光电子技术论文十篇

光电子技术论文篇1

论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。

如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。

1世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。

国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

光电子技术论文篇2

关键词：光纤通信；理论教学；实验教学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0167-03

当代信息高速公路的骨干网络是由光纤通信网络构成的，若没有光纤的发明及相关有源和无源光纤器件的发明和发展，当今的高速信息网络是无法想象的。但是当今信息产业的高速发展得益于微电子学、光电子学、计算机技术及通信工程等多门学科的快速发展及它们之间的交叉融合。因此，要想成为一名信息技术领域的电子信息工程师、计算机工程师或通信工程师，除了需要掌握本专业的课程知识以外，也应该熟悉现代信息技g的其他相关主要知识，比如光纤通信网络及其相关器件等。本文从光纤通信技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性，并研讨电子信息工程专业中的光纤通信课程的理论和实验教学方法。

一、光纤通信技术简介

1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第一台红宝石激光器[1]，给光通信带来了新的希望。和普通光相比，激光具有波谱宽度窄，方向性极好，亮度极高，以及频率和相位较一致的良好特性。激光是一种高度相干光，它的特性和无线电波相似，是一种理想的光载波。继红宝石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出现，并投入实际应用。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。

1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤（Optical Fiber）进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信――光纤通信的基础[2]。在以后的10年中，波长为1.55μm的光纤损耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时（约11.4年），外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑之年。在今后的几十年中，光纤通信网络的逐步商用化带动了相关信息产业链的蓬勃发展[3]。

由于在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多[4]，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。综上所述，可见光纤通信技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光纤通信技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程[5]，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。

二、光纤通信课程教学研究

（一）光纤通信课程的理论教学

电子信息工程专业的光纤通信课程的理论知识可以分为四个相互关联的层次和内容，它们分别是：第一部分，光纤技术的基础；第二部分，光纤通信器件技术基础；第三部分，光纤通信系统和网络；第四部分，光纤与光纤通信系统测量。这四个部分的关系层层递进，逐渐深入。理论学时总共32学时。

第一部分，光纤技术的基础。可以先讲解光纤通信技术的一些概念性和历史性的知识，比如：电信技术的发展，光通信的必要性及技术基础，光纤通信技术的历史、现状与未来。此处，可详细介绍人类对光通信探索的历史及现代光纤通信技术从学术研究到商业应用的发展里程，并附带介绍微波通信的发展里程，然后通过比较使用光波进行通信和使用微波进行通信的优缺点及使用光纤材料和使用同轴电缆进行通信的优缺点，让学生了解光纤通信的巨大优势。然后可以简单介绍光纤传输的基础理论――电磁场与电磁波理论中的一些基本概念和现象，重点介绍麦克斯韦方程。最后介绍光纤的模式理论、光纤的结构和类型、光纤的传输特性、光纤制造技术与光缆等知识。其中，光纤传输特性包括光纤的损耗特性和色散特性，这是该部分的重点知识。总之，笔者认为，第一部分内容的讲解方法和手段是非常重要的，不宜讲得深奥，而应该结合动画或者视频讲解光纤的传光原理，使学生易于接受，才能提高学生对这门课程的兴趣，从而继续学习往后部分的相对枯燥的知识。该部分学时安排为6H。

第二部分，光纤通信器件技术基础。这部分讲述光纤通信系统中的有源和无源光通信器件，这些器件是构成一个完成的光纤通信系统必不可少的部件，学好这部分内容有利于理解后面学习的光纤通信网络的内容。这部分内容包括：基本光纤器件、光学滤波器、光纤放大器和半导体光电子器件。基本光纤器件包括分波/合波器、光纤活动连接器、光隔离器、环形器和衰减器等；光学滤波器的内容包括Fabry-Perot滤波器、介质膜滤波器、HiBi光纤Sagnac滤波器、Mach-Zender型滤波器、光纤光栅等；光纤放大器的内容包括：掺饵光纤放大器（EDFA）、光纤Raman放大器等。半导体光电子器件的内容包括：普通的半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）、FP型双异质结构激光器、动态单纵模激光器、半导体光放大器（OSA）、PN结光电二极管、PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管等。对于每一个光纤器件，讲解内容包括这些光纤器件的结构、工作原理、具体参数、应用场合等，应结合动画或者视频讲解，甚至如果有条件的话，可以在课题上带上一些体积很小的光纤器件实物给学生讲解，比如光纤活动连接器、LD、LED、光纤光栅、PIN光电二极管价格便宜、体积小的光纤器件。该部分学时安排为10H。

第三部分，光纤通信系统和网络。这部分是本门课程的核心和精华部分，包括光纤传输系统、光纤通信网、全光网技术及其发展三大部分。其中，光纤传输系统的内容包含：光纤传输系统的基本组成、光发送机组件、光接收机组件、光放大噪声及其级联、色散调节技术、光纤传输系统设计、光纤传输系统性能评估。光通信网络的内容包含：通信网的拓扑结构和分类、准同步数字系统（PDH）、同步数字系统（SDH）、异步传输模式（ATM）、互联网协议、光纤通信网的管理/保护/恢复。全光网技术及其发展的内容包含：通信网络的发展过程、全光网络中的传输技术（WDM、OTDM、OCDMA和分组交换技术）、无源光网络（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光传送网（G.709OTN）、自动交换光网络、全光网的网络管理、全光网的安全问题。对于每一种光纤网络技术，讲解内容包括这些光纤网络结构、功能、应用场合等，应尽量使用PPT的图片、动画进行讲解，PPT上要尽量避免文字上描述。该部分学时安排为12H。

第四部分，光纤与光纤通信系统测量。该部分主要介绍光纤通信工程实施、检测中一些常用的设备和仪器，在本门课程的实验教学中都要使用到这些设备，是培养光纤通信工程师的基础技能知识部分。该部分的内容包括：光功率计的使用、光纤几何参数的测量、光纤衰减测量、光纤色散测量、光纤偏正特性测量、光纤的机械特性和强度测量、光时域反射计（OTDR）的使用；光接收机灵敏度和动态范围的测量、光纤通信系统误码率和功率代价的测量、眼图及其测量、光谱分析仪、光纤通信系统的在线监测技术。其中，重点讲解光功率计、OTDR、眼图示波器、光谱分析仪等仪器设备的功能和使用方法。该部分学时安排为4H。

（二）光纤通信课程的实验教学

对于电子信息工程本科专业而言，毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才，而且电子信息工程专业本身都有很多属于自己专业的实验课程及课程设计，因此，笔者认为光纤通信技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。因而，笔者建议光纤通信课程的总学时设置为48学时，理论教学学时为32学时，7个实验的教学学时为16学r。

根据笔者10年来给电子信息工程专业本科学生讲授这门课的经验，认为具体的实验课程设置如下。

1.插入法测光纤的平均损耗系数。采用插入法测量待测光纤在1310nm和1550nm处的平均损耗系数。掌握插入法测量光纤损耗系数的原理，熟悉光纤多用表的使用方法。学时设置为2个课时。

2.光时域反射计（OTDR）测光纤链路特性。用光时域反射计测量光纤链路的平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。了解光时域反射计工作原理及操作方法，学习用光时域反射计测量光纤平均损耗、接头损耗、光纤长度和故障点位置。学时设置为2个课时。

3.光波分复用（WDM）系统实验及其误码率测量构建1310nm/1550nm光纤波分复用系统并测试其误码率，了解光波分复用传输系统的工作原理和系统组成熟悉误码、误码率的概念及其测量方法。学时设置为2个课时。

4.数字光纤通信系统信号眼图测试。构建数字光纤通信系统并且用数字示波器观测系统的信号眼图，并从眼图中确定数字光纤通信系统的性能。了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；学习通过数字示波器调试、观测眼图；掌握判别眼图质量的指标；熟练使用数字示波器和误码仪。学时设置为3个课时。

5.光纤切割与焊接技术演示实验。利用全自动熔接机向学生演示光纤熔接的全过程，了解光纤的结构和光纤电弧放电焊接原理；了解全自动焊接光纤的过程和使用方法。学时设置为2个课时。

6.光纤光栅光谱特性测试系统的设计实验。测量光环行器的插入损耗、隔离度、方向性、回波损耗参数；利用PC光谱仪、光环行器和光纤光栅设计光纤光栅光谱特性的测试系统；了解光环行器的工作原理和主要功能；了解光环行器性能参数的测试原理；了解光纤光栅的光谱特性；学习PC光谱仪的使用方法。学时设置为3个课时。

7.光带通滤波器的设计。测量光耦合器的插入损耗、分光比和附加损耗等参数；利用光耦合器或者光环行器和光纤光栅设计光带通滤波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各项参数的测试方法。学时设置为2个课时。

通过以上实验课程，能够使电子信息工程本科学生对光纤通信系统的基本器件、基本测量系统等有一个比较感观的认识，而且能够更加深刻地掌握它们工作的基本原理和基本特性，为将来在具体的工程设计及进一步深造中奠定基础。

三、结束语

光纤通信技术在国家的信息产业、国防工业中具有举足轻重的地位，电子信息技术与光学信息技术的结合也越来越紧密。对于当今的电子信息工程专业的学生而言，除了需要掌握本专业牢固的知识和技能以外，了解和掌握光纤通信技术的基础知识和相关的技术发展趋势也是必不可缺的。本文通过对电子信息工程专业特点和光纤通信课程内容的分析，讨论了该门课程与该专业的内在联系，分析其重要性，并根据笔者10年来在重庆理工大学电子信息工程专业讲授该门课程的经验，提出了本门课程在电子信息工程专业中的理论及实验的教学内容、教学重点、教学方法及课程设置等方面的一些意见和建议。

参考文献：

[1]高D.激光技术应用现状与分析[J].物理通报，2007，（11）：50-52.

[2]龙泉.光通信发展的回顾与展望电信网技术[J].2008，（2）：30-32.

[3]曲鹏.光纤通信技术的应用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.

光电子技术论文篇3

关键词：光电技术； 教学改革； 教学方法； 教学效果

光电信息技术是将光学技术、电子技术、计算机技术以及材料技术相结合而形成的一门高新技术。光电测试技术是光电信息技术的主要技术之一，它以其非接触、高精度、高速度、实时等特点，成为现代检测技术最重要的手段和方法之一 [1]。《光电技术》课程主要介绍光电检测技术的基本原理、器件、方法等。因此，该课程也成了相关理、工科专业学生必须掌握的一门课程。学习和掌握这门课程对于提高学生素质和培养分析能力、创新能力都有重要意义。但该课程涉及的内容多，知识面很广[2]，肩负着相关理工专业从基础转向专业应用的传承作用。为了适应光电信息技术的迅速发展对光电信息技术人才的需求迅速增加的发展趋势，河南大学物理与电子学院开设了《光电技术》这门课程，然而如何培养学生适应社会发展需要，使其具有独立思考和创新思维，是专业课程教学改革中重点思考的问题之一。本文结合自己的教学经验和他人的先进成果，广泛搜集学生的反馈意见，对该课程的教学改革进行有益的探索。

一、《光电技术》课教学过程中存在的问题

（一）杂而滞后的教材内容

根据王启明院士等提出的“现代信息技术发展”的观点[3]，将光电技术定义为“研究光电信息系统中光和电信号的形成、传输、采集、变换及处理方法的技术学科”。单从光电测试系统（图1）来说，其不仅与高等数学、普通物理、化学等基础课程及电工学、工程力学、电子线路等专业基础课密切相关，而且课程中所讲述的各种传感器知识还涉及到材料知识、力学知识和电学知识。另外，检测技术与自动控制理论也结合得十分紧密。在课堂教学中很难找到像大学物理、原子物理、电动力学等课程那样的经过数十载锤炼出来的经典教材。另外，随着大规模集成电路、材料科学和微机械加工技术的快速发展，各种新型的光电探测器和与之相对应的检测技术也发展的非常迅猛。而教材的更新相对较慢，选用的教材不能跟上传感器当前的发展趋势。

（二）枯燥的教学方式

教学方式单一，以教师课堂讲授为主，学生被动接受。不能发挥学生学习的积极性和主观能动性，授课效果和学习效果不佳。

（三）贫乏的实践环节

目前的课程体系中，实验实践环节偏少，对学生综合应用能力培养和锻炼的综合性实验更少，教学方式不够完善，对学生理论联系实际能力的培养不利。

以上问题的存在不适应国家对应用型人才的培养目标。光电技术在发展，招生规模在扩大，与时俱进，从实际需要出发，我们必须对课程进行教学改革，使教学方法和教学内容都能紧跟信息时代的要求。

二、光电技术课程的教学改革

（一）立足信息技术前沿，更新课程知识结构体系

以我们学院选用的浙江大学缪家鼎等人编写的《光电技术》为例，教材内容涉及多而且分散，缺乏系统性和连续性，其中对原理的叙述多，典型应用和设计介绍少；传统光电器件多，新型器件少；简单应用多，新领域综合应用少；总之内容显得老化，跟不上当前的科技发展。光电检测技术是多学科交叉而形成的一门新兴技术，在工程实践中，它始终呈现高速发展态势，不断有新的器件、新的检测方法、新的应用领域问世。这些因素决定了课程内容的动态变化性和学科延展性。针对该学科的这些鲜明特点，课题组首先对课程主线结构进行优化，建立了光电技术课程的结构“大树”如图2所示。即以光辐射源和半导体物理基础作为基础理论教学内容，它们作为光电技术这棵大树的根基，为光电技术课程的学习提供给养；以光电信号的转换和处理为主干教学内容，它通过光信号的变换、光电信号变换和电学信号的变换等原理为各个光电器件的应用输送养分，根据这一环节可以给出各个器件的特性参数，从而为器件的实际应用提供准则；以典型光电器件的分析和设计升华教学内容，针对不同的器件还有其独特的性能及应用领域根据学生的兴趣展开专题课堂讨论，使现代光电系统硕果纷呈。其次，课程从各个单元上配合主线结构，也按照光电信息系统的特点进行“裁剪”和“重缝”。 我们以“立足教材，跟踪发展”为指导思想，授课过程中删除了陈旧过时的内容，在讲授教材基本内容的同时，收集补充了光电技术相关学术期刊杂志、书籍；国内外光电探测器件知名厂家、近年新型光电探测器件、新型光电信号检测技术和方法以及各类光电探测器件的最新进展和应用情况等。同时利用校内外专家教授和他们的研究生在科研中获得的光电技术的先进理念、现代观点及解决的问题的方式方法充实课堂教学，实现课程内容现代化，收到了良好教学的效果。

（二）运用科学的现代化教学手段，不断提高教学质量

1、研究型课堂教学方法的探索，实现课堂教学模式多样化。光电技术的动态变化性和学科前瞻性，要求教师必须积累有丰富的工程实践经验和多学科知识整合能力，仅靠课堂教学难以达到对整个课程的综合应用水平，必须探索多渠道教学方式，倡导将能力培养深入到日常教学活动中，达到“宽基础，重能力”的教学目的。采取课上讲授、课堂提问和讨论的启发式和开放型教学模式，提高学生主动学习的兴趣。充分利用网络学堂。将电子版讲稿、教材、相关专题内容在网上，便利学生使用和学习。对于一些学科前沿问题开展课堂讨论。让学生课外查资料，在充分准备的基础上，开展课堂讨论。教师对学生的讨论适时进行引导。布置学生写章节学习总结和小论文。通过小论文的写作，可以拓宽学生的知识面，了解国际上与本学科相关领域的最新科技动态。

2、针对光电技术课程涉及的图表多、信息量大等特点，在多媒体课件设计时主要体现课程教学内容的主线、重要概念和结论以及为加深学生理解的图片、Flash动画和音像资料等，而概念的讲授、理论公式的推导等仍以传统的板书方式，即“品型”窗口的多媒体辅助教学模式。就像多画面电视机那样，在主画面上开一个又一个窗口，窗口起到浏览辅助信息的作用。此外，还充分利用人眼生理视觉特性[4]，合理设计Powerpoint文稿的背景和字体的种类、大小、颜色及行距等，提高屏幕信息显示效果。如对半导体能带理论，学生常会觉得很抽象，难理解，故除在课堂讲授中增加图形、图像、动画、声音等形象的多媒体教学手段外，通过板书例题可检验学生对其认识深度，再根据作业题中曝露的问题进行有针对性的补充解释，效果非常有效。教学实践表明，授课用“品型窗”的方法，教学结构简洁，重点突出，概念明确，教学效果良好。

（三）“以培养学生实践能力、创新能力为核心”的实验教学改革，适当引进科研成果

自从1999年我国高校开始扩招以来，高等教育逐步从过去的“精英化”向“大众化”过渡并逐渐形成“大众化”的高等教育格局。国家统计局威海调查队于近日举行了“大学生就业情况如何？”专题问卷调查。结果显示，专科生就业率高出本科生39个百分点。本科生求职的最大困难是“缺乏工作经验，不会推销自己”，因此培养实用型人才是当前本科教育的目标之一，实践性环节在教学过程中起着不可替代的作用。为了突出实践教学，培养学生的知识应用能力，让学生“消化理论，发展能力”，课题组大胆探索，进行“以培养学生实践能力、创新能力为核心”的实验教学改革。为了适应社会经济发展对人才的需求，本着“强化动手、突出创新、开放教学、资源共享”的原则，物理与电子学院组建了河南大学实训教学中心，为学生电子竞赛和挑战杯等高校创新、创业大赛及学生科技制作活动提供场地和平台。我们根据学生特点，采取分层次培养，一般学生注重基本能力的培养，而学有余力的学生则注重创新能力的培养。教学中将实验分为三大类，首先是基础与验证型实验，其目的是验证、证明、巩固、掌握基本教学内容，例如光功率、光照度、发光强度、光谱特性等，通过实验强化认识。其次是设计与综合型实验，其目的是以“任务”或“课题”形式提出实验要求，综合使用知识来设计、开发完成项目，培养学生综合应用和自学能力。比如光电倍增管和CCD器件的原理及应用；再者是研究与创新型实验，以自选/自带的独立研究形式为实验要求，重在培养研究能力和创新意识。比如利用光电器件组建的表面光电压谱仪，紫外、可见、近红外分光光度仪，电致发光谱仪等对晶体样品进行测试并对测试结果进行理论的分析。该实验过程有助于培养学生查阅资料、思考以及创新的能力.熟悉科学研究的思路和方法，掌握这些光电器件的使用方法和注意事项。由于课程实验与教学内容同步进行，对加深基本概念的理解、强化基本能力的训练起到了良好的促进作用。

《光电技术》课程的实验设备要求不同于传统的经典实验，具有很强的时代气息。 实验所用的核心器件，如光电倍增管、像增强器、雪崩光电二极管等光辐射探测器不仅价格昂贵、维护严格，而且发展更新也很快。在这种情况下，如果能把教学和科研很好地结合起来，突破教学大纲，用科研项目的部分内容补充或扩展教学大纲内容，充分利用科研仪器设备为学生开设实验，那么学生在掌握理论的基础上，内容就可以跟上当前的新技术，形成教学内容对新技术的快速反应，充分反映该相关领域的发展趋势，另一方面使课程的基本理论体系与实际应用的结合更为紧密，使整个课程的教学体系更为完善和统一，增强课程的实用感。最后还有利于启迪学生思维，激发对课程的学习兴趣，逐步培养学生独立分析和解决实际问题的能力，同时还有助于提高学生的科研素质和能力。

三、结束语

教学是艺术和科学的有机结合，课堂是教学艺术的舞台。在教学中，把教学内容和人才培养紧密结合是教师孜孜不倦的追求。我们的教育是用昨天的知识，培养今天的人才，而要应对的是明天的挑战。所以，我们的课程教学改革从实际需要出发，立足于本专业，教学方法和实验内容都紧跟时代要求，教学过程中有意识地将改革贯穿到教学实践的每一个环节，使教学改革取得了显著实效。

参考文献

[1]杨常松，陈海秀，李远禄.光电测试技术教学改革的探讨[J].科技信息(博士专家论坛)，2009，7-7.

[2]于雪莲，顾国华.《光电子技术》教学方法的探讨[J].高教论坛，2009，（9）77-81.

光电子技术论文篇4

关键词：光电子技术 虚拟仪器LabVIEW 光电实验 教学改革

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0067-01

光电子技术课程是一门理论和实践相结合的一门课程。但我们学院自从2003年开设光电子技术课程以来，由于因教学条件所限，该课程主要强调理论，实践教学内容很少，到目前为止还没有专门的光电子技术实验室。这种情况下或多或少会影响到学生对本课程内容的理解和应用。可见，我们学院的光电子技术课程教学改革势在必行，特别要把实验环节的教学提到日程上来。

1 改革理论课程

1.1 教学内容改革

光电子技术课程是我们学院光信息科学与技术专业和应用物理两个学科的专业课，最初选择的教材不太合适，经过两次调整，最终选定高教出版社张铁林主编的《光电子技术》的和科学出版社朱京平主编的《光电子技术基础》两本书作为我们的指定教材。光电子课程是我院光信息和应用物理两个专业的学位课，原来把两个专业设置的课程内容是完全一样的，但由于光信息开设了激光原理，所以教改中将这部分内容从光电子技术课程中删减掉，而应用物理专业由于开设了固体物理课程所以他们的光电子技术课程中晶体部分就不再讲解。

1.2 教学方法的改革

（1）提高教师自身能力和素质。要想把这门是理论与实践高度结合的课程落到实处，该专业的教师应主动吸收社会高水平的一线工程技术人员的经验，聘请优秀技术人员参与指导综合设计和创新实践活动，以此提高自身的素质。（2）建立以学生为中心的实践教学方法。以各类创新活动激发学生参与的主动性和积极性。注意将学生课外科技活动和教学体系结合起来，在学分承认下，既激发了学生学习和实践的积极性，又使科技活动取得了很好的效果。

2 引入虚拟实验教学

光电子技术是一门理论联系实践很强的一门课程。如果单单讲授理论而没能很好的配合实验和实践教学，最后学生学习的效果可想而知。遗憾的是由于经费有限，我们学院一直没能设立专门的光电子技术实验室。即使在光学实验中有涉猎光电的实验，但也都是一些非常简单的项目。基于以上情况，我们课题组进行了光电子技术虚拟实验教学的探索。这也是本次教学改革的重点。

2.1 虚拟实验平台的选择

所谓虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI），即将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统[1]。近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件[2]。我们选用了国际上最早和最具影响的开发软件，即NI公司的LabVIEW软件和LabWindows/CVI开发软件。LabVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。除了编程方式不同，LabVIEW具有所有语言的特征，因此被称为G语言，即图形化语言。它与传统高级编程语言最大的差异在于编程的方式是图形编程方式即使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图[3]。

2.2 基于虚拟仪器LabVIEW的光电实验可行性分析

课题组已成功虚拟了光敏电阻、光电二极管、光电池、光电倍增管等光电仪器的主要特性。虽然目前还没建立一套完善的虚拟光电实验平台，还会涉及一些不同的光电实验，但所有实验所需的仪器虚拟仪器LabVIEW本身完全可以通过提供控件来实现，所涉及的关系式完全可以通过LabVIEW本身提供的函数编程来实现。可见，建立一套基于虚拟仪器LabVIEW的完善的虚拟光电实验平台是非常可行的。

2.3 虚拟仪器LabVIEW虚拟光电实验的一般步骤

（1）熟悉所选实验的原理与内容。（2）虚拟出实验所需仪器。每个实验所需仪器并不一样，这里就需要自己来虚拟，好的是LabVIEW中提供了丰富的控件。设计者可以从中选择自己所需的控件来作为实验仪器，如果LabVIEW本身所带的控件中没有合适的，那么还可以创建自定义控件来满足实验的需求。（3）设计实验操作界面。实验操作界面是用户进行实验的平台，所以设计时要尽量体现出人性化，使所设计的界面简洁、美观、实用。（4）在LabVIEW中根据需要进行编程。LabVIEW中提供了丰富的功能强大的函数。这为设计者的编程提供了很大的方便。（5）调试并优化所设计的虚拟实验平台。在完成以上四步后，接下来就要检验所设计的实验平台能否正常运作。如果存在问题，可以根据需要进行修改和优化。

3 改革考核标准

在改革教学内容、教学方法特别是引进虚拟实验的前提下，改革考核方法是顺理成章的事情。我们必须建立与教学改革先符合的健全的考核机制，采取良好灵活的考核方式。这样才能使我们这次的教改真正得到落实。考核方式可采取理论考试、实验制作、动手能力等，从多角度综合评判。同时，光电子设计竞赛选拔和该课程的教学考核结合起来，进一步激发学生的学习和创新热情。具体情况如下。

3.1 理论课的考核要求

平时考核：主要包括作业质量、回答问题、考勤等项目；半期考试：主要包括学到半期知识内容，考察基本概念和理论的掌握情况，培养学生重视平时学习的习惯；期末考核：采用闭卷考试，全方位考察所学内容。分值分配为：平时20%，期中考20%，期末考60%。

3.2 实验课的考核要求

利用虚拟实验不受时间和空间限制的优势，学生完全可以做到提前预习，这样就可以加入考核预习情况的一个环节。预习报告：考核实验前的准备工作；操作：考察学生动手能力；实验报告：考察学生对实验数据的处理情况以及对实验的新认识。具体的分值分配为：预习20%，操做50%，实验报告30%。

3.3 实践创新考核

由于我院把光电子技术课程设为光信息和应用物理两个专业的学位课程，最后满学分才准予毕业。所以课题组拟改革后把实践创新正式作为附加成绩加入考核成绩中，学生所设计的作品分部级获奖，省级获奖和校级获奖三个等级分别记学分为0.5、0.3、0.15。

4 结语

本次教改的目的是以理论有机结合实验进行的，在本科第五学期完成光电子技术课程的教学，所授内容分为六大模块，由浅入深，由简入繁，注意学科交叉，注意技术性、综合性与探索性之间的关系，知识结构合理，理论和实际紧密联系的课程。最终目的是让学生能受益于此全新的教学体系。

参考文献

[1] 李乐坚.激光扫描成像系统硬件电路的设计与实现[D].北京邮电大学，2011.

光电子技术论文篇5

【关键词】光电检测技术 课程内容 实验 考核

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2016）02-0069-02

随着现代科学技术的快速发展，光电检测技术作为一门研究光与物质相互作用的新兴技术，因其测量精度高、速度快、非接触、频宽与信息容量极大、传递信息效率高、自动化程度高等突出特点，成为现代检测技术最重要的手段和方法之一。在工业、农业、军事、航空航天以及日常生活中应用得非常广泛，是现代信息类工科学生必须掌握的知识。

自2004年起，光电检测技术课程成为北京信息科技大学光信息科学与技术和测控技术与仪器两个专业共同的一门重要专业课。该课程将光学检测技术与现代微电子技术、计算机技术紧密结合起来，深入讲解各种光电转换技术及器件的原理、特性和基本用法，结合具体应用，详细介绍各种激光干涉、衍射，光纤传感等光电检测方法、技术及系统，最终让学生深入理解光电技术的基础理论和基本知识，对各种光电器件和光电检测技术有一个全面的认识，并且掌握多种光电检测方法，以便在实践中熟练应用，为学生今后的工作打下坚实的基础。理解和掌握这门课程，对于提高学生素质和培养分析能力、创新能力都有重要意义。

同时由于光电检测技术以光电子学为基础，以光电子器件为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用，这正是学院仪器科学与技术和光学工程两个一级学科共同的研究方向。学院众多教师在该方向的长期科学研究过程中，不断加深对光电检测技术的基本理论、实施方法、系统和关键技术的理解和应用，在光、机、电、计算机相结合的激光干涉测量、激光衍射测量、激光跟踪测量、光纤传感检测、光电多自由度监测等各种物理参数测量仪器和系统方面展开了深入研究，取得了丰硕的研究成果并积累了丰富的科研经验。

2013年开始，以精品课程为目标，我们深入开展了光电检测技术课程建设，涉及课程教学内容的更新、实验环节的改进和考核方式的改革等。

一 教学内容

如图所示，一个典型的光电检测系统包括光学处理部分、电子学处理部分，两者通过光电转换部分有机连接成一个整体。与之相对应，光电检测技术课程内容多、发展快、涉及知识面广。为此，我们首先对授课内容进行比较分析和归纳总结，提炼出最基础的关键原理，同时吸取众家之长，结合专业特点，补充有代表性的最新应用。

首先对应用光学、物理光学、信息光学等课程已经讲授的内容大幅度减少授课学时，例如光电检测中常见光源、光学系统和设备相关内容的学时压缩一半；但鉴于辐射度和光度学是专业选修课，一部分学生没有选修，一部分学生选修后掌握不够多，将该部分知识的讲解课时适当增加，补充了一些与学生日常生活关联度高的内容，增强学生学习的兴趣；强化光电转换器件部分，如前所述，该部分所介绍的各种光电转换器件是光电检测技术的关键环节，深入介绍了各种光电子发射探测器、光电导探测器、光伏探测器、光电成像器件的原理、特性和基础应用，还专门介绍了应用日益广泛的红外热成像探测器；同时考虑到调制解调技术在光电检测系统中的广泛使用，专门对此技术做了重点讲解。调整后整体内容更丰富，兼顾了基础原理和实际应用，学生反馈良好。

――――――――――――――――――――――――

* 北京信息科技大学课程建设项目资助

我们还将课程内容与后续的专业综合实践环节相配合。因为学院两个专业都开设有专业综合实践环节，该环节主要培养学生综合运用所学知识掌握某些光机电系统的设计能力，将所学与实际应用有机结合起来，最终提高学生分析问题和解决问题的能力，培养他们的创新意识及创新能力。光电检测技术正是与专业综合实践相对应的一门重要的综合性课程，我们在授课过程中有意识地将后期综合实践可能涉及的内容经提炼后引入到课程教学中，前期培养学生的综合应用意识和能力，为后续的综合实践环节打好基础。

二 实验环节

课程设有8个学时的实验。通过较充分的实验，使学生在掌握光电检测技术基本理论知识的基础上，培养设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析。

但我们发现，学生在综合运用理论和技术手段设计系统的能力有所欠缺，主动性不足。为此，我们特别增加了学生自主设计实验，例如让学生自主设计一个光强自动控制装置，能够探测环境的光强，当环境光暗到一定程度后（根据环境情况，制定特定的照度值），能点亮LED。并且环境光越暗，LED越亮。通过此实验，促使学生了解各种光强探测原理及传感器，选择合适的光强探测传感器并设计其驱动电路，掌握输出光强控制方法并设计相关电路，掌握实验调试方法和实验数据分析处理方法。整个实验由学生自主设计，在设计方案审核通过后自主搭建系统并完成功能调试，最终提交完整的设计报告，包括任务分析、调研、系统方案设计、成本核算、具体电路设计、调试过程和测试结果处理。这样的实验学生参与度高、效果更好，对提高学生知识的综合运用能力和手脑结合的能力有较大帮助。

三 考核方式

该课程加强了过程考核，增加了平时作业、课堂表现、小组专题宣讲和实验部分在总成绩中的占比，特别是对于平时表现和实验部分成绩优秀的学生，本人申请获批后，可以免书面考试，以实物作品、论文、竞赛来代替。

对于大多数学生的期末考试，在出题过程中有意识地与课程目标紧密呼应。本课程的课程目标按照工程教育认证标准，主要涉及了通用标准毕业要求各种能力的培养，因此试卷题目也从各个角度对学生的以上能力进行考核。例如，为考核学生了解光电检测技术的现状和发展趋势情况，我们出了让学生填写近年来诺贝尔物理奖主要内容的题目。又比如，为了考核学生掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识；具有综合运用理论和技术手段设计系统的能力，设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素的情况，我们在考试中有针对性地出了分值较高的光电检测系统综合设计型题目，加强了对学生综合分析和设计能力的考核。

四 结束语

借助光电检测技术课程建设，我们对该课程展开了全面探索和改进，紧密结合工程教育专业认证的要求，梳理了课程教学的内容，增加了学生自主综合实验，改进了课程考核方式，增强了学生的学习兴趣，提高了学生的综合分析和设计能力，初步达到了建设目标。

参考文献

[1]雷玉堂.光电检测技术（第2版）[M].北京：中国计量出版社，2009

[2]浦昭邦、赵辉.光电测试技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2010

光电子技术论文篇6

Abstract： There is more emphasis on scientific research than teaching in current universities. In fact， teaching and research reinforceeach other. This article briefly analyzes the reasons why most universities focus on scientific research and underestimate teaching. Some methods on reinforcing teaching and research mutually are provided based on teaching of optoelectronics-related courses in Huaihai Institute of Technology. Initial teaching results show several methods on integrating scientific research into teaching can improve the training of the talents of the photoelectric information technology. Meanwhile， the teaching process has brought a lot of inspiration to the teachers' scientific research. To a certain extent， we obtain the improvement on scientific research and teaching at the same time.

关键词：教研相长；方法；例子；光电子类课程

Key words： reinforcing teaching and research mutually；methods；example；optoelectronics-related courses

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）30-0172-02

0 引言

中国近代力学之父、著名的科学家钱伟长院士在谈论教学与科研的关系时说：“大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育，没有灵魂的教育。”教学是科研的前提和基础条件，科研是提高教育质量和层次的关键，二者相互支撑、相辅相成。但是，当前对于大部分高校来说，教学和科研之间存在的主要问题在于过于重视科研。本文首先简单分析造成这种重科研、轻教学的原因，然后以淮海工学院电子工程学院的光电子类课程教学为例初步探讨教研相长的具体实现途径。相应的研究成果可以在其他工科专业教师中推广，以帮助他们在教学方面和科研方面都取得好的效果。

1 重科研、轻教学原因分析

目前造成大部分高校重科研、轻教学的原因是多方面的，大致可以总结为以下几点：

1.1 与大学教师所处的大环境有关

“目前社会上有很多人认为，我国高校和世界一流大学的差距主要是科研水平低、师资差。包括时下流行各种“高校排行榜”，也多以科研为主要指标”[1]，而教学的实际效果对于学校的综合排名则无足轻重。如，时下流行的“武书连2015中国734所大学教师学术水平排行榜”[2]。那些科研搞得好、综合排名靠前的高校，其知名度也高。在这种情况下，高校为了自身的生存与发展，学校投入大量人力、财力力争在科研上有所突破。作为高校一分子的大学教师自然也不可能置身世外。

1.2 与我国现行的职称评审制度有关

目前我国大学教师的职称评审，实际上主要依据的是科研， 包括有没有科研论文、论著，有没有科研立项和科研成果。如评讲师、副教授、教授要多少篇论文，什么级别的论文，论著要有多少字，什么级别的立项和成果等。教学在职称评审中虽然也受重视，作了许多规定，但大都显得笼统模糊，而且缺乏可操作性。教学水平的高低和教学效果的好坏对教师职称的评审几乎没有什么影响。

1.3 与学校的实际情况有关

有一部分教师，尤其是青年教师，几乎很少主持或参与科研工作，这在淮海工学院非常普遍。不参与科研工作则容易造成理论与实践脱节，除了不能提高自己的科研能力，也不利于教学能力和教学效果的提高[3]。这其中部分原因是由于这些教师教学任务繁重，还有一些承担行政工作；同时没有良好的科研团队，形不成一个良好的科研氛围，而不能提供有效的科研条件让他们从事科研工作。

上述几种情况造成科研与教学分离，更难做到相辅相成，共同进步。作为一名普通的高校教师，自然无法去改变整个社会的大环境，也无法撼动现有的职称评审制度，但从大学教师的自身职责来看，我们不仅需要承担教书育人的工作，还需要承担一定的科研任务。同时做好科研与教学是每一位高校教师的职责所在。因此教学和科研孰重孰轻，如何处理好教学工作和科研工作的关系以及如何把自己的科研和教学很好地结合，对于教师自身非常重要。

2 教研相长途径初步探索

本节从普通高校教师角度出发，探索如何处理好教学与科研之间的关系，如何把科学研究应用到教学实践，以做到教研相长。下面分别从专业建设、人才培养及教师的教学和科研能力提高三个方面，以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教学为例探讨教学相长的方法和途径。

2.1 专业建设方面

目前淮海工学院电子工程学院的电子科学与技术、测控技术与仪器等专业仅有7年的历史，虽已初具规模，但课程体系与专业建设仍需进一步完善和优化。以光波为信息载体的检测、控制技术、仪器系统、精密测试等内容是电子科学与技术、仪器科学与技术学科中的重要内容。

根据相关专业领域教师的科研基础，本课题组首先对电子工程学院的光电子类课程（光电子技术基础、光电传感与检测技术、光纤通信技术等）实施了教改研究，包括课程体系与教学大纲完善，加深了理论与实践的结合，即将教师的科研新成果融入理论和实验教学，并利用教师科研条件进行直观教学，这样既培养了学生动手能力，也促进了学生对理论知识学习的兴趣。

如，电子工程学院建有自适应光学实验室，是相关任课教师的科研平台。自适应光学技术是一门可以让光波适应外界变化而被能动控制的技术，也可以理解为光学中的自动化技术，集科学性和工程性为一体。相关专业学生已经学习过自动控制原理，对常规的液位、流量等过程控制非常熟悉，但对“光波”这样一个看得见摸不着的物理现象该如何完成控制呢？学生们非常好奇。通过分批次带领相关专业学生亲自动手完成光电成像校正实验，学生既加深了对光信号传输、光电信息转换及光电检测等方面知识的理解，又巩固和拓展了以前学习的自动控制相关理论知识的应用，学习到了教材中没有学到的内容，进一步扩大了学生的知识面，学生反馈非常好。

对于一些不具备实验条件的重点实验内容，由于实验条件比较苛刻，部分光电现象在实际实验中不明显，难以观察；另外也因为实验仪器有限，学生无法通过实验观察到所有的实验现象。针对这种现状，利用了科研过程中获得的数值仿真能力，帮助学生实现虚拟实验。

2.2 人才培养方面

通过科研与教学的有机结合，提高高等学校的教学质量，从而培养出新形势下的“综合型、应用型”人才。注重因材施教，将学有所长的学生引入到教师的科研项目中。通过教学改革，重点突出相关专业中的光电检测方法、光电系统研制与工程应用的能力培养，强调学生实践动手能力与创新意识的培养，使之成为应用型和创新型高级人才。在这个过程当中，学生除了实践书本知识外，还能在科研小组中学会分工及团队协作，为将来攻读研究生或进入相关企业累积经验。

本课题组已承担和参与国家及省市级科研项目多项，通过光电检测和光电子技术课程的学习，已有相关专业的多名学生主动要求参与到教师的科研项目中来。喜欢编程的学生让他们完成实验平台的软件建设，喜欢摆弄光电子器件的学生让他们完成硬件平台的搭建，爱动脑筋的学生让他们直接参与到教师科研课题的实验，和相关教师一起分析实验中出现的问题并解决它们。通过相关科研项目的训练，将科研渗透到教学内容中，培养了学生的创新能力、创新精神以及科研素养。

在2013-2015期间，多名相关专业学生有了参与教师科研项目的经历之后，积极申报各级创新项目。目前，已有多个光电子之创新项目获得校内立项。同时，淮海工学院电子工程学院已有多名毕业生进入光电专业研究生阶段的学习，如太原理工大学物电学院、中国科学院光电技术研究所等，开始了他们人生新的篇章。

2.3 提升教师教学与科研能力方面

教师一方面通过专业知识学习、关注本领域最新研究成果来提高自身业务能力，又通过教学工作，学习最新研究成果并有意识地积累未知问题、认真思考教学过程中学生所提出的疑问，进一步激发科研热情，并帮助了科研选题。

教学内容的主体是“基本理论、基本知识、基本技能”，但是，课堂教学除了围绕基本理论和概念进行外，还要注重科研成果和科技最新发展动态的渗透。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态，开阔视野，启迪思维，进一步拓宽学生的知识面。并且使学生能够认识到，基础知识不仅仅是概念理论和公式，更是实际应用中的产品和解决实践问题的手段，以此提高学生的学习兴趣，同时使学生更容易接受抽象的理论知识。

如，教师分别在每学期开始和结束时举办了激光和光电子领域的最新研究成果或相关专题讲座，既提升了自身的业务能力，又达到了教书育人的效果。开学初的专题讲座有助于引领学生对光电子技术领域的兴趣，讲座的内容从围绕人们把光波作为一种载波进行信息传递开始一直到现阶段的激光通信、激光武器等。讲座结束，学生对光电子技术充满了好奇，这为学生学好光电子课程打下了良好的基础。学期结束时专门对学生比较感兴趣的以及近期比较热门的激光3D打印技术从原理到应用及未来发展趋势进行了一次专题讲座，扩大了学生的视野。

又如，基于光电子类课程涵盖知识面广、理论与应用相结合的特点，针对一些典型知识点，为加深学生理解，设置专题讨论课，鼓励学生课前主动查找相关文献，让学生事先做好研讨准备，写好研讨提纲。在课堂上进行交流、讨论，培养学生的表达能力、思维能力、分析能力，让学生充分发表不同意见。学期过程中，这样的专题讨论课进行了2次，学生提出的问题给了相关教师的科研很大的启发。

专题讲座和讨论形式的授课方式深受学生欢迎，教学效果好，学生评教均在90分以上，学生深受其益。课题组教师通过上述教学活动充分认识到要通过高水平科学研究苦练真功夫，又要通过钻研教学规律来加强组织教学的能力，从而真正做到科学研究和教学育人互相促进。

3 结束语

“教研相长”虽是一个老话题，但目前社会大环境中面临的“重研轻教”现象使得我们有必要对这个老话题展开新的研究。如何加强教学与科研的联系、在科学研究中如何开展教学活动以使得科研成果能够支持教学改革、并使得教学与科研互相促进是每一个高校教师的职责。本文以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教改为例，分别从专业课程建设、人才培养、教学和科研能力提升等方面初步探讨了实现教研相长的一般化途径。改革的结果表明以上为今后存在这方面困惑的青年教师提供有价值的参考。

参考文献：

[1]张志峰，杨婷.“重研轻教”不可取（关注“朱淼华现象”）[N].人民日报，2005-11-28（11）.

光电子技术论文篇7

【论文关键词】电子技术；理论与应用；近似计算；静态分析

【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。

一、近似计算在静态分析中的应用

在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。

在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。

二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题

由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。

（1）纳米Si基量子异质结加工

要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。

（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。

（3）超高密度量子效应存储器

超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。

（4）纳米计算机的“互连问题”

一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。

（5）纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境

当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。

三、交互式电子技术手册

交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。简单的说，电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。

四、电子技术在时间与频率标准中的应用

时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。

光电子技术论文篇8

【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。

一、近似计算在静态分析中的应用

在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。

在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。

二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题

由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。

（1）纳米si基量子异质结加工

要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。

（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，purdue university等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。

（3）超高密度量子效应存储器

超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。

（4）纳米计算机的“互连问题”

一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。

（5）纳米 / 分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境

当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速 发展 ，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。

三、交互式电子技术手册

交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。

简单的说， 电子 技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的 发展 就是围绕这一过程来进行的。

四、电子技术在时间与频率标准中的应用

时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。

1952 年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的，分别称为世界时（ut）和历书时（et）。这种基于天文方面的宏观计时标准，设备庞大，操作麻烦，精度仅达10- 9 。随着电子技术与微波光谱学的发展，产生了量子电子学、激光等新技术，由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准，如（133 cs）频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后，将过去基于宏观的天体运动的计时标准，改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化，体积、重量大减小；另一方面使频率标准的稳定度大为提高（可达10- 12 —10- 14量级，即30 万年——300 万年差1 秒）。1967 年第13 届国际计量大会正式通过决议，规定：“一秒等于133 cs 原子基态两超精细能级跃迁的9192631770 个周期所持续的时间”。该时间基准，发展了高精度的测频技术，大大有助于宇宙航行和空间探索，加速了 现代 微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。

总之，在探讨了近似 计算 在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后，广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣，尖端信息普遍进入我们生活之中的同时，国家 经济 建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用，因此说，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。

【 参考 文献 】

[1]张凡，殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[j]客车技术与研究》，2006（01）。

[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[j]，《汽车运用》，2006（09）。

光电子技术论文篇9

近些年来，伴随着我国芯片集成水平的高度提升，其对光刻技术的要求也不断提高，在二十世纪末，科学界一致坚信光刻技术的的最低分辨率是0.5，但是伴随着扫描技术、分辨率增强技术水平的提升与抗蚀剂等技术的应用，当下光刻技术分辨率已经降低至0.1，甚至能够低于0.1，虽然还是存在较多人对光刻技术的发展前景并不看好，但是其依旧凭借着不断钻研的精神，屡屡打破确定的分辨率极限，因此，本文主要针对当下光刻技术在微电子设备的实际应用与相关的发展前景进行深入的分析，希望能为我国光刻技术水平的提升具有一定的帮助。

【关键词】光刻技术 微电子设备 发展

自世界上的首个晶体管被研发以来，半导体已经历经了半个多世纪的发展历史，目前，其依旧具有十分美好的发展前景。光刻技术主要是通过复制的方式将模板印到相关材料上从而形成电路，一开始，光刻技术的使用是微电子行业发展的重点，但是现在，光刻技术在众多行业都得到了十分广泛的应用，对于光刻技术的进步与研发主要是从波长入手的，更短的波长逐渐成为相关技术人员追求的目标，也在很大程度上促进了光刻技术的发展与进步。

1 光刻技术在微电子设备中的应用

1.1 电子行业

零件的外观、尺寸等是集成电路最主要的外在特点，光刻技术在电子行业的应用主要是用于零件的生成与复制，其对于电子行业的发展来说具有非常重要的作用。光刻技术在电子行业中主要起着技术领导的作用，这是目前电子行业最受人瞩目的关键技术，更短的波长、更好的透镜材料以及更高水平的孔径加工技术都成为目前技术人员追求的主要目标。

1.2 集成电路

光刻技术主要是通过图形的复制实现对半导体的加工与设计，并将其运用于集成电路中，因此，光刻技术对于集成电路的生产来说起着非常重要的作用。如今，光刻技术已经成为集成电路中无可替代的一项重要技术，光刻技术在很大程度上提升了零件生产与图形复制的精确度。另外，在硅片的加工中，光刻技术可以大大提升成品的产量，提升企业的经济效益。在集成电路的生产中，光刻过程不能产生任何差错，否则会造成材料的浪费，从而提升成本，然而光刻技术能够在很大程度上降低成本，保证产品质量，并通过技术水平的不断提升，提高光刻的精确度，降低错误率，实现微电子设备行业的高速发展。

1.3 芯片制造

光刻技术是芯片制造中的重要技术，这里的芯片主要是指硅片，目前，伴随着芯片制造经济效益的提升，硅片生产的规模越来越大。另外，由于光刻技术水平的不断提升，其屡次打破了人们预期的极限，并实现了高分辨率、高效率以及低成本的统一。为了提升芯片制造的分辨率，技术人员在不断追求光刻技术的波长越来越短的同时，还应该具有技术的宽容心与效益性，例如在使用PSM技术时，应该充分考虑该项技术的成本、工序等众多因素，总而言之，目前光刻技术在芯片制造领域得到了十分广泛的应用。

2 光刻技术的发展

2.1 极紫外曝光

在对各大元素的研究中，人们发现金属钼与硅的分子结构对于极紫外光的反射性较强，这为极紫外光在光刻技术中的应用提供了一定的契机，更小波长的光刻技术也逐渐从理论转化为实践。极紫外光可以在很大程度上降低光刻的波长，并具有一定的性质能够很好地提升光刻分辨率，总而言之，极紫外曝光将成为未来具有较好前景的光刻技术，目前，对于该方面发研究已经引起了社会各界的密切关注，越来越多的技术人员开始投入到相关的课题研究中。

2.2 电子束投影技术

利用光线散射投影出来的电子束在本质上主要是强光的电子源，其通过相关的透镜进行必要的聚焦从而形成电子束，并对相关的制作材料进行一定的照明。众所周知，电子束的波长较小，分辨率较高，使用方便且容易控制，因此，在图形的制作上，电子束的应用具有一定的优势，衍射效应对其的影响较小，另外，电子束利用较小的孔径可以在很大程度上提升其分辨率，无需进行相关的校正。并且，该项技术的成本远低于其他技术，因为其无需用到X光等成本较高的光束，因此，实现高效率与低成本的统一是技术开发人员未来的追求目标。

2.3 X射线曝光技术

X射线主要是指波长低于五纳米的光，相较于其他光线，X射线的波长相对较短，因此，X射线的分辨率与精确度都普遍较高。该技术自1972年来，就受到了密切的关注，相关的技术人员一直致力于对于该方面的研究，但是因为没有合适的材料能够反射X射线，这得到X射线在光刻技术中无法发挥其相应的作用，只能适用于印刷技术中。另外，由于X射线的波长非常短，在一定程度上甚至可以忽略不计，因此，该项技术复制出来的图形与模板的相似度几乎完全一样，该项技术的高分辨率希望能够在光刻技术未来的发展中得到充分的利用。

2.4 PSM技术

对于体积较小的个体，要想实现其转移的困难性本来不高，但是由于众多小体积的图形聚集在一起，在转移的过程中，由于光线的衍射与散射等往往会导致图形的变形，而对于该问题的解决，PSM技术具有不可忽视的重要作用，目前我国大部分半导体技术中使用的都是PSM模板。根据相关数据显示，PSM技术能够实现最小尺寸为光线波长的五分之一，这将在很大程度上避免小个体在转移过程中产生错误。

3 结论

综上所述，光刻技术在不断向高精确度、高亮度以及高分辨率等方向进行发展，近些年来，我国的光刻技术水平已经得到了很大程度的提升，并呈现出美好的发展前景。在未来的光刻技术中，能够很好地实现低成本、高效率以及高分辨率等特征，这对于光刻技术的广泛应用以及微电子设备领域的发展都具有一定的帮助，目前，越来越多的技术人员开始投入到光刻技术的研究中，这对现有的光刻技术具有很大的推动作用。

参考文献

[1]宋庆彬.微电子控制机电设备在工业中的实际应用论述[J].引文版：工程技术，2016（01）.

[2]杨瑞刚.自动化控制技术在电气工程中的应用与发展[J].商品与质量，2016（18）.

作者简介

夏炜炜（1981-），男，江苏省扬州市人。研究生学历。现供职于扬州大学物理科学与技术学院。研究方向为微电子/电子。

光电子技术论文篇10

关键词：电子信息技术；应用和发展；教育

中图分类号：TN0 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01

在社会经济飞速发展的大背景下，电子信息技术也渗透到了人们生活的各个领域，无论是居民平时生活中使用的网络、电视或是手机都与电子信息技术息息相关。电子信息技术的发展同时也带动着居民生活水平的提高和社会经济的发展。当代电子信息技术的应用具有智能化、集约化；网络化、数字化；高效化、快捷化等特点，在它的应用与发展中应当抓住这些特点，实现其最大价值。

一、电子信息技术的应用

（一）电子信息技术与居民生活

20世纪以前，人们往往只有在工作单位才能够接触到网络，然而现今，下班后在家中上网已成为每天必不可缺的活动了。针对居民对网络的需求，房地产商早已提出建设信息化小区的建议，为小区住户提供高质量的宽带交互式多媒体信息服务，向用户提供一个实用的网络平台，在这种信息化的小区里，住户可以实现网上购物、视频在线、远程通讯、远程医疗、视频会议、电子商务、居家办公、异地间的资源共享等[1]。电子信息技术在居民生活中的应用让居民的生活更加便利，同时也快速、廉价、信息化地解决了居民工作学习、医疗保健、休闲娱乐等问题。

（二）电子信息技术与教育

教育与互联网共同地决定着时代的命运，而互联网在教育中的应用又促成了教育的信息化。多媒体教学、远程教学、视频教学都是电子信息技术应用在教育中的体现。信息化教育是时代的产物，也是当今时代对教育的要求。互联网起源于教育，当年美国西南部四所大学四台计算机的数据交换引发了如今的互联网信息化时代，由此可见，电子信息技术与教育有着根深蒂固的联系[2]。当今学校推行新的网络教学模式，全社会大规模展开的信息教育以及网络的普及必定会促进信息化教育更进一步的发展。

（三）电子信息技术与日常设备

人们对信息技术生活化的需求使得越来越多的日常设施都应用了电子信息技术，例如网络数字电视、恒温冰箱等等。从居民使用的各种日常设备中无一不可看出电子信息技术的极致发挥，这些技术主要是使用信息控制改良设备性能以满足人们对设备的需求。而在这些日常设备中，汽车使用的信息技术更是多不胜数。

汽车工程界的专家指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化，新的汽车电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，可以独立操控，同时又能协调到整体运行的最佳状态，同时许多轿车增加了电子动力分配系统（EBD）以及刹车防抱死装置（ABS），这两项装置可以最大限度地保障雨雪天气驾驶时的稳定性[3]。

二、电子信息技术的发展

（一）光电技术的发展

作为电子信息技术不可或缺的部分，光电技术不仅包括光电的检测技术、光电电子技术（optoelectronic technology）还包括光电显示技术、光电探测与信号处理技术等等，而光电技术涉及到了微电子技术和精密机械等多种学科领域[4]。软性显示器的诞生代表着光电技术有了突破性的进展，软性显示器不仅如同纸张一样可以折叠随身携带，而且相较于传统显示器而言，画面更加精细清晰，3D显示效果卓越，为人们的生活提供了便捷。

能源缺乏是当今社会的一大问题，节能刻不容缓。随着光电技术的发展，LED技术也更加成熟。LED是一种绿色产品，在环保节能的同时还拥有使用时间长等特点，近年来LED的应用普及到了人们的生活领域以及工业、军事领域，相信大家对LED电视都不会陌生。根据社会需求、材料设计和加工技术的发展，以当前的科学研究为基础发展新型光电信息材料，将不断推进光电技术发展，让人们的生活变得更加绚烂和环保。

（二）网络技术的发展

通信网络，包括电话、传真、移动通信、数字数据网等等被称作传统网络，而人们日常所说的网络则多是指计算机网络，即互联网。自20世纪50年代电话机的发明开始到70年代短短的二十年间，通过卫星通信实现了全球电话通信网络。20世纪80年代起至今，因特网的发展将人们带入了数字信息化时代，这也是人类历史上网络发展最迅猛的时代。网络，作为电子信息技术的重要组成部分，它的发展改变了人类的认知模式。

随着电子信息技术的发展，专家们提出“物联网”的概念，物联网有两层意思，首先它是以互联网为基础不断延伸的网络，其次它是能够实现任何物体之间的信息交换。打个比方，就算身在温暖如春的昆明，只要动一动念头，便可以立即掌握冰天雪地的乌鲁木齐的气温。物联网的应用几乎覆盖了各个行业，目前物联网作为新兴产业被许多的国家所重视。“物联网”时代的来临，预示着人们的生活将产生历史性的改变。

三、结语

如今电子信息技术的应用在各行各业都起着至关重要的作用，它涉及的领域也非常广泛，包括了光电技术、网络技术等领域。在信息化时代，电子信息技术已经成为了具有高度活跃性和渗透力的科技。随着现代科学技术和社会经济的进一步发展，电子信息技术的应用已经融入了人们的生活，互联网、数字电视等正在成为居民日常生活的重要组成部分。在居民对数字信息化需求不断提升的当代，电子信息技术的发展拥有者广阔的空间和潜力。

参考文献：

[1]张蕾.浅谈电子信息技术的应用与发展[J].现代教育教学导刊，2012，1.

[2]方静.试论电子信息技术的应用特点与未来发展趋势[J].信息与电脑，2011，1.

[3]张轩.论电子信息技术在现代社会中的应用[J].科技传播，2011，8.