激光通信技术论文第1篇

>> 国外卫星激光通信系统技术及新进展 激光通信技术的前景及应用 无线光通信技术 空间卫星光通信链路关键技术与方案的研究 论述卫星光通信技术的发展与应用 关于卫星光通信技术发展及其影响因素的研究 激光通信中平台扰动抑制技术的研究 无线激光通信中的图像去噪处理技术 空间激光通信技术最新进展与趋势 试论空间激光通信技术最新进展与趋势 光通信技术现状和发展 无线光通信技术概析 无线光通信技术的应用 为什么说激光通信最保密 激光通信系统噪声分析和处理方法 潜艇激光通信的数值模拟 空间激光通信研究及发展趋势 空间光通信 光通信技术在宽带通信中的应用 光通信未来发展的热点技术展望 常见问题解答 当前所在位置：.

[3]C.Moore，H，Burris，etc. Overview of NRL's maritime laser communication test facility [J].SPIE Vol 5892：58920601-58920612.

[4]Lawrence Robertson. A Multi-Access Laser Space Terminal System for Transformational Communication [R]. .

[5]Robert Lange ，Berry Smutny， etc.142km ，5.625Gbps Free-Space Optical Link based on homodyne BPSK modulation[J].SPIE Vol 6105：6105A01-6105A09.

[6]王红亚，谢洪波.高速大气激光通信收发模块设计[J].电子测量技术，2005.3：94-95.

[7]赵尚弘，吴继礼，李勇军，等.卫星激光通信现状与发展趋势[J].激光与光电子学进展，2011（48）.

[8]柯熙政，席晓莉.无线激光通信概论[M].北京：北京邮电大学出版社，2004.

[9]Tzung-Hsien HoStuart，D. Milner， Christopher C. Davis. Pointing， Acquisition and Tracking System with Omnivision [J].SPIE Vol 5892：589201-589212.

激光通信技术论文第2篇

关键词：空间激光通信技g 最新进展 趋势

中图分类号：TN929.1 文献标识码 文章编号：1672-3791（2016）11（b）-0003-02

空间激光通信具有通信容量大，通信速率、抗干扰能力强，抗截获能力强和重量轻等多种优点，是以激光为载波，在空间中实现多种信息进行无线传输的通信方式。从历年的空间激光通信技术的发展历程来看，ESA的作用不可小视，ESA代表空间激光通信技术的最高水平，对于空间激光通信技术的发展有很大影响。但是，对于我国而言，我国空间激光通信技术还处在发展的初级阶段，还在摸索空间激光通信技术的发展方向，可结合本国的情况借鉴发达国家空间激光通信技术的发展经验。

1 空间激光通信技术最新进展

目前，国内外空间激光通信发展迅速，欧洲、美国、日本、德国等地区和国家对空间激光通信技术进行了大量的研究，为空间激光通信技术做出了巨大的研究贡献。如表1所示，展示了近几年美国等国在空间激光通信技术研究方面比较有代表性的成果。

2 空间激光通信技术发展趋势

2.1 直接探测体制发展

相比而言，空间激光通信直接探测体制的结构比较简单，操作起来比较方便，因而被广泛应用于第一代激光通信系统内部。但是，从实际空间激光通信环境来看，光强度对通信系统的影响比较大，而且会受到噪音的干扰，空间激光通信直接探测体制无法满足空间激光通信系统的运行需求，敏感度较低。经过空间激光通信专业人士的多年研究，ESA于2008年被安装在卫星上，对空间激光通信系统进行端口检测，同时也对相干通信展开了实验分析，误码率非常小，而且信息传输的速度非常快。目前，空间激光通信技术还将不断完善。为了不断提高激光通信系统的实用性和通用性，未来的发展趋势是探测体制的发展从单一体制向复合探测体制转变。

2.2 传统量子通信的变革

1980年量子通信被首次提出，量子通信应用了加密技术，可以保证传输信息的绝对安全，量子通信一提出就受到了人们的广泛关注。2004年，经过多位空间激光通信科学家的研究实验，实现了量子通信的远距离传输，量子通信可以透过地面大气依旧保持纠缠特性。2006年，量子通信实现了超远距离的空间通信。截止到目前为止，我国科学家对于量子通信的研究已经创造了新的历史。量子通信具有巨大的发展潜力，空间激光通信研究人员也正是看重了量子通信的这一巨大发展潜力，研究人员从2002―2007年展开了多项研究，总结出影响量子通信的多种因素。经过几年的发展，传统量子通信的变革研究的技术逐渐成熟，正在快速向实用化、加密化迈进。将卫星光通信与量子光通信相结合，进行卫星光通信中的量子密钥分发是卫星光通信保密技术一个新的发展方向。

2.3 光子集成化升级

空间激光通信光子技术包括：一是光纤光学，二是集成光学，三是微光子学。光子技术具有以下特点和优点：一是损耗较小，二是协议透明，三是抗干扰性强，四是不诱导电磁干扰，五是重量小，六是体积小，七是柔韧性好，八是无互相耦合。空间激光通信光子技术特别适合应用于航天环境中；1990年，美国经过实验证明光子技术确实可以应用于航天器中；2002年，研发部门加大了研究光子技术的资金量，研究的内容为：一是通信链路，二是模数转换，三是频率转换，四是本振生成，五是光束形成网络，六是传感，七是成像光纤；2009年，西方国家发射出的卫星上就设置了光子器件。如今，空间激光通信光子技术正朝着光子PCB的方向发展，空间激光通信技术标准也在不断提高。

2.4 天基网络的一体化演变

空间激光通信技术发展的最终目标是实现全球数据覆盖，与地面形成网络链路。在空间激光通信技术的研究初期，研究人员把更多的精力放在空间激光通信链路的研究和实验上。2000年后，研究人员开始加大天基网络一体化演变的研究力度。如今，空间激光通信研究人员提出了天基混合网络结构，并对天基网络的性能和所带来的经济效益做出了研究分析。但是，我国的天基网络一体化演变还处在理论研究阶段，还未真正实践，还有很多空间激光通信技术问题亟需解决。

2.5 空间激光通信向深空迈进

人们一直想更加深入地了解星空，国外发达国家自20世纪90年代初期便开始了以激光通信作为深空探测通信方式的相关研究。近几年人们对天空的探索热潮一直不退。如今，研究人员把探索星空的希望寄托在空间激光通信技术上，西方国家也在加大空间激光通信技术应用于卫星上的研究力度。空间激光通信研究人员经过多年的努力，收到了不错的成果。在ESA和NASA（美国国家航空航天局）未来的深空探测计划中，激光通信将成为深空探测活动的主要通信方式。

3 结语

从实际空间激光通信环境来看，光强度对通信系统的影响比较大，而且会受到噪音的干扰，直接探测体制无法满足空间激光通信系统的运行需求，敏感度较低。2004年，经过多位科学家的研究实验，量子远距离的传输通信实现了，透过地面大气量子通信可以依旧保持纠缠特性。如今，光子技术正朝着光子PCB的方向发展，空间激光通信技术标准也在不断提高。空间激光通信技术发展的最终目标是实现全球数据覆盖，与地面形成网络链路。但是，我国的天基网络一体化演变还处在理论研究阶段，还未真正实践，还有很多空间激光通信技术问题亟需解决。截止到目前为止，我国科学家对于空间激光通信的研究已经创造了新的历史。

参考文献

[1]张靓，郭丽红，刘向南，等.空间激光通信技术最新进展与趋势[J].飞行器测控学报，2013（4）：286-293.

[2]李玮.激光通信测距技术发展现状及趋势研究[J].激光与红外，2013（8）：864-866.

激光通信技术论文第3篇

关键词：电子科学与技术 光电子材料与器件 理论教学 实验教学

中图分类号：G423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0154-02

电子科学与技术（以下简称“电科”）专业是以培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽厚理论基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才为目标的工程专业。作为电科专业教育中重要内容的光电子技术，不仅是当代信息技术两大支柱之一，而且随着现代科学技术的发展持续焕发着生命活力。而让光电子技术保持如此强劲发展势头的主要原因之一，正是光电子材料与器件的广泛应用，例如激光器与新型光电探测器的应用的人你还。另外，诸如纳米光电材料与器件、光子晶体及相关器件、超材料及相关器件与表面等离子体激元及器件等新型光电子材料与器件的研究与应用，是目前国际上光学与光电子学研究领域的前沿热门方向。由此可见，学习光电子材料与器件的相关知识，不仅对电科学生知识体系的构建与就业方向的确定具有积极的影响，也为那些将来希望从事新型光电子材料与器件科研工作的学生，提供了坚实的理论基础与知识储备。然而，根据笔者的调研，虽然国内许多重点大学的电科专业都开设了光电子技术课程，但很少有大学专门开设光电子材料与器件这门课程。而由于光电子技术的内容多、涉及知识面广，教学课时又往往有限（一般为32或48个学时），因此在光电子技术的实际教学过程中，讲授教师往往重视光电子技术基本概念与理论知识的教学，而轻视光电子材料与器件的教学。该文从光电子材料与器件的研究内容、应用及发展等方面说明其在电科专业教育中的重要性，并结合自身光电子材料与器件课程的教学经验，研讨电科专业中光电子材料与器件的教学方法。

1 光电子材料与器件简介

光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光电子信号的材料。光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。自1960年美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，光电子材料与器件如雨后春笋般发展迅速。在短短的50多年里，光电子材料与器件经历了从红宝石激光器的发明，到半导体激光器、CCD器件及低损耗光纤的相继问世；从各种光无源器件、光调制器件、探测与显示器件的小规模应用到系统级集成制造实用化阶段；从大功率量子阱阵列激光器的出现再到光纤激光器、光纤放大器和光纤传感器的诞生。光电子材料与器件从未停止过发展的脚步，并正在不断深刻影响着人类社会的方方面面。在实际需求的引导下，各种新型光电子材料与器件层出不穷，性能也不断提高。尤其是近年来，随着微米及纳米级加工技术的成熟，新型的微纳光电子材料与器件的研究异常活跃。纳米光电材料、光子晶体、超材料、表面等离子体器件等领域的研究成果丰硕，为未来光电子器件的微型化、集成化发展奠定了坚实的基础。

综上所述，光电子材料与器件在当代信息产业与科学技术中具有极其重要的地位，因此，光电子材料与器件这门课程不仅应当单独作为一门课程独立教学，而且应该作为重视工程教育的电科专业的核心课程。

2 光电子材料与器件课程教学研究

2.1 光电子材料与器件课程的教学形式、课时安排与教材选择

光电子材料与器件课程不仅包含丰富的理论知识，例如光电子材料的物理特性以及光电子器件的工作原理等，而且与实际应用结合精密，因此，本课程宜采取理论教学与实验教学相结合的教学形式。

在课时安排方面，作为电科专业的一门核心专业课程，光电子材料与器件课程的总课时应不低于32学时（2学分），理论课学时不低于26学时，实验课不低于6学时。

另外，在教材选择方面，由于光电子材料与器件是光电子技术中的一部分内容，而目前国内关于光电子技术方向的参考书籍很多，其中亦不乏一些光电子技术课程的经典教材，例如西安电子科技大学安毓英主编的《光电子技术》[1]，西安交通大学朱京平主编的《光电子技术基础》[2]等。虽然这些光电子技术参考书中或多或少都会介绍与光电子技术相关的材料与器件，但是，目前专门介绍光电子材料与器件方向的教科书却是少之又少，市面上仅有国防工业出版社2012年出版的侯宏录主编的《光电子材料与器件》[3]一书。加之，该书中所涉及的理论知识较深，基础浅薄的本科生很难驾驭。由此可见，对于光电子材料与器件这门新兴课程而言，设立统一的教材并不合适。因此，笔者建议该课程的讲授教师根据理论教学与实验教学的内容，自行编写该课程的讲义与课件。

2.2 光电子材料与器件课程的理论教学

按照电科专业的专业定位以及培养目标，光电子材料与器件课程的理论教学也应该突出“工程”内容。传统的光电子技术教学中所重视的原理、定律与规律等内容，在光电子材料与器件教学中要弱化；而传统光电子技术教学中往往被弱化乃至忽视的光电子材料与光电子器件的相关知识，要在光电子材料与器件课程教学中占主体地位。如此才能保证在有限理论课时的前提下，让学生对光电子材料与器件有一个全面的认识。

在教学内容的设置方面，由于光电子材料与器件主要应用于光电子技术之中，因此，为了便于学生的理解与知识体系的构建，笔者建议光电子材料与器件课程理论教学的章节设置按照光电子技术的章节设置进行。以笔者讲授光电子材料与器件理论课程（共26学时）为例，该理论课程共被分成了绪论（2学时）、激光原理与典型激光器（5学时）、太阳能电池（4学时）、光通信器件与材料（5学时）、光探测器件（5学时）、光电显示器件（3学时）与光存储器件（2学时）等七个章节，这七章内容基本囊括了光电子技术中光产生、光转化、光传输、光探测、光显示以及光存储等各个重要环节中最为典型的器件以及所用到的材料。另外，在每章内容的设置上，也尽可能突出“工程”内容，弱化“理论”知识。下面，笔者将详细介绍笔者在光电子材料与器件教学中各章的教学内容。

第一章绪论主要包括光电子材料与器件课程简介以及光电子技术的基本知识简介。在光电子材料与器件课程简介中，向学生介绍课程设置的目的和意义、课程的主要内容、教学与考试方式与参考资料等。通过这部分内容的介绍，让学生对本课程的意义、内容、侧重点有一定的认识。在光电子技术基础知识简介中，重点向学生介绍光电子材料与器件与光电子技术的关系，并通过对光电子技术的概念、特征、发展等方面的介绍，让学生对光电子技术以及光电子材料与器件有一个整体的认识。

第二章激光原理与激光器重点介绍几种典型激光器的材料、结构与工作特性，其主要内容包括三个部分：激光原理简述、典型激光器与激光器的应用。在激光原理简述部分，由于多数电科专业在学习光电子材料与器件课程之前已经修过激光原理等类似课程，所以该部分内容为简略介绍的内容，主要帮助学生回顾激光的特征、历史与光辐射理论等知识点。而第二部分内容典型激光器是本章内容的重中之重，在该部分内容中，将依次向学生介绍固体、气体、液体与半导体这四大类激光器中的典型激光器的结构、特征与工作特性等知识。由于发光二极管与半导体激光器结构与工作原理上的相似，在介绍完半导体激光器后，可以顺理成章地介绍发光二极管的结构与特征。另外，本章最后还简单介绍了激光器的几种常见应用。

太阳能电池虽然是光电探测器中光伏效应的一种特殊应用，但是由于它在现如今光电子技术产业以及光电子器件中的重要地位以及良好的发展趋势，该部分内容被独立成一章。在第三章太阳能电池中，主要分两小节给学生介绍，第一小节介绍当今能源与环境问题以及太阳能的开发和利用，让学生了解当今能源资源的现状以及新能源研究与应用的迫切需求，然后介绍太阳能利用的历史以及发展趋势；第二小节正式介绍太阳能电池的工作原理、结构以及特性等知识。

第四章光通信器件与材料主要介绍的是光通信系统中所用到的有源与无源光器件。本章内容共分为两小节：第一小节介绍光纤通信的基础知识，包括光纤通信的定义，光纤的结构、导光原理、发展历史，以及光纤通信系统的组成与特点。第二小节正式介绍光纤通信系统中所用到的各类光电子器件以及构成这些器件的核心材料。在光纤通信中，最重要的器件当属光纤，所以，本节开始就着重介绍光纤的相关知识，包括它的结构、原理、分类、特征参数与传输特性。然后，又将光纤通信系统中的其它光电子器件分为有源与无源器件两类，并分别介绍了这两类光器件中的代表器件：掺铒光纤放大器与波分复用与解复用器。最后，在本章结尾还介绍了光纤通信系统中其它几种常用光器件，例如光耦合器、光衰减器、光环行器等。

第五章光探测器首先介绍了光电探测器的物理效应、性能参数、噪声；其次，按照光电探测器物理效应的不同一一介绍了几种典型的外光电效应探测器（光电管与光电倍增管）与内光电效应探测器（光电导、光电池与光电二极管）。教学的重心仍然放在对探测器结构、工作原理以及特性等方面。

第六章光显示器件重点介绍四种光显示器：阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器与电致发光显示器。

第七章光存储器件主要介绍了现如今最常用的一种光存储系统―― 光盘系统以及其中最总要的器件光盘。

2.3 光电子材料与器件课程的实验教学

光电子材料与器件实验课程的教学要与理论教学紧密相连，并重点介绍理论课上讲解过的光电子材料与器件，实验课程的学时应不低于6学时，开设的时间最好在理论教学完成之后，以保证学生在实验前已对实验器件与实验原理有一定的了解。在实验项目的设定方面，既要保证与理论课程内容的相辅相成，又要尽量避免与其它课程实验项目的重复，造成资源的浪费。例如，许多大学的电科专业都已经将激光原理一课作为该专业的核心专业课程，并配备了相应的激光器实验。在这种情况下，如果在光电子材料与器件实验教学中再次引入激光器的实验内容，不仅消耗了宝贵的实验时间，实验效果也会大大降低。

下面跟大家简单介绍笔者在光电子材料与器件实验教学（6学时）中的实验安排。

（1）实验内容：共包含六个实验项目，它们分别是：光控开关实验、光照度计实验、红外遥控实验、PSD位移测试实验、太阳能充电实验与光纤位移测量系统实验（每个实验1学时）。各实验中都应用到了一个或几个核心光电子器件，这些光电子器件基本涵盖了学生在理论课程中所学到的最为重要的几类器件，例如光控开关实验应用到了光电探测器中的光敏电阻作为核心元器件；而红外遥控实验中用到了发光二极管光源与红外探测器等光电子器件。

（2）实验要求：以往的光电子技术实验往往重视现象的观察与定性分析，但经笔者调研，这种实验方法很难最大限度激发学生的求知欲与动手能力，因此，在对原有的实验指导书进行改良后，笔者自行编写了实验的指导书，并在每个实验项目中加入了一些测量与定量分析的实验内容。例如太阳能充电实验，原来的实验指导书只是观察太阳能充电的效果，但是，在新改良的实验指导书中，要求同学测量不同光源照射下太阳能电池的输出电压与输出电流，并要求学生分析比较其差别。通过这种方式，充分调动学生的实验积极性，在具体的实验教学中也取得了很好的效果。

（3）实验方式：分组实验，共同撰写实验报告。这样，不仅提高实验效率，还能够锻炼学生的团队协作意识。

（4）考核方式：根据每位学生实验完成的情况与实验报告撰写的情况综合评分。

3 结语

光电子材料与器件在信息产业的发展与现代科学的研究中都具有举足轻重的地位。它不仅是电科专业知识体系中的重要环节，也为电科专业学生提供着良好的就业竞争力与科研基础。本文通过对电子科学与技术专业特点与光电子材料与器件课程内容的分析，讨论了光电子材料与器件在电科专业教育中的重要性，并根据笔者自身的授课经验，提出了光电子材料与器件在电科专业中的教学形式、课时安排、教材选择以及理论与实验课程内容设置的一些意见与建议。

参考文献

[1] 安毓英，刘继芳，李庆辉.光电子技术[M].3版.北京：电子工业出版社，2013.

激光通信技术论文第4篇

关键词： 自由空间激光通信； 多场快速全场扫描； 无信标光APT系统； 捕获性能

中图分类号： TN929.13?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）07?0020?04

Acquisition performance analysis based on beaconless APT system

LIU Xingshuang

（State Key Laboratory of Space?Ground Integrated Information Technology， Beijing 100086， China）

Abstract： Since the signal light has the problems of small divergence angle and difficult acquisition under the beaconless capture mode of the free space optical （FSO） communication， a capture method of using the precision?tracking fast reflector as the capture executing agency in APT system is proposed. On the basis of the theoretical model of the capture time in the capture process， the theoretical analysis and Monte Carlo simulation for the multi?field stepping scanning and multi?field fast full scanning were performed. The results of simulation analysis prove that the multi?field fast full scanning selected in the beaconless acquisition mode has the best capture performance， and the consistency of the simulation result and theoretical analysis result was verified.

Keywords： FSO communication； multi?field fast full scanning； beaconless APT system； acquisition performance

0 引 言

在窄光束、远距离情况下，如何建立激光通信链路并且保证高可靠的通信，是自由空间激光通信中最关键的问题[1?2]。在激光通信中，为了解决以上问题，提出了捕获、对准及跟踪（APT）技术，其中捕获技术涉及链路的建立和恢复，在APT技术别重要。对于信标光捕获技术，其信标光发散角较大，从而扫描步长大，因此捕获机构通常采用粗扫描机构[3?4]。无信标光捕获系统中减少了激光器以及一些分光器件等光学器件，在体积、重量、功耗等方面信标光捕获有很大的优势[5]，然而在无信标光捕获系统中，直接采用发散角较小的信号光进行捕获，扫描步长小，采用粗扫描机构（通常带宽较低）进行捕获会延长扫描时间。因此考虑采用带宽更高的精跟踪快速反射镜作为执行机构[6?7]来实现捕获扫描以减小捕获时间。在捕获中，捕获方式的选择尤为重要，本文通过捕获过程中捕获时间的理论模型对多场步进扫描、多场快速全场扫描展开分析，以仿真结果为依据，旨在为今后的无信标捕获技术提供一定的理论基础。

1 多场扫描捕获理论模型

在初始对准阶段，卫星通信双方是通过星历表和卫星姿态信息进行双方初始对准的，然而由于定轨误差、位置计算误差、姿控误差及系统装校等误差的存在，因此通信终端双方存在初始对准误差。一般情况下，方位轴和俯仰轴的角度偏差服从标准正态分布且独立，可表示为：

[fθv，θh=fθvfθh=12πδvδhexp-12θ2vδ2v+θ2hδ2h] （1）

式中：[θv]和[θh]分别为俯仰和方位轴的角度偏差；[δv]和[δh]为其标准差。

1.1 螺旋扫描

捕获过程中，信号光对不确定区域进行扫描，其方式通常包括光栅扫描、螺旋扫描、螺旋光栅扫描，其中螺旋扫描和螺旋光栅扫描使用较为广泛，本文以螺旋扫描为基础进行捕获性能的研究。螺旋扫描的极坐标方程为：

[ρ=d2πθ] （2）

式中[d]为扫描步长，与光束的发散角[θb]相关，通常取：

[d=2θb] （3）

螺旋线长度[l]近似为：

[l≈πρ2d] （4）

将式（2）和式（3）代入式（4），可得：

[l=d4πθ2] （5）

由式（4）可推导出：

[θ=4πld=4πdVt] （6）

式中[V]为扫描线速度，可表示为：

[V=dΔt] （7）

3 结 语

自由空间激光通信有着良好的发展前景，本文主要就APT系统的捕获性能进行分析。通过对无信标光捕获系统中多场步进扫描和多场快速全场扫描进行理论分析，对不确定区域进行优化，使捕获时间显著下降，且捕获过程的仿真实验验证了理论分析和仿真结果的一致性。在无信标捕获模式下，对于精跟踪快速反射镜采用快速全场扫描比步进扫描所需的捕获时间更短。本文为无信标光捕获系统提供了一定的理论指导，但是自由空间激光通信中的捕获问题是一项工程问题，在实际应用中应考虑各方面的因素折中选择。

参考文献

[1] SODNIK Z， LUTZ H， FURCH B， et al. Optical satellite communications in Europe [J]. Proceedings of SPIE， 2010， 7587： 1?4.

[2] KAZEMI A A. Intersatellite laser communication systems for harsh environment of space [J]. Proceedings of SPIE， 2013， 8720： 2013： 1?13.

[3] LI X， SONG Q， MA J， et al. Spatial acquisition optimization based on average acquisition time for intersatellite optical communications [C]// Proceedings of 2010 10th Russian?Chinese Symposium on Laser Physics and Laser Technologies. [S.l.]： IEEE， 2010： 244?248.

[4] 温涛，魏急波，马东堂.无线光通信中的步进扫描捕获方式研究[J].红外与激光工程，2006，35（z1）：501?505.

[5] SMUTNY B， LANGE R， K?MPFNER H， et al. In?orbit verification of optical inter?satellite communication links based on homodyne BPSK [J]. Proceedings of SPIE， 2008， 6877： 1?6.

[6] SMUTNY B， KAEMPFNER H， MUEHLNIKEL G， et al. 5.6 Gbps optical intersatellite communication link [J]. Proceedings of SPIE， 2009， 7199： 296?340.

[7] FIELDS R， LUNDE C， WONG R， et al. NFIRE?to?TerraSAR?X laser communication results： satellite pointing， disturbances， and other attributes consistent with successful performance [J]. Proceedings of SPIE， 2009， 7330： 262?268.

[8] 黎孝纯，于瑞霞，闫剑虹.星间链路天线扫描捕获方法[J].空间电子技术，2008（4）：5?10.

[9] 陈云亮，于思源，马晶，等.卫星间光通信中多场扫描捕获的仿真优化[J].中国激光，2004，31（8）：975?978.

激光通信技术论文第5篇

关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）11-0138-02

一、介绍

光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。

光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。

因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。

二、课程特点及专业培养目标

光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。

我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。

三、教学改革探索

1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。

2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。

3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。

4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。

参考文献：

[1]陶然，王越，单涛.信息对抗技术专业人才培养模式研究[J].中国电子教育，2008，（4）3：9-43.

[2]张向华.专业课教学应遵循的教学规律[J].辽宁教育学院学报，2014，（4）：71.

[3]陈小刚，陈俊风，林善明.《光电子技术》课程设计改革的探索[A].光电技术与系统文选[C].2005.

[4]梁红兵.提速光电子技术与产业[N].中国电子报，2001.

[5]柴金华.《光电子学基础》课程“两结合”与“三要素”教学内容的研究与实践[A].中国光学学会，2010年光学大会论文集[C].2010.

激光通信技术论文第6篇

引言

教学与科研是高校教师的两大核心任务。早在1809年，德国教育家、思想家洪堡在指导建立柏林大学的过程中，就首先提出“通过研究进行教学”的思想和“教学与研究统一”的原则，明确指出大学中教学和研究之间是辩证统一、相辅相成、互相促进的关系，即教学是科研的基础，科研是教学的发展与提高。但到底如何才能把科研成果转化为教学内容，更好地为高校教学服务，从而促进学员创新能力的提升是一个尚需探讨的问题。本文就科研辅助更新教学内容，促进学员创新能力提升的一些具体方法与各位同行进行探讨。

一、科研对培养学员创新能力的意义和价值

美国教育界早在20世纪70年代就明确提出培养具有创新精神人才的教育目标。英国大学的核心办学思想也多为“探测、挖掘和开发学生的潜在能力，激励个人的创新精神”。德国高等教育也非常注重对学生发现问题、解决问题的能力和创造性、独立性的培养。2007年，我国教育部也明确指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。

创新人才培养的必要条件之一是师资水平的高低。“大学之大，非大厦之大，而是大师之大。”一所大学的教学质量很大程度上取决于教师的学术水平、创新能力、治学态度和师德风范。由于教师直接面对学生，是学生知识的直接传授者，更是学生行为的影响者，所以，师资队伍水平是教学质量的关键。古人云：“问渠那得清如许，唯有源头活水来”，而科研过程本身就是创新过程，是教学的“源头活水”。只有通过科研，教师才能形成新观点、新理论，不断提高自身学术水平；才能及时掌握学科发展最新动态，不断更新教学内容；才能对相关领域有更深理解，真正做到讲课高屋建瓴、深入浅出；才能养成创新思维习惯，从而在教学过程中对学生创新能力培养起到潜移默化的影响。正如德国教育家雅斯贝尔斯所言：“只有自己从事科研的人才有东西教别人，而一般教书匠只能传授僵硬的东西。”因此，教师高质量的科研，是高水平教学能力的保证，是培养学员创新能力的前提和基础。

二、以科研促进教学，推进创新人才培养的方法和实践

教师的责任不仅仅是传授知识，更应着眼于学生创新能力的培养。我院光学学科通过以下措施和方式，将科研与教学紧密结合，以科研促进教学，探索创新型人才培养的模式和方法。

（一）科研成果丰富教学内容

科研成果丰富教学内容主要包括两方面：一是科研内容转化为教学内容，二是科研成果转化为教材。科研内容转化为教学内容是指将科研所产生的新成果、新技术、新知识补充到教学内容中，促进教学内容的更新和改革，保证教学内容与时俱进。科研成果转化为教材是指将科研成果及学科前沿知识进行梳理与优化，不断融入教学内容，并通过教案加以固化成果。这样，既可以丰富教学内容，使其更加新颖，案例更加具体，又可以开拓学员视野，培养其科研和创新的兴趣和思维方式。

由于科技的飞速发展，《激光原理与技术》教材内容明显落后于时代科学技术的发展，其教学已不能再单纯地对教材知识和概念进行简单灌输，更需要就理论研究的前沿动态，把如何发现问题、研究问题、思考问题及解决问题的方式、方法教授给学生。例如，在讲授《激光调制技术》内容时，都是简单地提到激光通信作为该技术的案例进行讲解，但激光通信的具体用途等鲜有提及，学生学起来既枯燥，又晦涩难懂。我们在讲授这部分内容时，首先以一种新式间谍仪器――激光窃听器来引题，引发学员的学习兴趣；进而以激光窃听器的工作原理为案例，讲解本节内容――激光调制原理，使学员带着强烈的求知欲望学习激光调制的理论知识；紧接着，又进一步提出新的疑问“如何避免窃听？”，此时，结合鲜活的案例――美国联邦调查局的反间谍官员在所有政要人物和机构的玻璃窗上，安装上一种特制的小型颤动器，破坏窃听。在此基础上，教员进一步结合科研内容，为学员讲解激光通信的另一主要用途――卫星通信最后1公里的关键技术，拓展学员的知识结构；并将科研内容“激光图像加密技术在激光通信中的应用”介绍给学员，让其了解激光通信过程中的防窃听（保密）技术。通过上述方式，将学科最前沿的科研动态、研究方法、科研成果引进课堂，使教学内容与科研成果充分接轨，从而开拓学员的视野，培养其科研和创新的兴趣和思维方式。

（二）科研项目指导毕业设计

学生直接参与科研，可把学生所学的理论转化成解决实际问题的能力，更重要的是，教师能通过自身言传身教的方式影响学生，逐步培养学生具备基本的科研素质和创新精神，因此，教师不仅要自己从事科研，更要带动学生参与科研。我们充分利用科研积累多、经费充足的优势，将教师承担的科研项目内容作为毕业设计内容，使学生通过实实在在的项目、研究内容、研究方法加深对基础理论概念的理解及实际应用。

目前我专业学员的研究生毕业论文题目90%来自导师的科研项目，10%来自创新性更强的预先研究类项目；本科学员的毕业论文题目则100%来自科研项目，并与研究生一起由导师指导，研究生协助指导。这样，促使学生在科学研究的过程中培养其创新思维，提高其综合素质。例如，“高精度激光光源控制技术研究”、“大气湍流对激光通信技术的影响”、“微纳材料在全光开关上的应用研究”、“光子晶体在多波段兼容伪装技术中的应用”等题目均来自教员的科研项目。由于教员在相关领域科研积累较多、各类资源软件丰富，学员做起论文起步快，教员指导也得心应手。另外，我们还根据学员的特点，在毕业设计题目中适当涵盖一些教学研究类课题。例如，有的学员对于三维模型制作感兴趣，我们就将教学类项目――《激光原理与技术》虚拟实验室建设作为某次毕业设计题目。学员的创造能力出乎想象：由于学员自身兴趣所在，所以，学员非常有动力，他不仅自学并熟练掌握了Solidworks三维模型制软件、NGRAIN Producer三维制作平台、会声会影视频制作软件等相关软件，而且还进一步自行利用Dreamweaver网页制作软件设计了整个课程的各级网页，最终圆满完成了“He-Ne激光器模式测试”和“调Q激光器输出特性”虚拟实验的制作，见图1。该实验已在2104年和2015年《激光原理与技术》课程中加以试用，学员普遍反映效果很好。

（三）科研平台拓展创新实验

2007年，教育部指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。其中，实验教学是达到这一目的的重要手段，是培养学员创造性实践能力的重要环节，这就要求实验教学必须跟上学科发展的步伐。为了适应激光技术的快速发展，实验教学必须不断推陈出新，尽快将新技术、新方法转化为实验内容，从而不断充实和更新实验内容，完善综合与设计性实验体系，突出实验教学对学生创新性能力的培养。

我院《激光原理与技术》课程实验涵盖在《现代光学实验》课程中。随着军队院校教学改革任务的推进，本教学团队以教学模式改革为契机，以教师的科研成果和科研条件为基础，大力推进《现代光学实验》课程改革，将教师的部分成熟科研实验的使用范围从研究生扩展到本科学员。例如，我们将科研课题“图像加密”实验为本科学员开放，并与原本“激光通信”实验相结合，使学员通过亲自动手参与前后两个实验过程，形成完整的科学研究思路，使学生在理论课程学习的基础上，充分发展动手能力和创新思维模式。由于“图像加密”实验条件属于自组性实验，完全可以胜任其他相关创新实验的开发，所以，我们利用该条件，又进一步为学员提出了探究性课题――“激光窃听器的设计”实验。学员可以根据自己的兴趣，自行调研、设计和组装实验。在完成上述实验和课题的过程中，学员分析问题，解决问题的能力，以及研究创新能力都会得到充分的锻炼和提高，同时，还能逐步养成实际科研能力和科学的思维方式。

（四）科研思想改革教学方法

科研方法转化为教学方法是指科研方法在课堂教学中的运用，使教学效果高、好、强、灵。《激光原理与技术》课程知识点繁多，大多数内容过于抽象，相关实验开设与本课程间隔时间较长。为了提高《激光原理与技术》课程的教学效果，大力推进学员创新思维的培养，我们以科研方法促进教学手段改革，使教学手段灵活多样，抽象理论形象生动；以科学思维促进教学方法改革，在课堂上广泛开展任务驱动式、研讨式、启发式、互动式等形式多样、内容丰富的教学方法。

例如，在讲解“调Q技术理论”这一章节时，我们以科研中经常用到的Matlab软件为工具，对调Q激光器的峰值功率、巨脉冲能量、脉冲时间特性进行编程，并用GUI仿真平台的方式直接进行展现。这样，学员既可以借助软件输出结果，理解抽象问题，又可以通过对程序编写过程的理解，了解调Q激光器的整个设计过程，从而在潜移默化中养成创新思维习惯。再比如，我们在讲解“高斯光束的聚焦”这一章节时，我们不再按照教材常规顺序教学，而是借助科研的思维模式，采取“任务驱动法”进行教学：我们首先给学员演示激光打标机，让学员意识到了解该技术在日常生活中的普遍性；然后，指出该设备能够精细打标的关键技术之一就是聚焦技术；接着，把任务――设计激光打标机输出光路交给学员，由他们自行查阅资料，自学相关知识，并初步给出光路设计；最后，教员对学员的设计进行验收评价，指出存在的问题，并对学员自学的相关知识进行补充和修正。通过这种方式，不仅提高了学员的学习兴趣，而且学员作为设计者进行学习，可以初步体会科研的整个过程，科研兴趣和创新意识也得到锻炼和提高。

三、小结

本文以《激光原理与技术》课程为例，探讨了以科研促进教学的一些方法和途径。通过科研成果丰富教学内容、科研项目指导毕业设计、科研平台拓展创新实验、科研思想改革教学方法等方式，不但拓展了课堂教学的内容，促进了教学实践方法的改革，更把科研的思维方式传授给学生，把科研中的新成果、新技术、新理论直接运用到教学中，从而极大地激发了学生的学习兴趣，提高了课堂教学质量，推进了学员创新能力的培养。

参考文献：

[1]尚丽平.浅谈教学与科研的关系[J].西南科技大学，高教研究，2007，（1）.

[2]教育部，财政部.1号文件[Z].2007.

[3]教育部.教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].2007.

[4]曲晓波.以科研促进教学提高人才培养质量[J].长春中医药大学学报，2007，23（2）：89.

[5]陈建成.发达国家研究型大学创新人才培养模式的特征与启示[J].科技与管理，2009，（1）：131.

[6]唐红艳.以科研促进教学，探索如何提升工科大学生的创新素质[J].中国校外教育，2013，24（8）：98，103.

激光通信技术论文第7篇

【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

激光通信技术论文第8篇

对，都出现了镜子。从本质上说，都和光学有关。

大到探月的嫦娥卫星，小到日常生活中的单反相机、CD光盘，无论是国家进步，还是你我的生活质量，都与光学工程息息相关。由于光学工程的应用实践要求十分严格，相关本科专业的毕业生往往无力承担与光学工程科学技术研究直接相关的工作。因此，每年有大量相关专业的本科毕业生选择考研。

由于光学工程是一门高层次、高门槛的学科，相较于机械工程、计算机科学与技术等专业，开设此专业的院校并不多。总体看来，光学工程专业的考研竞争比较激烈，尤其是在一些光学工程名校之中，2012年浙江大学光学工程的报录比就曾高达17∶1。

目前，我国具有光学工程博士一级授予资格的高校共38所。具有光学工程国家重点学科的高校共有清华大学、北京理工大学、南开大学、天津大学、长春理工大学、南京理工大学、浙江大学、华中科技大学、国防科学技术大学等9所，具有国家重点（培育）学科的高校有上海理工大学、电子科技大学两所，具有博士培养资格的中国科学院相关研究院所主要有长春光机所、西安光机所、上海光机所、上海技术物理所、安徽光机所、成都光电所等6所。

我们如何在为数不多的顶级名校或科研院所中选择一所最适合自己的院校呢？

第一，重视院校综合实力，避免依赖单一数据。

各种评估结果中的得分、排名等数据往往只能反映院校的宏观指标，且不同机构均有不一样的标准，很难客观真实地反映院校的全部情况。各院校的研究方向独具特色，互有长短，具体到每个研究方向，实力强弱更不相同，比如，光学设计这一领域，普遍认为实力强弱依次为清华大学、北京理工大学、浙江大学、天津大学等。同样的道理，单纯地看重院校的院士、长江学者数量、实验室规模、研究经费等指标也是不科学的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育质量的好坏，院校的导师构成、地理区位与就业环境、同学本科来源的层次与学术氛围等软实力也不是量化指标可以衡量的，然而这些因素对研究生阶段的学术成就以及未来的职业发展，往往比宏观数据具备更大的影响，万万不可忽视。

第二，光学工程不是什么院校都能“玩得转”。

在考生中广泛存在“211高校未必比985高校差”的思想，从而选择考研难度相对较小的“211工程”院校深造。不可否认，一些“211工程”院校在其传统优势学科上的确不比“985院校”差，甚至更有优势。但是，光学工程是一门“高富帅”的学科，只有高层次的院校才能承载光学工程这门学科，而优秀的光学工程人才往往也出自优秀的院校。主要原因体现在两个方面：第一，光学工程精密程度非常高，对实验仪器设备和资金的依赖性比较强，缺少国家重视和资金上的倾斜，院校很难承担昂贵的实验仪器设备，从而限制研究生的发展；第二，“985”院校导师的视野更加开阔，对研究生的基本要求更加严格、培养目标更高，甚至某些院校的本科生在导师的指导和严格要求下也能在诸如Optical Letters等国际顶级光学期刊上。此外，高层次的院校学术氛围更加浓厚，出国深造、就业等方面也具备更大的优势。

在此背景下，有必要对光学工程相关院校及其考研情况进行深度解读。本文将以拥有国家重点学科的浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学，以及中国科学院的上海光机所为例进行具体分析。

浙江大学：为强者而生

学科地位：浙江大学光学工程学科设立于光电信息工程学系内，该系前身为浙江大学光学仪器专业，是中国光学工程学科的诞生地，具有雄厚的学科实力。在2007―2009年、2010―2012年教育部学科评估中均排名第一。

学科特色：有现代光学仪器国家重点实验室、国家光学仪器工程技术研究中心、国防重点学科实验室等部级研究基地。目前设置有光学工程研究所、光电信息及检测技术研究所、光电子技术研究所、光电显示技术研究所、先进纳米光子学研究所和光及电磁波研究中心、光学惯性技术工程研究中心等机构。

研究领域：浙江大学光学工程主要研究领域十分宽广，包括微纳光学与介观光学与器件、光学光电子薄膜、光电显示技术、高精度光纤传感、光电成像技术、微纳米精密检测技术、生物光子学、新型激光与光电子技术、光电子集成器件与系统，光通信技术与系统和新颖人工光电介质等。

师资力量：光及电磁波研究中心以长江计划特聘教授何赛灵为领军人物，大部分导师均为杰出“海归”或外籍教授，在光子学和电磁波的理论和实验研究领域开展了大量工作，获得了许多具有国际影响的学术成果。

地理区位：长江三角洲地区具有规模庞大的光电产业集群，具有国际化、起点高的特点，相较于珠三角地区以封装、为主的光电―半导体产业而言具有广阔的发展前景。

竞争情况：浙江大学就读光学工程的研究生中超过半数来自于浙江大学、天津大学、南开大学等名校的推免生。考研竞争极为激烈，从近年报录比便可见一斑。

考试特色：浙江大学光学工程考研参考书为郁道银、谈恒英著的《工程光学》。浙江大学光学工程的专业课考试较其他学校包括的内容更多，报考的同学需要复习几何像差、傅里叶光学等本科阶段较为薄弱的知识板块。此外，也会考查一定的激光原理知识。

华中科技大学：光谷传奇

学科地位：华中科技大学光学工程近年来发展迅速，实力雄厚。尤其是在筹的武汉光电国家实验室是我国目前仅有的几个国家实验室之一，学科地位非同一般。华中科技大学在2010―2012年教育部学科评估中与浙江大学并列第一。

学科特色：光学与电子信息学院设有武汉光电国家实验室、激光加工技术国家工程研究中心、下一代互联网接入系统国家工程实验室、国家集成电路人才培养基地、教育部电子信息功能材料重点实验室（B类）、教育部敏感陶瓷工程中心等研究机构。其中武汉光电国家实验室是由教育部、湖北省和武汉市共建，依托于华中科技大学，联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建，已投入4亿多元建立了12个科学研究平台以及1个光电公共测试平台。

研究领域：华中科技大学主要研究方向为光电测控技术、光电信息存储、光通信技术、基础光子学、激光科学与工程、光电子器件与集成、纳米光电子学、生物医学光子学、能源光子学、太赫兹技术。

地理区位：华中科技大学地处著名的武汉光谷，当地产业集群形成的产学研体系研究水平很高，产业价值巨大，尤其在光通信、激光等领域具有较大优势，就业前景看好。

竞争情况：华中科技大学工学复试分数线2013年为330分、2012年为340分、2011年为330分。招生人数60人左右，随当年推免生比例有所波动。

考试特色：华中科技大学光学工程专业课考试偏向物理光学、电子学、激光原理相关知识。需要注意的是有两个单位可以接收光学工程的硕士生，分别是光电学院和武汉光电国家实验室。

天津大学：精益求精

学科地位：天津大学光学工程学科设立在天津大学精密仪器与光电子工程学院，是我国较早设立光学工程的高校之一。天津大学光学工程在2007―2009年教育部学科评估中名列第二，2010―2012年教育部学科评估中名列第三。此外，天津大学精密仪器与光电子工程学院也是教育部“教育教学改革特别试验区”的15个全国试点学院之一。

学科特色：所在学院设有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术科学教育部重点实验室、精密仪器中心、现代光学研究所、光电子研究中心、传感工程研究所、照明技术研究所、光电测控技术研究所、激光与光电子技术研究所、生物光学研究所、安全防伪技术研究中心等研究和开发机构。

研究方向：超快激光理论与应用研究、光学信息处理及其应用、光学技术在计算机科学中的应用、数字图像处理技术、光学传感器技术、先进固体激光及非线性频率变化技术、光电子学与光通信技术、激光与光电子应用技术等。

师资力量：中国科学院院士1人，中国工程院院士1人，长江计划特聘教授4人。天津大学光学工程的师资队伍配置十分合理，老中青年教师比例合理。老年教授如姚建铨院士、王清月教授等可以保证该学科的顶级实力，中年学科骨干如刘铁根教授近年来在光纤传感领域硕果累累，超快激光实验室的胡明列教授是天津大学最年轻的教授，学术前景十分光明。

地理区位：既紧挨近年来得到长足发展的天津滨海新区，又毗邻首都北京，就业环境较为优越。

竞争情况：就读于天津大学的研究生中，本校生源占有较大比例。天津大学工学复试分数线2013年为330分，2012年为335分，2009―2011光学工程报录比如下：

考试特色：天津大学考研参考书目为郁道银、谈恒英著的《工程光学》和周炳著的《激光原理》，建议欲报考的同学参考天津大学蔡怀宇教授编写的《工程光学复习指导与习题解答》。

南开大学：虽小而精

学科地位：南开大学光学工程设立于南开大学现代光学研究所内，隶属于电子信息与光学工程学院。现代光学研究所由光学工程元老母国光院士创建，是全国高校中最早取得光学和光学工程两个学科博士学位授予权的单位。在2010―2012年教育部学科评估中，南开大学光学工程名列第五。

学科特色：设有教育部光电信息技术科学重点实验室以及博士后流动站。

师资力量：南开大学光学工程规模较小，共有教师28人，教授、研究员18人，副教授8人，其中有院士1人，特聘教授1人，博士生导师13人，但导师队伍水平相当优秀，哈佛大学、剑桥大学等欧美名校留学、访问研究的经历非常普遍，近年来在Nature、Science等国际最顶尖期刊发表多篇论文，令国内同行为之拜服。较为出色的是青年教师刘海涛教授，在Nature发表两篇论文，在Physical Review Letters发表两篇论文，主要研究方向为表面等离子体等微纳光学的相关理论。

培养模式：南开大学光学工程招生规模较小，几乎与导师人数平齐，每个研究生均能得到导师的大量指导，研究生教育接近于精英教育。需要注意的是，南开大学光学工程的专业型硕士培养计划与学术型硕士培养计划基本相同，这与其他学校的培养模式有所区别。

研究领域：相比其他高校，南开大学光学工程的研究方向的理论特色较为明显，其研究领域主要有：光学/数字图象处理科学与技术、光学处理与光计算技术、激光与非线性光学科学与技术、现代光通信技术、光波电子学、光子技术、眼视觉光学和共焦显微技术、飞秒激光技术、微纳光学。

地理区位：与天津大学相同。

竞争情况：南开大学近年来考研报录情况如下所示，可见相较于其他院校，南开大学光学工程的性价比较高。

考试特色：南开大学光学工程往年专业课参考书是赵凯华、钟锡华编著的《光学》，专业课考试风格自2013年起有所变化，并且2014年考研没有提供参考书目，需要考生注意。

中国科学院上海光机所：卧虎藏龙

学科地位：上海光机所是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所。

学科特色：上海光机所现设8个研究室，分别是：强场激光物理国家重点实验室、中科院量子光学重点实验室、中科院强激光材料重点实验室、高功率激光物理联合实验室、空间激光信息技术研究中心（含：中科院空间激光通信及检验技术重点实验室、上海市全固态激光器与应用技术重点实验室）、信息光学与光电技术实验室、高密度光存储技术实验室、高功率激光单元技术研究与发展中心。

值得一提的是，上海光机所建成了国内仅有国际上也为数不多的“神光”系列高功率大型激光装置，用于激光分离同位素的激光与光学系统、超短超强激光系统、激光原子冷却装置、空间全固态激光器研制平台。在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面，也进入了国际先进水平，是我国现代光学和激光与光电子领域取得研究成果最多的单位之一。

研究领域：强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。显而易见的是，上海光机所的研究方向非常偏向于理论研究，因而十分适合于光学工程理论方向的深造。

地理区位：地处长三角的核心上海，地理区位优势相当明显。

竞争情况：每年有许多来自清华大学、浙江大学等顶尖学府的毕业生通过推免进入上海光机所，研究所人才济济。近年来上海光机所光学工程的复试分数线为：2013年320分，2012年325分，2011年330分。每年招生人数在40―50人，随当年推免比例有所浮动。

培养模式：上海光机所的专业型硕士与学术型硕士培养计划相近，且第一年是在安徽合肥的中国科学技术大学培养。

激光通信技术论文第9篇

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。