發(fā)布時(shí)間:2023-04-20 18:01:34
序言:寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁,我們?yōu)槟x了8篇的光電子技術(shù)論文樣本,期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā),請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:數(shù)字化變電站光電互感器組成傳統(tǒng)互感器有源式無源式電能計(jì)量
數(shù)字化變電站就是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò),保護(hù)、測控、計(jì)量、監(jiān)控、遠(yuǎn)動、VQC等系統(tǒng),均用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息,各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。常規(guī)綜自站的一次設(shè)備采集模擬量,通過電纜將模擬信號傳輸?shù)綔y控保護(hù)裝置,裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后處理數(shù)據(jù),然后通過網(wǎng)線上將數(shù)字量傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制通過電纜傳輸模擬信號實(shí)現(xiàn)其功能。數(shù)字化變電站一次設(shè)備采集信息后,就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,通過光纜上傳測控保護(hù)裝置,然后傳到后臺監(jiān)控系統(tǒng),而監(jiān)控系統(tǒng)和測控保護(hù)裝置對一次設(shè)備的控制也是通過光纜傳輸數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)其功能。
隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展,電網(wǎng)電壓等級的不斷提高,對電壓、電流的測量要求也在不斷提高,而互感器作為連接高壓與低壓的一種電器設(shè)備也不斷地改進(jìn)和發(fā)展,其中對于衡量互感器先進(jìn)與否的一個(gè)重要指標(biāo)就是互感器的絕緣問題。對于傳統(tǒng)的電磁式互感器來說,由于絕緣成本隨著絕緣等級的升高成指數(shù)增長,因此原有的空氣絕緣、油紙絕緣、氣體絕緣和串級絕緣已經(jīng)不能滿足超高壓設(shè)備的絕緣要求,同時(shí)傳統(tǒng)互感器存在磁飽和的問題,造成繼電保護(hù)裝置的誤動或拒動,而且鐵磁諧振、易燃易爆及動態(tài)范圍小等缺點(diǎn)一直是傳統(tǒng)互感器難以克服的困難。于是,各種針對高電壓、大電流信號的測量方法便應(yīng)運(yùn)而生,其中,基于光學(xué)和電子學(xué)原理的測量方法,經(jīng)過近三十年的發(fā)展,成為相對比較成熟、最有發(fā)展前途的一種超高壓條件下的測量方法。
光電互感器指輸出為小電壓模擬信號或數(shù)字信號的電流電壓互感器。由于模擬輸出的光電互感器仍存在傳統(tǒng)互感器的一些固有缺點(diǎn),現(xiàn)在發(fā)展的高電壓等級用光電互感器一般都用光纖輸出數(shù)字信號。光電互感器與傳統(tǒng)互感器外形相似,但體積小,重量輕,主要由傳感頭、絕緣支柱和光纜三部分組成。①傳感頭部件有羅科夫斯基線圈、采集器、A/D轉(zhuǎn)換器和光發(fā)生器LED。工作原理是由羅科夫斯基線圈從一次傳變信號,采集器采樣后,AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,由LED轉(zhuǎn)換為光信號,通過光纜送回主控室。羅科夫斯基線圈一般有保護(hù)、計(jì)量和測量、能量線圈,羅科夫斯基線圈形狀是空心螺線管,無鐵芯,填充非晶體材料,主要起支撐作用。②絕緣支柱采用硅橡膠絕緣子,內(nèi)部填充固態(tài)硅膠,起到支撐、絕緣和固定光纜作用。③光纜分為數(shù)據(jù)光纜和能量光纜,從傳感頭通過絕緣支柱內(nèi)部引下,送回主控室。④能量問題。傳感頭部件的電源是光電互感器的難點(diǎn)之一。傳感頭部件(采集器、A/D轉(zhuǎn)換器和光發(fā)生器LED)使用微功耗裝置,功率30毫瓦。
光電互感器可分為兩種型式。一種是用磁光效應(yīng)和電光效應(yīng)直接將電流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺话惴Q無源式;另一種是用電磁感應(yīng)或分壓原理將電流電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰妷盒盘?,再將小電壓信號轉(zhuǎn)換為光信號傳輸給二次設(shè)備,一般稱有源式。無源式由于存在穩(wěn)定性和可生產(chǎn)性較差、電子回路復(fù)雜等問題,現(xiàn)在主要處在實(shí)驗(yàn)室階段,推廣運(yùn)用還有待時(shí)日。有源式的難點(diǎn)是提供高壓端需要的工作電源,但隨著激光供能和高壓取能技術(shù)的突破,已得到根本上的解決。光電互感器傳感頭部件的能量來源有兩種途徑。一是從一次取能,由能量線圈感應(yīng)出電流來提供能量;當(dāng)一次電流太小,不足以提供能量時(shí),使用能量光纜,由戶內(nèi)激光發(fā)生器通過光纜上送能量。兩種方式可互為備用,自動切換。
相對于傳統(tǒng)的電磁式互感器,光電互感器有明顯的優(yōu)點(diǎn):(1)在高電壓、大電流的測量環(huán)境中,光纖或光介質(zhì)是良好的絕緣體,它可以滿足高壓工作環(huán)境下的絕緣要求;(2)沒有傳統(tǒng)電流互感器二次開路產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn),以及傳統(tǒng)充油電壓、電流互感器漏油、爆炸等危險(xiǎn);(3)不會產(chǎn)生磁飽和及鐵磁共振現(xiàn)象,它尤其適用于高電壓、大電流環(huán)境下的故障診斷;(4)頻帶寬,可以從直流到幾百千赫,適用于繼電保護(hù)和諧波檢測;(5)動態(tài)范圍大,能在大的動態(tài)范圍內(nèi)產(chǎn)生高線性度的響應(yīng);(6)適應(yīng)了現(xiàn)在電力系統(tǒng)的數(shù)字化信號處理要求,它還可用于以保護(hù)、監(jiān)控和測量為目的高速遙感、遙測系統(tǒng);(7)整套測量裝置結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積??;(8)各個(gè)功能模塊相對獨(dú)立,便于安裝和維護(hù),適于網(wǎng)絡(luò)化測量。
由于光電互感器的諸多優(yōu)點(diǎn),光電互感器取代傳統(tǒng)互感器將只是一個(gè)時(shí)間問題。國際上,光電互感器已逐步成熟,正已越來越快的速度推廣運(yùn)用。其中ABB、西門子等公司生產(chǎn)的光電互感器已有十幾年的成功運(yùn)行業(yè)績。采用光電互感器的數(shù)字化變電站在歐洲也已經(jīng)投入運(yùn)行。我國光電互感器的研制和運(yùn)用相對比較落后,僅有為數(shù)不多的變電站使用了一些進(jìn)口的光電互感器。國內(nèi)有二十余家企業(yè)和高校涉足了光電互感器的開發(fā),經(jīng)過多年的努力,已有若干套設(shè)備在現(xiàn)場試運(yùn)行。
我國在有源式光電互感器的研究已走在無源式的前面,有的產(chǎn)品已在多個(gè)變電站試運(yùn)行近一年的經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行情況良好,可滿足保護(hù)和計(jì)量的要求,并通過了部級鑒定,達(dá)到國際先進(jìn)水平。同時(shí)國內(nèi)的二次設(shè)備制造商開發(fā)了可與光電互感器直接接口的數(shù)字接口繼電保護(hù)裝置、數(shù)字接口電能表等二次設(shè)備,為光電互感器的實(shí)際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
光電互感器目前存在的問題對電能計(jì)量方面的影響:
(1)由于處在研究開發(fā)中,光電互感器性能仍不穩(wěn)定。對于電能計(jì)量來說,光電互感器的穩(wěn)定運(yùn)行是保障計(jì)量準(zhǔn)確的前提,尤其是一些在變電站計(jì)費(fèi)的電能表,更加不能忽視光電互感器的性能穩(wěn)定性。
(2)溫度對光電互感器的精度有較大的影響。電能計(jì)量是對精度要求較高的專業(yè),其對精度的要求往往要高于其他專業(yè)。而絕大多數(shù)的光電互感器均是裝設(shè)在戶外,南方春秋兩季夜晚與白天溫差較大,不可避免的對電能計(jì)量帶來一定影響。
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、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,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?,F(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。無限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出:“信號傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場1999年達(dá)到13億美元,比去年增加23%;1.48μm信號放大用激光器1999年市場份額達(dá)到1.6億美元,比去年增加33%;980nm信號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,北美市場光電子部件的市場規(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)全光通信還不會全面商業(yè)化,但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流,報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(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)較大的市場份額,初步具備同國外大公司競爭的能力,在毫無市場保護(hù)的情況下,靠自己的力量爭得了一席之地,市場營銷逐年有較大的增長,個(gè)別產(chǎn)品還取得國際市場相關(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)品在市場上的壟斷地位,同時(shí)爭取進(jìn)入國際市場。
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。國內(nèi)移動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。
但是,我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識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)?;?、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)市場相當(dāng)多的份額;在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場相互脫離的狀況。
光信息科學(xué)與技術(shù)具有旺盛的生命力,處于高速發(fā)展時(shí)期。目前,在光通信、光電檢測、光電照明、光學(xué)元件與系統(tǒng)、光伏產(chǎn)業(yè)、激光技術(shù)、光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)材料等方面都有廣闊的應(yīng)用前景,對社會的發(fā)展和貢獻(xiàn)不可估量。作為高校,除了科研、教學(xué),還要服務(wù)于社會,服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展,這些不僅體現(xiàn)在科學(xué)研究和教師兼職方面,也體現(xiàn)在人才培養(yǎng)目標(biāo)和方案上。光信息科學(xué)與技術(shù)同光學(xué)、機(jī)械、電子、材料、計(jì)算機(jī)、自動控制等多學(xué)科的知識息息相關(guān),但也不能面面俱到,所以十分有必要結(jié)合當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的發(fā)展,調(diào)整學(xué)科的發(fā)展、人才培養(yǎng)計(jì)劃,為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù),加強(qiáng)科學(xué)研究,引領(lǐng)社會的發(fā)展。三峽大學(xué)地處湖北省域副中心城市的宜昌,經(jīng)濟(jì)活躍,交通方便?,F(xiàn)在高鐵開通后,宜昌到武漢的時(shí)間已經(jīng)減少到2小時(shí)左右。隨著國內(nèi)光電照明、太陽能、光電顯示產(chǎn)業(yè)如火如荼地發(fā)展。宜昌太陽能、光電照明等光電企業(yè)也有較大的發(fā)展,如中國南玻集團(tuán)宜昌南玻硅材料有限公司(一期項(xiàng)目已累計(jì)投資20多億元,專門從事高純多晶硅材料、太陽能硅片及電池片生產(chǎn)的大型制造企業(yè))等等一大批光電企業(yè)。這些企業(yè)主要集中在光伏產(chǎn)業(yè)、節(jié)能照明、LED、光學(xué)冷加工等方面。這些光電企業(yè)有著旺盛的人員需求,對本專業(yè)產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。2011年出臺的《宜昌市科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃(2011至2015年)》明確提出,在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)展方向要圍繞光電子產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)開發(fā),搶占背景光源行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新制高點(diǎn),加快液晶照明燈、LED背光源及照明產(chǎn)業(yè)化。圍繞太陽能技術(shù)開發(fā),加快太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)品系列開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。[8]由此可見,在地方政府的扶持下光電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)會得到快速發(fā)展,這些都為光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)結(jié)合本地進(jìn)行產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)提供了難得的機(jī)遇。根據(jù)三峽大學(xué)理學(xué)院發(fā)展的需要,結(jié)合產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)措施如下:
改革本科教學(xué)培養(yǎng)方案,加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí),鞏固專業(yè)思想教育光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)需要學(xué)生在系統(tǒng)、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和在光電子技術(shù)、光通信及應(yīng)用等方面具有較寬廣的專業(yè)知識、較強(qiáng)實(shí)踐動手能力,并成為在電光源、光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)材料、光纖通信等專業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)或兩個(gè)方向具有特色的人才。畢業(yè)生能在光信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域從事信息科學(xué)與技術(shù)的研究、設(shè)計(jì)、集成及開發(fā)、制造、技術(shù)管理等方面工作的應(yīng)用型人才。因此要加強(qiáng)幾何光學(xué)中的光學(xué)設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)、光電檢測技術(shù)、機(jī)械原理和設(shè)計(jì)等課程的實(shí)踐環(huán)節(jié),同時(shí)要加強(qiáng)專業(yè)思想教育,了解社會發(fā)展的動態(tài),密切了解光電信息的最新發(fā)展和應(yīng)用,掌握一些主流軟件的應(yīng)用。另外,為了使培養(yǎng)方案切合社會發(fā)展的實(shí)際,我們廣泛征求本地企業(yè)的意見,積極邀請了相關(guān)企業(yè)參與了光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂工作。
加大力度開展實(shí)驗(yàn)教學(xué),開足基本實(shí)驗(yàn),充分利用專業(yè)實(shí)驗(yàn),開展創(chuàng)新實(shí)踐要加強(qiáng)實(shí)踐的教學(xué),更新教學(xué)設(shè)備和教學(xué)內(nèi)容,加強(qiáng)電路設(shè)計(jì)和光學(xué)設(shè)計(jì)方面的實(shí)踐教學(xué),充實(shí)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。條件允許的情況下,將安排學(xué)生到實(shí)習(xí)基地完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。另外,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的設(shè)立為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的培養(yǎng)提供了良好的工作平臺。雖然這個(gè)方面的工作才剛開始,但是已經(jīng)受到學(xué)生的積極評價(jià)。
拓展實(shí)習(xí)基地的實(shí)踐教學(xué),提升專業(yè)技能在目前聯(lián)系的實(shí)習(xí)基地基礎(chǔ)上,增強(qiáng)與當(dāng)?shù)毓怆娖髽I(yè)聯(lián)系,經(jīng)常參觀了解企業(yè)的發(fā)展和社會需求,同時(shí)能爭取進(jìn)入相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí),鍛煉培養(yǎng)專業(yè)能力。我們已經(jīng)同宜昌勁森光電(主要從事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明開發(fā)、制造、銷售的高新技術(shù)企業(yè))、中船重工388廠(光學(xué)冷加工、光電系統(tǒng))、匡通照明(LED封裝)等相關(guān)的光電企業(yè)建立了實(shí)質(zhì)的合作關(guān)系。陸續(xù)有學(xué)生進(jìn)入上述企業(yè)實(shí)習(xí),一些優(yōu)秀的學(xué)生也相繼進(jìn)入這些企業(yè)工作。教師參與了勁森照明新型節(jié)能燈具的開發(fā)。與匡通照明組建了聯(lián)合的工程試驗(yàn)中心,投入1000萬元左右,很快試驗(yàn)設(shè)備就將到位。這些不僅僅提高了教師的科研能力,反過來又提高了教師的教學(xué)水平,同時(shí)也為本專業(yè)的學(xué)生實(shí)習(xí)提供了一個(gè)良好的實(shí)踐平臺。實(shí)習(xí)基地的建立是一個(gè)長期的過程,需要與生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行有效地溝通,制訂實(shí)習(xí)項(xiàng)目,并且跟蹤學(xué)生對實(shí)習(xí)的反饋,建立有效的實(shí)習(xí)效果的評估體制,保證學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)踐能力得到實(shí)質(zhì)的訓(xùn)練。學(xué)生實(shí)習(xí)基地的進(jìn)一步拓展一直是迫切的需要,多方位多角度的實(shí)習(xí)訓(xùn)練對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)有利,有助于學(xué)生進(jìn)一步深刻了解產(chǎn)業(yè)界對本專業(yè)的要求,反過來會激勵(lì)學(xué)生對本專業(yè)的學(xué)習(xí)欲望。
人才培養(yǎng)與科研開發(fā)相結(jié)合人才培養(yǎng)能力與科研能力息息相關(guān),科研不僅能提高教師的教學(xué)能力,也增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)的信心。在橫向科研項(xiàng)目上,盡可能讓部分能力強(qiáng)的學(xué)生參與進(jìn)來,直接培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。實(shí)踐證明,學(xué)生參與科研項(xiàng)目是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的及其有效的手段。比如學(xué)生的畢業(yè)論文有些涉及到大壩光纖傳感、節(jié)能燈設(shè)計(jì)等實(shí)踐性很強(qiáng)的課題。鼓勵(lì)學(xué)生申請學(xué)校針對學(xué)生的創(chuàng)新基金項(xiàng)目,雖然經(jīng)費(fèi)不多,但是對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分有益的,同時(shí)也提高了學(xué)生參與科研的熱情。隨著相關(guān)科研能力的快速提高,可以預(yù)見未來的幾年內(nèi),伴隨著學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,至少有一部分本科生的科研能力也會得到極大的提高。
人才專職與兼職相結(jié)合以“雙師型”教師為重點(diǎn),加強(qiáng)專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè),加大專業(yè)教師的培訓(xùn)力度。依托相關(guān)的大中型企業(yè),共建“雙師型”教師培養(yǎng)培訓(xùn)基地。一方面要努力完善教師定期到企業(yè)實(shí)踐制度。本專業(yè)的教師在條件許可的情況下,要輪流、定期到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)或者兼職工作一段時(shí)間,力爭在3~5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有專業(yè)教師都有在相關(guān)企業(yè)工作的經(jīng)歷。另一方面,要聘任(聘用)具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員和高技能人才擔(dān)任本專業(yè)專兼職教師,到學(xué)校指導(dǎo)教學(xué)、技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù),甚至可以參與本科畢業(yè)論文的指導(dǎo)。這種指導(dǎo)可以是單獨(dú)的,也可以是合作形式的。只要是有利于人才培養(yǎng),有利于教學(xué),這種合作的形式是靈活的。
英文名稱:Infrared and Laser Engineering
主管單位:中國航天科工集團(tuán)公司
主辦單位:中國宇航學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會;中國航天科工集團(tuán)公司第三研究院第八三五八研究所
出版周期:月刊
出版地址:天津市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1007-2276
國內(nèi)刊號:12-1261/TN
郵發(fā)代號:6-133
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間:1972
期刊收錄:
SA 科學(xué)文摘(英)(2009)
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽(yù):
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
期刊簡介
《紅外與激光工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于1972年,系中國宇航學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會會刊,由中國航天科工集團(tuán)公司主管,是國家科委和國家新聞出版署批準(zhǔn)的國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級學(xué)術(shù)刊物。30年來期刊不斷發(fā)展,現(xiàn)已是中國科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊,中文核心期刊,被美國“工程索引(EI)compendex”,英國 “科學(xué)文摘(SA)”,美國“劍橋科學(xué)文摘(CSA)”,俄羅斯“文摘雜志(AJ)”,日本“科學(xué)技術(shù)社數(shù)據(jù)庫(JST)”收錄,被美國際媒體指南,烏里希期刊指南,中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)收錄,并入編清華大學(xué)主辦的中國學(xué)術(shù)期刊光盤版。
關(guān)鍵詞:電子科學(xué)與技術(shù);專業(yè)建設(shè);辦學(xué)定位
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0104-02
一、引言
常州大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的辦學(xué)定位是:結(jié)合我校“大工程觀”人才培養(yǎng)特色,依據(jù)“卓越工程師”教育理念下工程技術(shù)型人才培養(yǎng)的原則,培養(yǎng)具備微電子、光電子領(lǐng)域的寬厚專業(yè)基礎(chǔ)知識、熟練實(shí)驗(yàn)技能,能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統(tǒng)的新工藝、新技術(shù)研究開發(fā)和設(shè)計(jì)技能,有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力,能夠在該領(lǐng)域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設(shè)計(jì)、制造和相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究、開發(fā)和管理工作工程技術(shù)人才。主要面向長三角地區(qū)微電子、新能源和新興光電行業(yè)。
二、專業(yè)現(xiàn)狀
1.社會需求情況。目前,電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有多樣性,既有勞動密集型的大型企業(yè)、大公司,更多的是小公司和小企業(yè);既有國有企業(yè)和私營企業(yè),更有合資、獨(dú)資的外企。市場對電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才的需求基本上是供不應(yīng)求,特別是高層次設(shè)計(jì)人才的短缺。
2.師資力量。本專業(yè)共有14位專職教師,其中教授1位、副教授3位,高級職稱教師比例為28.6%,具有博士學(xué)位的教師9位,占比64.3%,另有4位教師博士在讀,即將畢業(yè)。
3.科研情況?,F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備資產(chǎn)超過300萬元,近五年來,獲國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng),市廳級以上項(xiàng)目4項(xiàng),累計(jì)科研到款70余萬元。發(fā)表三大檢索論文50余篇、申請國家發(fā)明專利10余項(xiàng)。
4.課程設(shè)置情況。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),課程設(shè)置時(shí)注重協(xié)調(diào)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的學(xué)時(shí)比例,并且加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),對于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識和動手能力是十分必要的。主要的專業(yè)基礎(chǔ)課有:模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、量子力學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理等課程。主要的專業(yè)課有:固體物理、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理、MEMS技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)、微電子工藝原理與技術(shù)、工藝與器件可靠性分析等課程。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有:基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)。
5.人才培養(yǎng)。本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生,既有一定的數(shù)理基礎(chǔ),又具備凝聚態(tài)物理、材料物理、微電子技術(shù)等專業(yè)的相關(guān)知識,在薄膜制備、微電子工藝、電子技術(shù)產(chǎn)品的研制開發(fā)以及在邊緣學(xué)科與交叉學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)就業(yè)的機(jī)會較多。近年來畢業(yè)生就業(yè)率一直超過95%,學(xué)生最近在人才市場應(yīng)聘的反饋信息說明,我校本專業(yè)的學(xué)生與其他院校同專業(yè)的學(xué)生相比,就業(yè)有一定競爭優(yōu)勢。另外,考取碩士研究生的人數(shù)逐年在上升,近5年,共有37名學(xué)生考取了南京大學(xué)、東南大學(xué)、上海交通大學(xué)、蘇州大學(xué)、山東大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海大學(xué)、江南大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)等校相關(guān)專業(yè)的研究生繼續(xù)深造,其中2011年、2012年和2013年考研錄取率分別達(dá)到12.3%、15.9%和24.2%。
三、在專業(yè)建設(shè)方面,存在的主要問題有
1.師資力量仍然比較薄弱,教師專業(yè)結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整。主要體現(xiàn)在高級職稱的教師比例仍然較低,教師專業(yè)結(jié)構(gòu)較分散且偏物理,具有微電子或半導(dǎo)體領(lǐng)域研究背景的教師較少。原因就在于:(1)本專業(yè)屬于熱門專業(yè),全國相關(guān)的企業(yè)眾多,對高層次研究人員的需求較大,而培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)研究生的院校相對較少,研究生畢業(yè)的規(guī)模還滿足不了企業(yè)的需求。(2)企業(yè)給出的薪酬待遇較之高校要高出不少,這也是造成引進(jìn)不到具有專業(yè)背景教師的一個(gè)極重要原因。(3)近一半教師是從事理論物理方面的研究工作,與電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的工科背景相差很大,很難為專業(yè)建設(shè)提供必要的支撐。因此,需要進(jìn)一步調(diào)整教師的專業(yè)結(jié)構(gòu)。
2.科研平臺和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)仍需大力加強(qiáng)。物理學(xué)科在校內(nèi)是屬于弱勢學(xué)科,不僅缺少高層次領(lǐng)軍型的學(xué)術(shù)帶頭人,而且教師的科研水平還有待提高,因此面臨著科研經(jīng)費(fèi)少、科研設(shè)備缺、科研氛圍不濃厚等問題,科研平臺的建設(shè)也存在著巨大的壓力。雖然近年來專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)取得了一定的成效,購買了一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,基本滿足了本科學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文和研究生科研的需要,但仍然面臨與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系不緊密、設(shè)備利用率低、維護(hù)人員缺、維護(hù)經(jīng)費(fèi)少、管理制度不完善等問題。
3.專業(yè)的教育質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教育質(zhì)量、招生規(guī)模和培養(yǎng)方向與市場的關(guān)系是一種相互制約、相互相成的辯證關(guān)系。教育應(yīng)該適應(yīng)社會的發(fā)展需要,在社會需求和市場調(diào)節(jié)的作用下,如何提高教育質(zhì)量是一個(gè)重大和綜合性的課題。在這方面存在著:(1)缺少具有專業(yè)知識背景的教師,課程設(shè)置不規(guī)范,不是按需設(shè)課而是“因人設(shè)課”。(2)教材選擇和講授內(nèi)容沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),仍然是“因人而異”。(3)課程知識講授與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系不緊密,容易造成“照本宣科”的現(xiàn)象;(4)學(xué)生學(xué)習(xí)多以“自我為中心”,學(xué)習(xí)目的不明確、缺乏學(xué)習(xí)動力、對專業(yè)認(rèn)識不夠、畢業(yè)去向不明等問題。因此,必須從“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面來抓“質(zhì)量”,只有經(jīng)過“教”與“學(xué)”雙方的協(xié)調(diào)發(fā)展,才能保證教學(xué)質(zhì)量的提高。
4.專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)能使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)知識和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用,提高學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力。從近幾年學(xué)生的就業(yè)情況看,專業(yè)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生就業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。但是目前出現(xiàn)了專業(yè)實(shí)驗(yàn)開設(shè)數(shù)多、教學(xué)學(xué)時(shí)長、所需教師多,而教師個(gè)人工作量少、無人愿意承擔(dān)實(shí)驗(yàn)課程等問題。
5.畢業(yè)生的就業(yè)導(dǎo)向有些許偏離。由于近幾年畢業(yè)生的就業(yè)主要面向光伏企業(yè),而且就業(yè)形勢良好,這直接導(dǎo)致下面幾屆的學(xué)生認(rèn)為本專業(yè)是面向光伏企業(yè)就業(yè)的,甚至有些老師也有同樣的看法,這就限制了學(xué)生的就業(yè)面,也會使就業(yè)形勢容易受到國際國內(nèi)大環(huán)境的影響,而電科專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)和就業(yè)應(yīng)當(dāng)是面向整個(gè)微電子行業(yè)的。
四、專業(yè)建設(shè)措施
1.師資隊(duì)伍建設(shè)。師資隊(duì)伍建設(shè)是一切工作的基礎(chǔ),因?yàn)閷I(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和科研水平全部依托于此。師資隊(duì)伍建設(shè)應(yīng)外引內(nèi)培相結(jié)合,堅(jiān)持以引進(jìn)具有博士學(xué)位的高層次人才為主,并且重視制度設(shè)計(jì),形成一整套卓有成效的人才引進(jìn)、使用、培養(yǎng)和激勵(lì)機(jī)制。(1)引進(jìn)的人才應(yīng)能滿足電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)以及凝聚態(tài)物理、光電信息材料碩士點(diǎn)建設(shè)的需要,可定位于引進(jìn)具有半導(dǎo)體材料與器件、集成電路設(shè)計(jì)、MEMS技術(shù)等領(lǐng)域研究背景的年輕博士,其中主要以引進(jìn)半導(dǎo)體材料與器件領(lǐng)域的人才為主??紤]到專業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展,應(yīng)盡可能引進(jìn)實(shí)驗(yàn)研究人才,相關(guān)的學(xué)科有物理學(xué)、材料科學(xué)與工程和電子科學(xué)與技術(shù)等。(2)在人才引進(jìn)后的使用上應(yīng)明確其主要任務(wù)是科研和專業(yè)建設(shè),有計(jì)劃地為其搭建科研設(shè)備。(3)制定科學(xué)合理的考核和獎(jiǎng)勵(lì)制度。人才引進(jìn)工作應(yīng)主動出擊,按需引進(jìn),省內(nèi)外相關(guān)的院校有:南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院、中科院上海技術(shù)物理研究所、蘇州大學(xué)、華東師范大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院、南京航空航天大學(xué)理學(xué)院等。
2.科研平臺建設(shè)。好的科研平臺是吸引優(yōu)秀人才加入的一個(gè)關(guān)鍵因素,也是提升整體科研水平的重要保證。而目前的現(xiàn)狀是投入到科研平臺建設(shè)的經(jīng)費(fèi)較少,這有多方面的原因。不過,《常州大學(xué)“十二五”事業(yè)規(guī)劃發(fā)展綱要》中明確提出要建設(shè)多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的學(xué)科體系。因此,我們應(yīng)加強(qiáng)科研平臺建設(shè)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的融合,使基礎(chǔ)科研平臺不僅能滿足電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的畢業(yè)論文需求,而且能滿足凝聚態(tài)物理和光電信息材料專業(yè)碩士生、相關(guān)教師的科研任務(wù),以科研帶動教學(xué)。
3.課程建設(shè)。課程建設(shè)是教學(xué)質(zhì)量提高的保證,可以從以下幾方面進(jìn)行:(1)專業(yè)課的開設(shè)必須滿足專業(yè)發(fā)展的需要。為此,教研室應(yīng)認(rèn)真討論每一屆學(xué)生的培養(yǎng)方案,根據(jù)市場需求、人才引進(jìn)等情況及時(shí)調(diào)整培養(yǎng)方案??梢孕略鲆恍┡c專業(yè)、就業(yè)聯(lián)系緊密的課程。(2)注重教材的通用性、經(jīng)典性和新穎性。選擇本專業(yè)多數(shù)院校都采用的教材。經(jīng)典教材是國內(nèi)或國外在本專業(yè)學(xué)習(xí)中長期使用并得到公認(rèn)的優(yōu)秀教材。學(xué)生通過經(jīng)典教材的學(xué)習(xí)能夠較為全面、系統(tǒng)地掌握所學(xué)的知識并提高分析問題、解決問題的能力。教材的新穎性是指新版和再版教材包含有本專業(yè)的最新知識和技術(shù)的內(nèi)容,學(xué)生通過新版教材的學(xué)習(xí)能夠了解當(dāng)今世界上本專業(yè)領(lǐng)域中的最新知識和發(fā)展方向,拓展知識面。(3)為了解決目前出現(xiàn)的課堂講授“照本宣科”、書本知識與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系不緊密等問題,可以考慮有計(jì)劃地、有選擇性地選派專業(yè)課教師下企業(yè)鍛煉,提高教師的實(shí)踐能力。
4.專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。針對目前專業(yè)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題,可以考慮大型設(shè)備的相關(guān)實(shí)驗(yàn)課仍由原先的幾位老師承擔(dān),其余實(shí)驗(yàn)課由新引進(jìn)的博士上,適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的工作量。此外,除了目前已開出的專業(yè)實(shí)驗(yàn),應(yīng)充分利用已購買的設(shè)備,開設(shè)與企業(yè)生產(chǎn)工藝相關(guān)的專業(yè)實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)與制備一些半導(dǎo)體器件,同時(shí)應(yīng)投入經(jīng)費(fèi)、人力,保證有專人負(fù)責(zé)維護(hù)、保養(yǎng)這些設(shè)備。
5.專業(yè)思想教育。專業(yè)課教師、系部負(fù)責(zé)人應(yīng)加強(qiáng)對低年級學(xué)生的專業(yè)思想教育,使其對專業(yè)有清楚的認(rèn)識,引導(dǎo)學(xué)生做好專業(yè)規(guī)劃,明確學(xué)習(xí)目標(biāo),盡早準(zhǔn)備??梢酝ㄟ^教師講座、請已經(jīng)工作或讀研的同學(xué)參加座談會、進(jìn)企業(yè)參觀實(shí)習(xí)等形式開展專業(yè)思想教育。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展趨勢
前言
信息技術(shù)是社會發(fā)展、科技發(fā)展下的產(chǎn)物,其自問世以來即得到了廣泛關(guān)注,應(yīng)用范圍也在持續(xù)拓展。信息技術(shù)屬于通信技術(shù)的一種,其主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)來開展工作,將信息傳輸、信息處理功能集于一身,根據(jù)對目前信息技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,以及我國未來科技的發(fā)展方向,對信息技術(shù)的未來發(fā)展趨勢也做出了假想。
一、信息技術(shù)的應(yīng)用
信息技術(shù)在我國的應(yīng)用范圍十分廣泛,其并未僅僅局限于一個(gè)領(lǐng)域,如在我國教育事業(yè)的發(fā)展方面,很多新型教育模式均需要借助信息技術(shù)才能夠應(yīng)用,圖書館的管理也實(shí)現(xiàn)了信息化管理;另外,我國物流業(yè)近年來成為了熱門行業(yè),為了促進(jìn)物流業(yè)的飛速發(fā)展,也將信息技術(shù)應(yīng)用到了該方面,又或者是通訊技術(shù)的開發(fā)和完善,信息技術(shù)在此方面也是不可或缺的一部分。總之,當(dāng)今設(shè)計(jì)幾乎各個(gè)行業(yè)中均能夠應(yīng)用到信息技術(shù),對其進(jìn)行分析與研究也是十分重要的[1]。
二、信息技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
2.1未來信息技術(shù)的核心技術(shù)是光電子技術(shù)
如今已經(jīng)進(jìn)入了信息時(shí)代,這與信息技術(shù)的飛速發(fā)展有著密切關(guān)系,同時(shí)此種時(shí)代特征也利于信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,事實(shí)上,當(dāng)信息技術(shù)發(fā)展到一定程度后,其勢必會出現(xiàn)新的發(fā)展方向。根據(jù)目前的情況可知,今后電子學(xué)以及光電子均是重要的發(fā)展趨勢。所謂光子,其主要指的是一種傳輸載體,然而其并非孤立狀態(tài),而是能夠以信息和能量為平臺,并衍生出信息光子學(xué)和能量光子學(xué)。此兩項(xiàng)技術(shù)若能夠得以應(yīng)用,勢必能夠很好的解決目前信息技術(shù)中所暴露出的弊端,并將市場需求作為主導(dǎo)向,充分推動我國的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前來看此種發(fā)展趨勢前景一片大好,得以實(shí)現(xiàn)后將會影響到社會生活的方方面面[2]。
2.2微電子技術(shù)向系統(tǒng)集成方向發(fā)展
在信息技術(shù)中,集成電路制造技術(shù)是十分重要的組成部分,甚至可以說使其促進(jìn)了信息技術(shù)的革新,使其能夠逐漸走向小型化和微型化。微電子技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展,歷經(jīng)了多種形式,如大規(guī)模、超大規(guī)模以及特大規(guī)模,而如今也已經(jīng)進(jìn)入了極大規(guī)模狀態(tài)。集成電路制造方面的發(fā)展情況如何已經(jīng)能夠直接影響到信息技術(shù)的發(fā)展,兩者可以起到互相促進(jìn)的作用,而其中所存在的共同點(diǎn)是,兩者均正朝著微電子技術(shù)的方向而發(fā)展,一旦可以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),人們的生活、工作以及出行等方面也會變得越來越方便快捷。
2.3計(jì)算機(jī)技術(shù)向多媒體、智能化方向發(fā)展
信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)分屬同根,而智能化發(fā)展是當(dāng)今社會發(fā)展的主要趨勢,因此智能化也成為了信息技術(shù)的發(fā)展方向。如今已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代,在此時(shí)代背景下,各行各業(yè)的發(fā)展過程中均會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和信息,對其進(jìn)行處理勢必要應(yīng)用到更為先進(jìn)的技術(shù)。另外,信息技術(shù)也在漸漸朝著實(shí)用化方向發(fā)展,該技術(shù)融合了多種技術(shù)的優(yōu)勢,如計(jì)算機(jī)、家電以及通信等,逐漸形成了數(shù)字與圖像技術(shù)相互交融的時(shí)代,根據(jù)此發(fā)展趨勢,今后電腦也會呈現(xiàn)出更多形態(tài),以及更加具有人性化特征[3]。
2.4趨于數(shù)字化
信息技術(shù)的應(yīng)用中已經(jīng)充分體現(xiàn)了數(shù)字化信息技術(shù)帶給人類的變化,如在視頻、音頻、多媒體技術(shù)等方面,均有了以往所沒有的優(yōu)勢,甚至直到今天,數(shù)字化技術(shù)依然在社會發(fā)展中占據(jù)重要地位。數(shù)字化技術(shù)的作用有很多,具體如下:一,促進(jìn)視頻、音頻和計(jì)算機(jī)技術(shù)之間的相互結(jié)合;二,實(shí)現(xiàn)了音頻、視頻以及音響技術(shù)的微型數(shù)字化融合;三,多聲道環(huán)繞聲的實(shí)現(xiàn)。通過此些變化也可以看出數(shù)字化依然是信息技術(shù)的發(fā)展方向之一。
三、總結(jié)
綜上所述,研究關(guān)于通信技術(shù)應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢方面的內(nèi)容具有十分重要的意義,其不僅關(guān)系到我國通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,也關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會發(fā)展等諸多方面。近年來,我國為了促進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展,也在不斷加大資金、技術(shù)以及人才方面的支持,且小有成就,但在發(fā)展過程中也會遇到很多挑戰(zhàn),需要不斷的創(chuàng)新和突破,最終才能夠取得更為可期的成果。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:激光原理;對比法;量綱法;一步到位法;類比法
中圖分類號:G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)40-0199-03
“激光原理”是高等院校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(光電子技術(shù)方向)、光電信息科學(xué)與工程等專業(yè)的一門極其重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程是一門理論性較強(qiáng)的課程,主要闡述激光器的基本原理和理論。它是學(xué)習(xí)相關(guān)課程“激光技術(shù)”、“激光器件”、“激光應(yīng)用”的基礎(chǔ),也是學(xué)習(xí)光電子學(xué)、激光化學(xué)、激光生物學(xué)、激光光譜學(xué)、非線性光學(xué)等新的交叉學(xué)科的重要基礎(chǔ)[1]。因?yàn)檎n程性質(zhì)的特殊性,一直是學(xué)生比較懼怕的一門課程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映枯燥、抽象、難學(xué)。因此如何上好激光原理課程,需要教師動腦筋、花時(shí)間研究教學(xué)方法。本文筆者介紹了在多年教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出來的比較行之有效的方法。
一、對比法
對比,簡言之,2種事物比較也。通過比較,發(fā)掘二者的共同點(diǎn)與不同點(diǎn),從而加深印象,掌握2種事物的特點(diǎn)。在激光原理的教學(xué)中,借助對比方法,對教學(xué)效果起到了一定的促進(jìn)作用。尤其是借助表格所進(jìn)行的對比,使內(nèi)容更顯得一目了然、過目不忘。
例1:在介紹原子發(fā)光的經(jīng)典模型時(shí)(文獻(xiàn)[2]P124-128),我們對電子的運(yùn)動情況進(jìn)行如下對比(見表1)。
對每一種情況,先進(jìn)行受力分析,然后寫出電子的運(yùn)動方程,進(jìn)而求解,分析其特性。這樣的處理,使學(xué)生對此部分概念有了清楚的認(rèn)識。
例2:在講解均勻加寬工作物質(zhì)的增益系數(shù)特性時(shí)(文獻(xiàn)[2]P148-151),我們首先一步步推導(dǎo)出了反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度、強(qiáng)光υ1入射時(shí)的增益系數(shù)和強(qiáng)光υ1入射時(shí)弱光υ的增益系數(shù)的三個(gè)表達(dá)式,然后將它們放在一起進(jìn)行對比,來挖掘公式背后的物理意義。
這組公式反映了均勻加寬工作物質(zhì)增益系數(shù)的特點(diǎn)。通過對表2中3個(gè)公式的對比,可以看出它們的分母是相同的,分子是相應(yīng)小信號情況下的值。這說明隨著光強(qiáng)的增加,反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度和增益系數(shù)存在飽和效應(yīng),導(dǎo)致它們的值由小信號時(shí)的值下降,因?yàn)榉从车亩际蔷鶆蚣訉捨镔|(zhì)的性質(zhì),所以3個(gè)公式的分母是相同的。另一方面由式(2)和式(3)反映出“頻率為υ1的強(qiáng)光不僅使自身的增益系數(shù)下降,也使其他頻率的弱光的增益系數(shù)也以同等程度下降。這是因?yàn)樵诰鶆蚣訉捵V線情況下,由于每個(gè)粒子對譜線不同頻率處的增益都有貢獻(xiàn)”,所以當(dāng)某一頻率(υ1)的受激輻射消耗了激發(fā)態(tài)的粒子時(shí),也就減少了對其他頻率(υ)信號起作用的粒子數(shù),結(jié)果導(dǎo)致“增益在整個(gè)譜線上均勻地下降”(文獻(xiàn)[2]P151)。
其他比如在講相格的概念時(shí)(文獻(xiàn)[2]P6),將經(jīng)典質(zhì)點(diǎn)和光(量)子進(jìn)行對比(見表3)。
表格對比的例子比較多,這里就不一一枚舉了。
二、其他方法
1.量綱法。量綱,是表示一個(gè)物理量由基本量組成的情況?!皩⒁粋€(gè)物理導(dǎo)出量用若干個(gè)基本量的冪之積表示出來的表達(dá)式,稱為該物理量的量綱乘積式或量綱式,簡稱量綱[3]”?!傲烤V是物理學(xué)中的一個(gè)重要問題。它可以定性地表示出物理量與基本量之間的關(guān)系;可以有效地應(yīng)用它進(jìn)行單位換算;可以用它來檢查物理公式的正確與否;還可以通過它來推知某些物理規(guī)律[4]”。在激光原理教學(xué)中,量綱也發(fā)揮著重要的作用。
教材在介紹原子發(fā)光的經(jīng)典模型(文獻(xiàn)[2]P124-128)時(shí),提到“當(dāng)運(yùn)動電子具有加速度時(shí),它將以如下的速率發(fā)射電磁波能量:”。學(xué)生對這個(gè)問題往往不知其所云,我們從量綱的角度來判斷一下。
令X=,在這個(gè)表達(dá)式中,e為基本電荷,單位為庫侖,即[C];表示速度對時(shí)間的微分,即加速度,單位為[m/s2];ε0為真空介電常數(shù),單位為[F/m];c為光速,單位為[m/s]。則量綱式為
[X]==
再利用電學(xué)中兩個(gè)公式:電流強(qiáng)度I=Q/t,量綱式為[A]=[C/s];電容C=Q/U,量綱式為[F]=[C/V];代入上式,得
[X]===AV
在電學(xué)中功率等于電壓與電流強(qiáng)度的乘積,即P=UI,量綱式為[W]=[VA]。由此可知,變量X的單位為W(瓦),說明具有功率的量綱。理解了這一點(diǎn),對于教材接下來的內(nèi)容也就容易理解了:“上式所表示的電子能量在單位時(shí)間內(nèi)的損失也可認(rèn)為是輻射對電子的反作用力(或輻射阻力)在單位時(shí)間內(nèi)所作的負(fù)功,即可表示為Fυ=-”。
等式左邊物理量為力與速度的乘積,可理解為力與位移的乘積除以時(shí)間,即功除以時(shí)間,即功率。所以此式兩邊都具有功率的量綱。分析到這一步,此部分內(nèi)容就易于理解了。
2.“一步到位”法。在用q參數(shù)分析高斯光束的傳輸問題時(shí),教材中給出了一個(gè)例題,如圖1所示。
已知:“入射高斯光束腰斑半徑為ω0,束腰與透鏡的距離為l,透鏡的焦距為F”,
求:“通過透鏡L后在與透鏡相距l(xiāng)C處的高斯光束參數(shù)ωC和RC”。
教材中對這個(gè)例題的處理,是從z=0點(diǎn)出發(fā),先求出此處的q值,然后一步步求出A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)的q值,進(jìn)而求出ωC和RC。筆者戲稱此為“步步為營”法。在課堂講解中,除了介紹了此方法,筆者還獨(dú)創(chuàng)性地提出了“一步到位”的求解方法,即利用q參數(shù)所遵循的變換規(guī)律(ABCD規(guī)律),直接求出C點(diǎn)的q值,進(jìn)而求出ωC和RC。此方法是對教材方法的有益補(bǔ)充。不僅拓展了學(xué)生的思路,而且給學(xué)生留下深刻印象。在分析高斯光束的聚焦特性時(shí),教材中采用的是逐點(diǎn)討論的方法:先固定透鏡焦距F,分析像方腰斑半徑ω'0隨距離l(物方腰斑離透鏡距離)的變化(如圖1中變量l),分析
(物方腰斑離透鏡距離)的變化(如圖1中變量),分析何種情況下實(shí)現(xiàn)聚焦;再固定距離l,分析像方腰斑半徑ω'0隨焦距F的變化,分析何種情況下實(shí)現(xiàn)聚焦。這種方法,學(xué)生普遍反映知識點(diǎn)比較分散。對此,筆者也提出了“一步到位”的方法,直接從公式出發(fā),經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo),通過求解不等式,分析了高斯光束的聚焦,并總結(jié)撰寫了教學(xué)實(shí)踐論文[5]。
3.類比法。“所謂類比,就是根據(jù)兩種事物在某些特性上的相似,推理出它們在另一些特性上也可能相似的思維形式[6]”。應(yīng)用到激光原理教學(xué)中,就是將陌生的現(xiàn)象與熟悉的、相似的現(xiàn)象進(jìn)行比較,從而揭示出該現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)。在講解“均勻加寬”時(shí),因?yàn)榭紤]到均勻加寬的特點(diǎn)是“引起加寬的物理因素對每個(gè)原子都是等同的,每個(gè)發(fā)光原子都以整個(gè)線型發(fā)射”,筆者用“千手觀音”的整齊劃一的表演來類比,即用每個(gè)人手臂的長度是一樣的來類比每個(gè)原子發(fā)射的線型是一樣的,整齊劃一的表演使總的手臂長度看起來和每個(gè)人手臂長度一樣來類比每個(gè)原子都以整個(gè)線型發(fā)射;“不能把線型函數(shù)上的某一特定頻率和某些特定原子聯(lián)系起來,即每一發(fā)光原子對光譜線內(nèi)任一頻率都有貢獻(xiàn)”,因此筆者用“法不責(zé)眾”來類比,即不知道某一特定頻率是哪些原子的貢獻(xiàn),而是所有原子的貢獻(xiàn)。對于“非均勻加寬”,“每個(gè)原子只對譜線內(nèi)與它的表觀中心頻率相應(yīng)的部分有貢獻(xiàn),因而可以區(qū)分譜線上的某一頻率范圍是由哪一部分原子發(fā)射的”,筆者用“罪魁禍?zhǔn)住眮眍惐龋茨軌蛘业侥骋惶囟l率是哪些原子的貢獻(xiàn)。“多普勒加寬是由于作熱運(yùn)動的發(fā)光原子所發(fā)出的輻射的多普勒頻移引起的”。對于這一點(diǎn),仍然可以用“千手觀音”的表演來類比。由于每個(gè)表演者運(yùn)動速度不同,導(dǎo)致她們的位移不同,看起來整個(gè)隊(duì)伍的手臂就變長了。通過這樣的類比,學(xué)生反映形象生動,加深了對均勻加寬與非均勻加寬機(jī)制的理解。
三、結(jié)論
總之,在教學(xué)中這些方法的應(yīng)用、實(shí)踐,“收到了良好的教學(xué)效果,學(xué)生普遍反映印象深刻,牢固地掌握了知識點(diǎn)”[7]。本文根據(jù)筆者多年的學(xué)習(xí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對激光原理的教學(xué)提出了一些有效的方法,于大海中采擷幾朵浪花,拋磚引玉,與同行共勉學(xué)習(xí)提高。
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關(guān)鍵詞:光電信息工程專業(yè);課程體系;現(xiàn)狀;必要性;策略
光電信息工程專業(yè)是一門融合了光學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉性學(xué)科,被廣泛應(yīng)用于電子信息學(xué)、光纖通信、光電子學(xué)等領(lǐng)域之中,是我國高校各專業(yè)之中,最為重要的理工類專業(yè)之一。近年來,隨著國家對教育事業(yè)的扶持力度越來越大,在高校專業(yè)教育教學(xué)方面的要求也更加明確,如何高效培養(yǎng)具有光電信息工程專業(yè)知識與專業(yè)技能的人才,使其投身于國家各行各業(yè)光電信息技術(shù)研究、開發(fā)、管理等工作中,促使我國光電信息工程技術(shù)不斷取得新突破,這已經(jīng)成為高校光電信息工程專業(yè)教學(xué)者、管理者、國家教育部門重點(diǎn)關(guān)注的工作內(nèi)容。基于這一點(diǎn),筆者認(rèn)為應(yīng)該首先從開辦有光電信息工程專業(yè)的高校,在課程體系方面進(jìn)行構(gòu)建與完善,適當(dāng)增加與刪減專業(yè)課程,突出本院校的光電西夏女工程專業(yè)特色,結(jié)合市場需求進(jìn)行定向式專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系改革。
1.光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建的現(xiàn)狀
結(jié)合有關(guān)高校的光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建情況與教學(xué)工作效率來看,筆者認(rèn)為當(dāng)前我國光電信息工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建現(xiàn)狀,其主要特點(diǎn)可以歸納為以下三個(gè)方面:第一,高校光電信息工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建思路與實(shí)際工作正在不斷完善與深入中,但是由于受到我國專業(yè)教材更新慢、教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施不完善等問題的影響,導(dǎo)致光電信息工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建處于緩慢發(fā)展的階段,無法與高速發(fā)展的光電信息工程科學(xué)與日益迫切需求的市場人才要求相符合,極大的影響了我國高校對光電信息工程專業(yè)人才的培養(yǎng)工作。第二,高校光電信息工程專業(yè)課程體系主要包括了物理光學(xué)、信息光學(xué)、電路、基礎(chǔ)電子技術(shù)、集成電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、激光原理與技術(shù)、光電傳感技術(shù)、光電儀器設(shè)計(jì)、數(shù)字圖像處理、光纖通訊、計(jì)算機(jī)原理、單片機(jī)原理、自動控制原理、精密機(jī)械學(xué)等眾多學(xué)科,在課程體系的構(gòu)建上具有非常大的難度,在這方面,我國高校管理者與光電西夏女工程專業(yè)的領(lǐng)頭人、教學(xué)者對課程體系構(gòu)建的能力有待進(jìn)一步提高。第三,我國光電信息工程專業(yè)的課程體系,其制定在當(dāng)前階段,主要還是考慮到對教師教學(xué)工作的合理分配與有序安排,而不是為了更好的搭配教學(xué)科目、提高教學(xué)效果而進(jìn)行課程體系構(gòu)建的,所以,從這一點(diǎn)上來講,高校光電信息工程專業(yè)課程體系的目的性不合理,需要在今后我國高校光電信息工程專業(yè)的課程體系構(gòu)建與完善過程中,重視對專業(yè)各科目的合理搭配與次序排列,促使教學(xué)連貫與相互聯(lián)系,使學(xué)生對光電信息工程專業(yè)的知識學(xué)習(xí)與技能掌握更加高效。
2.光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建的必要性分析
根據(jù)各大高校踴躍開辦光電信息工程專業(yè)與國外光電信息工程專業(yè)的開辦情況來看,筆者認(rèn)為構(gòu)建光電信息工程專業(yè)課程體系的必要性,主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:第一,加強(qiáng)光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建工作,是高校提升自身專業(yè)競爭力、教學(xué)質(zhì)量的必要舉措,通過對光電信息工程專業(yè)課程的合理選擇與科學(xué)排列,促使教學(xué)工作環(huán)環(huán)相扣、井然有序,學(xué)生的學(xué)習(xí)生活也更加的有規(guī)律,能夠跟上教師的教學(xué)步伐,并提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,促使高校培養(yǎng)出的專業(yè)人才在知識與技能方面,要優(yōu)勝于其他高校,使高校自身的專業(yè)地位在全國高校中得以提升。第二,光電信息工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建與完善,是我國教育部門明確規(guī)定的具體要求,隨著近年來高校在光電信息工程專業(yè)上的不斷擴(kuò)展,以及光電信息工程專業(yè)內(nèi)容的不斷豐富,高校的光電信息工程專業(yè)課程體系也應(yīng)當(dāng)跟上時(shí)展的腳步,通過結(jié)合高校自身發(fā)展的實(shí)際情況與教學(xué)體系、師資力量的配備,合理的構(gòu)建課程體系,使光電信息工程專業(yè)的教學(xué)工作在合理的課程體系下,發(fā)揮出積極的教學(xué)作用。第三,國外高校光電信息工程專業(yè)的課程體系,有別于我國高校的光電信息工程專業(yè)的課程體系,由于國外高校的教學(xué)專業(yè)實(shí)施齊全、教學(xué)思路開放,所以國外光電信息工程教學(xué)更多的傾向于實(shí)踐與理論并行的教學(xué)方式,在課程體系上自然也是理論課與實(shí)踐課相輔相成,而我國光電信息工程專業(yè)的教學(xué)工作,則受到這一方面的限制,主要是進(jìn)行理論教學(xué),課程體系上也就過多的偏向于理論課,并且在不同學(xué)科的理論課排列上缺乏考慮,經(jīng)常出現(xiàn)這一堂課與下一堂的教學(xué)內(nèi)容,發(fā)生大的跳躍式改變。
3.構(gòu)建與完善高校光電信息工程專業(yè)課程體系的理性策略
3.1通過國家教育政策與地方教育部門,加強(qiáng)高校光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建與完善工作的監(jiān)管力度
我國光電信息工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建與完善,其最有效的動力就是國家政策的合理規(guī)定與地方教育部門的有效監(jiān)督管理,如果脫離了這兩個(gè)方面的幫助與監(jiān)管,我國高校光電信心工程專業(yè)的課程體系改革工作,就常常會成為紙上談兵,只喊口號不作為。因此,筆者認(rèn)為我國教育部門,應(yīng)該針對我國各大高校光電信息工程課程體系的具體情況,提出合理的改進(jìn)意見,并由地方教育局對本地區(qū)高校的課程體系改革工作進(jìn)行監(jiān)督管理,確保光電信息工程專業(yè)課程體系改革的有序進(jìn)行。作為我國高校光電信息工程專業(yè)課程體系監(jiān)管的主要力量,國家及地方教育部門要切實(shí)履行自身的教育工作監(jiān)督與管理的職責(zé),及時(shí)發(fā)現(xiàn)必指出光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建的不足之處,結(jié)合相關(guān)教育專家的意見,提出完善建議。
3.2加強(qiáng)高校師資力量建設(shè),豐富高校光電信息工程專業(yè)課程內(nèi)容,加深對國內(nèi)外高校課程體系的經(jīng)驗(yàn)交流與學(xué)習(xí)
我國光電信息工程專業(yè)的課程體系構(gòu)建與完善,應(yīng)當(dāng)從自身的教師團(tuán)隊(duì)上尋找原因,由于從事光電信息工程專業(yè)教學(xué)的人員在專業(yè)能力與課程規(guī)劃能力上的不足,以及各科教師的缺乏,導(dǎo)致課程體系的制定偏向于教師教學(xué)任務(wù)的分配,忽視了利用課程的合理搭配來提升教學(xué)質(zhì)量,所以必須要加強(qiáng)高校的師資力量建設(shè),確保光電信息工程專業(yè)教師的充足。另外,應(yīng)當(dāng)結(jié)合目前國際中最新的光電信息專業(yè)的知識與技術(shù),及時(shí)對教學(xué)教材與教學(xué)知識進(jìn)行更新與完善,像學(xué)生傳遞最新的專業(yè)知識與技能。同時(shí),結(jié)合國外高校在光電信息工程專業(yè)課程體系上的優(yōu)勢進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)自身的不足之處,加深國內(nèi)外對課程體系構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn)交流與學(xué)習(xí),進(jìn)一步完善我國高校光電信息工程專業(yè)的課程體系,使其更加合理化、高效化。
4.總結(jié)
我國高校光電信息工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建與完善,應(yīng)當(dāng)深入了解我國各大高校在光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建上方面的實(shí)際情況,明確課程體系構(gòu)建的重要性,通過國家教育政策與地方教育部門,加強(qiáng)高校光電信息工程專業(yè)課程體系構(gòu)建與完善工作的監(jiān)管力度,加強(qiáng)高校師資力量建設(shè),豐富高校光電信息工程專業(yè)課程內(nèi)容,加深對國內(nèi)外高校課程體系的經(jīng)驗(yàn)交流與學(xué)習(xí)等措施,進(jìn)一步完善我國光電信息工程專業(yè)的課程體系,從而取得更好的教學(xué)效果,為我國輸送更多的具有扎實(shí)專業(yè)知識與技能的光電信息工程專業(yè)人才。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉文耀,王晉疆,“光電信息工程”學(xué)科專業(yè)課程體系的構(gòu)建[A],光電技術(shù)與系統(tǒng)文選――中國光學(xué)學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會成立二十周年暨第十一屆全國光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005.