無損和實時的測量方法，為確知光與生物組織的相互作用，解決醫(yī)學(xué)光子學(xué)中基礎(chǔ)測量問題開辟一條新徑。

（三）醫(yī)學(xué)光子學(xué)成像診斷技術(shù)

發(fā)展出具有無輻射損傷、高分辨率、非侵入、實時、安全的光子學(xué)成像診斷技術(shù)，并具有經(jīng)濟(jì)、小型、且能監(jiān)測活體組織內(nèi)部處于自然狀態(tài)化學(xué)成分等特點的醫(yī)療診斷設(shè)備。主要的醫(yī)學(xué)光子學(xué)成像診斷技術(shù)包括：

超快時間分辨成像技術(shù)：以超短脈沖激光作為光源，根據(jù)光脈沖在組織內(nèi)傳播時的時間分辨特性，使用門控技術(shù)分離出漫反射脈沖中未被散射的所謂早期光，進(jìn)行成像。正在研究的典型時間門有條紋照相機(jī)、克爾門、電子全息等。

散射成像技術(shù)：包括光子密度波散射層析成像、組織深度光譜測量以及復(fù)合成像等，利用紅外光源，光子密度波在生物組織中的穿透深度可達(dá)幾個毫米，在低散射的人腦組織中甚至可達(dá)30mm。

紅外熱成像：紅外熱成像是利用紅外探測器測量人體和動物的正常與病變組織的溫度差異來診斷病變及其位置，現(xiàn)已在醫(yī)學(xué)診斷中得到廣泛的應(yīng)用，如乳腺腫瘤的診斷。

光學(xué)相干層析成像技術(shù)：一種非侵入式無損成像技術(shù)，并且可以與顯微鏡、手持探針、內(nèi)窺鏡、醫(yī)用導(dǎo)管、腹腔鏡等相結(jié)合使用，從而具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。而且，OCT能進(jìn)行眾多功能成像，如分光鏡OCT、多普勒OCT、偏振OCT：也可以與眾多成像技術(shù)結(jié)合使用，如熒光、雙光子、二次諧波成像等技術(shù)。

熒光壽命成像：受超短光脈沖激發(fā)后，熒光團(tuán)，包括自體熒光團(tuán)如NADH、FAD等和外源熒光團(tuán)，如有機(jī)熒光染料、熒光蛋白等，所發(fā)出熒光的壽命取決于熒光團(tuán)的分子種類及其所處的微環(huán)境，如pH、離子濃度（如Ca2+、Na+等）、氧壓等，因此熒光壽命的測量和成像，有助于提供生物組織的功能信息。和內(nèi)窺鏡結(jié)合，可用于胃癌、食道癌等疾病的早期診斷，是一種很有前途的具有高靈敏度、高特異性以及高診斷準(zhǔn)確性的早期癌癥診斷方法。

光聲作用成像：利用超聲場在生物組織中的優(yōu)良傳輸特性和激光在生物組織中的選擇性吸收特性,將超聲定位技術(shù)和光學(xué)高靈敏度檢測技術(shù)結(jié)合,以實現(xiàn)無損傷臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)構(gòu)和功能層析診斷。預(yù)期成像深度遠(yuǎn)好于目前的光學(xué)成像方法,對于較厚生物組織成像及臨床應(yīng)用特別具有吸引力,可為及早發(fā)現(xiàn)一些特殊病變提供一種無損、有效、高準(zhǔn)確度的方法。

非線性光學(xué)成像：雙光子激發(fā)熒光顯微成像、二次諧波等成像技術(shù)由于具有三維高空間分辨率，對比度高、對生物組織的損傷小等優(yōu)點，研究工作重點是擴(kuò)展成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，重點解決研制小型化內(nèi)窺型診斷設(shè)備所面臨的相關(guān)技術(shù)問題。

人體經(jīng)絡(luò)的光學(xué)表征及其調(diào)控功能：已經(jīng)用不少事實證明了經(jīng)脈循行路線的現(xiàn)象，也初步顯示了人體體表沿十四經(jīng)脈路線存在的紅外輻射軌跡。然而，至今未能用西醫(yī)的形態(tài)學(xué)或生理學(xué)方法證明它的存在，也不能明晰地闡明“經(jīng)絡(luò)”的實質(zhì)。可以利用已發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)諸多成像技術(shù)為工具，研究這個具有中國特色的中醫(yī)學(xué)中的重大問題。

4.醫(yī)用激光治療技術(shù)（激光醫(yī)學(xué)）

強(qiáng)激光治療：是當(dāng)前激光醫(yī)學(xué)中最成熟和最重要的領(lǐng)域。隨著新型醫(yī)用激光器的不時出現(xiàn)，如：鈦激光、鉺激光、準(zhǔn)分子激光等，強(qiáng)激光治療技術(shù)的臨床用途也逐漸增多，提出一些新的問題。關(guān)于這些新型激光器及新的工作方式對人體組織的作用特點的認(rèn)識還相對不足，基本沒有適合國人組織特性的治療參數(shù)。為此需加強(qiáng)研究激光與生物組織間的作用關(guān)系，特別是在諸多有效療法中已獲得重要應(yīng)用的激光與生物組織間的作用關(guān)系；研究不同激光參數(shù)（包括波長、功率密度、能量密度與運轉(zhuǎn)方式等）對不同生物組織、人體器官組織及病變組織的作用關(guān)系，取得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，同時也有必要加強(qiáng)新型激光器及新的工作方式的臨床適應(yīng)證的研究。

低強(qiáng)度激光治療：非熱或低強(qiáng)度激光輻射可作為一種輔助治療手段，其作用機(jī)理尚不清楚。對弱激光治療機(jī)理的認(rèn)識有待于整個基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的提高，如充分認(rèn)識細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控、細(xì)胞代謝的調(diào)控、免疫反應(yīng)的調(diào)控等，同時還需研究不同弱激光劑量對這些調(diào)控的影響，這才能提高弱激光治療的針對性和療效。針對目前臨床上盲目夸大療效、照射劑量嚴(yán)重混亂的局面，建議重點扶持2-3個弱激光研究中心，集中財力與人力進(jìn)行弱激光的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)研究；弱激光生物調(diào)節(jié)作用和細(xì)胞生物學(xué)現(xiàn)象（基因調(diào)控和細(xì)胞凋亡）的量效關(guān)系、弱激光鎮(zhèn)痛的分子生物學(xué)機(jī)制以及弱激光與細(xì)胞免疫（抗菌、抗毒素、抗病毒等）的關(guān)系及其機(jī)制。尋求弱激光生物刺激效應(yīng)的可能機(jī)制與量效關(guān)系；規(guī)范臨床治療參數(shù)與操作等。

光動力學(xué)治療（PDT）是當(dāng)前激光醫(yī)學(xué)中最具活力且發(fā)展迅速的領(lǐng)域。光動力療法具備了診斷和治療腫瘤、心腦血管病等人類重大疾病的潛力。光動力療法在鮮紅斑痣、老年性眼底黃斑病變、某些頑固性皮膚病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等常規(guī)手段難以奏效的良性疾病的治療研究中取得一系列進(jìn)展，并結(jié)合內(nèi)鏡技術(shù)的發(fā)展等，其應(yīng)用領(lǐng)域得到很大的延伸和擴(kuò)展。這些都說明發(fā)展光動力療法具有重要的社會和經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)當(dāng)重點資助PDT相關(guān)產(chǎn)品的國產(chǎn)化，扶持新一代國產(chǎn)光敏劑的開發(fā)及相應(yīng)激光器的產(chǎn)業(yè)化，資助新一代光敏劑光動力學(xué)治療的機(jī)理研究。作用機(jī)理、光動力療法各要素對光動力學(xué)效應(yīng)的影響、建立數(shù)學(xué)模型、新型光敏劑光動力學(xué)效應(yīng)的研究，為開拓光動力療法新的應(yīng)用領(lǐng)域取得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

激光美容與光子嫩膚術(shù)：利用激光或強(qiáng)脈沖光照射皮膚后的選擇性光熱解效應(yīng)，即靶組織（病灶）和正常組織對光的吸收率的差別，使激光在損傷靶組織的同時避免正常組織的損傷這一原則，達(dá)到去皺、去文身、脫毛和治療各種皮膚病或達(dá)到美容的效果。

五 結(jié)論

醫(yī)學(xué)光子學(xué)及其技術(shù)的學(xué)科發(fā)展，對生命科學(xué)有重要且積極的意義。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將為解決長期困擾人類的疑難頑疾如心血管疾病和癌癥的早期診治提供可能性，從而提高人類的生存價值和意義，其中的重大突破將起到類似X射線和CT技術(shù)在人類文明進(jìn)步史上的重要推動作用，在知識經(jīng)濟(jì)崛起的時代還可能產(chǎn)生和帶動一批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

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課題組成員：

1.謝樹森：教授、博士導(dǎo)師，中國光學(xué)學(xué)會副理事長，福建省光學(xué)學(xué)會理事長

2.李 暉：福建師范大學(xué) 醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室

3.陳 榮：福建師范大學(xué) 醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)教育部重點實驗室

第8篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

1.1專業(yè)的創(chuàng)新性、前沿性有待提高

物理電子技術(shù)專業(yè)是一個與時俱進(jìn)的專業(yè)，其涉及的范圍之廣、內(nèi)容之多是我們無法描述的，尤其是該專業(yè)的創(chuàng)新性和前沿性方面仍然存在巨大的問題和挑戰(zhàn)。由于該專業(yè)涉及到的知識有很多仍然處在不斷的發(fā)展和探索的階段，而且這些技術(shù)都是直接推動社會生產(chǎn)力發(fā)展的直接動因，有著很強(qiáng)的應(yīng)用性和實踐性，涉及到科技前沿的方面比較多，我國在物理電子技術(shù)專業(yè)方面還缺乏相應(yīng)的創(chuàng)新性、前沿性研究。

1.2高校對該專業(yè)發(fā)展的重視和引導(dǎo)還不夠

我國社會的各個方面都進(jìn)行了相關(guān)的改革，為了發(fā)展經(jīng)濟(jì)，提高人民的生活水平，黨和國家進(jìn)行了很多努力，其中最重要的原因就是我國實行了社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制，在這種經(jīng)濟(jì)體制的引導(dǎo)下，大家更多的是關(guān)注眼前的經(jīng)濟(jì)利益。在高校的改革中也存在這樣的問題，高校更多的注重自己學(xué)校的財政問題，更注重發(fā)展那些低成本、高回報的學(xué)科，對于物理電子技術(shù)專業(yè)這樣專業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)科，很多高校缺乏資金上政策上的支持和引導(dǎo)，沒有發(fā)現(xiàn)物理電子技術(shù)專業(yè)的重要意義。

1.3教學(xué)的方式還存在問題

由于物理電子技術(shù)專業(yè)是一個專業(yè)性和學(xué)科性很強(qiáng)的專業(yè)，其內(nèi)容復(fù)雜而且一直處于知識的革命階段，因此，我國高校在物理電子技術(shù)專業(yè)的教學(xué)方面還存在很多的問題。首先，教師水平無法適應(yīng)一直更新的知識體系；其次，教學(xué)方法陳舊落后，無法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要；最后，由于資金等方面的問題，我國物理電子技術(shù)專業(yè)的實踐教學(xué)資源和條件嚴(yán)重缺乏，造成學(xué)生只能紙上談兵。

2.物理電子技術(shù)專業(yè)的發(fā)展對策

2.1優(yōu)化完善物理電子技術(shù)專業(yè)的專業(yè)設(shè)置

教育部門要充分的認(rèn)識目前我國高校中物理電子技術(shù)專業(yè)在專業(yè)設(shè)置方面的缺陷和不足，相關(guān)部門要引起足夠的重視并采取有效的措施對目前我國的物理電子技術(shù)專業(yè)的專業(yè)設(shè)置進(jìn)行有效的重塑，要實現(xiàn)真空物理、薄膜物理與技術(shù)、陰極電子學(xué)、氣體放電與物理、表面物理與科學(xué)、電子光學(xué)與儀器、微波器件、光電顯示器件、聲學(xué)物理與器件、電光源等技術(shù)領(lǐng)域的全面覆蓋，而且要實現(xiàn)物理電子技術(shù)專業(yè)設(shè)置的廣泛化，應(yīng)該讓更多的學(xué)生有機(jī)會接受物理電子技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會，只有這樣我國的物理電子技術(shù)專業(yè)才能取得長足的發(fā)展和進(jìn)步。

2.2提高物理電子技術(shù)專業(yè)的創(chuàng)新性、前沿性

改革創(chuàng)新是我國現(xiàn)階段發(fā)展的直接動力，也是我國改革開放30年來總結(jié)出來的促進(jìn)我國發(fā)展的基本經(jīng)驗。同樣學(xué)科或者專業(yè)的發(fā)展也需要改革創(chuàng)新作為支撐其進(jìn)步的不懈動力。因此，我們在進(jìn)行物理電子技術(shù)專業(yè)的探索中要注重改革的力量，要重視創(chuàng)新思維，我們只有運用創(chuàng)新思維打開禁錮我們思想的繩索，不斷的對物理電子技術(shù)專業(yè)的發(fā)展進(jìn)行探索，不斷的去揭示物理電子技術(shù)專業(yè)的發(fā)展前沿，保持一種對于新知識的渴望才能實現(xiàn)我國物理電子技術(shù)專業(yè)的不斷完善。

2.3高校要重視對于物理電子技術(shù)專業(yè)發(fā)展的引導(dǎo)

物理電子技術(shù)專業(yè)要想實現(xiàn)自身的發(fā)展必須依賴高校的引導(dǎo)和重視，相關(guān)的高校應(yīng)該給與一定的政策傾斜和資金支持，以此來促進(jìn)物理電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)科建設(shè)，完善物理電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)科設(shè)置。只有高校對物理電子技術(shù)專業(yè)有了足夠的重視才能制定出更加有效的發(fā)展方式來促進(jìn)物理電子技術(shù)專業(yè)的不斷進(jìn)步。

2.4改革現(xiàn)有的物理電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

物理電子技術(shù)專業(yè)的發(fā)展歸根結(jié)底需要依賴學(xué)校組織的教學(xué)活動推動其發(fā)展，因此，我們必須改變物理電子技術(shù)專業(yè)現(xiàn)階段的教學(xué)現(xiàn)狀。首先，高校應(yīng)該充分的重視物理電子技術(shù)專業(yè)優(yōu)秀教師隊伍的打造，提高其整體素質(zhì)；其次，高校要不斷的改革和創(chuàng)新教學(xué)方法，實現(xiàn)教學(xué)方式的逐步優(yōu)化；最后，高校和有關(guān)部門要加大資金支持力度，逐步完善物理電子技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)的場地和基礎(chǔ)設(shè)施，以此來滿足物理電子技術(shù)專業(yè)的實踐教學(xué)。

3.結(jié)論

第9篇：光學(xué)電子技術(shù)范文

    20世紀(jì)60年代以來,人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能后,刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合。計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展更進(jìn)一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代末期,機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展。各國均開始對機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給以很大的關(guān)注和支持,20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入了深入發(fā)展時期。光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支。我國從20世紀(jì)80年代開始開展機(jī)電一體化研究和應(yīng)用。取得了一定成果,它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。機(jī)電一體化已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。

    二、機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

    機(jī)電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們利用電子技術(shù)的初步成果來完善機(jī)械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機(jī)械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機(jī)電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平,機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

    20世紀(jì)70年代~80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機(jī)的迅猛發(fā)展,為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

    20世紀(jì)90年代后期,開始了機(jī)電一體化技術(shù)向智能化方向邁進(jìn)的新階段,機(jī)電一體化進(jìn)入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進(jìn)入了機(jī)電一體化,微細(xì)加工技術(shù)也在機(jī)電一體化中展露頭腳,出現(xiàn)了光機(jī)電一體化和微機(jī)電一體化等新分支;另一方面對機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法、機(jī)電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進(jìn)行了深入研究。同時,由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進(jìn)步,更為機(jī)電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,將促使機(jī)電一體化進(jìn)一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機(jī)電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機(jī)構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用也做了大量的工作,雖然取得了一定成果,但與日本等先進(jìn)國家相比仍有相當(dāng)差距。

    三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢