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光電電子技術(shù)范文第1篇

論文摘要：光電子器件和部件廣泛應(yīng)用于長距離大容量光纖通信、光存儲(chǔ)、光顯示、光互聯(lián)、光信息處理、激光加工、激光醫(yī)療和軍事武器裝備，預(yù)期還會(huì)在未來的光計(jì)算中發(fā)揮重要作用。本文將介紹國內(nèi)外光電子技術(shù)及光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

如果說微電子技術(shù)推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。美國商務(wù)部指出：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評(píng)論：“21世紀(jì)具有代表意義 的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命。

1 世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀(jì)末將達(dá)到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級(jí)階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號(hào)，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號(hào)直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點(diǎn)）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機(jī)。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來越大的作用。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì)，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。

Internet應(yīng)用的飛速增長對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長的市場(chǎng)。無限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用 1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激 光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9 億美元，比去年增長121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30 億美元”。美國通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長到2003年的61億美元，約每年增長18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。

2 我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國外先進(jìn)國家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營銷逐年有較大的增長，個(gè)別產(chǎn)品還取得國際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高 技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國際市場(chǎng)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激 光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場(chǎng)。國內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器 戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場(chǎng)。

但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在我國光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲(chǔ)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實(shí)質(zhì)突破；國內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機(jī)和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國外器件占據(jù)國內(nèi)市場(chǎng)相當(dāng)多的份額；在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)相互脫離的狀況。

光電電子技術(shù)范文第2篇

1光電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

1995年光電子技術(shù)總產(chǎn)值約10億美元，2001年中國光電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過800億元，目前繼續(xù)高速發(fā)展中。近年來，中國光電子技術(shù)的研究水平已大體上趨于與國際同步發(fā)展的態(tài)勢(shì)，整機(jī)系統(tǒng)以及器件的生產(chǎn)、制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，并呈現(xiàn)出一定的發(fā)展勢(shì)頭，我國光電子信息產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。

近幾年，由于光電子技術(shù)研究開發(fā)體系的不完整，促使訓(xùn)練一批高水準(zhǔn)的光電子技術(shù)研究開發(fā)隊(duì)伍成為迫在眉睫的任務(wù)。二十世紀(jì)以來，中國科學(xué)院建立了半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)，武漢郵電科學(xué)研究院建立信息發(fā)展研究部，中國科學(xué)院在長春建立了光學(xué)精密研究所，一些大學(xué)，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、天津大學(xué)、東南大學(xué)、南開大學(xué)、華中科技大學(xué)等也先后建立了光電子技術(shù)研究所，并同時(shí)組建起高水平的研究開發(fā)隊(duì)伍。截止到2016年，各高等院校及研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在光電子材料、制作技術(shù)、器械等方面取得了突破，并有了顯著進(jìn)展。

1.2國外發(fā)展現(xiàn)狀

在國內(nèi)外光電子產(chǎn)業(yè)中，對(duì)于光通訊產(chǎn)業(yè)來說，在2003年其增長速率跌落到谷底，與此同時(shí)，其回升斜率緩慢，但是，光電子技術(shù)、光顯示技術(shù)以及光存儲(chǔ)技術(shù)在各個(gè)產(chǎn)業(yè)中慢慢顯露頭角，應(yīng)用范圍越來越廣，在照明裝置及各類信號(hào)指示器中，半導(dǎo)體發(fā)光二極管取得了極高的使用率，若照這樣發(fā)展下去，人類有望在固態(tài)照明的新領(lǐng)域開拓出一片綠洲。

光電子產(chǎn)業(yè)中，以美國和歐洲的發(fā)展為領(lǐng)頭羊，美國和歐洲在光電子產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展決定了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的走向。發(fā)達(dá)國家早就已經(jīng)意識(shí)到，光電子產(chǎn)業(yè)是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)，人類對(duì)其認(rèn)識(shí)還尚處在皮毛階段，光電子技術(shù)的發(fā)展空間廣闊，可以滲透到各行各業(yè)并發(fā)揮出色。在二十世紀(jì)初，發(fā)達(dá)國家的科學(xué)家們就開始進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究工作。世界光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的布局目前由傳統(tǒng)的儀器設(shè)備和元器件，向高技術(shù)為主的產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)換的趨勢(shì)。就目前來說，從技術(shù)高新、競(jìng)爭(zhēng)激烈度和推動(dòng)作用大致分為：現(xiàn)在技術(shù)，如激光和液晶技術(shù)；未來技術(shù)，如太陽能技術(shù)和LED技術(shù)。液晶技術(shù)又可以細(xì)分為顯示屏的尺寸，顯示屏的分辨率及刷新頻率；激光技術(shù)里有固體、氣體，輸出功率等指標(biāo)。不過，LED技術(shù)目前只有亮度這一單一技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于未來技術(shù)中的太陽能來說，關(guān)鍵之處在于高效的把太陽光線聚集到足夠小的體積內(nèi)，并且，用高分子材料作大口徑聚焦鏡不單是空間重量問題，也是技術(shù)加速降低成本的關(guān)鍵。

2光電子技術(shù)應(yīng)用與推廣

近幾年，光電子技術(shù)如洪水猛獸，迅猛發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域意識(shí)到其重要性及不可替代性。同時(shí)，光電子技術(shù)憑借其普適性，不僅在微加工這類基礎(chǔ)工業(yè)中發(fā)揮出色，更是在微機(jī)電系統(tǒng)、系統(tǒng)集成這種精密系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵作用。特別突出的是，光電子技術(shù)在激光產(chǎn)業(yè)、LED產(chǎn)業(yè)、太陽能產(chǎn)業(yè)有著重要的作用。

2.1激光產(chǎn)業(yè)

2.1.1科學(xué)技術(shù)

激光具有很好的相干性、方向性、單色性和高能量密度，正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，激光都或多或少有所涉及，并形成了新的學(xué)科。如：激光材料加工、激光信息存儲(chǔ)與處理、激光光譜學(xué)、激光醫(yī)學(xué)及生物學(xué)、激光印刷、軍用激光技術(shù)、激光核聚變及激光化學(xué)等，激光的應(yīng)用在一定程度上促進(jìn)了這些領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。

2.1.2國民產(chǎn)業(yè)

激光現(xiàn)在我國正逐步成型，其中包括激光音像、激光加工、激光醫(yī)療、激光全息及激光印刷設(shè)備等，這些產(chǎn)業(yè)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)增長起到了舉足輕重的作用。例如，目前為止生產(chǎn)激光音像設(shè)備的企業(yè)舉國上下已有400多家，1998年激光產(chǎn)業(yè)已逐漸發(fā)展成為年產(chǎn)值90億元以上的新興產(chǎn)業(yè)。又如，將激光全息技術(shù)做一個(gè)拓展，應(yīng)用于裝飾裝修業(yè)及全息模壓防偽商標(biāo)，不僅生活得到了極大的便利，相關(guān)國民產(chǎn)業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展。

2.1.3醫(yī)療產(chǎn)業(yè)

激光醫(yī)療技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生方面現(xiàn)已起到不可或缺的作用。對(duì)眼科來說，屈光性角膜切除術(shù)、虹膜切除術(shù)、鞏膜切除等手術(shù)均需要激光設(shè)備方可實(shí)施。激光在醫(yī)療診斷方面也效果出色，如激光熒光光譜測(cè)量技術(shù)被利用于診斷腹內(nèi)腫瘤，激光多普勒技術(shù)用于探測(cè)細(xì)胞的流動(dòng)及軌跡。

2.2太陽能產(chǎn)業(yè)

2.2.1太陽能發(fā)電

二十世紀(jì)末，由于各國工業(yè)水平的提高，能源的需求量也日漸增加，因此，人類開始進(jìn)入了能源短缺的時(shí)期。能源是否高效，是否清潔成為了能源能否為人類長期使用的先決條件。目前，人類能源供應(yīng)主要還是以煤炭為主，而煤炭是不可再生資源，消耗殆盡是遲早的事。為此，各大能源科研機(jī)構(gòu)絞盡腦汁想找出新的可替代能源。而太陽能光伏發(fā)電不失為一種極好的替代選擇。只要在光伏發(fā)電中應(yīng)用光電子技術(shù)，使用得當(dāng)?shù)脑挘夥l(fā)電的轉(zhuǎn)換效率可以得到很大的提高，前景廣闊。太陽能發(fā)電的方式通常有兩種，其一是半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等；另一種方式是將太陽熱能通過熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。

2.3LED產(chǎn)業(yè)

2.3.1交通燈

適用于交通管制的信號(hào)燈，現(xiàn)已由LED制成。LED信號(hào)燈占到整個(gè)LED市場(chǎng)的10%。LED主要有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是壽命長，由于交通信號(hào)燈需要在戶外使用，易損耗，而壽命長的LED燈可以保證使用多年而不需要更換。與交通信號(hào)燈易損壞完美的契合。二是節(jié)能環(huán)保，LED耗電相當(dāng)?shù)停绷黩?qū)動(dòng)，超低功耗，電光功率轉(zhuǎn)換接近30%，在相同照明效果條件下比傳統(tǒng)光源節(jié)能近80%。

2.3.2景觀燈

在照明領(lǐng)域里，景觀燈占據(jù)LED材料應(yīng)用一席之地，原因是，在光強(qiáng)相同的條件下，它所消耗的電能僅有普通白熾燈的百分之十，相比于一些大功率的射燈、氣體燈，電能的節(jié)約效果越發(fā)明顯。

3結(jié)論

作為時(shí)下新興的一門朝陽學(xué)科，光電子技術(shù)憑借其在能源，材料，基礎(chǔ)技術(shù)等方面的杰出表現(xiàn)，成功的被大家公認(rèn)為最有前途的新技術(shù)。若加以有效的發(fā)展及應(yīng)用，必將有效的推動(dòng)社會(huì)科技的進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

參考文獻(xiàn)

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[3]于靜，車俊鐵，張吉月.太陽能發(fā)電技術(shù)綜述[J].世界科技研究與發(fā)展，2008（01）：56-59.

作者單位

湖北省黃石市第二中學(xué)湖北省黃石市435003

光電電子技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：光電子技術(shù)基礎(chǔ)；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；

一、引言

2013年安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院為適應(yīng)學(xué)校籌建多科性大學(xué)的需要，開設(shè)了光電信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。針對(duì)光電專業(yè)特點(diǎn)，安慶師范學(xué)院在2015年新開設(shè)了光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程。光電子技術(shù)是研究光與物質(zhì)中的電子相互作用及能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù)，主要應(yīng)用于信息領(lǐng)域包括光通信系統(tǒng)、光纖傳感、光電顯示以及光存儲(chǔ)，醫(yī)療，生物科學(xué)，激光加工和軍事等領(lǐng)域。我國已經(jīng)形成了發(fā)展?jié)摿薮蟮墓怆娮赢a(chǎn)業(yè)，掌握光電子技術(shù)有助于提升光電專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)課程特點(diǎn)，我們對(duì)該課程的理論課教學(xué)做了初步的研究并根據(jù)課程特點(diǎn)開設(shè)了配套實(shí)驗(yàn)課，取得了良好的教學(xué)效果。

二、理論教學(xué)

第一，課程設(shè)置。根據(jù)學(xué)校對(duì)專業(yè)的定位，為了能夠培養(yǎng)出社會(huì)應(yīng)用型人才，我們選擇安毓英主編的《光電子技術(shù)》作為主要參考教材，主要介紹光電子領(lǐng)域中光源、光輻射的傳播、光束的調(diào)制和光探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)的基本原理和應(yīng)用實(shí)例。針對(duì)課程特點(diǎn)重點(diǎn)介紹光電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，有必要跟蹤反映國內(nèi)外的一些新技術(shù)和新設(shè)備的動(dòng)態(tài)，充分拓展學(xué)生的視野和知識(shí)面[1]。對(duì)于基礎(chǔ)原理的把握需要學(xué)生學(xué)習(xí)一些先修課程，包括激光原理與技術(shù)、電磁場(chǎng)與電磁波、半導(dǎo)體物理學(xué)以及物理光學(xué)等。有了這些基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，在教學(xué)過程中可以將更多的課時(shí)放在光電子器件及其發(fā)展的介紹上，通過這一門課程的學(xué)習(xí)真正培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)。

第二，教學(xué)方法多樣性。我們?cè)诮虒W(xué)中采取多種教學(xué)方法并存的教學(xué)模式。結(jié)合傳統(tǒng)板書教學(xué)，充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)[2]。首先，內(nèi)容引入。在每一章內(nèi)容的開始，通過剪輯一段與章節(jié)內(nèi)容相關(guān)的視頻或者圖片集播放展示，用比較直觀的方式讓學(xué)生了解接下來這一章他們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，給學(xué)生留下思考題，讓他們帶著問題開始接下來的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，建立聯(lián)系。根據(jù)“光電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程偏應(yīng)用型的特點(diǎn)，通過聯(lián)想法將課本學(xué)習(xí)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來，使教學(xué)內(nèi)容深入淺出。比如介紹光通信系統(tǒng)，就可以聯(lián)想到學(xué)生常用的手機(jī)，通過介紹手機(jī)實(shí)現(xiàn)通話的過程：包括信號(hào)調(diào)制、信號(hào)傳輸、信號(hào)接收和信號(hào)解調(diào)等，涵蓋了光電子技術(shù)在通信領(lǐng)域應(yīng)用的多個(gè)模塊；在講光敏電阻時(shí)可以聯(lián)系城市里根據(jù)亮度自動(dòng)開關(guān)的路燈。通過這些生活中的實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的求知欲。最后，反轉(zhuǎn)課堂。加強(qiáng)學(xué)生的課堂互動(dòng)，開設(shè)學(xué)生講堂。將學(xué)生分成若干小組，3-5人一組。老師講授基本原理后，布置課后任務(wù)，每組分別就一個(gè)課題準(zhǔn)備10分鐘左右的PPT。每一次課最后留15分鐘時(shí)間讓學(xué)生展示他們搜集到的資料以及對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。并采取學(xué)生互評(píng)和老師評(píng)價(jià)相結(jié)合的模式打分，成績計(jì)入平時(shí)成績。

三、配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)

第一，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。針對(duì)課程特點(diǎn)，我們引入了配套實(shí)驗(yàn)，使所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，提高教學(xué)效果[3]。光電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，關(guān)于光調(diào)制和光探測(cè)技術(shù)的內(nèi)容介紹了多種調(diào)制原理以及探測(cè)器件，在學(xué)習(xí)完相關(guān)理論知識(shí)后，我們開設(shè)相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)課程。包括電光調(diào)制、聲光調(diào)制和磁光調(diào)制的原理演示實(shí)驗(yàn)。以及包含多種探測(cè)原件的光電探測(cè)器特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)涉及的光電探測(cè)器包括光敏電阻、光電二極管、APD光電二極管、PIN光電二極管、光電三級(jí)管、硅光電池等，涵蓋了幾乎所有類型的光電探測(cè)器。學(xué)生可以測(cè)試這些探測(cè)器的短路電流、開路電壓、伏安特性、光電特性、頻率響應(yīng)特性、光譜特性和靈敏度等相關(guān)特性，并綜合對(duì)比不同類別的探測(cè)器性能，幫助學(xué)生理解如何根據(jù)不同場(chǎng)合選用不同的探測(cè)器。理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合使學(xué)生既可以根據(jù)所學(xué)原理知識(shí)自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)動(dòng)手能力，又可以通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)所學(xué)理論知識(shí)有更直觀的理解，加深對(duì)基本原理的掌握。

第二，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。除了傳統(tǒng)的驗(yàn)證式本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我院還引進(jìn)了光電技術(shù)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。提供多種光電器件的應(yīng)用模塊、設(shè)計(jì)模塊、各種數(shù)字表頭以及設(shè)計(jì)中所需要的電子元器件，并配備有各種電源接口。學(xué)生可以根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)?zāi)K開展各種實(shí)驗(yàn)，充分展示自己的創(chuàng)新思維，將所掌握的光電器件真正應(yīng)用到實(shí)際生活中。包括光敏電阻光控開關(guān)、熱釋電報(bào)警器和硅光電池光照度計(jì)等二十余種光電儀器的設(shè)計(jì)，都可以通過該實(shí)訓(xùn)平成。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，極大地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)，為社會(huì)培養(yǎng)出具備實(shí)際應(yīng)用能力的高素質(zhì)人才，最終達(dá)到服務(wù)社會(huì)的目的。

四、考核方式

根據(jù)課程安排特點(diǎn)，學(xué)生的最終考核成績以平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績和期末考試成績相結(jié)合。其中，平時(shí)成績占20%（包括考勤、作業(yè)和學(xué)生講堂），考試卷面成績占50%，實(shí)驗(yàn)成績占30%，綜合考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、自學(xué)能力、接受新知識(shí)的能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。通過實(shí)際教學(xué)驗(yàn)證，這種理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方式取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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光電電子技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：聲光控制；照明；電路；設(shè)計(jì)

近些年來，節(jié)能減排是我國倡導(dǎo)的發(fā)展觀念。而避免資源浪費(fèi)不僅是我國各行業(yè)企業(yè)需要做的工作，還應(yīng)該落實(shí)及貫徹到各類生活場(chǎng)景中。過去階段，我國學(xué)校、工廠、小區(qū)等場(chǎng)所因?yàn)橐雇碚彰鳠舫Ａ猎斐纱罅侩娔軗p失。而手控照明燈的引用雖然有效降低了夜晚照明燈使用的電能，但存在一定的不變。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今已經(jīng)研發(fā)出一種聲光控制照明電路，該電路的設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的照明控制方法，并帶來了質(zhì)的飛躍。

1聲光控制照明電路設(shè)計(jì)意義

過去階段，我國公共照明燈一般都采用手動(dòng)式的開關(guān)方式。如在住宅小區(qū)的樓梯過道中，夜晚居民想要打開燈光還需觸碰開關(guān)裝置，這樣就會(huì)給夜晚視力不好的居民帶來一些困擾。還有在一些廠區(qū)、學(xué)校等地，夜晚路燈徹夜不關(guān)，這就會(huì)帶來能源上的浪費(fèi)。再到后來，出現(xiàn)了聲控?zé)簦@種照明電路的設(shè)計(jì)雖然為夜晚行人帶來了方便，但其存在一個(gè)弊端，就是白天時(shí)候也受聲音影響而開燈。人們?yōu)榻鉀Q這一問題只好定時(shí)定點(diǎn)的開關(guān)總電源，這樣一來，雖然起到了節(jié)能目的，但為加大了管理負(fù)擔(dān)。而聲光控制照明電路的設(shè)計(jì)，可有效改善上述所有問題。通過聲源和光源的雙重控制，為照明設(shè)備的使用和管理帶來很大便捷。同時(shí)，該照明電路應(yīng)用范圍也很廣泛，只要不是封閉場(chǎng)所，大多都可以使用。

2基于電子技術(shù)的聲光控制照明電路總方案設(shè)計(jì)

聲光照明電路總方案設(shè)計(jì)的原理：首先，在該電路接收到聲信號(hào)時(shí)，會(huì)由聲電裝換裝置把聲信號(hào)改變?yōu)殡娦盘?hào)。此時(shí)的電信號(hào)相對(duì)薄弱且頻率不一致，所以會(huì)經(jīng)過放大電路和處理電路的加工，使之成為頻率一致且適用于控制電路的控制信號(hào)。其次，在這一過程中，當(dāng)電路接收到的光信號(hào)相對(duì)薄弱時(shí)，該部分的控制會(huì)打開，且受光信號(hào)的影響一直處于恒定狀態(tài)。此時(shí)，該電路的整體開關(guān)就受到聲源的影響。反之，若處于白天時(shí)，電路接收到的光信號(hào)強(qiáng)烈，會(huì)關(guān)閉光控部分，此時(shí)聲控部分則無法發(fā)揮控制作用。所以，該電路的原理是以光信號(hào)作為基礎(chǔ)條件，以聲信號(hào)來進(jìn)行控制。聲光控制照明電路的的設(shè)計(jì)剛好滿足使用者對(duì)聲光控制照明設(shè)備的使用需求.即在白天或太陽光較亮?xí)r，人們可視性較高，則不需要照明。這時(shí)，電路受光源影響處于限制狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)榻邮軄淼穆曇舳翢簟Ｔ谝雇硖柟馕⑷鯐r(shí)，人們視力受黑暗的影響，看不清周圍食物，所以這時(shí)需要照明設(shè)備。該電路在夜晚時(shí)處于可觸發(fā)狀態(tài)，受聲音影響開關(guān)，人們只需要發(fā)出腳步聲或其他聲音，就可以打開照明設(shè)備。在沒有聲音時(shí)及開啟一定時(shí)間之后，該設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。

3各電路設(shè)計(jì)

3.1電源電路電流電路的設(shè)計(jì)需要保證電路正常工作及滿足聲光控制照明電路工作原理，同時(shí)還需要保證電流電路整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，不可過于復(fù)雜。要滿足以上條件，可從電流電路中降壓器、穩(wěn)壓器、整流器以及濾波器這四個(gè)裝置的選用著手。其中降壓裝置選用的是穩(wěn)壓二極管。在輸出穩(wěn)壓直流后需要經(jīng)過降壓電容器（C1）、全橋整流器（QD）以及濾波電容（C2）后，在經(jīng)過穩(wěn)壓二極管（DW）進(jìn)行穩(wěn)壓，從而得到穩(wěn)定的、滿足照明電路需要的電壓。電源電路的各類元器件及參數(shù)的選擇需要結(jié)合電路的實(shí)際需求。首先，通過計(jì)算得出，全橋整流器（QD）應(yīng)該選用型號(hào)為1A300V的二極管。其次穩(wěn)壓二極管的選用可根據(jù)聲光控制照明電路穩(wěn)壓直流電源電壓，該電壓而+9V，所以可選用型號(hào)為2CW57的穩(wěn)壓二極管，這個(gè)型號(hào)的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定電壓為8.5V到9.5V，所以符合電路需求。再次，降壓電容器（C1）的選用型號(hào)需要根據(jù)電源電壓。合理情況下，降壓電容器的耐壓值應(yīng)該是電源電壓的兩倍以上，如400V及400V以上耐壓的電容器則可適用。最后，濾波器的型號(hào)選擇可根據(jù)RC時(shí)間常數(shù)大于3到5倍電源半周期這一原理進(jìn)行選擇。3.2信號(hào)放大電路信號(hào)放大線路的設(shè)計(jì)可分為拾音器和放大器兩個(gè)部分。在壓電蜂鳴器（拾音裝置）選擇上，要保證內(nèi)部壓電陶瓷片靈敏性較高，并且價(jià)格不貴，從而保證整體電路的靈敏。拾音器可選用電壓蜂鳴器HTD35A-1這個(gè)型號(hào)的裝置，該型號(hào)裝置采集到聲音之后，會(huì)通過壓電陶瓷片的繞曲變形產(chǎn)生微弱的電效應(yīng)。這時(shí)，電信號(hào)在通過電路進(jìn)入直藕式音頻放大器，使這個(gè)電信號(hào)放大。同時(shí)，再經(jīng)過T3時(shí)，對(duì)產(chǎn)生倒向放大，從而觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。3.3控制電路聲光控制照明電路的控制電路圖。555是時(shí)基電路，它的四角受到光敏三極管不同阻抗的改變來控制高低電平，而光敏三極管阻抗的變化受光源強(qiáng)弱的影響，具體可分為以下兩種情況：（1）強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)。在白天光敏三極管感受較大光照時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器會(huì)應(yīng)較大阻抗的影響，造成輸出低電平，這就就處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)。在強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)下，555不會(huì)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)置位，所以聲光控制照明不會(huì)發(fā)亮。（2）在夜晚光敏三極管感受光照小，則單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器受到的阻抗就小，則輸出高電平，555處于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)狀態(tài)。而如果此時(shí)拾音器接收到了聲音，產(chǎn)生了聲信號(hào)，通過加工形成極大電流，并觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器，改變555狀態(tài)，產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)置位，使可控硅觸發(fā)倒通，這樣一來聲光控制照明就會(huì)亮，并保持一定時(shí)間段，即120S。在該電路中，各類元器件的選擇要符合聲光控制照明電路的特點(diǎn)，所以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路中的定時(shí)原件應(yīng)該滿足燈光持續(xù)120S這一需求。而三極管可選用型號(hào)3DK2。改電路電容為濾波電容，所以C9應(yīng)按選用小電容，如0.01μ。3.4光電傳感器電路光電傳感器電路設(shè)計(jì)也要滿足該照明電路的需求。如對(duì)光源的敏感程度、光譜響應(yīng)范圍燈，只有貼切實(shí)際選用最為合適的，才能使聲光控制照明設(shè)備正常使用。如光敏三極管的選用型號(hào)可為3DU5，該型號(hào)的光敏三極管的光譜響應(yīng)范圍正好符合需求，電壓工作范圍也在6V到8V之間。

4總結(jié)

聲光控制照明電路為人們夜間生活帶來很大便捷，并發(fā)揮著節(jié)省電能源的作用。并且，聲光控制照明電路可完全自動(dòng)化開關(guān)，節(jié)省了人力。這種自動(dòng)化的操作模式及節(jié)省能源的設(shè)計(jì)理念，正是二十一世紀(jì)時(shí)展的產(chǎn)物。該電路的設(shè)計(jì)過程需要結(jié)合聲光控制原理及電路特性，各元器件的選擇也要滿足實(shí)際需求，只有這樣，才能確保聲光控制照明電路能夠正常使用。

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光電電子技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：甄別電壓 單光子計(jì)數(shù) 信噪比

中圖分類號(hào)：TN152 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）11-0053-02

1、引言

隨著生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，在弱光檢測(cè)領(lǐng)域，對(duì)光信號(hào)功率要求越來越低，信噪比要求越來越高，當(dāng)光電流強(qiáng)度比在室溫下的熱噪聲水平（10-14W）低時(shí)，如何把這種淹沒在噪聲中的光信號(hào)從噪聲中提取出來是一個(gè)至關(guān)重要的問題，尤其是在光子計(jì)數(shù)率很低的時(shí)候。本文從實(shí)驗(yàn)方面間接的確定單光子計(jì)數(shù)器的甄別電壓，通過實(shí)驗(yàn)和曲線擬合證明了改變這些參數(shù)時(shí)信噪比的變化。

2、單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的基本原理

單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示

當(dāng)入射到光電倍增管的光信號(hào)經(jīng)過倍增后，形成了光子脈沖輸出，然后在經(jīng)過前置放大器對(duì)光子脈沖進(jìn)行放大，通常情況下，光電倍增管的噪聲脈沖比單光子脈沖的幅度小，因此，利用甄別電路把噪聲脈沖和單光子脈沖區(qū)分開來，是至關(guān)重要的，當(dāng)輸入脈沖電壓高于甄別電壓V時(shí)，甄別器輸出標(biāo)準(zhǔn)的脈沖，當(dāng)輸入脈沖低于甄別電壓時(shí)，甄別器無輸出。

3、實(shí)驗(yàn)研究

影響單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)的光子計(jì)數(shù)的因素有很多，其中陰極電壓、積分時(shí)間、閾值、輸入功率以及有無光照，均能影響光子計(jì)數(shù)。分別從改變輸入光功率、積分時(shí)間等方面觀察對(duì)光子計(jì)數(shù)率與信噪比的影響，用Matlab曲線擬合判斷光子計(jì)數(shù)率與功率、信噪比與積分時(shí)間之間的關(guān)系，最后分別改變積分時(shí)間、陰極電壓、入射光功率P觀察其對(duì)甄別電壓的影響。

為了不致引起混淆，作以下規(guī)定：光電倍增管接收到的光功率簡(jiǎn)稱接收光功率P，光功率計(jì)測(cè)出的入射光功率簡(jiǎn)稱入射光功率P，噪聲計(jì)數(shù)用N表示，信號(hào)計(jì)數(shù)用N表示，噪聲計(jì)數(shù)和信號(hào)計(jì)數(shù)的總計(jì)數(shù)為光子計(jì)數(shù)N。

3.1　實(shí)驗(yàn)測(cè)得光計(jì)數(shù)率R與理論光計(jì)數(shù)率R的關(guān)系

如圖2所示，當(dāng)沒有噪聲計(jì)數(shù)時(shí)，光子計(jì)數(shù)率R與接收光功率P成線性關(guān)系，即R=ηP/，當(dāng)光電倍增管的接收光功率很小時(shí)，噪聲計(jì)數(shù)占多數(shù)，實(shí)際光子計(jì)數(shù)率大于理論光子計(jì)數(shù)率，當(dāng)光功率增大時(shí)，光電倍增管的輸出脈沖會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，即脈沖堆積效應(yīng)，實(shí)際光子計(jì)數(shù)率小于理論光子計(jì)數(shù)率，所以，實(shí)際光子計(jì)數(shù)率與接收光功率P不能成線性關(guān)系。

3.2　光子計(jì)數(shù)器的信噪比

用光電倍增管探測(cè)光子數(shù)量，發(fā)射的光子在時(shí)間上服從泊松分布，也就是說在探測(cè)到上一個(gè)光子后的時(shí)間間隔t內(nèi)，探測(cè)到n個(gè)光子的概率為P（n，t）==，其中，η是光電倍增管的量子計(jì)數(shù)效率，R是光子平均流量，N是在時(shí)間間隔t內(nèi)光電倍增管陰極發(fā)射的光電子平均數(shù)。由泊松分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差得到：，這個(gè)偏差值反應(yīng)光信號(hào)的漲落，也就是光源的噪聲，常稱為光子噪聲，因此，被測(cè)信號(hào)本征信噪比SNR為：SNR=　=，可見，測(cè)量結(jié)果的信噪比SNR正比于測(cè)量時(shí)間間隔t的平方根。

實(shí)際上，光電倍增管的光陰極和各倍增極還有熱電子發(fā)射，即在沒有入射光時(shí)，仍有暗記數(shù)，當(dāng)用扣除背景計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，SNR==，當(dāng)信號(hào)計(jì)數(shù)N小于噪聲計(jì)數(shù)N時(shí)，信噪比小于1，此時(shí)測(cè)量無意義，當(dāng)SNR=1時(shí)，對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)功率P即為儀器的探測(cè)靈敏度。由以上分析可知，在弱光測(cè)量中，為獲得一定得信噪比，可增加測(cè)量時(shí)間間隔t。

3.3　最佳甄別電壓

取積分時(shí)間相同為1000ms，選用透光率相同的減光片，接收光功率分別取為1.91×10-13W，1.65×10-13W，1.93×10-13W，2.26×10-13W，2.61×10-13W，試驗(yàn)曲線如圖3，4所示。

從圖3可以看出，接收光功率不同時(shí)，最佳甄別電壓大致相同，為11V，即最佳甄別電壓不隨接收光功率的改變而改變，同時(shí)，噪聲計(jì)數(shù)和信號(hào)計(jì)數(shù)均隨接收光功率的增大而增大，并且呈現(xiàn)出一定的比例的增大。

當(dāng)光功率恒定取2.26×10-13W時(shí)，通過改變積分時(shí)間，來驗(yàn)證微分曲線，分別取積分時(shí)間為500ms，1000ms，1500ms，2000ms，2500ms，試驗(yàn)曲線如圖4所示；從圖4可以看出，積分時(shí)間不同時(shí)，最佳甄別電壓大致相同，為11V，即最佳甄別電壓不隨采樣間隔與積分時(shí)間的改變而改變，同時(shí)，噪聲計(jì)數(shù)和信號(hào)計(jì)數(shù)均隨接收光功率的增大而增大，并且呈現(xiàn)出一定的比例的增大。

4、結(jié)語

在單光子計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)最佳甄別電壓不隨外界光功率和積分時(shí)間的變化而變化，同時(shí)，增大光功率，延長積分時(shí)間均能增大信噪比。所以可以將有用信號(hào)和噪聲信號(hào)同時(shí)放大，通過微分曲線能夠更加明顯的顯示出最佳甄別電壓，同時(shí)也增大了信噪比。

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