光电子技术论文范文

导语：如何才能写好一篇光电子技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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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。

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首先，广播电视技术呈高速发展趋势。广播电视属于电子信息技术的科学分支，随着电缆电视、光纤通信技术的日益更新，用户即可获取丰富电视节目、广播节目，利用网络互动方式，提出自身要求，或向外界传送节目，现代广播电视呈灵活性、针对性特点。某些单位虽然经济实力小，仍可成为广播电视信息传播者。可以说，信息传播者、信息受众之间的界限趋向模糊化，受众按照自身能力、需求，可掌握传播工具。然而，我们必须确保现实社会、科学技术的有效统一，在广播电视事业发展进程中，注重现代技术概念、传统技术概念的有效统一，重视精神结合物质。其次，通过广播电视技术，有效促进社会其它领域改革，进而提升技术社会价值。近些年来，广播电视技术发展十分迅速，人们文化需求进一步满足，城乡之间的信息差别逐渐缩小，广播电视技术对人们文化价值观、生活方式具有重要影响。针对广播电视技术，部分人认为社会道德观念在逐渐衰退，政治危机进一步加深，广播电视上花费较多财力、时间，传统思维方式、方式被改变。部分人认为广播电视对文学发展，造成了严重阻碍，许多青少年不再重视文学美欣赏，无法以逻辑思维，表达自身思想。同时，大多数认为，通过现代广播电视技术，人们进入了新信息时代，人们生活水平进一步提高，社会联系越来越紧密，进而促进社会民主、社会安定。不管是积极影响、消极看法，现代广播技术正在日益发展，从未停止前进步伐。广播电视技术可看作双刃剑，一方面又积极效益，同时也有危害一面，现代广播技术的运用，必须做到扬长避短、趋利避害。

2现代广播电视技术的发展展望

首先，促进现代广播电视技术的进一步发展。目前，通过现代广播电视技术，有效推进广播电视事业繁荣发展。因噪扰不断积累，信号失真逐渐累积，进而导致质量低劣问题出现。按照现阶段技术水平，还很难解决这些问题，即使近些年从未停止改良、完善，因制式制约，未能实现质的飞跃。而卫星技术、计算机技术与微电子技术的有效运用，使广播电视技术有了希望，即将开创广播电视技术革新时代。其次，数字化水平进一步提高。对于广播电视而言，接收、传输模拟信号时，极易噪声干扰、噪杂，使原信号混淆，严重影响信号质量。通过数字化技术，全面提升实用水平，在信号传输环节，对噪扰与失真问题，实施整形恢复，进而获取原始信号。通过数字化技术，提高信号处理、加工便捷性，增强抗干扰能力，有利于电路的集成。因此，提高数字化水平，对广播电视技术具有重大作用。第三，卫星技术进一步发展。在国际上，先进国家早就开始使用卫星技术，使国民信息需求得到有效满足。然而，我国启用卫星电视技术较晚，一直到1990年才普及推广，大量卫星电视生产企业、经验企业增多。然而受到生产与技术约束，国外广播电视产品冲击，外国企业基本占据了我国卫星接收市场。随着改革开放进一步深化，我国卫星技术水平明显提升，然而过度依赖国外技术。近些年来，卫星信道调解芯片逐渐实现国产化，然而国外企业垄断了解码芯片市场，我国电视产品进口依赖度较高，自主产品研发力度不高。一直到2012年，国产直播解码芯片研发成功，使用户基础条件得到有效扩大，对于直播卫星服务，正在大力推进户户通工程，开拓了我国广播电视新领域。因此，我国要想发展广播电视技术，必须不断加强卫星技术研发，提高卫星芯片产品质量，进一步发展卫星技术。

3结论

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[关键词] 扬州；光电类；高新技术企业；融资问题；对策

[中图分类号] F230 [文献标识码] A

扬州光电技术产业以其低能耗、高效益等优势，快速发展并将成为扬州地区经济发展的重要支柱产业和新的经济增长点，为科技进步与创新、生产力的快速转化以及光电产业结构升级提供动力。扬州光电类高新技术企业的高投入性决定了高新技术产业的发展必须有大量资金的保障，而融资结构不够合理以及资金短缺成为制约光电类高新技术企业快速发展的根本原因。初创期以及成长期的光电类高新技术企业规模有限，加之高新技术企业的高投入、高风险、高收益的特点，因此很难从常规渠道进行融资，必须有不同的融资渠道支持来满足企业的融资需求。因此，解决好融资问题可以促进产业结构优化和产业升级，为扬州地方经济建设与发展提供有力保障。

一、加强企业素质建设，提高自身融资能力

扬州光电类高新技术企业要想彻底解决融资问题，不能仅仅依靠外部条件与环境的改善，还必须致力于光电类高新技术企业综合素质与信用等级的提高，通过运用现代融资工具、转变融资观念等方法，促进资本运营能力的提高。主要手段包括：

1.注重企业核心竞争力的培育和管理

核心竞争力是企业推行内部管理性战略和外部交易性战略的结果，很大程度上体现了企业客户的价值以便提高效用。扬州光电类高新技术企业的核心竞争力具有持久性、独特性和延展性的特点，对于企业实行相关多元化战略提供支持帮助。核心竞争力能够带来长久的盈利能力，扬州光电类高新技术企业要获得这种竞争优势，就必须要形成核心竞争力。实践证明，扬州光电类高新技术企业完全靠自身力量来发展，通常会受到企业内部资源和传统观念的约束，从而效率低下，通过战略联盟或并购本企业所需技能的企业则可以较快地获得必要的竞争力要素；其次，扬州光电类高新技术企业在企业内部管理层各方面进行竞争力要素组合，以形成整体竞争力。

2.积极寻找风险投资资金

扬州光电类高新技术企业与国内外风险投资机构应当建立紧密联系，对于那些处于成长阶段且经营前景广阔的企业寻找风险投资资金。与此同时必须建立健全内部管理制度，加强内部控制，强化生产经营标准，塑造企业形象，与合作单位或客户加强沟通，多层次、多渠道地获取商业信息，积极推动交流合作，寻求支持与帮助。

3.提高信誉，树立诚信形象

从企业发展角度出发，可以清楚地认识到，扬州光电类高新技术企业的成长与发展需要一个漫长的过程。扬州光电类高新技术企业首先应当取得银行等金融机构的信任，建立起一种良好的长期合作关系，通过这种合作不断提高企业的社会信誉，增强企业日常事务的自律意识，规范和健全财务管理制度，提高财务工作者信息化会计工作的水平，强化会计职业道德，在工作过程中不弄虚作假，树立良好的企业形象。信用也可以视为企业无形资产，虽然不同于有形资产，但对于企业而言，充分认识到诚信的重要性，坚持信誉第一的原则，提高自身的信用程度，通过及时足额地偿还金融贷款，提高企业资信度的手段，以获取金融机构的信赖信任与支持，从根本上提高了扬州光电类高新技术企业工作人员的素质，促进企业形象的改善，提高银行等金融机构的服务水平，改变融资环境的同时促进了融资渠道的拓展。

二、加快融资创新，拓宽融资渠道和方式

1.加大信贷融资力度

在产业项目上扬州光电类高新技术企业必须得争取金融市场支持。有针对性地与多种金融机构加强合作，创建创投基金，截至2011年末，全市累计建成11支创投基金，规模达20亿元，争取贷款规模继续保持较快增长。整合扬州城市资源，注入融资平台，提高融资平台资质，以符合商业银行信贷要求。进一步加强与国开行政策性银行的联系和沟通，获得信贷政策上的大力支持。充分运用财政贴息的方式，整合分散担保资金，在税收以及偿债补贴等过程中利用担保基金享有优惠，为信贷融资寻求政策的支持。扬州金融市场应进一步加大引进境内外金融机构的力度，特别是与外埠银行业金融机构的联系，努力争取国际金融机构贷款。招商银行和农业银行设立了科技支行，投放科技型企业贷款12亿元。与此同时，扬州首家科技小贷公司-扬州市金海科技小贷公司已正式开业，为扬州金融市场注入了一股强心针。

2.积极推进股票融资

根据扬州市高新技术企业上市资源培育和储备发展计划，加大光电类高新技术企业上市培训力度，将扬州光电类高新技术企业分批逐步推向股票市场，使得更多的光电类高新技术企业进入多层次且资金充裕的资本市场进行融资，帮助企业解决融资障碍，促进扬州地区光电类高新技术企业的新一轮发展，为扬州地方经济建设和发展贡献力量。

4.尝试其他融资创新方式

具体包括：典当融资方式、使用权抵押贷款方式和“孵化器”融资方式。典当是一种以特定物品或财产权利作为质押的形式，以此向典当机构借贷的特殊融资方式。作为间接融资方式，既表现为典当双方的质押担保关系，又表现为债权债务关系，而且典当具有融资性、商业性、小额性、短期性、服务性、便捷性、安全性以及高利性的特点。据扬州商贸局市场建设处报道，2011年全年扬州5家典当行共完成典当金额约2.1亿元，较往年大幅提高。扬州现代典当业的重点服务对象已从个人向中小企业及中小高新技术企业转变，并已成为中小高新技术企业短期融资的重要途径。信隆典当行是扬州成立最早的一家典当行，原来注册资本金是500万，因为这些年营业额激增，今年投资人准备追加注资，扩大营业规模。这些特点决定了典当与扬州光电类高新技术企业之间可以建立密切联系，为扬州光电类高新技术企业融资发挥巨大的作用，尤其当这些企业出现短期紧急的资金需求时，更容易及时地通过典当渠道来获得资金。这种融资创新方式，深受江苏、浙江、上海等企业业主的广泛欢迎，也适用扬州光电类高新技术企业融资的需要。“孵化器”融资方式是一种全新的海外融资方式，目前提供这种方式的是企业资产及股权交易所。假设某光电类高新技术企业向企业资产及股权交易所提出申请并得到确认后，即可在拥有上万家的海外投资企业资源的企业资产及股权交易所挂牌，通过转让企业资产及股权，引入资金或合作伙伴。这种企业资产及股权交易所扬州地区目前没有，所以，扬州光电类高新技术企业只能了解这种融资方法，为今后的发展打下基础。

据悉，目前仅有扬州星浪光电有限公司通过使用权抵押贷款进行融资，而且融资手续简便，方便快捷，手续费也在合理范围之内，大大节约了融资时间，提高了资金的使用效率，保障了企业生产经营活动的正常运转。有了扬州星浪光电有限公司的成功融资经验，越来越多的光电类高新技术企业把融资的目光转向了这些创新型的融资渠道，为扬州所有的企业融资环境注入了一股新鲜的血液，加快了扬州地方经济建设的步伐，促进了地方经济的迅速发展。

三、构建政府服务平台，提高服务水平

扬州光电类高新技术企业的融资还要依靠各级服务平台的建设，整合产权交易、信息、融资等相关社会服务资源，为光电类高新技术企业提供全方位服务，加快推进技术服务，提高企业核心竞争力，重点扶持企业研发机构建设和新产品开发，建立健全技术创新支撑体系，加快科研成果的迅速转化，建立专家技术服务队伍，开展信息服务，进一步完善信息服务网络的建设，推动扬州光电类高新技术企业的信息化建设。

1.加大政策性支持力度

扬州市政府应发挥规模效应，在发展光电类高新技术企业集群同时，逐步改善氛围，加强和完善社会化服务体系，为产业结构升级增添动力。与此同时还应当设置政策性中小金融机构，最大程度地吸引民间闲散资金以及社会投资，便于发放贴息和低息贷款，解决融资问题。适当有效地解决光电类高新技术企业对资金的需求，充分发挥产业集群形成切实有效的示范效应。

2.加快发展区域民营金融

当前扬州光电类高新技术企业群的发展也需依托民营金融机构，充分利用民营金融机构在运作方式以及产权设置等方面的优越性，发挥城市信用社等民营金融机构扎根基层、规模小、机制灵活等特性，充分满足扬州经济发展的需要，符合扬州光电类高新技术企业融资需求的特点，整合社会资金，提供资金保障，促进集群中光电类高新技术企业快速成长。

3.设立发展和风险投资基金

扬州地区现有的光电类高新技术企业约为50家，但是大部分企业在集群内不能直接融资，扬州市政府应当积极利用财政资金设立发展和风险投资基金，针对一些生产技术先进、管理运作良好的光电类高新技术企业给予积极支持，根据扬州地区长期经济发展战略，其主要目的是促进光电类高新技术企业扩大生产，抓住市场机遇，快速发展壮大，要加大此类基金对企业的投资，提高整体科技水平。

4.设立民营银行和融资租赁公司等金融机构

由于这类金融机构对扬州光电类高新技术企业资金需求有所限制，所需资金大量来源于社会资金。因此，资金规模小、产权明晰、决策程序简单等优点决定了民营银行和融资租赁公司存在的必要性。同时，民营银行和融资租赁公司等金融机构具有便于及时全面地渗入市场，掌握相关信息，进而降低监督管理成本的优势。

5.建立信用管理体系

根据扬州地区光电类高新技术企业发展特点，信用管理体系可包括：（1）建立信用等级评估体系，进一步完善信用信息统计平台；（2）建立征信系统，降低银行等金融机构的信息成本，约束企业诚实守信；（3）建立信用担保体系；（4）建立信用投资风险基金和担保基金等。

总之，扬州光电类高新技术企业融资问题直接影响了扬州光电产业的快速发展，使得大多数企业在发展过程中缺乏资金或因为资金成本较高而限制发展。企业的发展离不开扬州地区金融机构以及扬州市政府的支持与参与，融资问题一定程度上影响了扬州地方经济建设。为解决扬州光电类高新技术企业的融资问题，扬州市政府要积极完善和建立相关支持体系服务企业，转变政府职能，重视直接与间接融资体系并重的策略，为扬州光电类高新技术企业开拓融资渠道，提供良好的融资环境。要完善各项政策法规以及担保体系，建立高效的社会中介服务机构。进一步完善直接融资体系，建立健全场外产权交易市场，为扬州光电类高新技术企业的资金流动、产权转让以及高新技术企业间的并购等提供有利条件，拓宽企业的融资渠道，构建适合扬州光电类高新技术企业的融资体系，促进中小型银行等金融机构的快速发展，解决企业融资困难等问题。

[参 考 文 献]

[1]王新红.我国高新技术企业融资效率研究[D].西北大学博士论文，2007（6）

[2]迟宪良.中小企业融资困境与对策研究[D].吉林大学博士论文，2007（12）

[3]赵国忻.高新技术企业融资[M].北京：高等教育出版社，2008（3）

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

关键词：教研相长；方法；例子；光电子类课程

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

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

0 引言

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

1 重科研、轻教学原因分析

目前造成大部分高校重科研、轻教学的原因是多方面的，大致可以总结为以下几点：

1.1 与大学教师所处的大环境有关

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

1.2 与我国现行的职称评审制度有关

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

1.3 与学校的实际情况有关

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

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

2 教研相长途径初步探索

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

2.1 专业建设方面

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

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

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

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

2.2 人才培养方面

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

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

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

2.3 提升教师教学与科研能力方面

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

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

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

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

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

3 结束语

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

参考文献：

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

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光通信技术是当今信息技术领域的前沿与支撑技术之一。2013年，国务院颁布“宽带中国”计划，进一步提升了光通信技术在国家发展战略中的地位。简言之，光通信技术是光纤技术与通信技术的综合体，它具有高速、大容量的优点，但亦存在高成本、高复杂度和多学科交叉的特点。这成为该门课程实践教学开展的主要困难。而且，对于省属地方高等院校，同时面临生源基数大、实验教学经费短缺、设备更新缓慢等难题，使得该问题更加凸显。为缓解这一问题所带来的影响，基于专业光通信仿真软件，引入虚拟实验教学时必然趋势。

一、虚拟实验教学改革的背景与意义

作者所在的黑龙江大学电子工程学院，《光通信技术》实验需为两个本科专业（光电子技术系和通信工程系）学生（约180人/年）提供课程资源。原有《光通信技术》包含“光纤低损耗熔接”“光纤纤芯分布测量”“光纤微弯损耗测量”“光时域分布反射测量”和“可视光通信传输系统演示”5个基础专业实验，仅能覆盖《光纤技术》和《光通信技术》两门专业必修课程的实验教学任务，学生缺乏对“光电子器件”应用的认知。而且，光纤与光通信技术是本专业最重要的两个研究方向之一，是专业学生就业与求学的主要支撑技术。近10年来，光通信技术在“光传输”“光交换”“光接入”和“可见光电力线通信”等领域高速发展。然而，现有实验教学设备多购置于2001年，部分已陈旧、老化。与此同时，面临教学经费不足，设备台套数有限，仪器价格昂贵，由于普通高校扩招导致生源剧增的双重压力，对应的实验内容无法得到更新，课程讲授内容与实验教学脱节，学生学习兴趣低下。

图1 原有专业基础实验方案

与之相比，专业仿真软件具有价格低廉，覆盖领域广，专业性强，灵活性、操作性好等系列优点，可实现光放大器设计，光电转换器件测试，多光通信系统实时在线模拟等功能，与本专业光纤技术、光电器件与检测、光通信技术课程内容吻合。鉴于此，将虚拟实验与原有的专业实验相结合，以专业实验为基础，虚拟实验为进阶，二者相互补充、取长补短，将可有效缓解专业实验教学中所面临的困难。

二、虚拟实验教学改革的具体实施方法

（一）方案设计与实验室建设

1.保留原有的“光纤低损耗熔接”“光纤纤芯分布测量”“光纤微弯损耗测量”作为基础实验，删除“光时域分布反射测量”和“可视光通信传输系统演示”两个实验，节省6学时的课程资源。

2.开设“光通信仿真设计”课程设计，以虚拟实验教学方式提高学生对于“光通信系统架构”“光纤放大器设计”“光电子器件工作特性”的掌握能力。课程设计采用机房集中教学模式，包含“光发射机/光接收机的实现”，“误码率与质量因子评价”“色散补偿特性测试”“光放大器性能优化”“格式生成与转换”五个模块，共计32学时。其中，讲授学时8学时，实验学时24学时，第一、二模块为必选，后三个模块至少任选其一。

3.将原有机房进行升级与改造，新购置计算机50台套，服务器1台套，投影教学设备1台套。更新原有网络布线与系统，实现教师与学生互动能力，提升学生间的交互学习能力，改善学生个人的实验学习平台环境。购置专业光通信仿真软件OptiSystem（12.0版）1套，可同时满足30人在线仿真需求。

图2 虚拟实验设计方案

（二）虚拟实验教学实施方法

在实际的教学过程中，该门课程对于光电子技术专业学生（年均60人）为必修课程，分成2个教学班级循环教学；对于通信工程专业学生为选修课程，根据以往统计，选修课程人员约60―80人，亦分成2个教学班级循环教学。除讲授8学时外，学生需在2周内完成24实验学时，教学资源采用开放模式提供，学生可自行安排学习时间，学时计算由智能管理系统完成。教学模式除课上教学、实验外，还包括师生在线交流与在线答疑。课程考试采用报告模式提交，3人一组，需分工明确，格式统一，数据与分析清楚有效。

图3 虚拟实验教学的实施与执行

三、效果与评价

对于通信工程专业，该门课程设置在第六学期，需学习前期的光纤基础实验。对于光电子技术专业，该门课程设置在第七学期。作为中间环节，他是专业实验的进阶，同时作为本科毕业设计的前期训练，起到承上启下作用。运行一年来，效果显著。主要体现在：（1）增加了实验教学资源，缓解了实验设备台套数少的困难，提升了学生的实践实训能力；（2）完成了课堂教学与实验教学的完整对接，教学内容与深度得到进一步提升；（3）激发学生学习兴趣，为教师的科学研究提供有效辅助。截至2014年12月，已有11名专业学生参与到教师的科研团队中，并在光通信设计领域发表EI检索科研论文3篇，申报发明专利1项，获授权实用新型专利2项，获批省级、校级创新创业课题2项。

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论文摘要：纳米光电子技术是一门新兴的技术，近年来越来越受到世界各国的重视，而随着该技术产生的纳米光电子器件更是成为了人们关注的焦点。主要介绍了纳米光电子器件的发展现状。

1纳米导线激光器

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1 nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

3.1 量子线激光器

近日，科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器，从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度，它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求，因为这些中继器在通信线路中每隔80km（50mile）安装一个，再次产生激光脉冲，脉冲在光纤中传播时强度会减弱（中继器）。

3.2 量子点激光器

由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获，但是，研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作，甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子，日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决，开关速度不高，偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的计算机设计量子装置。

4 微腔激光器

微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一，它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术，具有高集成度、低噪声的特点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W。 转贴于

该激光器主要的类型就是微碟激光器，即一种形如碟型的微腔激光器，最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟，园碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射，这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100μA的电流。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规，用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移，用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构，在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW，是目前国际上报道中的最好水平。此外，他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm，激射阈值电流为2.3mA，在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是，这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔，可用于大规模光子器件集成光路，并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配，组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源；同时，可以和其他光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等。

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关键词：材料物理性能 电学性能 光学性能 电光转换

中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0083-02

《材料物理性能》在材料科学与工程专业中具有传承基础、步入专业的核心价值。在光电子技术高速发展和全面普及的今天，材料电学性能、光学性能、以及电光转换特性实验毫无疑问在该课程的实践教学环节中占有举足轻重的地位。据作者所知，目前出版的有关书籍中和教研论文方面还很少涉及到电光转换特性方面的实验，作者在《材料物理性能》课程中作了探索性尝试。

1 实验设计

有关材料与器件中的电学性能、光学性能、以及二者之间的相互转换特性及其应用等方面的理论和工艺，通称为光电子技术，材料电学性能与光学性能紧密相连、相辅相成。因此，考虑电光转换特性如转换效率，驱动电压、驱动电流、发光光谱、发光亮度、发光色度等需充分考虑材料的综合性能和器件的结构优化设计。基于此我们提出以多层功能薄膜材料构建电致发光器件来设计材料的电学性能、光学性能、以及二者的转换特性方面的创新性综合实验。具体的实验设计步骤如下。

（1）电致发光器件设计与机理分析。

电致发光是利用材料的光电功能特性，将电能直接转换为光能的过程。其基本工作原理是从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子在发光层中复合形成激子并以光能的形式发出，基本过程大致可以分为以下五个阶段。

①载流子的注入。

电致发光器件在外加电场的作用下，空穴和电子分别从阳极和阴极注入到相应的空穴传输层和电子传输层。

②载流子的传输。

空穴和电子分别从空穴传输层和电子传输层中移动并向发光层迁移。

③载流子的复合及激子的形成。

空穴和电子在发光层中复合，形成高能量状态（激发态）的激子。

④发光。

激子经过驰豫、扩散等过程其能量以光子的形式发出。

⑤光子逃离器件。

光子穿过薄膜材料及透明电极发射出去。由于薄膜材料和透明导电电极本身的吸收和反射，光能要受到很大的损失。

（2）实验数据记录与分析。

实验的电学性能涉及：驱动电压、驱动电流、以及电功率。实验的光学性能涉及：发光光谱、发光亮度、发光色度、以及光功率。电光转换特性重点要考虑电光转化效率，具体以发光效率（单位电流密度下的亮度）和功率效率（电功率转换成为光功率的效率），对于材料科学和材料物理方面的科研人员倾向于用发光效率来表达，而材料工程领域的科研人员对功率效率更受关注。对于平面型发光光源（面光源）来说，不同视角下的发光光谱特征符合Lambertian分布，因此发光效率和功率效率之间的换算可以用关系式“功率效率=发光效率*π/驱动电压”来计算。发光效率和功率效率都与发光光谱视觉灵敏度有关，光谱峰值位置不同，这两个值有很大的差异。这两种表示效率的方法都是从实用角度出发的，是平板显示、特殊光源、固态照明等领域中表示效率的常用方法，与物理学中的传统量子效率表示方法既有联系又有区别。

将实验的测试数据记录于表1中，根据发光光源的面积、驱动电流、电压、和发光亮度计算出相应的发光效率（cd/A）和功率效率（l m/W）。对于发光光谱的数据记录，画出以光波长为横坐标，以光强度为纵坐标的光谱图，并确定发光峰值波长，典型的蓝光光谱图如图2所示。

2 实验效果与思考

通过电致发光器件实现了材料电学性能、光学性能以及电光转换特性的表征与评价。还可以继续思考和理解以下几个问题加深对知识的系统理解与综合运用。

（1）分析影响发光光谱、发光亮度和发光色度测试的因素主要有哪些？

（2）如何根据发光光谱计算出发光亮度和色度？

（3）如何根据发光光谱、驱动电压和电流计算量子效率？

3 结语

通过在《材料物理性能》实验课程中开设电光转换特性综合实验，使学生深入理解材料电学性能、光学性能、以及电光转换特性之间的关联性。同时也增加了学生的学习兴趣，将理论知识与实验实践紧密结合起来，进一步贴近了实际应用。本文为目前大学本科《材料物理性能》实验课程的开设和教学模式提供了重要参考价值。

参考文献

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[2] 马南钢.材料物理性能综合实验[M].机械工业出版社，2010.

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[5] 李文连.有机电致发光的效率[J].液晶与显示，2001，16（2）：120-123.

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【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）

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关键词： OLED；驱动电路；设计

中图分类号：TN383+.1；TN873+.3 文献标识码：A

Research and Design on OLED Driving Circuit

JIN Wei

（Suzhou Institute of Industrial Technology， Suzhou Jiangsu 215104， China）

Abstract： Based on the structure and luminescence mechanism of OLED， this paper Introduces the OLED driving circuits， discusses some problems of the various driving circuits， and puts forward their applicability.

Keywords： OLED； driving circuit； design

引 言

在光电显示领域，经历了阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、发光二极管显示器（LED）和有机电致发光显示器（OLED）几个时期。CRT显示器由于体积大、重量大、功耗较大、长时间使用令人眼部不适、容易造成近视等缺点已经被淘汰。LCD显示器由于色域不够宽、颜色重现不够逼真、响应速度偏低也将逐渐淡出舞台。PDP显示器可以做到超大屏幕、超宽视角、亮度均匀、绿色环保、图像清晰、彩色鲜艳，处于发展的顶峰时期。OLED是自发光显示的半导体，具有柔软、透明、画质清晰、节能环保等特点，被视为下一代最具潜力的新型平面显示技术。

1 OLED的发光机理

OLED的发光原理和LED相似。其发光过程一般由（1）载流子的注入；（2）载流子的迁移；（3）载流子的复合；（4）激子的迁移；（5）电致发光五个阶段完成。在外界电压的驱动下，电子与空穴分别由阴极与阳极注入元件，两者在有机材料中复合而释放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，使其受到激发产生发光现象。通过搭配不同的有机材料，可以使OLED发出不同颜色的光，来达成全彩显示器的需求。

2 OLED的驱动电路

为了能灵活地显示的图像和文字信息，OLED显示器屏幕通常由许多整齐排列的发光像素点组成，成为点阵结构。点阵越密集，灰度级别越高，则显示出来的图像就越逼真。OLED的驱动方式有很多种分类，通常可按驱动电压性质及寻址方式来分类。

2.1 按驱动电压性质来分

OLED的驱动方式按驱动电压性质来分，可分为直流驱动和交流驱动。

2.1.1 直流驱动

当OLED阳极接直流电源正极、阴极接直流电源负极时，空穴和电子分别从电源正、负极注入发光层，在发光层中形成激子，辐射发光。在OLED反向偏置时，由于势垒较强，电子和空穴复合的概率非常微小，OLED基本不变化或十分微弱。

2.1.2 交流驱动

在交流电压正半周时，OLED的发光机理与直流正向驱动时相同。在交流电压负半周时，原先在交流电压正半周作用时在发光层界面处积累的未复合的多余电子和空穴朝着相反方向运动，从而削弱了交流电压正半周驱动时多余载流子在OLED内部形成的内建电场，增强了下一个正半周时载流子的注入和复合，提高了复合效率。

2.2 按寻址方式来分

OLED的驱动方式按寻址方式来分，可分为静态驱动和动态驱动。

2.2.1 静态驱动

采用这种驱动方式时，OLED显示器的各像素的阳极分立引出，阴极连在一起引出。若要使一个像素发光，只要让加在阳极的恒流源电压与阴极电压差高于像素发光值。这种驱动方式适合于段式OLED显示器件，在图像变化较大时可能会出现交叉效应。

2.2.2 动态驱动

在显示像素较多时，如果采用静态驱动，则需要的电极数量会很多，这样显示器件的体积会很大，费用较高，所以一般采用动态矩阵扫描驱动。

动态矩阵扫描驱动是把像素以空间方式排列成X行和Y列做成矩阵结构，行和列分别对应像素的阳极和阴极。在驱动过程中通常采用逐行扫描的方式，列电极为数据电极。如果要点亮某一位置的发光显示像素，只需在该像素的对应行列电极加上电压差，输入电流即可。当要点亮整个屏的像素，则需采用动态驱动方法逐点点亮，要求点亮整个屏的时间小于人眼视觉暂留极限。具体实现方式为：循环地给每行电极施加脉冲，同时所有列电极给出该行像素的驱动电流脉冲，从而实现一行所有像素的显示。对于不在同一行或同一列的像素，就加上反向电压使其不显示，以避免出现“交叉效应”。

在动态驱动中，根据每个OLED像素中是否引入开关元件将OLED的驱动方式分为无源驱动（Passive Matrix，PM-OLED即被动式驱动）与有源驱动（Active Matrix，AM-OLED即主动式驱动）两种。

（1）PM-OLED

PM-OLED的电路原理如图1所示。PM-OLED中行、列相互正交，在交叉处连接OLED，在驱动时直接把各个像素的驱动电压加到各个像素点上，通常数据信号输入到列上，并与行扫描同步。对于PM-OLED显示器，每个像素点的结构和等效驱动电路如图2所示，每一个OLED发光器件都可以等效为一个发光二极管和一个电容并联的结构，整个OLED面板可以等效为各个点为发光二极管和电容并联构成的矩阵。面板上每列像素的ITO电极连接在一起形成数据线，每行的金属电极连接在一起形成扫描线。当对面板进行逐行扫描时，某列数据线上的信息将决定处在该行该列上的像素是否发光。

当某行刚开始扫描时，列驱动电路经数据线给寄生电容充电，在寄生电容上的电压达到等效发光二极管的开启电压时，二极管才发光。所以实际使用时，必须注意寄生电容的快速充电问题，以实现较好的显示效果。另外，由于每一行的显示时间非常短，要达到正常的图像亮度，每一行OLED的亮度都要足够高，需要很大的电流和电压，从而引起功耗增加，导致显示效率较低，这就使得PM-OLED在大面积显示中的应用受到限制。

（2）AM-OLED

AM-OLED为每个OLED像素设置了薄膜场效应晶体管（thin film transistor，TFT）和信号存储电容CS来驱动。OLED依赖电流驱动，其亮度与电流大小成正比。因为LCD采用的是电压驱动，所以与LCD相同的TFT结构无法用于OLED。因此AM-OLED除了需要具有开关功能的寻址TFT之外，还需要能让足够电流通过的导通阻抗较低的驱动TFT。AM-OLED的电路原理如图3所示，两个TFT均为P沟道器件，T1为寻址TFT，T2为驱动TFT。写数据时，扫描线（行）置负电平，打开T1，数据信号储存到电容CS上；显示时，扫描线置0，关闭T1，T2受存储电容CS上的电压驱动将数据输出至OLED使之发光。

有源驱动由于使用TFT驱动每个像素，使得发光元件在整个帧周期的时间里都是点亮的，克服了无源驱动中使用占空比很小的脉冲信号驱动带来的问题。在AM-OLED方式下，OLED不需要驱动到非常高的亮度，可以达到较佳的寿命。但是OLED有源驱动的制作成本及技术较高。

3 结 论

本文主要介绍了OLED的几种常用驱动方式。PM-OLED采用矩阵型结构，每个像素需要用很强的输入数据电流来达到较高的亮度。AM-OLED采用独立的结构，每个像素都有自己的驱动电路，可以同时驱动同一行的多个像素发光。AM-OLED相比PM-OLED，更适于实现高分辨率的图像，而且可以用较小的电流驱动，从而很节能。

参考文献

[1] 何其锐，成建波，蒋 泉，杨健君，张义德. OLED的无源驱动技术[J]. 光电子技术，2005 年6 月第25卷第2期：104-107.

[2] 付新虎，郑喜凤，丁铁夫. OLED驱动技术的发展与应用[J]. 电视技术，2005年第9期总第279期：36-39.

[3] 刘 辉. OLED驱动控制电路的研究[D]. 中国科学院硕士学位论文，2005.

篇10

教学内容与方法理工融合。教学中需要加强理论知识与实际应用的“接口”，需要重视方法论教育并引导学生将课堂教学与自主学习相结合。基础课程按理科的要求强调基本理论与方法，重点培养学生的分析问题、抽象思维能力；专业基础和专业课程方面则理工兼有；在“理工融合”理念指导下，开展光电信息科学与工程专业教学改革，培养具有创新精神与实践能力的复合型人才。

1.强化数理基础数学物理等基础课程是为学生提供基础知识，培养学生基本能力与基本素质的重要课程，不仅应有助于学生夯实基础知识和基本技能，而且能促进学生创新意识、创新能力和终身学习能力的形成。选用理论性强有深度的教材，着眼于为学生终身学习奠定基础，精讲最核心的数学物理基础知识、理论和方法。培养学生既具有数学的高度抽象思维能力，又具有现代物理学的理论素养和实验技能。训练和提高学生的数学物理素质、思维能力与应用能力，使学生形成良好的科学素养和强劲的发展后劲。开设数学物理方法、矢量分析等课程以强化数理基础。

2.注重理工融合重视理工联合、交叉和渗透。在教学中传授数学物理思路与方法，着重数学逻辑思维能力与分析问题能力的培养，理解和应用物理模型，增加数学物理应用方面的实例，培养学生将所学数学物理知识运用于计算机实现，加强学生数学建模能力的培养，解决实际问题。按照“理工融合”教育理念，改革数学、物理学等基础课程与学科专业核心课程的教学内容和课程体系，并根据专业培养目标实现物理、光学工程、机械、电子以及信息类课程的交叉和渗透。通过适合的课程体系、知识结构设计融入良好的科学方法与工程方法相结合的思维模式，培养学生具有较好的基础理论修养、抽象思维能力和技术开发能力，增强理科背景。重视方法论教育，通过各个教学环节在不同程度上使学生受到科学思维、科学方法、科学精神以及工程意识、工程方法等方面的熏陶和教育，培养学生的创新精神和实践能力，提高学生的综合素质。

3.优化教学内容数理与学科基础课程注重基础理论，加强新理论、新技术，充实应用实例分析，以丰富教学内容，提高教学内容的启发性和生动性，重视理论与实践的结合，激发学生的创新思维和基础理论与专业知识的应用能力。综合提炼课程内容，引入学科前沿内容，分清必讲内容和自学讨论内容，重新制订各课程的教学计划。优化课程设置：专业课程开设学期适当前移，大四尽量安排课程设计等实践教学环节；加强各门课程之间的衔接，减少重复教学内容。光信专业原有培养方案在二年级下开始机械、电子、光学、计算机基础课程教学，三年级下才结束基础课程的理论教学或刚开始专业课程的教学。学生学习后没有自己实践的时间就匆匆求职，导致应用能力严重不足。因此，原有光信息专业课程体系前移半学期非常有必要，且应用性强的课程要增加相应的课时，如C语言、单片机原理与应用设计、光纤通信等课程可以适当增加课时，而微机原理等课程可以删减课时或与单片机课程组并。考虑到4年级上学期的2个月里，学生急于求职的心态，理论教学效果较差，可以开设2~3门实践性的设计课程，如PCB设计与制造、光电系统的FRED设计、CAD2007设计、单片机应用系统实作等。授课形式可以采用开放式教学，多教师根据自己的专业特长分组指导，将重点放在动手能力的培养上。实践内容要与就业紧密相关，争取让学生带着自己的实践作品求职。

4.改革教学方法加强理论教学与实践密切结合，加强习题、作业、研讨、实验、实习、专题等多种形式作为理论学习的补充和拓宽，将课堂教学与自主学习相结合。要求学生结合课程进行相关问题的讨论、研究和实践，部分学科基础和专业课程需有专题设计内容，定期开设学科进展和重大工程专题讲座。推行多媒体、网络、仿真等现代化教学技术，提高教学质量和效率。鼓励学生研究性学习和自主学习。从大三上、下两个学期开始开设“专题研究”目的是培养学生在教师指导下的自学研究、综合与联想能力。留出时间让学生阅读文献资料、撰写读书报告、工程实例分析、专题设计与分析、实验方案设计与试验等，加强学生的动手、应用和创新能力，提高学生提出问题、解决实际问题的能力，培养创新专业人才的专业素养。改革考试方式，加大平时综合考核力度。采取综合性实验、大作业、小型课题、口试等多种形式考查学生平时学习情况，引导学生多查阅资料，锻炼和培养学生的学习能力。笔试采用半开卷形式，学生可携带一张A4纸。每学期的题目更新率达70%，学生可获得前几年的考试题目。

二、实践环节的教学改革

以就业为导向，在机械、电子、光学、计算机的基础知识教学中，重点加强基础实践环节能力培养，具体操作如下：机械制图课程：2年级讲授基本制图原理、CAD2007基本操作，再通过增加2周的机械制图课程设计，采用CAD2007软件设计一个实际的光电装置，来提升绘图能力。电子技术基础中的模拟电路：延长模拟电路的课程设计，由1周改为2周，动手实做一个具体的产品（如半导体收音机）；由多个老师分小组指导，提高学生元器件识别、焊接、测试仪器使用、简单电路分析的能力，为PCB设计打下基础。计算机基础：强化C语言教学，增加教学学时，争取自主教学；增加C语言课程设计2周，由多个老师分小组指导，要求学生能动手编小型应用程序，切实培养学生程序设计的基本能力。实践教学（含课程设计、毕业设计、实习等）采用工科模式，包括课程设计、毕业设计、各类实习。通过数学建模、电子设计、光电子设计等学科竞赛与科技创新促进理工融合。

探索多种形式的实践教学方法和途径，增加综合型、设计型、自主型与仿真型实验，训练学生的动手实践能力。鼓励课外科技活动、社会实践、兴趣小组，必须以实际的科研项目进行毕业论文或毕业设计训练。设计类课程采用自主设计的模式：选题查阅文献资料确定设计方案与技术路线设计计算研制或方案实施设计图纸或实验报告答辩导师点评分析总结（、申请专利）。重视科研训练，支持学生参与教师的课题研究，鼓励学生参与大学生科研训练计划（SRTP）、学科竞赛、科技制作和实践创新活动并提供各种条件。培养学生发现问题、解决问题的能力，为进一步深造打下基础。加强实践教学条件建设，新建了光电技术实验室与电子信息创新实验室。向学生开放实验室，引导自主学习。在已有南京覃泰、宜昌劲森光电、武汉肯特电子等实践基地的基础上，新建了三江航天万峰、宜昌三八八厂、宜昌七环通讯等实践基地。

三、教学改革的作用与意义

通过教学改革，构建与理工融合培养模式相适应的光信息科学与技术专业课程体系，开展理工融合教学改革，使学生掌握的基础理论和方法能与实际应用“接口”，培养基础厚实、适应性强、有发展潜力的光电行业优秀人才。探索出具有可操作性的改革措施，增强学生实践与创新能力，并以此为契机提升专业教师能力。第一，加强我校光电信息科学与工程建设，使本专业学生更好地为光电行业与湖北（中国光谷所在地）地方经济社会发展服务。第二，在优化知识结构的同时，重视方法论教育，使学生受到科学思维、科学方法、科学精神以及工程意识、工程方法等方面的熏陶和教育，培养学生的创新精神和实践能力。第三，通过理工融合培养模式能有效推动光电信息科学与工程专业数学、物理、电子电路等基础与专业主干课程教学内容、方法和课程体系改革。第四，可为现有专业目录中既可授予理学又可授予工学学位专业建设提供借鉴与参考。如我校光电信息科学与工程专业理工融合培养模式教学改革效果较好，也可推广到我校理学院电子信息和信息与计算科学专业，进一步可为其它高校亦理亦工专业的建设与改造提供借鉴。第五，通过本项目的研究与实践，能促进光信息科学与技术专业教师教学能力的提升。

四、总结