光电子学范文

导语：如何才能写好一篇光电子学，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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关键词：光子晶体；硅基光电子学；集成光回路

中图分类号：TN256 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0230-01

1 光子晶体

光子在传播时，遇到周期排布的介电常数材料，将会产生布拉格散射，因而会产生光子能带与带隙，使光子晶体具有光半导体的性质[1-2]。目前来说，我们主要靠对于缺陷的引入来实现对光子的局域化控制。缺陷有两种基本形式：线缺陷和点缺陷。当引入线缺陷时，对于处在光子晶体禁带能量的光子，它不能逃逸进入周围的光子晶体当中，因而只能沿着线缺陷的确定路径传播。光子晶体波导对于光的传输性能强过传统的波导物质，例如光纤。光纤依靠全反射作用来实现光的传输，但在较大转弯角处由于不再满足全反射条件而会有光子逃逸。在微纳尺度上使用光子晶体波导的传输效率更高。光子晶体凭借它的特点，被广泛研究。例如一些应用于各个不同的光频段，有的看重更低的损耗、小限制的传播窗口，还有一些则具有特殊用途（减缓光速）。

自从光子晶体的概念被提出以来，它就和它的蕴含的巨大应用价值联系在一起。[3]它那特有光子带隙能够抑制物质的自发辐射，而这可以用于制作全反射镜。另外，我们在其中引入缺陷，可以制成缺陷模，而缺陷模可以用制作微腔、波导、光开关、甚至人们熟知的激光器和探测器等等。总之，集成光电子学是光子晶体主要的活跃范围，但是同时光子晶体在其他各个方面也有着重要的应用价值，它可以提高现今不断走进我们日常生活的发光二极管的工作效率。

2 硅基光电子学

由于硅基半导体集成电路在生产规模和成本方面具有明显的优势， 所以现阶段人们尝试用硅作为制作纳米级电子器件的主要材料，来缩减在Ⅲ-Ⅴ族元素中寻找材料制作具有相同目的的微纳光电子器件的成本，现阶段人们凭借已知的硅在1.3～1.5μm通信波段具有的低功耗的优势，并以此为基础，已经成功生产出大量的硅基微纳光电子器件，就比如说此类的耦合器、光波导器件等。虽然说现阶段硅基微纳光电子器件已经具有相当明显的优势，但为了它在具体应用的过程中保证够达到预期的应用效果，我们需要对其部分性能进行有效的优化。只要硅基微纳光电子器件在性能方面能够不断地优化、我们的技术能够不断完善，它的应用空间就会得到扩展。

在对硅光晶体的研究中，我们已经看到：在硅基材料中引入光子晶体可以明显的提高它的发光效率。凭借这我们可以预见：随着新型硅基高效发光材料研究的不断深入，新型制备技术如电注入泵浦方法的突破和光子晶体物理性质研究的深入，以及对于高效硅基材料的发光特性使用光子晶体的局域光效应加以控制，就很有可能提高硅基材料的l光增益，以此实现拥有低阈值的硅基激光器制备，进而可以在微电子芯片中利用光子替代电子作为载体来实现光耦合互联，消除电子传播发热的劣势，这样就可以突破电子瓶颈效应。[4]

3 集成光回路

和普通的信息处理相似，信息处理“全光子化”，就是指利用光来进行信息传递。它的概念包涵了光信号的发出、它的调节、对光信号的接收、对于信号的处理、信号的返回的整个过程。作为光信号的来源的有源发光器以光子晶体为基础，光信号又受到光子晶体制成的光开关调节和制约。光子晶体波导还能实现对于信号的传输与分流的作用，根据第二节提到线缺陷波导的传输优势，能够实现高效率低损耗，每个分路又要经波分复用器件下载，各个分路中的光信号在各自受到新的调制后，重新汇聚到干路， 回到接收装置。因为每一部分的各个部件在所用材料与大小上近乎一致，我们知道，传统光学器件的大小在厘米尺寸，微小的加工误差都会导致其工作频率的较大改变，因而产生光模式不匹配的问题，都会有较大的功率损耗，微型化的光子器件能避免这一问题。同时相同材质大小统一也方便光路一体化的实现。再加之与日益成熟的制备技术相适应，将会为全光路信息传递集成化铺就道路。

4 问题分析与展望

二十多年过去了，经过这些年的发展，光子晶体理论已经不断发展完善，我们也已经在其原理、设计取得了不断进步。二维光子晶体的制备相对容易，已有诸如反应离子刻蚀和深紫外曝光等成熟技术。相对来说，对于集成光路更重要的三维光子晶体制备技术目前还不成熟，已有一些方法但还不能大规模集成化应用，因此是关键发展方向。但是现有制备技术还是不完美，仍然有许多难题、核心关键有待克服。例如，二维晶体中的误差控制，由于我们使用的光子频率都在纳米量级，晶体中几何上的微小误差都会导致对调制频率的影响，进而影响发射接收以及模式匹配。而我们需要将制备技术的精度提升到亚纳米量级，才可以制备出高Q值的微腔，我们需要这样一个可行的、简便的方法。随着光子晶体各种特殊现象、性质在被不断发现，一些新的研究方向随之提出，或许一些新的性质会随着人们对于光子晶体的不断发掘而被发现。

在硅基有源器件方面：我们仍对于满足电泵浦、通信波段、产品化的硅基光源探寻不深，其中就包括拥有低阈值特性的III-V键合光源，十分稳定的、使用低电压驱动的锗激光器，还有以Er离子为基础的电泵硅激光器；我们仍需在调制器上努力以满足需求。锗探测器的暗电流制约其发展，为能够大规模量产，需新技术降低暗电流。

在硅基无源器件方面：问题之一就是硅基波导材料实现低损耗需要特殊工艺处理，因而无法实现大规模电路集成；其二为实现光栅的高耦合效率需要增加反射层，使得工艺更为复杂；这些器件的加工工艺急需简化，使其能用标准的CMOS工艺制备。在硅基光电集成方面：怎样将光纤和波导高效耦合是一个难题；因为硅基光电子器件的多样性，所以需要化为统一标准。另外加工平台成本较高。此外，硅的高热光系数使得其光学性能受温度影响，这一点是器件设计上的难题。封装也不容忽视。因此，为了硅基光电子集成投入量产，我们需要在材料、工艺、设计等方面进行研究。

展望未来它将帮助我们实现高速、低能耗的探测器设计；拥有低损耗的硅基激光器；十分高效的硅基光电子集成；高计算速率的光电接口；大能够投入量产的大规模集成设备。

5 结语

在科学研究兴盛的当下，人们对于生产生活的需要往往能带动一种新的科学技术的出现与发展，没有人们需求的推动新的学说只是空想。新兴生产技术的完善与发展也是需要科研工作者们坚持不懈的探索与尝试。光子晶体独特的性质备受关注，全世界的科研人员都对它抱有浓厚兴趣，最初的概念现今已经拿出了实体成果，我们可以看出对于它的研究人们走过的路程。在光子晶体的实用方面，我们以降低制作难度，减小制作成本，降低不确定性与不稳定性为目标，这也是为实现光学集成所必须做出的虽然这里仍有许多难题等待突破，但是我们仍在为之奋斗。

参考文献

[1]彭英才，Seiichi Miyazaki，徐骏，陈坤基.面向21世纪的Si基光子学Chinese Journal of Nature.

[2]倪培根.光子晶体制备技术和应用研究进展.物理学报，第59卷第1期2010（1）.

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关键词：光电子技术；理论教学；实验教学

Study on the teaching method in the optoelectronic technology course of electronic information engineering major

Luo Binbin, Zhao Mingfu, She Li, Zhou Dengyi, Cao Yang, Quan Xiaoli

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: The importance of the optoelectronic technology course in electronic information engineering major is elaborated in this paper, and then according to author’s teaching experience of many years, the content, method and means of theoretical and experimental teaching of optoelectronic technology course in electronic information engineering major are discussed in details.

Key words: optoelectronic technology; theoretical teaching; experimental teaching

电子信息工程专业是一个包含电子科学技术、信息与通信工程、计算机科学与技术设计、研究、应用与开发，电子设备和信息系统的工程专业。当代信息技术的高速发展离不开电子信息科学技术，但是当今很多高端的信息技术成果融合了微电子学、光电子学、计算机工程及通信工程等多门学科的交叉知识。而且，目前很多具有良好基础的电子信息工程专业的学生在他们的硕士和博士阶段，通常会选择光电子技术的相关研究方向，而具备了良好电子学知识的学生更容易将电子学中的概念移植到光频段中，如果在本科阶段也修习了光电子技术这门基础课程，那么在他们的深造阶段将会更容易进入光电子相关领域的课题研究。因此，电子信息工程专业的学生除了需要掌握本专业的课程知识以外，也应该熟悉现代信息技术的其他相关知识，如光电子技术。然而根据笔者的调研，虽然目前很多重点大学及二本院校的电子信息工程专业都意识到光电子技术的重要性，但很少开设光电子技术这门课程。本文从光电子技术的研究内容、应用及发展等方面说明其在电子信息工程专业教育中的重要性，并研讨电子信息工程专业中的光电子课程的理论和实验教学方法。

1 光电子技术简介

早在19世纪，人们就已经用麦克斯韦(Maxwell)的经典电磁理论对光的本质进行了研究，认为光是波动的电磁场，关于光的吸收和辐射，1917年爱因斯坦(Einstein)建立了系统的光电子学理论，使人们认识了光的波粒二相性。但是直到20世纪60年代之前，光学和电子学仍然是两门独立的学科。1960年世界上第一台激光器研制成功，这标志着光学的发展进入了一个新阶段。随后在对激光器和激光应用的广泛研究中，电子学发挥了重要的作用，光学和电子学的研究有了广泛的交叉领域，形成了激光物理、非线性光学、波导光学等新学科。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。

2 光电子技术课程教学研究

2.1 光电子技术课程的理论教学

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同样道理,我们有性能很高的CPU来处理信息,也有带宽足够的光缆来传输信息,但计算机之间的信息传递却卡在了通信光纤的两端,即将电信号转化为光信号的发送端和将光信号转化为电信号的接受端。

对于那些不在乎钞票同时对体积也没有过要求的用户,这早已不是问题。但要让笔记本电脑甚至消费电子产品的用户享受到光纤互联带来的高速体验,还要有赖于硅光电子学的重大突破。

光纤通信:通讯过程不易

高锟和基尔比分别获得2009年和2000年诺贝尔物理学奖,在光纤通信和集成电路方面作出了杰出的贡献。而光纤通信与集成电路关联的基础是光电效应,爱因斯坦因发现光电效应定律而获得1921年诺贝尔物理学奖,尽管爱因斯坦创立的相对论名气更大。

简单地说,光纤通信就是在发送端将电信号转换成光信号,经过光纤传输后,在接收端再将光信号转换为电信号。但其工程实现就没那么简单了,特别是数据的发送和接受部分。

发送端的光发送机由光源、驱动电路和辅助电路构成。光源通常使用的是激光二极管,因为激光二极管发光光谱较窄(单色性较好),亮度高(光功率大)。驱动电路的作用是将电信号调制到光波上,辅助电路则主要是做功率和温度的自动控制。因为Ⅲ、Ⅴ族元素的温度特性不稳定,导致激光二极管的激光波长随温度漂移,需要通过温控电路和半导体制冷器来保证温度的恒定。

最终,多路激光二极管发出的调制光还要通过复用器馈入光纤。

在接收端,多路光信号通过解复用器后,由雪崩光电管将微弱的光信号还原为电信号,从而完成电信号到光信号再到电信号的过程。

硅光电子学:并非简单集成

要想把装满了各种分立元器件的光发射机或光接收机的机箱缩小有两种方法:一是尽可能地减少各种元器件的几何尺寸,最终实现机箱尺寸的缩小,这种方法作用是十分有限的。另一种方法就是另起炉灶,采用物理世界的“微雕大师”――集成电路工艺。

尽管基尔比获得诺奖,但他发明的方法却从来没有被大规模采用,而与他同一时期采用平面工艺发明集成电路的诺伊斯,虽因心脏病过早离世而未能获得诺贝尔物理学奖,但他发明的平面工艺一直被半导体业沿用至现在。而今,诺伊斯创立的英特尔公司里,研究人员又在硅光电子学领域作出了开创性的重大突破。

集成电路产业的成功,实质上是硅工艺的成功,硅工艺给产业带来的是尺寸的急剧缩小和成本的大幅下降。但要在硅片上实现上述各种分立元器件的功能,谈何容易。

首先遇到的就是光源问题。光纤通信使用的激光二极管通常采用元素周期表中Ⅲ族的镓、铟与Ⅴ族的磷、砷等元素的化合物制造。多年来,人们也用Ⅴ族元素硅进行尝试,但都未获得成功。用常规的方法是无法让硅发光的,而且硅不具有光放大的特性,所以单纯使用硅不可能产生激光。

得益于1930年诺贝尔物理学奖获得者、印度学者拉曼的科学发现,2005年,英特尔的研究人员利用拉曼效应,终于让硅发出了光。之后,英特尔研究人员又与加州大学合作,巧妙地利用范德瓦尔兹力将一片微小的磷化铟(InP)材料牢固地“粘”在硅片上,构成了光放大器,这样,硅发出的光在硅片上蚀刻出的谐振腔两端往复振荡,在经过谐振光路上的InP放大,最终形成激光。通过蚀刻不同长度的谐振腔,可以在一定范围内获得不同波长的激光输出。硅拉曼激光器的单色性很好,实际占用带宽只有20nm,换句话说,100nm的光谱带宽中,可以容纳5路光信号。整个激光器的长为1mm,宽为0.15mm。

而在光信号的调制上,则根据半导体PN结的光学折射率与载流子的浓度相关的特性,利用电压来控制PN结中载流子的浓度,调制通过PN结的激光,从而实现光调制。

最终,不同波长的调制激光经过多路器耦合到光纤中。

由于硅材料具有良好的温度稳定性,在省却了恒温电路和半导体制冷器后,仍然保持很好的波长稳定性。接收端的结构相对于发送端而言简单不少,其中最为关键的是承担光电转换作用的雪崩光电管。通常,这种器件使用的是价格较贵的InP材料。2008年,英特尔研究人员使用硅和CMOS工艺研制出雪崩光电探测器,并创造了新的性能记录――340GHz的增益带宽积。

至此,基于硅光电子学的障碍都已被突破。

IT产业前途:有光则明

过去半个世纪中,半导体平面工艺仅仅专注于不断缩小晶体管的尺寸,就给世界带来如此之大的变化。而今, CMOS工艺不仅集成了多种原来不同器件的功能,而且还以成本的优势,让硅光电子学得以快速普及。

硅光电子学不仅可以用于计算机、消费电子产品等系统之间的通信,也可以用在系统内部板级之间的通信,甚至可以用于SiP(单系统封装)芯片内部通信。当然,光纤入户最后一公里问题也将迎刃而解。

硅光电子学有效地解决了通信瓶颈问题,这在商用,特别是高性能计算领域更为重要。在现有的采用集群系统的高性能计算机中,节点间的光纤通信设备的费用是一笔非常大的开销,而且其体积和功耗也不容忽视。使用硅光电子学的成果,不仅可以圆满地解决上述问题,而且可以把光通信延伸到节点服务器的板卡级,从根本上解决高性能计算机的通信瓶颈问题。

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与叫了几十年的“电脑”相比,“光脑”似乎更时髦,而且充满着科幻色彩。试想,计算机如果以光子传递信息,即使光线相交也互不影响,而速度却至少提高三个数量级,突破电子逻辑门开关的速度极限。那时,我们再也没有金属导线的高延迟,没有令人头疼的高发热量,计算机更小更快、传输信息量更大……诸多优越性背后的技术支撑是硅光电子学。

英特尔将硅光电子学作为其战略性技术开展研究,并多次公开发表最新研究成果。2008年年底,英特尔在《自然》上发表了在光电探测器方面的新突破,让“光脑”再激千层浪,我们多久可以拥有它,五年、十年还是更久?一时间,“光脑”话题再度升温。尽管完全“光脑”还不可行,但作为第一步,我们已经看到科学家把电子转换器同光结合起来,制造出光与电混合的新一代计算机的曙光。

为何钟情硅光子

硅光子学唤起了太多人的热情。硅光子学既是半导体光子学中的新兴研究课题,也在发展中逐渐成为物理学、材料学、计算科学、通信学等多学科综合的一门交叉学科。硅光电子学专门研究在硅及硅基异质结材料中的光子行为和规律,并且非常注重硅光子器件。成熟的硅工艺为硅光子学提供了坚实的技术支持,加速了硅光子学的形成和发展。

一方面是现代微电子产业的基石――硅基半导体的发展接近极限,以英特尔为代表的半导体厂商都在寻找并引入高K新材料,以实现延长基于硅的摩尔定律的寿命;而另一方面,光电子技术作为一项快速发展且前景光明的技术,吸引众多国内外专家学者的关注,他们致力于将光子技术和微电子技术结合起来。

硅光子器件将是继集成电路之后最有应用前景的实用元器件,这一创新将在后硅材料时代引领技术革命。我国著名的硅光子学研究专家、中科院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室研究员余金中指出,成熟的硅光子学将在信息领域和社会生活中起到重要作用,特别是推动光计算发展。在未来十几年重点攻关后,在信息功能材料及器件、传感器网络及智能信息处理、激光技术、纳米研究等项目推进中,硅光子学具有广阔发展空间。

发展硅基光子科学和技术的意义是如此重大,这就不难理解为何有一定科研实力的国家都把这一学科作为长远的技术发展目标,这以美国最为突出。我国的863计划、973计划,也都把硅基光电子研究的相关课题列入计划,中国科学院微电子研究所、中国科学院半导体研究所光电子研究发展中心、浙江大学硅材料国家重点实验室、吉林大学集成光电子国家重点实验室等领先研究性机构,都在这一前瞻性研究的硅基材料、器件实用化等方面取得了突出成果。

成本是个大问题

我们期待硅光子技术突破,主要就是要解决提高传输速度的问题,尤其是进入单芯片万亿次计算时代后,这个问题就更加突出,与万亿次计算相匹配的还应该有万亿次通信。这个问题在未来的高性能计算领域同样存在,计算机需要找到一种更快的方法,以便在芯片内部及芯片之间传送大量数据,业界把突破通信瓶颈的希望寄托在硅光子通信上。

我们对“高带宽、低延迟”的期待可以从光纤谈起。目前,长距离传输由光纤通信实现,主要是城域和长距离传输,长度约是0.1km～80km。机架到机架也开始采用光纤传输,长度约是1m～100m。而从板卡到板卡、芯片到芯片,采取的还是导线传输。目前硅光子学研究就是要把光传输从长距离向超短距离传输扩展。

从目前发展情况来看,持续改进的技术只是问题的一个方面,另一个重要问题是成本。举例来说,以铜导线连接为例,每年需要连接的器件数量在数十亿以上,对光模块的需求量非常大。而目前,多数光子器件都采用砷化镓和磷化铟之类的特殊半导体制造,成本过于高昂、处理与封装也十分复杂,很难用于单台计算机甚至本地网络。英特尔院士兼光子学技术实验室总监Mario Paniccia在接受记者采访时说:“我们要把光通信技术的优势带到芯片级平台上,不只要有技术,还要把这个技术做到低成本,这样才可能把技术规模化,这是我们研究的推动力。”

Mario Paniccia说的这项技术就是硅光电子学,其愿景是要研究使用廉价、制造工艺简单的硅作为基础材料开发光子器件,并在现有的晶圆工厂中,采用标准的批量生产的硅制造技术来实现。这样带来的优势就是能为光通信带来规模经济效应。英特尔在开展这项研究的数年来取得了一系列成果,尤其是从2005年开始,逐渐进入了成果收获期。

一举两得的选择

硅光子学从研究到最终产业化,是一项系统工程,英特尔把通过光传输方式收发数据的过程分解为以下步骤来实现:一是先解决光源问题,就是生成光束的激光器,要能发出连续光;二是解决传输路径问题,就是光波导,就如同让光在硅平台上传播的高速公路网络;三是光调制器,把光束分成代表数字0和1的开/关信号,光的变化就携带了传输信息;四是光探测器,光传输到目的地后,需要有光探测器探测到脉冲光信号,把附加在光上面的信息下载下来,重新转换成电信号。

在这些技术问题都解决了之后,就是考虑生产与产业化的问题了,即实现低成本封装和CMOS工艺批量制造。现在基于硅的制造工艺已经非常成熟,这能够实现低成本的大规模生产。而根据不同的应用需求,我们还可以像搭积木一样,对这些模块进行组合,以实现不同的功能。

上面说的这些器件,目前都不是基于硅制造的,造价约数千美元,而且逐一进行组合和校准,仍显得过于昂贵和费时。英特尔将工作聚焦在利用低成本硅进行创新,创造新的光学器件,就是要同时解决技术问题和成本问题,因此英特尔取得的所有成果都是围绕着这一目标展开的。

如果不是出于成本考虑,或许硅很难进入光电研究的视野,因为硅实在不是很好的光学材料。虽然硅被广泛用于光的路由、探测、调制和放大,但它并不能有效发光。硅的明显缺陷是,硅晶体中的电子被激励后,会引起硅的晶格震动,结果发出的是热,而不是我们想要的光。

Mario Paniccia是英特尔在硅光子学领域的领军人物,它率领技术团队与高校密切合作,力克硅光子研究难题。与英特尔团队合作的学者众多,如加州大学圣芭芭拉分校教授John Bowers就是该领域的学术权威,研究硅光子学材料和激光已超过25年。

2004年,英特尔研究人员首次展示了带宽超过1GHz的硅激光调制器,比此前硅基调制记录快了近50倍。2005年,英特尔研究人员首次演示了硅可用来放大外部光源、利用拉曼效应产生连续的片上激光光波。2006年9月,英特尔与加州大学圣芭芭拉分校的研究人员宣布成功研发世界上首个采用标准硅工艺制造的电力混合硅激光器,产业化的重大障碍之一被成功解决。在取得成果的基础上,英特尔研究人员连续提高各步骤中关键部件的参数,目前基本都已达到或超过了传统光电子器件的性能表现。

英特尔的新突破

《自然》近期的硅光子最新研究成果是在硅激光探测器上的突破,英特尔使用硅材料创造了雪崩光电二极管性能的世界纪录,不仅性能达到了有史以来最高的340GHz增益带宽积,而且也是低成本的硅光子器件首次击败传统光电材料制造的器件。负责该项目的英特尔高级研究员亢宜敏就此接受了本报记者的越洋电话采访。

雪崩光电二极管被用在光纤传输设备中接收光信号,并将微弱信号放大。相比普通光探测器,它可以在相同功率下探测距离更长,或者相同距离下消耗的功率更小,以此来提高整个系统性能。其考量参数增益带宽积获得提高,同时预示着既可以得到很高的增益,也可以得到很高的带宽或速度。这意味着在给定速度下,能获得更好的放大效果。

“它是低成本、高增益、高带宽的结合,有更大的设计空间可以去降低成本、提高速度、延长距离。”亢宜敏表示,“光通信依赖系统性能,每个环节的功能都非常重要,比如激光器性能提高,系统性能也会相应提高;同样,雪崩探测器做得灵敏度更高,就会缓解性能对其他部件的要求。”从这个意义上讲,这项成果意味着整个硅光子系统都获得了提升。

这个高性能的雪崩光电二极管研发难度在于,锗的晶格常数要比硅大4%,雪崩探测是用锗生长到硅晶上,这就带来了应变,造成晶格错位产生附加噪声,进而产生暗电流。“我们希望暗电流越小越好,因此在研发中做了大量工作以减小暗电流。”亢宜敏说,下一步,英特尔将在更高速度上对这个器件进行验证,以探索不同带宽下的器件需要进行哪些设计上的变化。

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据亨通光电昨晚的公告，基于国家战略与互联网的发展形势，亨通光电与世纪互联立足在各自领域优势，聚焦大数据网络平台建设、运营与安全保密，共同构建智慧城市的数据中心节点，打造中国领先的智慧城市量子安全保密数据中心与大数据基础设施服务运营平台。

事实上，亨通光电与世纪互联此次合作除了得到当地政府部门的政策支持外，双方在各自领域内的优势也提到了一定的积极推动作用。

据介绍，2016年8月，江苏省公布实施《江苏省大数据发展行动计划》，将夯实信息网络基础、构建统一数据资源中心、提升数据中心服务能力、推动创新发展、培育新兴业态、实施重点工程等作为主要任务。而亨通光电拥有通信传输研发、智慧社区、量子安全加密等各方面的产业优势和产业布局，世纪互联拥有在全国骨干网数据中心建设、管理、运营和CDN内容方面的优势，因而双方找到了量子通信和数据中心这两个切入点。

根据协议，双方将在战略层面展开合作，按照资源互补、优势共济、协同运营与利益共享的原则，积极推进智慧城市量子安全保密大数据中心与大数据基础设施服务运营平台建设的深度合作，加快实施智慧社区的数据中心节点建设及CDN内容下沉推广应用，对双方在该领域业务发展将起到积极的推动作用。

共建超级数据中心

亨通光电此次与世纪互联的合作将分多步进行，前期合作主要围绕着量子通信和智慧社区建设展开，未来还将发挥双方在各自领域优势，向智慧城市领域纵深合作发展。

据公告，双方前期合作领域将分为超级数据中心与大数据基础设施建设、量子加密通信IDC技术应用、城市智慧社区三个方面。

在超级数据中心与大数据基础设施建设方面，双方将结合国内主要经济地带智慧城市的发展状况，共同建设包括但不限于量子安全加密的超级数据中心；为互联网和大数据应用提供支撑服务的大数据城市管廊和数据中心节点；联接各城市数据中心节点的大容量骨干光纤网络。

值得注意的是，双方将打造超级数据信息平台与安全保密生态运营平台，创立全新的运营模式。以江苏省为首期建设示范区，分期建设覆盖全省主要经济地带的300个数据节点，并实现由量子安全加密数据中心构成的超级信息平台。

在量子加密通信IDC技术应用合作方面，双方共同就数据中心传输的量子加密进行技术研究和产业合作，推动数据中心实现包括魇洹⒌缌和数据安全的配套升级。在智慧社区方面，双方将在新型智慧社区信息基础设施投资建设、智慧社区运营及增值服务领域联合拓展业务，在智慧城市建设、运营方面开发存在合作条件的项目。

当然，亨通光电与世纪互联的合作不仅限于此，在前期合作领域合作成熟后，双方共同成立合资公司，具体方案在成立公司时另行商议。此外，待相关产业成熟时，双方择机共同发起设立江苏互联网大数据产业投资基金，用于投资建设数据管廊、量子通信、IDC节点、智慧社区、智慧小镇等相关上下游产业，具体内容另行商定。

据了解，双方此次合作分工明确，其中世纪互联提供骨干网IDC机房、CDN节点、CP资源和运营服务团队。亨通光电提供各地社区资源、资金与工程技术力量，初期拟开放提供不少于5万户社区家庭接入用户。双方共同推广大数据管廊、量子数据中心等创新型未来信息基础设施以及智慧社区与城市运营服务业务。

布局量子通信再下一城

作为新一代通信技术，量子通信基于量子信息传输的高效和绝对安全性，成为近几年来国际科研竞争中的焦点领域之一，并引起亨通光电的注意，不过该公司在这方面的布局于去年中才真正浮出水面。

2016年6月，亨通光电与北京邮电大学签署协议，加强在量子光电子学材料与结构、集成-量子光电子技术、弥散态系量子电子学和量子光电子学理论、新型量子光电子学器件、新型光纤及光纤器件、弥聚子论等六个方向的研究。

同年8月，亨通光电与安徽问天量子科技股份有限公司共同投资设立江苏亨通问天量子信息研究院有限公司，在量子保密通信应用示范线的建设与运营、量子保密通信在特定领域的应用、量子保密通信相关应用技术、量子保密通信用新型光纤及量子光电子器件研究等方面开展合作。此后，亨通光电在量子通信领域的发展步伐逐步加快。

今年1月，经江苏省经济和信息化委员会批准，亨通光电承建江苏省宁苏量子干线建设工程项目，干线网连接南京至苏州，形成千兆级的QFTTO量子城域网络。3月，经批准，该干线经苏州又延伸至南通，再经南通延伸至上海边界，将建成包含南京、镇江、常州、无锡、苏州、南通在内，横贯江西方向的量子保密通信干线网络，江苏省量子保密通信网络初具雏形。

3月，亨通光电与中国通信网络技术研究院展开合作，利用联通现有网络资源以及亨通在量子通信方面的研发成果及相关产品设备，探讨量子通信在现网业务中承载能力和可用性分析，促进量子通信在现网中的应用。

而此次与世纪互联的合作，标志着亨通光电在量子通信领域的布局已经初具规模。

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相对于企业产品部门开发的与产品密切相关的技术，企业研究部门所研究的技术离市场更远。在一定程度上，发现这些技术的商业价值犹如玉器市场上的“赌石”，既惊险又刺激，既要运气又需经验。

近日，英特尔中国研究院向媒体演示了6项研究成果。表面上看这6项技术风马牛不相及，加之这仅是英特尔研究院部分阶段性的研究成果，无法系统再现英特尔研究院的战略和技术方向，但这并不妨碍我们从其他角度对这6个演示探究一番。

三个层面看带宽瓶颈

这次演示的“掌上阿凡达”、移动通信基站C-RAN技术和硅光电子学，从技术上看都与带宽相关，从产品上看分别落在智能手机、基站和大数据等不同的市场端。跳出技术与产品，则会看到一番新的天地。

无线视频通话是消耗流量的大户，即便你有足够的银子，受带宽所限，也未必能有流畅的视频图像，特别是在繁华地带。“掌上阿凡达”从智能手机捕获的通话人视频中提取通话人的表情信息，这些表情信息经无线传输后在对方手机上以卡通动画形式再现。这项技术可以增进用户体验，有助于拓展应用市场。它能否成为英特尔的核心技术取决于它能否专利化。这是从市场竞争的角度看技术。

英特尔与中国移动在C-RAN领域的联合研究，从技术上看，是利用虚拟化、云计算等信息技术和协作无线电等数字技术构建的开放架构来替代原有的封闭架构，从而实现资源共享和动态调度，提高频谱效率。3G移动通信替代2G的过程，从技术上看是从窄带变为宽带，从传输内容上看是数据替代语音，从终端市场上看是擅长数据的计算厂商替代擅长语音的传统手机厂商。

如今，电信市场IT化的浪潮继终端市场后开始拍打电信设备市场，它给电信运营商带来的好处是显而易见的：提高频谱利用率、快速部署新业务、降低成本等。这是从产业趋势看技术。曾经在终端市场被IT化浪潮拍倒的诺基亚，如今转向电信设备市场后的命运不言而喻。

从宏观经济看，大数据并非IT厂商推动的，而是由经济全球化浪潮引发的。全球范围内资源的重新配置、产业链的重新组合、市场的重新整合，让所有企业直面复杂而剧变的外部环境，唯有大数据才能让企业实时地应对这种复杂性。

至于此次演示的硅光电子学技术，笔者曾在2010年就以《硅光电子学：IT产业新曙光》做过介绍，它的颠覆性横跨IT与通信产业。

从经济、产业和市场三个不同层面，不难对技术的商业价值做出粗略的评估。

平台技术，英特尔所钟爱

2002年，名为《平台领导》的新书登陆亚马逊，此书的副标题是“英特尔、微软和思科如何推动产业创新”。该书讲述了技术平台对于这些厂商获取和巩固市场垄断起到的决定性的作用，因此，是否具有平台技术属性是判别这些尚在研发中的技术前景如何的重要标准。

从平台技术角度看，这次演示的室内Wi-Fi定位技术将Wi-Fi从无线通信拓展到距离与方位的测定。室内Wi-Fi定位与室外卫星定位两种测量定位技术的结合，便可将手机用户与现实中的三维空间坐标系实时地关联起来，从而给人们来了巨大的有关市场前景的想象空间。这是一个竞争激烈的技术领域，如果英特尔胜出，其在移动终端市场对英特尔的意义，一如笔记本市场上基于Wi-Fi的迅驰对英特尔的意义。

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[关键词]比较法； 光电子学； 教学； 双语课程

中图分类号：H319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0001-02

概述

《Optoelectronics》课程是光电信息科学与工程等专业一门重要的专业基础课程，主要讲述光的产生、光的探测、光的调制的基本原理。在高校专业课程教学中，为了让学生接触到本专业的一些前沿知识和最新研究进展，同时也是为了提高学生阅读外文科技书籍和资料的能力，课程采用外文原版教材和中英文参考书[1-3]，使用双语教学，学生刚接触该课程时出现畏难情绪，缺乏兴趣和主动性。为调动学生学习的积极性，提高教学效率和效果，在教学中应用比较法，不仅使学生在前修课程或本课程前面章节已学的知识点得到巩固和深化，而且使新知识点的教学事半功倍。

比较法的应用

比较法能够开拓学生的思维空间，在分析鉴别中把握知识的重点，较正确地把握概念、原理、结构、计算方法之间的联系与区别。将比较法如何运用于教学中呢？比较法教学，就是把内容或形式上有联系的知识点进行对比、分析，指出其相同点、不同点的教学方法[4]。其主要方法：

（一）求同比较。就是将相同的知识，或性质相似的知识点放在一起加以比较。这样通过相同点的比较，学生把握两组或多组知识点的内涵，能够使理解深入并真正掌握。

（二）求异比较。事物之间存在差异，这是极普遍的现象。在教学实践中，求异比较是启发学生尽量多地寻找出不同点，通过两组或多组知识点间差异的比较，抓住其本质区别，激发学生拓宽对知识点的理解的广度，并可使学生获得更新的结构、性能的设计思路。

高校教学中，在前修课程的基础上，通过专业基础课的学习，为后面的专业课程打下牢固的基础。《Optoelectronics》着重于与光通信技术相关的光电子器件，知识点教学主要分为概念、原理、结构和特性参量的教学。

一、比较法用于关键概念的教学

《Optoelectronics》双语课程中新概念多，仔细归类，发现可作比较的概念不少，如：带间跃迁和带内跃迁、损耗和增益等。在关键概念的教学中，引导学生与前修课程或本课程前面已学的相关概念进行比较，或者直接将两个并列的概念同时引入，比较其异同点。

如图1的PPT所示，在1.6节引入带内跃迁（Intraband transitions）时，与前面已学的1.4节中的带间跃迁通过示意图、条件、跃迁前后状态的变化以及各自应用进行比较，学生不仅很快理解了“带内跃迁”新概念，而且对“带间跃迁”掌握得更深刻。

自发辐射和受激辐射是4.2节中同时引入的概念，教学中：

先给出定义。在热平衡下，如果在半导体的导带与价带中分别有一定数量的电子与空穴，导带中电子以一定的几率与价带中空穴复合并以光子形式放出复合所产生的能量的过程称为自发发射跃迁；导带电子与价带空穴复合过程在适当能量的光子激励下进行的，由复合产生的光子与激发该过程的光子有完全相同的特性（包括频率、相位和传播方向等），这种跃迁过程称为受激发射。

再进行求同比较和求异比较。相同点如图2所示，两种过程前后的状态变化都是导带电子与价带空穴复合发出光子。不同点主要是条件不同，一个是自发的，一个必须有光子激励且光子能量等于禁带宽度；发出的光子的特性不同，自发辐射发出的光子是非相干的，对应半导体发光二极管（LED）的工作原理；受激辐射发出的光子是全同光子，是相干光，对应

半导体激光器（LD）、半导体光放大器（SOA）的工作原理。

通过这样的教学步骤，学生易于理解并在比较中牢固掌握概念，在后续器件原理的学习中，能够熟练应用概念，结合器件结构易于理解工作原理。

二、比较法用于基本原理的教学

基本原理是各课程的重点和基础。在《Optoelectronics》双语课程中，主要是各种器件的工作原理，如检测器原理与光源原理；各种工作模式的原理，如小信号调制、大信号调制和脉码调制。

《Optoelectronics》双语课程的第二章主要阐述了光电检测器――PIN和雪崩二极管（APD），第三章的重点是LED，第四章着重于LD的静态。那么在第四章教学的开始，如图3所示，将课程中光电子器件的两大类――检测器（PIN、APD）和光源（LED、LD）从整体上进行比较。首先找出共同点，无论检测器还是光源都是换能器（Transmitter），只不过检测器是将光能转换成电能，而光源是将电能转换成光能，这样的相同之处就可以引导学生学习第四章时类比前两章的方法。然后找不同点，主要是结构和偏置状态不同，检测器反向偏置，光源正向偏置，这样就可归结于前修课程中的不同偏置下的半导体PN结的工作原理，所以第四章中的很多公式的推导和分析只要抓住结构和偏置的不同，借鉴已有的知识和方法，难点就迎刃而解了。

类似的原理用比较法讲解，也起到了很好的效果，如图4所示，在5.2节引入LD的三种直接调制方式的原理时，通过三种调制方式输入输出波形的比较，让学生直观明了地理解了这三种调制方式，学生当堂能自己作分析比较：小信号调制和脉码调制本质上属于一类，输入脉冲信号都在阈值之上，所不同的仅在于输入信号在阈值之上的调制幅度的大小；大信号调制，并不是输入信号大，而是指输入信号在阈值的上下变化，因此响应速度是最慢的。

三、比较法用于核心器件结构的教学

前面已提到课程中涉及的光电子器件主要是检测器PIN、APD和光源LED、LD，差别主要在于结构，所以本课程中引入新结构的时候，一般都会与前面同一类型的结构进行比较，如PIN和APD、面发射和边发射LED、增益导引型和折射率导引型LD等。

在2.7节引入APD的典型结构时，与2.6节的PIN的结构比较，如图5所示。找出它们的异同，发现最外的两层都是重掺杂而且很薄，吸收区都很厚，区别在于APD多加了一层，这层作为雪崩区，电场强度大而且尽量保持均匀，因此接下来的教学主要围绕这层高场强的雪崩区展开，这样重点突出而且引入快，也引起学生的兴趣第3.5节阐述LED的先进结构，其中边发射和面发射的结构如图6中左边的两个结构图所示，应用比较法，突出主要异同点：都有异质PN结；不同之处以如图6中右边两个简图所示，边发射LED顶面是条形电极，侧边发光，类似LD的发光方式；面发射LED为了得到准直的光束，在顶面电极开口处放置微透镜聚焦。运用对比的方法，并化繁为简，画出简图，能让学生一目了然，对结构特点也易掌握。

四、比较法用于重要特性参量计算的教学

比较法不仅适用于定性知识的教学，对器件特性的定量计算也起到触类旁通的效果。

2.4节和2.6节中都有光电流的计算，可通过比较法，在2.4节的基础上便捷地推导出2.6节中的光电流。如图7中上面的能带图所示，当光入射到反向偏置的PN结中，产生的光电流包括P区和N区中的扩散电流以及耗尽区的漂移电流；而当光入射反向偏置的PIN检测器，如图7中下面的能带图所示，P和N都很薄，扩散电流可忽略，而I区的厚度比PN结中的耗尽区的厚度大得多，所以计算其中的漂移电流时，积分号中的产生率不能近似为常数。

课程中最重要的参量计算是围绕器件的转换效率，如图8所示，在第二章虽然反复强调PIN和APD的转换效率、输入光子流、输出电流三者的互算关系，但在作业中有不少同学没有理解，只是背公式，因此出现不少错误。在第三章中再次提到LED的转换效率、输入光子流、输出电流三者的互算关系时，利用比较法，抓住共同点都是换能器，输入量乘以转换效率得到输出量，这样大多数学生能马上领会到效率在等式中的位置对于检测器和光源是不同的，因为两者的输入输出量正好相反。

教学法应用体会

实践表明， 充分利用比较法进行课程教学， 可以帮助学生理解新概念、基本原理、器件结构以及特性参量的计算方法，并巩固原有知识，激发学生的学习兴趣，主动在比较中寻找规律，以达到触类旁通，充分培养学生综合分析能力，提高教学效果。

参考文献

[1] Jasprit Singh. 半导体光电子学（英文版）[M].纽约：McGraw-Hill出版社， 1995.

[2] S. O. Kasap.光电学与光子学（英文版）[M]. 伦敦：Prentice Hall出版社， 2001.

[3]黄德修.半导体光电子学[M].成都：电子科技大学出版社，2013.

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关键词：激光原理；教学实践；教学体系

南京航空航天大学以育人为本，不断丰富和发展办学指导思想。树立并践行“三个为本，三个促进”的办学理念，即“以育人为本，促进人才辈出；以学术为本，促进学术繁荣；以航空为本，促进特色发展”。 把提高质量作为学校教育改革发展最核心最紧迫的任务，坚定不移地走有特色、高水平、内涵式发展道路，形成人才培养新优势，努力出名师、育英才、创一流，在加快建设高水平研究型大学的进程中取得新的更大的成就。

学校学生来自全国各地。长三角地区光电子行业非常发达，考虑到这些因素，对本课程，定位为光电信息科学与技术专业的专业课程，目标是使学生掌握激光器运转的基本物理原理，为后续专业课程的进一步学习奠定基础，为今后在光电子学及相关的电子信息科学等领域从事学术研究和教学工作奠定扎实的理论基础，服务江苏，兼顾长三角，播及全国。

1、教学方法与教学手段

《激光原理》是高等院校光电子技术和有关专业的一门极其重要的专业基础课程[1]。是学习相关课程“激光器件”、“激光技术”、“激光应用”的基础，也是学习光电子学、激光化学、激光生物学、激光光谱学、非线性光学等新的交叉学科的重要基础[2]。为此，除严格的课堂教学以外，我们还配合一些课程设计、专题课堂讨论及前沿学术动态讲座等多种形式。在介绍课程的学习意义时，采用启发式的教学方式[3]。从激光发展历史和相关技术入手，介绍了激光科学技术近50年的发展，其应用遍及科技、经济、军事和社会发展的许多领域。本课程制定了详细的教学内容，明确了教学目标。讲述激光器基本原理、开放式谐振腔理论，讲授激光振荡和放大理论。经过系统地学习，使学生掌握产生激光的基本原理和处理激光问题的基本理论和基本方法[2]。

2、课程的重点、难点及解决办法

本课程是一门理论性较强的课程。主要阐述激光器的基本原理和理论。本课程的重点，是要掌握激光器的基本原理、光谐振腔理论、激光振荡理论。光和物质的共振相互作用是激光振荡和放大的物理基础，这一部分的重点放在阐明光和物质的共振相互作用的基本物理过程和主要理论分析方法方面，课程的难点也在此处[4]。采取多样灵活的教学手段。课堂教学包括：课堂讲解、PowerPoint幻灯片课件、课堂小测验、课堂提问、笔记检查、课后作业、作业及课堂小测验讲评等。十分重视该专业学生英文水平的提高，并一直坚持在讲课中尽量向学生介绍英文的专业词汇。教会学生正确的学习方法。要学好本课程，学生们要建立一套适应于理论知识学习的科学的学习方法，更重要的是，掌握基本物理过程和主要理论分析方法，要求学生必须通过对知识的理解和消化来学习和掌握知识，培养知识的实际运用能力。针对教学内容中的重点和难点内容，采取重点授课，讲解细致、详尽，增加学生的实践机会等措施，使学生真正理解和掌握重点、难点内容。

3、教学资料与实践

我们采用的教材是高等学校电子信息类规划教材“《激光原理》” （第五版），由清华大学周炳琨院士担任主编。一方面，补充一些基本知识，例如学生没有学习过原子物理的有关知识，在介绍激光基本知识时，加入了有关能级的一些知识点，有利于学生对后面内容的了解和掌握[5]。另一方面，随着激光科学的发展，主讲教师在授课中不断及时补充内容，及时反映国内外激光科学的最新进展，使学生及时了解该学科的发展动向；吸纳兄弟院校本课程的教学经验，取各家之长，丰富我们的教学内容。与《激光原理》课程配套的激光专业实验教学日趋完善，目前已经开设了高斯光束参数测量及透镜变换实验、半导体激光器系列实验、连续激光相位调制实验、激光散斑干涉计量、激光全息干涉振动分析、脉冲调Q Nd：YAG倍频激光器实验、氦氖激光器模式分析实验[6]。随着激光原理和相关科学技术的发展，实验室老师正在筹建新的激光实验，并撰写了现代光学实验指导用书。新的实验设备已经编入211工程学科建设预算，正在采购中。专业实验室面积扩大到250平方米[7]。。我们还与南京东方激光、南京煜宸激光科技、南京激光仪器厂、江苏恒达激光图像、江苏联正利惠激光科技等企业有长期稳定的教研合作关系，经常派学生去实习，或请对方专家来学校交流指导学生。

4、总结。依据教研融合、开放共享和体现特色与水平的原则，以理论与实践结合为特色，阐述了激光原理教学体系建立和完善的经验。目前，已完成了激光原理的课程建设，包括课程教学内容项目建设、实验课程建设等。本课程紧密跟踪学科前沿，一贯坚持把前沿研究内容及时充实到课堂教学活动中，引导学生接触前沿学科知识，保持课程内容的先进性。教学科研互促共进。教学手段丰富灵活。

参考文献：

[1] 周炳琨，等. 激光原理[M]. 北京：国防工业出版社，2009.

[2] 苏红. “激光原理”课程的专题研究型教学方案探讨[J]. 电气电子教学学报，2011， 31（3）： 34.

[3] 苏红. 《激光原理》教学方法的初探与实践[J]. 中国校外教育，2009， 08： 90.

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关键词：电子信息；技术；科学；发展

1引言

随着第三次产业革命的不断深入，科学技术已经成为衡量一个国家综合国力的重要指标，也是一个国家生产力发展的重要推动力量，而在现阶段的科学技术当中，电子信息科学技术已经成为科学技术的最重要衡量指标，电子信息科学技术的发展对推动整个科技的发展都有着重要的作用。而电子信息科学技术的概念是一个较为宽松的概念，包括众多的子学科。如：电子科学与技术、集成电路设计与集成系统、电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程、无线电技术等。我国的电子信息科学技术的全面发展是在改革开放之后才开始的，因此，发展的时间并不长，这也是导致当前阶段我国电子信息科学技术较为落后的一个重要原因。

2现阶段我国电子信息科学技术所存在的问题分析

当今时代信息科学技术的发展有着重要的意义，由于我国现代电子信息科学技术起步较晚，没有抓住发展的机遇，使得我国的电子信息科学技术的发展存在着一定的滞后性，也导致了许多问题的存在。当前阶段我国在电子信息科学技术发展中所存在的问题主要有以下几个方面的内容。

2.1人才问题

自上个世纪90年代，以互联网为代表的电子信息科学技术在我国不断发展之后，我国各大院校都先后设立了相关的专业。但是大部分的院校所培养的人才都只能从事低端的技术维修工作，而不能进行技术上的创新。而现阶电子信息科学技术在未来的发展文/杨森随着科技的不断发展，电子信息科学技术已经成为应用最为广泛的技术之一，被广泛的运用到各行各业当中去，逐渐的改善了人们的生活方式，同时对经济的发展也起到了极大的作用。因此电子信息技术已经成为现阶段整个社会的热点话题。但是人们在使用电子信息科学技术的同时，也发现了一些其中所存在的问题，在本文当中，笔者分析现阶段我国电子信息科学技术在发展与使用的过程当中所出现的一些问题，并以此为基础，分析了在未来的发展状况。

2.2产业环境问题

当前阶段我国的电子信息科学技术产业在产业环境所面临的问题主要分为以下几个方面的内容：第一，市场环境问题。电子信息科学技术的发展也是因为市场的发展提出了相关的需求，但是从整体角度出发，我们可以发现，市场竞争机制的不完善也导致了当前阶段电子信息科学技术整个产业的发展遭受到了严重的恶化，一些电子信息科学技术企业为了获取更多的市场份额，采用一些不正当的手段进行竞争。第二，国家的相关政策不够完善，电子信息科学技术的发展离不开国家法律法规的支持，例如知识产权保护的相关法律法规。但是我国现阶段的知识产权保护法中的关于电子信息技术的知识产权的保护并不是很全面，特别是在新技术保护方面存在着很大的漏洞。

2.3结构问题

电子信息科学技术产业结构是推动电子技术更新的内部动力，我国目前的电子信息科学技术产业虽然实现了规模化发展，但是政府在“铺摊子”的同时忽视了电子信息科学技术产业结构的升级，而核心技术仍然掌握在发达国家手中，使得我国目前的电子信息科学技术发展缺少自主创新能力，从而无法从根本上推动我国科学技术的全面进步。

3电子信息科学技术在未来的发展趋势分析

3.1光电子技术是未来信息技术的核心技术

现代的电子信息技术在理论方面经历了电子学与光电子学两个阶段，我国现在已经全面进入了电子信息科学技术阶段，即将计入光电子阶段。许多科学家曾经预言21世纪是光电子信息科学技术得到发展的世纪。光子可以作为一种能量与信息的载体，同时逐渐形成了信息光子学与电子学，并且都已经得到了一定的发展。因此，在未来的一段时间之内光电子信息科学技术时信息科学技术发展的重要趋势。

3.2计算机技术向智能化发展

计算机技术也是一个较为庞大的技术概念，其中包括计算机硬件技术、网络技术、计算技术等多种不同的技术形式。当前阶段关于计算机硬件的技术已经较为发达，但是在只能化方面还存在着一定的问题。但是随着人们生活水平的不断提高，人们对生活的便利性必然会提出更高的要求，这就使得智能化设备开始不断进入人们的日常生活当中。从总体来看，我们西方发达国家在智能化领域已经取得了一定的进展。例如，谷歌公司开发的无人驾驶技术，已经基本完善并能够投入使用。根据谷歌的相关实验数据表明，谷歌无人驾驶技术已经安全行驶了500万公里。

作者:杨森 单位:成都理工大学信息科学与技术学院

参考文献：

[1]龚成.论电子信息技术的应用特点与未来发展趋势[J].网络安全技术与应用,2014(08):197-198.

[2]李兆铭.论电子信息科学技术的未来发展[J].黑龙江科学,2013(12):257.

[3]赵阵.信息时代军事技术变革对作战方式的影响[D].长沙:国防科学技术大学,2012.

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新兴电子技术是电子技术与其他领域的技术有机结合而形成的新技术。目前电子技术与其他领域技术的结合主要表现在以下三个方面。

1.1 生物工程技术

微电子技术与生物工程技术相结合形成生物芯片技术。目前最有代表性的是DNA芯片，采用微电子加工技术，可以在约1cm的硅片上制作包含有10万多种DNA基因片段的芯片。INA芯片的基本思想是通过施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性，从而达到检测基因的目的。

DNA芯片的作用非常巨大，可用于基因学研究、生物医学等，有可能形成微电子生物系统，如同今天的C芯片一样。

1.2 微机电技术

微机电技术（MELS是集微型传感器、微型执行器、信号处理和执行电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等物理信号，并且转变电子系统可识别的电信号，而且可以处理这些电信号并形成相应指令，完成一定的功能。如电子耳窝、微型镊子（尖端5可夹起一个红细胞）MEMS技术广泛应用于航空、航天、汽车、生物医学、环境监测及军事等领域。

1.3 光电子技术

微电子技术与光子技术结合，形成信息光电子技术和能量光电子技术。光电子技术能够提高信息传输、处理速度和存储容量，是信息社会的主要支撑技术。随着信息光电子技术的发展，可以拉动生物、材料、航天、海洋等新技术的发展。由国际光电子学工业发展协会（PDA）统计预测，到2008年世界光电子产业各分项市场值将超过3000亿美元，4年増长近1倍。我国2005年光电子总产值达80亿美元，年増长率超过50%，预计今后10年将以年均30%左右的速度递増。在技术方面，我国的科研水平较高，但生产工艺技术和器件综合水平较落后，缺乏具有自主P的重大创新成果。目前，长春确定的光谷发展的核心技术是信息显示器件及上下游产品。

新兴电子技术的发展必将成为21世纪发展的支柱产业，将成为新的经济生长点。表现在一方面国家进行科学的宏观规划；另一方面，国家与地方政府加大政策支持和资金投入。以长春市发展光电子技术为例，从重大工程规划上反映了资金投入的力度光电子技术将成为汽车支柱产业之后的又一新的支柱产业。

2.调整专业设置，为振兴东北老工业基地提供人力资源

调整专业设置主要包括两个方面，一是微观上的课程体系改革；二是宏观上的专业方向调整。下面从技术论的观点以及适应产业结构变化来分别加以论述。

2.1 课程改革要适应技术转移的要求

每一次技术的转移都将促进教育教学的改革。在技术进步与教育教学相互融合、互相促进的今天，无论是技术的传授者还是技术的学习者，都应该思索如何构造学习者的主体知识架构，以适应未来个性化的知识社会。从上面电子技术发展的历程来看，每一次电子技术的重心转移，势必推动相关课程的改革；而且随着电子技术重心转移过程的加快，相关课程内容整合的相对滞后，使人才培养难以适应职业技能的需要。因此，在课程改革上一方面应注重学科教育的核心课程，拓宽基础，以宽口径的基础课程对学生进行科学素质教育，适应职业技术变化。另一方面，以基础课程够用为主，充分扩展电子技术的应用，重视与职业技术边界相关课程的开发，培养胜任能力。

2.2 专业设置要适应产业结构的变化

人力资源需求的变化也是推动学校教育教学（尤其职业类技术学院）改革的原始动力。尽管技术与人才需求表现协调的关系，但在实际中却存在着理论与实际的脱离、时间的滞后。必须把握专业设置与调整契机，以适应技术发展与社会需求的需要，推动技术与社会需求、人力资源的协调发展。对于学校如何从电子技术与其他相关技术结合中形成的新兴技术中，探寻出具有21世纪支柱产业性质的专业群，是学校引领技术潮流，代表先进生产力的具体体现。

以长春市重点发展光电子技术为契机，充分把握时机，进行资源整合，设置或调整专业结构。

2.3 新增应用电子技术专业的意义

经过二十多年的实践与探索，我国职业教育有了长足的发展，形成了适合中国特色的职业教育教学模式。在市场无形之手的推动下，从今年起，我国高级蓝领的摇篮一高职教育进入关键性的发展阶段。值得担忧的是，在师资、教学设备没有较大増幅的情况下，社会需求量却在猛増。经济快速发展离不开科学技术成果的运用，科学技术成果的运用是通过生产力最活跃的人力因素来实现，而生产一线人员掌握技术直接由职业教育来完成。在这一链条中，必须构建有效的职业教育教学模式，一方面潜在的推动企业技术的革新与开发；另一方面，适应企业现有技术的发展，以最小的教育投入，培养出大批的技术人才，不仅能够推动企业经济的发展与壮大，而且提高职业教育的有效性，人才发展的时效性，促进职业教育与经济发展的有机融合与平衡。这正是职业院校教育教学创新模式的体现和办学的特色，也是职业教育教学的必然要求。