光电子学
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光电子学范文第1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：
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光电子学范文第2篇
20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透，形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。因此，可以这么说，现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学，光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术，是电子技术与光学技术相结合的产物，光电子技术是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时，随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展，其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高，加快了这些学科之间的交叉融合，从而诞生了很多边缘学科，比如生物光子学、光医学等。综上所述，可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位，因此，光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程，也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。
电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括：光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等。其中，光度学基本知识是最基础的内容，包括：电磁波波谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等。光辐射传播包括：光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等。光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础，而对于电子信息工程专业的学生来说，这些知识点比较抽象，为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣，因此，在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点，同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识。
比如：在讲解激光是如何产生的时候，可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理；在讲解激光器的结构和工作原理时，可制作多色图片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述；在介绍各种典型的激光器时，最好收集到它们的实物照片进行讲解；在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时，最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性，相应的公式表达尽量简洁化，然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化。光束的调制、扫描和解调技术的理论教学内容包括：光束调制的基本原理、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术、直接调制技术、光束机械扫描技术、光束电光扫描技术、光束声光扫描技术、空间光调制器等。这些知识点的理论基础都是“光辐射在光学晶体中的传播规律和特性”。其中光束调制的基本原理移植了微电子学中微波调制中的很多概念，电子信息工程专业的学生易于理解，但是光束调制和扫描的实现技术中，除了需要使用各种光学晶体以外，还需要使用半波片、全波片、起偏器、检偏器共同组成一个系统完成光束的调制和扫描。这些光学器件对于没有光学工程基础的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，因此，在讲解过程中应该通过动画或图片等手段形象地描绘线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等基本光学概念，并借用相关的光学参考资料对这些光学器件的功能和原理进行简单介绍。
只有这样，才有利于电子信息工程专业的学生深刻理解光束的调制、扫描、解调等技术。光辐射探测技术的理论教学内容主要包括：光电探测的物理效应、光电探测器的性能参数、光电探测器的噪声、光电导探测器—光敏电阻、PN结光伏探测器的工作模式、硅光探测器、光电二极管、光热探测器、直接光电探测系统、光频外差探测的基本原理等。由于电子信息工程专业的学生已经具备了较好的半导体器件理论基础知识，而光电子器件本身也属于半导体器件，因此学生只要掌握了爱因斯坦的光电效应原理，就很容易理解各种光电子器件的工作原理、性能特点及应用领域。该部分所介绍的各种光电半导体器件很可能会在学生将来从事信息产业技术的相关工作中用到，也可能会在将来某些学生跨到光电信息或光学工程相关专业进一步深造时从事相关科研课题研究时用到，比如：PN结光伏探测器、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等，都会经常用到。因此，建议在理论教学过程中，除了结合图片等多媒体教学手段介绍相关光电子器件的工作原理外，最好能够给学生展示光电子器件的实物，以便给学生一些感官认识。电子信息工程专业光电子技术课程的系统方面的知识点包括：光电成像系统、光电显示系统等。
其中，光电成像系统的基本器件是电荷耦合摄像器件(CCD)，CMOS摄像器件和电荷注入器件(CID)。目前，CCD摄像器件的应用最为成熟和广泛，主要包括线阵CCD和面阵CCD等，其原理基础仍然是光电半导体器件和两相或三相电极电路的结合。因此，教学中应结合脉冲数字电路知识重点讲解CCD的原理和特点。光电成像系统的内容包括：系统基本结构、基本参数、红外成像系统、红外成像中的信号处理及综合特性等。其中红外成像系统涉及很多应用光学方面的知识，这对没有应用光学基础知识的电子信息工程专业的学生来说比较陌生，而且属于光学工程专业学生的研究方向之一，因此，这部分内容简单介绍即可。而红外成像中的信号处理都涉及电子电路方面的知识，属于电子信息工程专业的范畴，这部分内容可以重点讲解。光电显示系统包括阴极射线管原理、液晶显示原理、等离子体显示原理、电致发光显示原理及多色激光显示原理等，其中前三类显示技术的应用已很广泛和成熟，可以重点讲解，而后两类显示技术比较前沿，可以简单介绍，以便让电子信息工程专业的学生了解当今光电显示技术的发展趋势。电子信息工程专业光电子技术课程应用方面的内容包括：光纤通信、激光雷达、激光制导、红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感技术等。这些应用技术可以分别举一个相应的实际应用系统进行介绍，让学生体会到光电子技术的重要性和广泛性，激发他们对这门技术的兴趣。#p#分页标题#e#
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已有很多属于本专业的实验课程及课程设计，笔者认为光电子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。在该课程中，各种光电子器件和原理、功能及应用最易于电子信息工程专业的学生理解，而且也是电子信息工程师应该具备的基本知识，因此，笔者建议开设一些光电子器件的相关实验课。由于光电子技术课程的总学时设置为48学时，所以建议理论教学为40学时，8学时为实验教学(共4个实验)。
光电子学范文第3篇
本书共6章：1.量子点技术；2.超短脉冲量子点边界辐射激光器；3.量子点半导体盘形激光器；4.半导体量子点可饱和吸收镜在锁模固态激光器中的应用；5.量子点和连续波长激光二极管在生物学和医学中的应用；6.结论和前景。目录及序言的后面有各章作者的简介，书的末尾有各章的彩图和主题索引。
本书编者Edik U.Rafailov教授1987年以来一直从事连续谱和超短脉冲激光器、非线性光学和集成光学的研究和开发。他2005年到敦提大学（Dundee University）工作，组建了一个光子学和纳米科学研究组。他曾发表250多篇论文，编著了一本著作，在美国和英国有8项专利。他当前的研究兴趣包括：新颖的高功率连续波长、短脉冲或超短脉冲激光器，紫外/可见/红外和THz辐射，纳米结构，非线性光学和生物光子学。
本书的阅读对象是在光子学、光学、激光物理、光电子学和生物光子学领域工作或学习的物理学家、工程师、研究生或讲师。
光电子学范文第4篇
1 光电子技术科学的概述
1.1 光电子技术科学的概念
光电子技术自从在20世纪60年代诞生开始之后，在各个领域中得到了广泛的应用。具体来说，光电子技术科学是一项将光子、电子两项技术进行有效结合的高新技术科学，与微电子技术相对，光电子技术具有一定的优点。而光电子技术科学包括了光电子学、电子学、光学和计算机技术等众多学科，其将各学科进行相互的融合、渗透，是光电信息产业的基本和核心。
1.2 我国光电子技术科学的发展现状
随着我国信息技术产业的不断发展和规模的扩大，在各地中大量的兴建产业园区，为国家经济结构的调整起到了保障的作用，尤其是在我国加入了 WTO之后，对于光电信息产业的发展和规模提出了更加严峻的考验。目前在我国的各个地域中都建立了具有合理性的光电子产业园区，使我国的光电子产业格局得到初步的确定，但是对于光电子产业园区来说，其仍然处在发展阶段中。在时代和社会不断发展的环境下，尤其是信息时代的来临，光电子技术在众多领域中起到了重要的作用，并且对我国的科技水平和综合国力具有非常重要的意义。
2 光电子技术科学的实际应用(见图1)
图1 光电子技术科学的应用
2.1 光电子技术科学应用于民用领域
(1)液晶显示器。利用光电子技术对有源阵列液晶显示器进行制造，其主要是利用光刻技术，对薄膜晶体管着、色滤波器的阵列进行制作，并且通过对光学检测技术的利用，对显示器产品进行最后的监视。在显示器的制作中，光电子技术一直贯穿着整个过程，尤其是在诊断工艺的时候，对微粒的控制和检测则利用光学之后，还利用紫外光解决液晶在密封上的问题，最后，在对加工中存在的缺陷问题上利用了激光对其进行查找定位、处理。(2)信息储存。在进行信息储存的时候，主要采用的是DVD、CD等方式，其主要采用的技术就是利用光储存信号来进行储存的，而储存的容量大小则需要由写入的光源来进行决定，光盘储存量则和光斑之间具有反比的关系。从刚开始的时候，对于光电子激光器来说，主要采取的是气体激光器，随着社会的发展，逐渐发展成为半导体激光器。此时，当写入的光源产生的光斑则会与激光波的平方产生反比例的关系，使VCD、CD的储存量得到有效扩大。(3)通信技术。在通信技术领域中，应用光电子技术具有保密性高、信号容量大、结构轻便、通信距离远等优点，主要是利用激光技术，将信息都加载于激光束之上，利用激光束快速传播的方式来进行通信，与无线电技术相比，激光通信多了光电和光电转换过程，经由信号的转变其，将已有的影像、声音等进行转换，使其转成为电信号之后，将信号利用调制器进行调制成为一束激光，由于此调制成的激光参数会受到信号控制的影响，从而使信号在激光上得到加载。此时将激光利用发射端进行发射，在接收端进行接收，利用光检测器对电信号检测，最终使用调节器对信号进行还原。
2.2 光电子技术科学应用于军事领域
(1)激光测距仪。在飞机、坦克、火炮和舰艇中，激光测距仪是这些武器装备的重要组成技术装备，使各战术武器装备在系统上具有更强的攻击力，并且具有更高的准确性。通常情况下，能够使其首发的命中率高于80%，使各武器装备能够充分发挥自身的作用。(2)热摄像仪。在目前的热摄像仪中，GaAlAs/GaAa QW IRFPA是热摄像仪应用最为广泛的技术，而非制冷IRFPA的热摄像技术，不仅使在极度低温冷却的工作问题得到解决，而且还使热像仪在密度和成本上更具优势。在目前，非制冷热像仪主要应用在低中挡的传感器中，其所采用的阵列主要分为640×480、320×240，其可以进行探测的温差为0.05K。(3)预警和干扰设备。利用飞机对目标进行一系列的侦测，其主要利用的是加载在飞机上的光电子预警设备，其可以对空间坐标、技术参数等进行确定和侦测，经过相关判断之后，对存在的危险目标进行预警。其主要是利用在不同的物质上、背景上所产生的光电子电磁波存在不一致的反射，将四周反射出来的电磁波与目标进行差异性的比较，以此来得以识别和发现目标之后对其进行跟踪、预警。目前在火箭、导弹中的红外预警器得到应用。
3 结语
综上所述，光电子技术科学作为一项新兴的高新技术，其是在微电子技术之后进行发展的，可以说，光电子技术科学主要的重心点和中心点是光子学的研究，而为其进行支撑的则是电子学的研究。由于光电子技术科学的产生能够促进产业结构和技术的调整和改造，因此在民用领域和军用领域中得到普遍的应用，对社会经济发展、军事现代化作战中起到了促进作用。
光电子学范文第5篇
1.1居民生活环境中的应用
在过去，人们接触网络通常都是在工作单位，现在，人们下班后可以在家中进行网上冲浪已成为人们生活的“必需品”了。在这种需求背景下，房产开发商提出了智能小区建设的规划，为小区住户提供了高质量的宽带交互式多媒体信息服务，并提供了实用的网络平台。当今在智能小区中，居民能够利用此平台实现网上销售与购物、远程医疗、视频在线、视频会议、电子商务、远程通讯、居家办公、异地间的资源共享等，真正地将居民日常生活所关心的家庭保健、家庭娱乐、工作学习等问题进行廉价、快速地信息化解决。
1.2信息化教育
如今，互联网与教育这两种力量决定着时代的命运。而这两种力量的融合促成了教育的信息化。教育信息化是以计算机、多媒体以及网络通讯为基础的现代化信息技术。信息化教育是信息社会的产物，同时是信息化社会对教育的新要求，其出现具有着时代的必然性。
1.3日常中的设备信息化
随着人们对生活信息化的需求，更多的日常设备都或多或少的应用上了信息技术。如：彩电的数字网络功能和冰箱的恒温控制系统等。而逐渐走入百姓家的汽车更显现出信息技术在日常设备中应用发挥到更高程度。汽车工程界专家曾指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了更为深刻的变化。汽车的新电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，能够独立操控，同时还可以协调到整体运行的最佳状态。
二、电子信息技术应用的特点
电子信息技术是当前计算机发展的主体特征，计算机网络信息技术的应用有如下特点：
2.1电子信息技术的集约化与智能化
智能化是计算机发展的主要方向，现代网络信息技术已经能够模拟人的感觉行为以及思维活动，进行集约化的逻辑分析及信息综合处理。
2.2电子信息技术的网络化与数字化
随着计算机应用技术的进一步深入，网络已经成为现代信息技术与计算机技术结合产物。通过使用计算机高清晰数字处理技术以及网络化运行，这样使信息资源得到共享与互动交流。
2.3电子信息技术的高效化与快捷化
现代计算机网络技术的开发与应用，是在各种信息资源的整合与存储的基础上，使用计算机信息处理技术，从而实现各种信息的高效率与快捷化管理。
三、电子信息技术的未来发展
3.1光电子技术是未来信息技术的核心技术
现代电子信息技术经历了电子学和光电子学两阶段的发展，随即步入了光子学新阶段。许多科学家预测，本世纪将是光电子技术得到迅速发展的世纪，光子作为信息与能量的载体，逐渐产生了信息光子学及能量光子学，两者都在按自己的规律及市场需求不断向前发展，推动了现代光电子交叉学科及光电子信息产业发展。所以，光电子学是未来信息技术的核心，将在未来许多科学技术领域中起到带领作用。
3.2微电子技术系统集成化
在电子信息技术中，电子信息硬件产品的“核心”即集成电路制造技术。集成电路的应用范围是十分广泛的，例如从计算机的CPU到IC卡的各种类型，都需要运用到集成电路。微电子技术已经过了大规模（LSI）、超大规模（VLSI）以及特大规模（ULSI）集成时代。作为高科技代表的集成电路技术对世界经济的发展有着重要的影响。集成电路产品的发展趋势体现在芯片面积趋大，集成度也越来越高，特征表现在尺寸越来越小，芯片上的系统也日益趋于完善。在未来十年内，集成电路的发展仍将以硅基CMOS电路为主流，其主要发展趋势是加工细微化及硅片大直径化。
3.3计算机技术向多媒体与智能化发展
计算机技术包括网络计算、移动计算、并行计算等，PC机、服务器和外部设备设计开发技术、多媒体技术以及人工智能技术等。近年来计算机性能几乎每两年提高一个数量级。当前的CPU已由32位向64位过渡了；产品结构已经从计算机为核心向因特网网络设备为核心转变；存储设备在系统中的比重趋大，存储技术向海量存储方向转变；多媒体技术的应用将使计算机、通信以及家电融为一体，DVD光驱已取代CD-ROM，语言与手写识别技术和数字图像交互技术已趋于实用化，多媒体技术在微机中绿化带的配置引起了注意，电脑将更加趋于个性化与拟人化。笔记本电脑得到了迅速发展，手持电脑也以全新的面貌面向世人。
3.4通信技术向宽带化、综合化及个性化
发展通信技术包括光纤传输技术、数字微波技术、移动通信技术、有线或无线接入技术与卫星、等。低轨道卫星通信当前已经实用化；光纤传输技术使其传输速度翻一番，传递活动画面的通信业务已经在人们生活中得到应用；移动通信技术的发展十分迅速，CDMA、GSM数字移动通信已经全面取代了模拟移动通信，GPRS走向商用，而第三代移动通信系统的国际标准正在制定并予实施；数字微波系统由数字系列（PDH）向同步数字系列（SDH）全面转变；在通信产业中宽带接入技术发展较为迅速，光纤主干网站接入已超过G级，Internet无线接入技术以及蓝牙技术日臻成熟；IP电话向电信业务的深入，使得传统电信技术和IP技术融合速度得到进一步加快，其中IP选路、包交换、DWDM光传输及Web应用已成宽带网下一代必须考虑的四大要素，IP技术将与ATM技术相互结合。
3.5网络技术向大容量、多业务与高性能发展
目前，IP业务呈爆炸式增长发展，宽带综合业务超高速因特网、数字网（B-ISDN）将是未来网络技术发展的重点。第二代融合数据、语音以及影像的多元Internet网络取代第一代Inter－net单一数据网络已经成为必然，使用密集波分多路复用技术（DWDM）的光通信网络将极大降低网络传输的成本，使用户享受无限带宽，使多媒体实时通信成为了可能。网络多媒体通信的主要任务就是实现所有媒体成份数据的有效传输与应用。
四、小结
光电子学范文第6篇
关键词：飞秒；激光；应用
超短脉冲时代是从1960年代末1970年代初提出激光锁模技术时开始的，短短的20年后，出现了主动锁模，被动锁模，脉冲碰撞锁模（CPM），相加脉冲锁模等，锁模技术可以将脉冲缩短到皮秒是10-12秒甚至飞秒10-15秒。在1980年代中期出现的自锁模技术和非线性啁啾脉冲放大技术，使我们真正进入了超短脉冲的时代。利用这种技术可以产生一个高密度，高强度和高温高压领域是实验室天体物理在极端条件下，光与物质相互作用的极端物理条件，并提供了一个强大的高亮度X射线产生的重大科学研究手段。
此外，在第二十世纪90年代末，还发现飞秒激光的介质效应产生的长脉冲激光的独特性质有所不同，如区域、热效应小，空间选择性的作用，这些独特的性能，在许多领域有重要的应用价值，如微型光子器件的制造，医药，精细操作，三维度的光存储，纳米生物技术，纳米医学，这些应用已经引起了国内外的广泛关注[1]。
飞秒激光其超短脉冲，超强峰值功率和高聚焦能力，因能够实现超精细和维微加工的特点获得了广泛关注和深入研究，所以飞秒激光技术发展迅速[2]。
一、飞秒激光简介
激光曾被人类视为神秘之光并已被广泛使用。飞秒激光是近年来科学家们通过探究发现的更特殊的激光，简称FS是一种近红外光以脉冲形式运行，很短的时间，是衡量时间的标准尺度的长度。1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，即10-15秒。
飞秒激光有以下三个特点：1、利用飞秒激光获得的脉冲要比利用电子学方法获得的最短脉冲还短几千倍。2、具有比目前全世界发电总功率还要多出百倍的瞬时功率，可达百万亿瓦。3、空间区域可以集中到比头发的直径还要小，使周围的核力量的电场强度比其他电子还高几倍。
二、飞秒激光的发展历史
飞秒激光的发展可分为四个阶段，目前已经历了前三个阶段正在进入第四个阶段。
60年代中后期的10-9～10-10s第一阶段是飞秒激光的早期阶段，其主要特点是建立锁模的理论和实验研究的各种各样的夹紧方法。
第二阶段是基于各种各样的锁模逐渐趋向于成熟的理论和方法为主要特征的70年代的10-11～10-12s，这个阶段皮秒（10-12）初步应用于化学和物理的领域。
第三阶段是飞秒激光的发展，主要是以碰撞锁模染料激光器的飞秒激光脉冲宽度为代表，真的进入了飞秒（10-15秒）阶段。飞秒激光脉冲的色散，嘀啾，自相位调制效应再不能被忽略了，平衡这些效应的结果产生了使物理学界震惊的事件――理论上早已预言的孤子（soilton）首先在光学领域实现了――光孤子 （Optical Soliton）。飞秒光脉冲的出现还伴随生长出许多新的光学技术。
第四个阶段是从90年代初开始的。而它主要特征是表现在产生飞秒激光介质的新的突破。自从70年代初期开始，一直是有机染料为介质的激光器领导飞秒激光新潮流。到了90年代，以掺钦蓝宝石为代表的固体介质激光器突然闯入了飞秒激光领域，并大有一举取代飞秒染料激光器之势。简单，实用和性能更优越是固体飞秒激光技术的鲜明特点。
在短短的20几年内飞秒激光经历了四个发展阶段，脉冲宽度压缩了5～6个量级，并在光通讯，化学，物理，生物学等众多领域中得到了广泛应用。其纵向发展速度之快横向扩展范围之广在自然科学史上是罕见的。
20多年的飞秒激光的发展，特别是近10年的发展，促进基础学科的发展，如物理、化学、生物学研究的超快过程，也兴起了许多新学科的崛起，如超快非线性光学、光孤子通信和飞秒激光物理、飞秒激光飞秒化学、光电等[3]。
三、飞秒脉冲激光器的发展
1981年美国贝尔实验室的合作者及其Fork利用被动锁模原理在染料激光器中首次获得了激光脉冲。使输出激光脉冲宽度第一次进入了飞秒量级，并且成功的研制出了碰撞锁模（colliding pulse mode-locking，简称CMP）染料激光器[4]。从此激光技术发展开始步入了飞秒激光阶段。到1985年，他们在染料激光器中获得了27fs的超短脉冲[5]。
在第二十世纪80年代末出现了大量的热传导性能好，固体荧光带宽增益值，最具代表性的是掺钛蓝宝石（Ti：Sap-phire，Ti：S）。它有一个宽的荧光光谱（660-1100nm），优良的热传导性，上能级和寿命长，光学均匀性好，广泛吸收光谱（600nm）和高硬度等诸多优点[6]。此后染料激光器逐渐由固体飞秒激光器来取代并成为了飞秒激光技术发展的重要方向。
随着飞秒激光技术的发展，飞秒激光已广泛应用于许多领域，如医疗诊断，早在体内检测和疾病，具有独特的、不可替代的作用，也可以使用飞秒激光产生高功率放电通道，从而实现人工排水射线大气击穿特性火箭，避免损伤，以及由于自然灾害如飞机雷击。
四、飞秒激光在基础理论研究中的应用
（一）超强度的应用
飞秒脉冲能够在核物理及高能物理方面得到关注是因为它在超强电场的应用，不仅能够能对原子和分子直接“加工”而且还非常容易地产生相对电子。研究发现，当激光强度达到太瓦级，很容易产生的非线性现象和低强度的飞秒激光脉冲照射下的光电阴极，将产生飞秒电子脉冲，将成为一个高亮度电子源。也可以改变由干扰引起的轻瓦斯大气气溶胶的观测特征，可以自动改变折射率和光。
（二）超快的应用
飞秒激光的超高速（超快）性能的使用可以形成质异常单量子态，以及分子的可用光和直接控制的运动。目前的研究工作已达到。在光场中飞秒脉冲的几十个，只有几个周期的脉冲电场，所以控制阶段可以控制原子分子反应[7]。
五、飞秒激光在医学中的应用
（一）飞秒激光医疗近视原理
飞秒激光医疗近视原理主要有以下两个：1、光爆破原理：首先产生光爆破的前提是激光脉冲聚焦到角膜组织中。每一个光爆破都会产生一个微离子并会蒸发大约1微米的眼角膜组织；同时该组织会产生扩展的水泡和CO2气泡并被眼角膜组织吸收使之因此而被分离，形成飞秒激光的切削面。
2、光传输原理：把患者的手术资料和基本信息输入到计算机操作，“激光”的操作是为了保持准确的距离与激光在角膜组织激光焦点的距离，角膜压扁锥透镜。飞秒激光机根据激光脉冲传输医生设定模式，角膜是靶向切割。
“飞秒激光”手术比传统的板层刀手术有以下几方面优势：（1）“飞秒激光”手术过程中可对同一患处进行多次手术，大幅降低手术风险，安全性大大提高。（2）可避免了因使用板层刀而导致的金属碎屑残留。（3）避免医源性角膜板层刀辅助可能发生的畸变，更完美视觉质量。有效避免了板层刀制瓣可能出现的医源性像差，使视觉质量更完美。（4）使手术过程中发生交叉感染的情况就成为了历史，使人类第一次在角膜手术上离开了板层刀。（5）跟板层刀相比精确度提高百倍。（6）不受角膜曲率的影响，矫治范围更广泛。
（二）激光治疗
大家都知道，身体的物质的温度上升是非常敏感的，如果身体的温度上升到42度，然后将凝固和蛋白质生物功能的丧失。而飞秒激光的热效应是最小的，不易损伤其他组织，这是用它做的手术刀的主要原因。因此对心肌梗塞及脊髓手术飞秒激光是理想的选择。此外，激光可以控制细胞。飞秒激光在一个很小的点迹融合，激光冲击波实验的细胞分裂的产生已成功[7]。
六、飞秒激光现状与发展趋势
众所周知，飞秒激光技术逐渐成为许多新兴学科的生长点，下面仅把近几年来新发展起来的某些相关学科做一简述。
（一）飞秒等离子体物理
近年来，激光等离子体物理在物理学和激光领域的一个研究热点，等离子体物理和高功率飞秒激光诱导的研究几乎是两年。当高功率飞秒激光聚焦到一个固体材料界面，材料是离子在飞秒时间的范围，与电加热到很高的温度。在这样短的时间内，等离子体的流动力学膨胀是来不及的，所以一层高温高密度的等离子体便在材料的表面形成，并且其界限是非常陡的：在远远小于一个光波波长的距离内，电子密度从真空陡增到固体密度，这种极端陡的等离子体界面是飞秒等离子体的显著特点，它和长脉冲激光产生的等离子体具有完全不同的性质。此功能允许我们对等离子体，等离子体的非线性特性，深入分析研究的动态过程。这项工作是相当新的，甚至与一个完整的数学模型可以描述飞秒激光等离子体[8]。
（二）飞秒光电子学
电脉冲飞秒激光超短光脉冲技术产生飞秒光电导。它比用常规电子学技术产生的电脉冲要短几个数量级。这种利用超短光脉冲来产生超短电脉冲的技术很快在超快逻辑电路、超快光电计算、超高速超高频电子器件等领域中获得应用，并于80年代后期形成了一门新的学科一超快光电子学（Ultrafast Optoclectronics）。它是超快光子学和超快电子学相结合的产物。在超快光电子学领域中，利用飞秒激光脉冲产生具有1012Hz重复率的电磁辐射的研究方向特别引人瞩目。它是利用高功率飞秒激光照射在光电导组成的无线列阵上，产生周期小于1012s ，宽度为飞秒量级的强电磁辐射，由此构成微波和毫米波雷达。用于地下调查这种雷达的探测深度和分辨率目前其他技术是无法比拟的，称为电磁导弹，它是使用在上面非常重要的潜在军事用途可以用宽带脉冲雷达[3]。
七、结论
飞秒激光给人类提供了不同于其他技术的研究工具，因此超强超短的飞秒激光将是人类追求的目标，尤其是泽瓦太瓦激光，给我们展示了一些最惊人，而又非常高能量的天体物理现象。虽然我们才刚刚接触了的表面科学的主题，但对泽瓦甚至可能更极端的科学进行探索的同时对更高功率的激光的发展感到惊喜。激光还可以把很多学科前沿的现代物理，核物理，相对论等离子体和原子物理，超高压物理学，量子物理学，天体物理学，宇宙学，非线性理论和粒子物理等都汇聚在一起。虽然开展工作很艰巨，需要付出非凡的努力，但由于其他科学形成如此重大的影响，所以我们应该更注重强场的科学研究，决不能松懈。
参考文献：
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光电子学范文第7篇
关键词：光电子技术；双语教学；多媒体课件；互动式教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0130-02
一、光电子技术与双语教学
光电子技术是一个非常宽泛的概念，它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收，涵盖了新材料（新型发光感光材料、非线性光学材料、衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等）、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术作为一门专业课程，主要涵盖光辐射与发光源、光的传播、光的调制、光电探测、光电显示与成像、光存储等内容。光电子技术不仅是一门专业课程，而且已发展成为一门学科，即电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，是未来信息产业的核心技术。双语教学是运用外语进行的非语言教学，具有如下特征：第一，强调在语言类的专业学科中用外语教学；第二，强调运用外语进行课堂教学的交流与互动。双语教学与专业外语教学在性质上完全不同。前者外语是一种教学语言，以外语为手段，讲授一门课程为目的。后者是一种语言教学，以相关知识为手段，讲授外语为目的[1]。因此，在双语教学中，专业知识与专业外语之间存在相互平衡的关系。在有限的学时条件下，教师既要讲授专业知识又要讲授专业外语，学生要在专业知识与专业外语两方面取得进步，二者之间的平衡关系需要根据课程的要求、学生的实际情况在教学过程中不断调整。同时，专业知识与专业外语之间存在相互促进的关系。扎实的专业知识为课程内容的掌握奠定了基础，为专业外语的理解与提高提供了知识背景；坚实的专业外语基础为理解原汁原味的教材内容提供了保障，促进了学生进一步学习专业知识。
随着知识经济、信息社会的到来，全球竞争日益激烈，现代科学正以前所未有的速度迅猛发展，不断引发各个领域深层次的革命。为缩短差距，提高人才的国际竞争力，满足社会对国际化复合人才的需求，双语教学的迫切性和重要性日益凸显。第一，双语教学是知识经济发展的形势需要。国际间竞争不仅表现为产品和市场竞争，更多表现为人力资源的竞争。面对竞争，只有善于抓住机遇，应对挑战，加速高等教育国际化进程，培养一流的人才，才能促进科学教育的发展和变革，使学生具有参与未来国际活动和国际竞争能力。双语教学有利于培养符合市场需求的高素质国际化人才，增加就业机会，保证我国科学教育更加开放地面向世界，促进我国科学教育可持续发展，促进我国知识经济的发展。第二，双语教学是知识信息交流的客观需要，加强中外交流，提高我国科学术水平，缩短与世界先进国家的差距，为实践科教兴国的战略做出贡献。第三，双语教学有利于复合型人才的培养。这种既懂外语，又有专业知识的复合型人才无疑提高了人才的竞争力。
二、“光电子技术”双语课程建设
双语课程建设内容主要包括：大纲确立，教材选用，讲稿教案撰写，课件制作，课堂讲授，课程考试[2]。下面，我们介绍在上述方面的具体工作。
1.“光电子技术”双语课程教材的选取。西安工程大学理学院物理系自2009年以来开设《光电子技术（双语）》课程，其定位为物理系各专业的一门平台课。结合光电子技术的发展、光电子技术双语课程的定位、物理系学生的具体情况以及就业去向，采用S.O. Kasap编著的“Optoelectronics and Photonics-principles and practices”为教材，并且以相关的中英文教材作为参考书[3-6]。课程以“普通物理”、“光学”、“量子力学”系列课程为基础，主要讲授光的波动理论、介质波导和光纤、半导体科学和发光二极管、光伏器件、激光基本原理与技术、光束的调制、光电探测等基本概念及基本技术。
2.“光电子技术”双语课程大纲制定。“光电子技术”双语课程性质为学科基础课，授课对象为物理系本科三年级学生，48个学时，3个学分。制定课程大纲的宗旨和目标在于，通过课程的学习，学生能够对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，提高分析和解决工程技术问题的能力。同时，学生能够熟悉光电子技术的应用领域，了解目前光电子技术的最新成就，掌握光电子技术的发展方向。采用双语教学（汉语和英语），提高学生查英文文献、读英文著作、写英文文章，以及专业的口头交流能力。为了实现课程大纲中提出的目标，将每一章的内容分为四个层次，即熟练掌握、掌握、理解和了解，并配以相应的课时。
3.“光电子技术”双语课程多媒体课件。考虑课程内容更新速度较快的特点，备课在依据原版教材的基础上，增加了与教材内容相关的一些崭新成果。既让学生感受到原汁原味的英语表达方法，又让学生开拓了视野，把握学科发展动态和发展方向。课程的教案、讲稿以及多媒体课件全部用英语书写，多媒体课件包含下列特点。第一，内容新颖：除了涵盖教材的全部内容，在每一章的最后部分增加了与这一章相关的科技新进展，使学生在掌握课程内容的基础上了解相关领域的动态和最新进展，为提高学生的创新能力提供了切实的帮助。第二，结构合理：由于课程涵盖了经典光学、波导与光纤、半导体、激光、光电探测、非线性光学等内容，每一章都自成体系，可以进行跳跃式教学。并且，每一章的开头都有本章的目录，每一章的结尾部分都进行了小结，做到了首尾呼应，有始有终。第三，图表丰富：收录了与本课程相关的光电子领域的一些著名科学家的照片，介绍了他们的简历及主要成就。同时加入了相关的动画和视频，使学生对抽象概念的理解与掌握变得直观而容易，并且引用了一些著名科学家的重要话语，为提高学生的学习兴趣，开拓学生的视野，丰富学生的思维方式提供了翔实的资料。第四，行文规范：由于是双语课程，课件的文字叙述与使用教材紧密联系，并采用规范的科技英语表达方式，使学生在本科阶段就能够接触相关的专业词汇以及规范的专业英语，为将来的进一步学习和工作打下良好的专业英语基础.
4.“光电子技术”双语课程互动式教学。当前的社会需求对课程的教学方式提出了新的要求，其中包括教学内容的整合，教学内容的拓展，教学手段的更新，教学方法的改革等。在全球步入信息化时代的今天，讲课不仅是对己有知识的简单阐述，而且是教师的一种再创造过程。“一块黑板加一支粉笔”这样的传统教学方法己经不适合现代化的今天了，现今的教学方法应该更趋多元化。不但要注重课程体系的完整性，课程内容之间的有机联系，而且要丰富教学手段，图文声像等多种效果的多媒体课件与板书结合的模式，同时要采用启发式、互动式的教学方法。在明确教学目标，考虑教学目的和本专业实际情况的条件下，我们采取互动式的授课方式，表现在如下几个方面：第一，学生之间、师生之间互动行程。在课堂上，首先简要回顾上次课的主要内容，让二位同学依次补充细节。其次，讲解并翻译这次课所涉及的专业术语以及重点段落，领读一遍后，让一位同学读一遍，其他同学找不足之处，然后进行课程内容讲授，多媒体课件与板书全部用英语书写，汉语讲授为主，英语为辅。其间，教师常常会提出和讲授内容相关的问题，并鼓励学生可随时提问，收到了非常好的教学效果。第二，教师在课后的反思。互动式教学的主要目的是激发学生获取知识、提高能力的主动性和积极性。要有效实现这一目标，应将以下几个方面有机地结合起来：知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评。总之，量体裁衣地选用互动模式才能确保教学互动流程的顺畅，才能激发学生的积极性和主动性，增强学生的自信心与表达能力。
光电子技术和微电子技术是未来信息领域的两大支柱。光电子技术的双语教学不但能够促进学生对相关学科前沿学科理论的掌握与了解，而且有利于学生外语综合能力和跨国文化交际能力的培养。在双语教学中，专业知识与专业外语之间既存在相互平衡的关系，又存在相互促进的关系。双语课程建设应在大纲确立、教材选用、讲稿教案撰写、课件制作、课堂讲授、课程考试等方面加大力度。采用互动式教学方法讲授光电子技术，将知识的传授、互动题材、师生之间互动行程、教师的点评等方面有机地结合起来，有利于激发学生的积极性和主动性，增强学生的自信心与表达能力。
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光电子学范文第8篇
关键词： 光学设计； 日盲紫外； 紫外告警； 光学系统
中图分类号： TN 23 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2017.02.008
文章编号： 1005-5630（2017）02-0043-05
引 言
在现代化的战场中，地空、空空导弹对战机的威胁日趋严重，这使得导弹告警系统成为各国重要的研究课题。导弹告警系统通常可分为雷达告警、红外告警和紫外告警3种方式，同前两者相比紫外告警具有虚警率低、灵敏度高、隐蔽性强、无需制冷、功耗低和质量轻等优点[1-4]。大气层中的臭氧层对位于太阳光中240～280 nm的紫外波段会产生强烈吸收，形成所谓的日盲紫外区，紫外告警系统对来袭导弹的探测正是利用大气的“日盲紫外”特性来实现的。紫外告警系统从技术上可分为以光电倍增管为核心元件的第一代系统和以像增强器为核心探测器的第二代系统[5]。从探测器类型的角度可分为真空探测器件和固体探测器件[6]。
本文针对日盲紫外告警系统的成像系统要求，设计了一款系统焦距为160 mm、F数为3.5的日盲紫外光学系统。
1 光学系统设计
1.1 系统设计要求
基于用户要求，该镜头的结构参数为：焦距为160 mm，波段范围为240～280 nm，半像高为9 mm，F数为3.5，接收器紫外CCD的像素尺寸为25 μm×25 μm。要求在CCD接收面范围内，光能接收大于85%，光学总长控制在155 mm以内，畸变小于3%。
1.2 材料选择
由于紫外波段穿过普通光学玻璃时透过率很低，因此在紫外光学系统中不能采用普通光学玻璃，而一些光学晶体在日盲紫外波段具有较好的透过性能，所以在工程上大多采用光学晶体。根据材料的机械强度、耐热性、热膨胀系数及加工性能等，实际可用的材料仅有氟化钙、氟化镁和熔石英3种，由于氟化镁具有双折射，所以本文最终选择了熔石英和氟化钙2种材料，两者的性能参数如表1所示。紫外滤光片主要是用来屏蔽日盲紫外以外的波段，而常用的日盲紫外滤光片主要有干涉型、声光型、组合型和吸收型几种形式[7]。
1.3 光学系统初始结构的确定
初始结构的确定对实现最终的设计非常重要，如果初始结构选择不恰当，在后期仅仅依赖于光学设计软件是无法对结构做出突破性的改变[8]。本文根据设计要求查找文献得到如图1所示的初始结构，基本结构参数是：焦距为150 mm，波长范围为240～280 nm，F数为4，视场角为8°，光学总长为158 mm。
1.4 光学系统的优化设计
初始结构的焦距与本文的要求不同，所以需对初始结构进行焦距缩放使焦距达到160 mm，并在后面的优化中通过操作数EFFL来控制系统的焦距。由于选用的紫外材料的色散系数差别不大，而消色差的基本原则是负透镜选择阿贝数小的材料，正透镜选用阿贝数大的材料[9]。根据表1所示的材料特性，负透镜选熔石英较为合适，正透镜选氟化钙较为合适。图1所示的系统存在着较大的球差和色差，MTF曲线很差。由于后组的第1片透镜较厚，因而采用分裂透镜的方法增加1片透镜，以减小球差[10]。采用Zemax中默认评价函数RMS+Wavefront+Centroid，并合理设置默认评价函数的权重[11]。由于刚开始系统的像差较大，所以总长先放宽到160 mm，并在优化过程中用TOTR与OPLT这2个操作数共同控制系统总长，同时合理控制系统的边界条件，在优化过程中反复地对边界条件进行考察修改。初步优化的结果如图2所示。
在初步优化的结果上进一步将光学系统总长缩小到154 mm，再对其进行优化。在优化过程中有些轴外光线对像质的影响较大，可设置一些渐晕将对成像质量不利的边缘光线拦掉，同时要保证边缘相对照度不能小于70%。在优化中还对几何像差LONA、AXCL、TARY、DIMX进行控制，优化后期，使用MTFT、MTFS控制系统轴外的MTF，这对像质的提升有所帮助。
1.5 像质评价
经优化后的光学系统结构如图3所示，图4～8为该光学系统的各种特性曲线。
由图3可知光学系统共用了6片透镜，其中紫外滤光片离石英保护玻璃的距离大于7 mm，符合系统大于4.5 mm的要求，系统结构简单合理。由图4可知系统在20 lp/mm处全视场光学传递函数都大于0.8。从图5能量集中度曲线可以看出在紫外CCD接收面龋能量集中度大于90%。从图6中可见，全视场均方根半径均小于7.4 μm即小于CCD的最小像元直径，成像质量良好。从图7中可见系统的全视场的相对照度大于70%。从图8中可知系统的场曲校正到0.26 mm以内，畸变小于2%。
根据照相物镜的波像差小于λ/2时视为像质优良的原则，常把波像差小于λ/2～λ作为照相物镜轴上球差的公差标准[12]。相应的初级球差公差表示如下：
图9为系统的球差曲线图，由图可知，该系统主波长的实际球差最大值为0.262 mm，在边光初级球差公差要求范围内，轴向色差为0.1 mm。由此可见，该光学系统各项指标均满足设计要求，可用于日盲紫外导弹告警系统以及其他紫外光电探测设备。
2 公差分析
基于目前的加工工艺，对紫外光学系统进行公差分配时通过分析各项公差参数在特征频率20 lp/mm处MTF的下降情况，确定最终的公差分配值。鉴于此将元件的倾斜公差设置为±0.015 mm，有些较为敏感的元件设为±0.01 mm；元件的厚度或空气间隔公差TTHI设为±0.05 mm，有些较为敏感的设为±0.02 mm；折射率公差TIND设为±0.001，较为敏感的元件设为±0.000 7；偏心公差Decenter设为±0.015 mm，较为敏感的设为±0.01 mm；元件曲率半径公差TFRN设置为±4个光圈；透镜面型局部误差ΔN设为0.4个光圈。灵敏度分析及蒙特卡罗分析对MTF下降的结果如表2、表3所示，蒙特卡_分析的结果显示该紫外光学系统的90%以上的蒙特卡罗样本在20 lp/mm处的MTF值大于0.485。由表2可知第4片透镜的空气间隔比较敏感，折射率公差0.000 7，属于中等，总共有00、0、1、2、3、4类别，0.000 7属于2类，00类最高，为0.000 2，在加工生产时要严格控制。根据系统的要求及相应的公差分析最后得出系统的公差分配情况如表4所示。
3 结 论
基于用户需求，设计了一款日盲紫外光学系统。该系统的工作波段在240～280 nm，采用6片标准球面透镜，其焦距为160 mm，F数为3.5，总长为154 mm。从点列图、能量分布曲线图、MTF曲线图及公差分析情况来看该系统成像质量良好，满足导弹告警系统的使用要求。
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