光电子学论文范文

前言：我们精心挑选了数篇优质光电子学论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

1995年5月22一26日,在美国马里兰州巴尔的摩召开的第15届“激光与光电子学(CLEO)”和第5届“量子电子学与激光科学(QELS)”会议,是世界规模最大的激光一光电子一量子电子学领域的重要的国际会议。本会议一个特别新的内容是激光在生物学与医学上的应用。同时,还举办了一个庞大的技术展览会,展览了许多与生物医学有关的新产品。会上千余篇,内容主要侧重固态与半导体激光器、非线性光学、超短脉冲激光光源、激光在医学生物学中的应用等。这些论文反映了近年来激光科学技术的进展,现分述如下。

1半导体激光

十分引人注目的是半导体激光器件研究方面的成果。其中有关新材料及其处理过程,器件工作物理机制,器件的设计思想,器件工作向短波段的延拓等,都有很大的发展。光子带隙、半导体量子电子学的理论和实验研究逐步使量子阱异质结激光器迈向实用阶段,并导致光学和光电子学用的量子阱器件以及超短脉冲半导体激光器和高速光探测器件的迅速发展。这对推动高速通讯的发展是十分重要的。垂直腔面发射激光器(VCSEL)的功率转换效率已经高于50%,阑值电流200拼A,工作体积7只7(拜m)2;半导体纳米结构材料已经可以制作出微腔激光器。一个10nm的腔体可产生1000nm波长的窄频带辐射。可见区,特别是蓝绿波段半导体激光器研制令人鼓舞,一旦进入实用阶段,势必剧烈改变小功率可见区激光器销售市场的状况,并将大大扩展激光在科技和生活领域的使用范围。长波可见段630nm,650nm和670nm的红色激光二极管(LD)制作成本较前两年已大大下降。目前可以预感到:在激光显示、激光准直、激光印刷、激光医学生物学应用等方面,半导体红光激光二极管将会迅速占领氦氖激光器的原有市场,取而代之。与此有关的蓝色发光二极管(LED)已开始以远较红、黄、绿色发光二极管高昂的价格投放市场(随着技术改进,将很快降低成本),形成了大型彩色显示屏幕蓬勃发展态势。在半导体激光领域,近年备受关注且影响着该领域进一步发展的课题是半导体纳米结构和微腔以及在这类器件中的相干现象的研究。

2固体激光

迅速发展的另一领域是固体激光器。近两年,明显看到:纤维激光和波导固体激光,可调谐固态激光,特别是用半导体激光二极管阵列泵浦的“全固态化”固体激光器的实用化,将可以达到许多目的:相对廉价、稳定性好、寿命长、波长可调谐范围宽、脉冲宽度窄,还可以具有优良的空间分布光束质量等。因此,具有广泛的应用价值。它已开始取代优质、高功率的气体激光器,用于微束打印和数据存储。尤其值得一提的是:“全固态化”的钦宝石激光器,在连续操作时.波长可调谐范围甚宽(从600~1100nm),功率很易达到瓦级水平。在锁模脉冲运转时,可以产生自锁模,脉宽达数十飞钞,平均功率已达瓦级。如此一来,再配合非线性频率变换办法,可以把激光波段扩展到很大的范围。再加这类激光器的装里有牢靠、调节简便的优点,可以做成车载、机载系统。显然,在不远的将来,有可能由它淘汰染料激光。

3非线性光学

非线性光学领域的论文最为吸引人的是一些新的无机或有机光学材料的诞生和应用。目前从紫外到中红外的实用的光学参童振荡器已商品化。此外,与高速信息公路有关的孤子激光产生和传翰问题,其成果已陆续投人实际使用。

4超短超快激光

会议中研讨的一个特殊领域是超短脉冲激光的产生与测量及其在电子学、医学、成象和超快过程控制方面的应用。钦宝石的锁模飞秒激光装置以及光纤激光器的锁模是与当前研究超短光脉冲发生技术的热点。其中有关的机理与技术已趋成熟,将会很快开辟通信、化学、生物学的应用。

5激光生物医学应用

这次会议的一个新颖论题是:激光在生物医学领域的应用。看来,由于激光技术装置的稳定、成熟、易于操作、价格下降以及其特有的难予取代的优点,将很快渗入生物学研究。以及极其审慎的临床医学应用领域。其中成效特别显著的一个方面是激光诱发荧光技术应用于细胞动力学的数字显微成象和生物学过程监测。高速时间分辨荧光光谱技术已开始成功地用于临床医学诊治。

第2篇

英文名称：Optics & Optoelectronic Technology

主管单位：湖北省科学技术协会

主办单位：华中光电技术研究所;湖北省光学学会

出版周期：双月刊

出版地址：湖北省武汉市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1672-3392

国内刊号：42-1696/O3

邮发代号：38-335

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：2003

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第3篇

光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术［1］。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示［2］。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的［3］。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比。

1光电检测电路的基本构成

光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。这样，就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。其光电检测模块的组成框图如图1所示。

2光电二极管的工作模式与等效模型

2．1光电二极管的工作模式

光电二极管一般有两种模式工作：零偏置工作和反偏置工作，图2所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。图中，在光伏模式时，光电二极管可非常精确的线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲一定的线性。事实上，在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流1。而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声；在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。因此，在设计光电二极管电路的过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计，而不是对两种模式都进行最优化设计［4］。

一般来说，在光电精密测量中，被测信号都比较微弱，因此，暗电流的影响一般都非常明显。本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号，所以，尽量避免噪声干扰是首要任务，所以，设计时采用光伏模式。

2．2光电二极管的等效电路模型

工作于光伏方式下的光电二极管的工作模型如图3所示，它包含一个被辐射光激发的电流源、一个理想的二极管、结电容和寄生串联及并联电阻。图中，IL为二极管的漏电流；ISC为二极管的电流；RPD为寄生电阻；CPD为光电二极管的寄生电容；ePD为噪声源；Rs为串联电阻。

由于工作于该光伏方式下的光电二极管上没有压降，故为零偏置。在这种方式中，影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD，它们将影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。CPD是由光电二极管的P型和N型材料间的耗尽层宽度产生的。耗尽层越窄，结电容的值越大。相反，较宽的耗尽层(如PIN光电二极管)会表现出较宽的频谱响应。硅二极管结电容的数值范围大约在20或25pF到几千pF以上。而光电二极管的寄生电阻RPD(也称作"分流"电阻或"暗"电阻)，则与光电二极管的偏置有关。

与光伏电压方式相反，光导方式中的光电二极管则有一个反向偏置电压加至光传感元件的两端。当此电压加至光检测器件时，耗尽层的宽度会增加，从而大幅度地减小寄生电容CPD的值。寄生电容值的减小有利于高速工作，然而，线性度和失调误差尚未最优化。这个问题的折衷设计将增加二极管的漏电流IL和线性误差。

3电路设计

3．1主放大器设计

众多需要检浏的微弱光信号通常都是通过各种传感器来进行非电量的转换，从而使检测对象转变为电量(电流或电压)。由于所测对象本身为微弱量，同时受各种不同传感器灵敏度的限制，因而所得到的电量自然是小信号，一般不能直接用于采样处理。本设计中的光电二极管前置放大电路主要起到电流转电压的作用，但后续电路一般为A／D转换电路，所需电压幅值一般为2V。然而，即使是这样，而输出的电压信号一般还需要继续放大几百倍，因此还需应用主放大电路。其典型放大电路如图4所示。

该主放大器的放大倍数为A=l＋R2/R3，其中R2为反馈电阻。为了后续电路的正常工作，设计时需要设定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的输出电压。即有

3．2滤波器设计

为使电路设计简洁并具有良好的信噪比,设计时还需要用带通滤波器对信号进行处理。为保证测量的精确性，本设计在前置放大电路之后加人二阶带通滤波电路，以除去有用信号频带以外的噪声，包括环境噪声及由前置放大器引人的噪声。这里采用的有源带通滤波器可选通某一频段内的信号，而抑制该频段以外的信号。该滤波器的幅频特性如图5所示。图5中，f1、f2分别为上下限截止频率，f0为中心频率，其频带宽度为：

B=f2-f1=f0/Q

式中，Q为品质因数，Q值越大，则随着频率的变化，增益衰减越快。这是因为中心频率一定时，Q值越大，所通过的频带越窄，滤波器的选择性好。

有源滤波器是一种含有半导体三极管、集成运算放大器等有源器件的滤波电路。这种滤波器相对于无源滤波器的特点是体积小、重量轻、价格低、结构牢固、可以集成。由于运算放大器具有输人阻抗高、输出阻抗低、高的开环增益和良好的稳定性，且构成简单而且性能优良。本设计选用了去处放大器来进行设计。

本设计选用了去处放大器来进行设计。

图6所示的二阶带通滤波器是一种二阶压控电压源(VCVS)带通滤波器，其滤波电路采用有源滤波器完成，并由二阶压控电压源(VCVS)低通滤波器和二阶压控电压源高通滤波器串接组成带通滤波器。

对于第一部分，即低通滤波器，系统要求的低通截止频率为fc，其传递函数为：

第二部分为高通滤波器，系统要求的高通截止频率为fc，其传递函数如下：

4完整的检测电路设计

本光电检测系统设计的完整电路如图7所示。为方便表示，电路中的R2、R3即为前面等效电路模型中的RT、RF。前级部分由光电转换二极管与前级放大器组成，这也是光电检测电路的核心部分，其器件选用高性能低噪声运算放大器来实现电路匹配并将光电流转换成电压信号，以实现数倍的放大。然而，虽然前级放大倍数可以设计得很大，但由于反馈电阻会引入热噪声而限制电路的信噪比，因此前级信号不能无限放大。

第4篇

一、关于零部件制造设备新技术应用 

目前汽车厂设备关于汽车零部件制造的技术应用形式较多，包括塑料件漆膜粘结、负荷陶瓷制动盘、镁合金等等。就塑料件漆膜粘结新工艺技术来看，其技术应用原理并不是将尤其喷撒到零件表面上，而是运用化学形式通过注塑成型机进行漆膜粘贴，现阶段关于该技术工艺开发与研究较多，其中以克莱斯勒公司为典型代表。在设备技术应用过程中，通过塑料件漆膜粘接能够大大控制零件制造的成本投入，例如在汽车厂设备配备中投入五台左右注塑成型机，汽车漆膜项目就能够顺利开展，而节省下的成本投入在数千万左右。另外，近几年关于镁合金在汽车厂设备制造中的应用也越来越多。应用镁自身优势，能够通过热转换进行生产，除此之外也可以通过电解工艺技术进行生产。应该镁合金进行汽车零件生产其生产成本较高，且耐久性有待进一步提升。但将镁合金由于汽车制造中的传动系零部件及仪表板生产零部件，能够有效提升汽车零件质量及整体性能。就现阶段的应用及研况来看，镁合金更倾向于应用在镁制缸盖及变速器外壳上，这种技术应用目前以欧美国家为主，通过实践技术应用逐渐实现技术普及。尽管镁压铸件使用规模有限，但这种应用技术是目前较多汽车厂生产制造加大关注与研发的新技术形式。 

二、汽车厂关于车身技术应用 

1.计算机模拟技术 

现阶段各国汽车制造企业已经将金属板料形成过程数值模拟作为汽车零部件设计中的一个标准工具，通过这种数值模拟形式能够有效控制次品率、废品率，并提升冲压质量，这对汽车制造企业来讲能够大大降低汽车制造成本。目前在汽车厂设备应用中主要采用模块化冲压技术、特种成型技术等等。通过采用代用控制功能模块式冲压的压力机设备，以及带材矫正机进行系统运行，在运行过程中完成冲模横向位移，并进行带材进给定位功能操作。该系统应用可编程冲压，所以系统能够柔性的满足生产需要，在带材上完成不同汽车零件生产。通过设备串联式加工，能够对工件进行两面冲压加工，最大限度提升设备工艺水平及生产效率。另外，应充分明确应用这种设备技术能够将冲压加工系统柔性与生产效能统一。 

2.亚毫米冲压技术 

亚毫米冲压主要是指将车身冲压件精度控制在0-1.0mm范围。该冲压技术应用对精度要求较高，要保证冲压件尺寸能够精准的控制在亚毫米范围，并严格控制其敏捷度，要有效减少30%以上冲压时间，并对模具设计与制造时间、工装准备时间进行有效控制，缩短整体车型制造时间。 

三、车身焊接设备及工艺技术分析 

随着科技水平提升，车身制造工艺也在这个过程中获得发展，从租出拼接技术到激光复合焊接工艺，经历了技术的创新与研发。 

1、激光复合焊接功能以 

其主要是一种通过借助激光焊接工艺，并同时利用两种焊接技术在焊接区的一种方法。这项技术具有几点优势特点：焊接过程中的电弧高稳定性以及大熔深；焊接焊缝具有较强韧性；无焊缝背面下垂情况；同时也具有较好的经济性。 

2、实例分析 

采取激光复合焊接工艺过程中，主要借助的是MIG复合焊接技术，同时因为此项技术需要与MIG钎焊之间相融合，最终有效克服技术缺陷，能够产生良好电弧稳定性。焊后焊缝熔宽将会可以充分达到设计需要，焊缝表面所具有的光滑程度以及良好可塑性，通常而言，并不需要PVC涂层，则能够利用裸表面完成应用。但是焊缝属于连续性密封焊缝，为此，可以极大程度上提升汽车车身的刚性以及密封性。 

参考文献： 

[1]陈益平，李方茂，余腊凤. 某汽车厂涂装面漆三台空调加湿改造技术方案[J]. 科技传播，2011，21：32-33. 

[2]鲍中美. 汽车生产中工艺设备的选型技术研究[A]. 湖北省科学技术协会.2003湖北汽车学术交流研讨会论文集[C].湖北省科学技术协会：，2003：2. 

[3]马哈中国培训中心——成就最全面的汽车检测设备及技术培训[J]. 汽车维修与保养，2016，08：81. 

[4]葛世名，李工一. 高红外技术在第一汽车厂的应用[A]. 中国光学学会红外光电器件专业委员会、中国光学光电子行业协会红外专业分会、中国电子学会光电子学分会、中国机械工程学会工业炉分会、中国电工技术学会电热专业委员会、中国光学学会锦州分会、云南省光学学会.第八届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C].中国光学学会红外光电器件专业委员会、中国光学光电子行业协会红外专业分会、中国电子学会光电子学分会、中国机械工程学会工业炉分会、中国电工技术学会电热专业委员会、中国光学学会锦州分会、云南省光学学会：，2001：2. 

[5]邓平尧. 分析汽车维修现状与技术设备及质量管理控制[J]. 山东工业技术，2015，21：267. 

第5篇

半导体电子学问题复杂性的持续增加，以及类似微波电子学、光电子学这样的新方向发展说明了目前使用的掺杂工艺没有足够的潜力，而且寻求与开发新的方法是不可避免的。其中一种最有希望的技术是辐射掺杂，即在各种类型辐射的作用下，对半导体的性质有目的地定向改进。中性的粒子，例如中子和γ量子，它们在对半导体晶片和锭料的均匀掺杂中被广泛应用。利用辐射掺杂，非均匀掺杂剖面只能通过应用辐射来获得，它能确保半导体的性质在预定深度上的有效改进。从这一观点出发，最佳的方法是使用短距离的带电粒子，例如加速离子。因为在中止过程中它们能量损失的特殊情况，近年来为了这个目的使用最轻的离子，即质子受到了特殊的关注。过去的几十年中，许多重要工艺方法取得了长足的进步，而这些工艺方法都是在半导体与带电粒子的辐射掺杂过程中发生的。这一切拓展了有关辐射缺陷的产生，它们的性质以及它们与半导体中杂质交互作用的信息，并逐步形成了利用质子束辐射的新方法。现在，有关有选择半导体微观嬗变掺杂和半导体器件中辐射感生缺陷的述评论文在科学出版物中大量地出现。然而至今为止，在全世界相关的文献中还没有有关半导体技术中辐射缺陷工程的述评论文。在这本论文中，作者考察了质子与单晶半导体相互作用的基本原理，而且对现有已知材料的各种类型的质子改变作了详细的分析。

本书共有4章。1　离子激励工艺方法；2　借助带电粒子的半导体嬗变掺杂；3　利用辐射缺陷的半导体掺杂；4　隐埋多孔及损伤层的形成。

本书是世界科技出版社出版的《电子学和系统问题精选》丛书第37卷。本书的第一作者在圣彼得堡理工大学任教，第二作者在俄罗斯RAS俄罗斯科学院所属微电子学与高纯度材料研究所任职。本书引用的参考资料超过400种。对半导体电子学和固态辐射物理感兴趣的科学家、技术人员和学生将会从中受益。

胡光华，高级软件工程师

(原中国科学院物理学研究所)Hu Guanghua，Senior Software Engineer

第6篇

对，都出现了镜子。从本质上说，都和光学有关。

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

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

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

我们如何在为数不多的顶级名校或科研院所中选择一所最适合自己的院校呢？

第一，重视院校综合实力，避免依赖单一数据。

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

第二，光学工程不是什么院校都能“玩得转”。

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

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

浙江大学：为强者而生

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

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

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

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

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

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

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

华中科技大学：光谷传奇

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

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

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

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

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

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

天津大学：精益求精

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

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

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

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

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

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

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

南开大学：虽小而精

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

学科特色：设有教育部光电信息技术科学重点实验室以及博士后流动站。

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

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

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

地理区位：与天津大学相同。

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

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

中国科学院上海光机所：卧虎藏龙

学科地位：上海光机所是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所。

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

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

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

地理区位：地处长三角的核心上海，地理区位优势相当明显。

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

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

第7篇

【关键词】光电子器件 双语 创新 小班化教学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0223-02

一、《光电子器件》双语课程的特点

科学技术的不断发展，让人类社会步入了信息量爆炸性增长的阶段。世界再也不是绕着圆形的地球在运转，人们将其描述为：“the world is flat”，即世界扁平化。信息传送不分昼夜，没有时差和地域的分别。面临这一特殊新时期，对于高科技工程领域而言，专业英语将是获得、掌握、利用这些信息、紧跟时展步伐的重要国际交流工具。当前，双语教学已经成为各大高校专业人才培养的关键，我国各高校根据自身情况开展双语教学课程具有重要意义[1-3]。

南京邮电大学长期以来一直高度重视双语教学在课程建设中的作用。在光学专业领域，先后开设了《应用光学》、《光电子学》和《光电子器件》等双语课程。其中，《光电子器件》双语课程作为光电信息工程专业的选修课程，旨于培养光电子科学与技术领域具有国际视野和竞争能力的科研与技术开发的后备人才。类似于其他工科类双语课程，该课程需要灵活地应用两种不同语言向学生传授知识理论，与学生进行交流和沟通，培养其双语信息的获取、处理、交流和创新能力。让学生掌握光电子技术专业理论知识的同时，了解该领域国际学术前沿，成为真正的创新型人才。此外，以小班为单位进行教学。不同于以往的大班授课模式，由于课堂规模的变化，对教师教学、课堂组织、课程考核等提出了新的要求，为培养创新型人才提供了一种新的方式。

二、《光电子器件》双语课程小班化教学的特殊性

新时期我国高等教育应用型人才的培养，应该以“综合素质”为方向，以应用为目标，以“能力”为主线和核心。不是培养只求一个职业饭碗、缺乏事业志向的人，而是培养具有知识、能力、观念，具有解决实际问题、应对实际工程问题的技术人才。和其他高等教育课程一样，《光电子器件》双语课程是一门应用型、实践性强的工程技术课程，强调理论联系实际，以培养光学工程领域应用型创新人才为目标，内容涉及光电子器件（如光源、光纤和光电探测器、光电调制器等器件）的工作原理和实际器件的设计与选型。部分内容需要紧跟技术发展前沿，体现最新技术的发展动态和现状。《光电子器件》双语课程采用小班化教学，由于其授课对象和课程安排的特殊性，为实现培养创新型人才的教学目标，需要在实际的教学实践中探索与研究有效的教学模式。

在大班双语教学课堂上，由于人数众多往往只采取一种教学策略：以教师为重的单向授课。采用一刀切的考核模式，教学空间的设置并不理想。由于双语课程语言使用的特殊性，学生的英语水平参差不齐，部分书面成绩优异的学生还存在口语表达能力方面的不足，授课过程被动接受将大大降低学生的学习效率，让其失去学习信心。此外，学生还存在团队合作能力不高、沟通能力较低、表达能力差、专业阅读量较少，解决实际问题的能力较差的不足。开展小班化教学的本质，并不仅仅体现在人数上。在学生较少的班级中，开展教育教学活动的教学内容、教学模式和评价方法都将产生全新变化，教育观念将更新，其关键在于促进每个学生的个性化发展。实施小班化教学，首先应树立：“学生为主导”的意识，即学生是教学的主体，处于教学活动的中心地位。主要体现于：学生有更多的时间与教师交流，得到教师的个别化教育，能充分享受教育的资源；其次，实施小班化教学，教师必须树立服务意识，需要根据每个学生的特点、需求，制定教学手段，创设和谐的教学意境，提高教学效率；最后，教师在小班化教学中的主导地位，主要体现于引导学生积极探索、有效地组织教学活动，例如准备课堂问题、组织课堂讨论、反馈学生问题等，培养学生知识探索的精神和学以致用的能力。小班教学中，师生交流的机会明显增多，学生最终的学习效率也将提高。

三、《光电子器件》双语教学小班化教学实施方法

以培养个性化创新型人才为目标，将小班化教学引入《光电子器件》双语课程，实施方法主要包括以下几个方面：

（1）教学活动中加入文献阅读、汇报，引入实际应用相结合的案例教学：前者是指教师布置专业英文文献阅读作业，学生在规定时间内完成阅读报告，并在课上用PPT向全班同学汇报阅读成果；后者旨于引导课后自主学习，多层次递进式教学，注重学用结合，发挥优秀学生的学习潜能，提高水平较弱学生的学习兴趣，教师积极给予学生鼓励。课上介绍实际应用案例，课后引导自主学习。例如：讲解光伏探测器在社会产业中的应用实例，让学生通过文献查阅、思考并总结如何提高电池效率以节约能源。这些实际问题需要应用光电子器件理论所学习到的相关知识去解决，使学生意识到，所学的知识与实际应用是紧密相连的，激发他们的学习兴趣。提出案例的伊始，并不在课堂上立即进行讲解，让学生课后思考。如激光器的封装需要考虑哪些因素？应采用什么结构？在下次课讨论时，学生的方法将丰富多彩，让其在掌握基本知识，学以致用的同时，了解了最新的光电子器件的发展现状。

（2）利用小班教学的优势，实施差异性教学：基于拓展性课题的研究性学习：安排拓展性课题，部分内容超出教学教材，由学生根据教学进度在不同周分组研究完成。让学生抽取题目，根据要求，完成资料搜索、整理、归纳总结知识点并完成报告。（目的：让学生在理解课堂教学内容的基础上展开课外的团队式探索学习、文献分析等活动，在扩充学生知识面的同时，强化其对所学理论知识的理解和应用。在传递知识的同时，通过安排探索性的学习任务培养学生科学严谨的思维习惯，为其将来的科学研究与工作打下良好基础）。如此方式安排难易不同的拓展性课题供学生选择，为优秀学生提供拓展思维、独立探索和发挥才能的机会；让水平弱一些的同学看到自身学习课程的收获。培养思考问题、解决问题的兴趣、提升主动学习的机会。根据学生差异、兴趣爱好和需求，进行同质或异质编组。同质：有利于教师重点辅导，使每个学生获得成功；异质：有利于同学互相帮助、合作互补，并且可在教案的制定上体现出不同分组和不同要求的特点。这种方式能够体现“以人为本”，“因材施教”的差异化培养理念，促进课程教学中的“教与学”、“教学和科研”的融合与相互促进。

（3）合理组织课堂的语言和内容安排：据情况合理搭配语言模式，根据不同学生的外语水平，在一个学期的不同阶段，合理搭配英语授课比例教学法，即每节课首先用英语复习上节课的内容，然后用中文讲授新课。注重活跃课堂气氛，进行师生同堂授课或者角色互换，体现教学民主、教学相长，营造温馨、愉快的氛围。许多研究都体现了师生互动、生生互动、学生―媒介―环境等多维互动对双语教学的重要性。

（4）重构《光电子器件》双语课程的考核模式：实现从注重知识点的考核向知识与能力并重考核的转变。例如，在掌握光电转换基本原理的基础上，要求学生通过文献阅读和课堂讨论，总结与思考，以撰写大论文的方式，递交基于理论知识获得的最新的关于光电子器件（如半导体激光器、光电导探测器等）的设计方案。安排课后作业采用英文题目，要求以英文形式完成，使学生学会使用一些简单句型来表达专业问题。课堂汇报则旨于提高学生独立思考及口语表达能力。教师结合课堂表现、课后作业、演讲汇报等内容进行综合考核，包括现场打分和汇报材料打分。以现场打分为主，包括汇报格式规范、思路清晰、表达流畅程度、对问题的分析应对能力、团队成员的协调能力等；在材料打分方面，主要为大作业报告及其演讲汇报材料的评判，主要评估对所选主题的理解是否透彻，是否抓住了问题的本质。是否具有创新性等。改进后的课程考核方式，将最终考核转变为过程考核占主导地位，体现学生的综合能力，发挥考试的真实体现价值。

（5）精选教材、丰富教学资源：采用难易适中的英文原版教材或原版教材搭配中文参考书的形式。选用原版教材的原因有原版教材内容更详尽，理论更系统更具前沿性，加快了国内与国际接轨教学。将教学过程分为课堂教学和课外学习网站，通过后者将每章的知识点、重点及难点提供给学生，让学生预习。在课堂上采用多维互动教学模式，系统针对性地进行知识点讲授，使学生在较短时间内掌握主要知识。最后，设计教学问卷，内容包括改课程的学习是否能提高英语水平、所选教材是否合适、授课方式是否合理、对授课内容（包括多媒体课件与板书等）是否满意、学生对老师的语言和专业知识是否肯定等。

四、总结

综上所述，双语教学是我国与国际接轨、教育改革发展的必然趋势。《光电子器件》双语课程作为一门培养工程技术领域国际化创新型人才的课程，需要充分考虑到班级学生的个体差异性，发挥小班教学在《光电子器件》课程教学中的优势，促进教育机会的平等，合作学习，保护学生的个性差异，增加师生互动和师生关系的融洽与和谐，增加学生学习的信心，成为创新型的个性化人才。

参考文献：

[1]张志颖，李忠，余丹.高校双语教学的问题与对策[J].黑龙江教育：高教研究与评估2012 （3）：27-28.

[2]龙国智.我国高校双语教学的现状评析[J].改革与开放，2011，2： 173-174.

[3]袁永锋，郭绍义，杨金林.工程材料课程开展双语教学的探讨[J].科教导刊，2014 （35）.

作者简介：

万洪丹（1984-），女，讲师。

第8篇

[关键词]电子信息科学技术；发展现状；发展方向；概况；光电子技术；微电子技术；网络技术

按照现阶段电子信息科学技术的发展现状与发展趋势分析，西方发达国家电子信息科学与技术产业体系以逐渐成熟。伴随市场经济发展速度地提升及大量外资涌入，我国电子信息科学技术产业也得到了极大发展。“十二五”规划中明确指出，应将信息产业列为重点扶植产业，电子信息科学技术的发展必将带动相关行业及国民经济的发展。作为一门理工学科，电子信息科学技术是原有电子学、信息系统、无线电物理学及信息、电子科学的整合，以此构成全面新型学科。因我国电子信息科学技术发展起步晚，为充分发挥电子信息科学技术的作用，相关工作人员及单位必须重视该技术的实际应用与发展，只有这样才能推动国民经济的可持续发展。

一、电子信息科学技术的概况

数学家香农在其1948年发表的论文―通讯的数学理论中指出“信息是用来消除随机不定性的东西”。作为一种普遍联系形式，在所有通讯与控制系统内，信息是一切宇宙万物创建的最基本万能单位。电子信息科学技术是指利用电子技术获取、传递、处理及应用信息的一项技术，传感技术、通信技术、计算机技术与信号处理技术等都是电子信息科学技术的的重要组成部分。伴随电子信息产业的快速发展，电子信息科学技术已经成为现阶段最活跃、渗透能力最强的一项科学技术。在计算机发展的基础上，电子信息科学技术的特点如下：

首先，智能化、集约化。在科学的基础上进行计算机智能研究的建立，其中计算机发展的重要方向就是智能化，现代网络信息技术科对人的感觉行为与思维活动等进行模拟，并进行集约化逻辑分析、综合处理信息。其次，网络化、数字化。伴随计算机技术的不断发展，网络已经成为现代信息技术、计算机技术发展的产物。在信息资源共享、交流互动中，利用计算机高清晰数字处理技术、网络化运行等即可实现。最后，高效化、敏捷化。在开发、研究与应用现代计算机网络技术的同时，可整合、存储各类信息资源，并利用计算机信息处理技术，达到高效、快捷处理信息的目的。

二、电子信息科学技术的现状与发展方向

1、电子信息科学技术的现状

作为19世纪末、20世纪初发展的新兴技术，电子技术在20世纪得到了快速发展，因其应用范围地不断扩大，使电子技术已经成为近代科学技术发展的重要标志。伴随信息时代的到来，信息社会逐渐以微电子技术、电子计算机与互联网为发展趋势。目前电子信息科学技术在国防、科学、工业、医学、通讯等多个领域得到了广泛地应用，其已经成为人们生产、生活及社会经济发展的重要组成部分。作为国民经济支柱产业，现阶段我国信息技术总体水平和发达国家相比，仍存有一定差距。为转变我国信息产业核心技术受控于人的窘境，必须始终坚持建设创新型国家，将掌握装备制造业、信息产业核心技术作为提升国家竞争力的重点。本文以微电子技术为例分析，在不断突破CMOS（金属氧化物半导体）技术极限的基础上，我国微电子技术始终遵循摩尔定律（集成度每18个月平均多一倍，30年尺寸减小1000倍，提升性能1万倍），推动我国集成电路市场的快速发展。但现阶段我国市场自给率较低（25%以下），特别是在以计算机中央处理器（CPU）为代表的IC发展中，发展水平远远低于西方发达国家。

2、电子信息科学技术的发展方向

（1）未来信息技术的核心―光电子技术。电子学、光电子学、光子学为现代信息技术的主要发展阶段。作为信息、能量的载体，光子可产生信息光子学与能量光子学，根据以上两者自身规律与市场发展需要，可进行现代光电子交叉学科与光电子信息产业的建立与发展。（2）微电子―系统集成化发展。作为电子信息硬件产品的重点，集成电路制造技术具有广泛地应用空间，从计算机CPU至各类IC卡都与集成电路息息相关。大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、特大规模（ULSI）集成时代已经成为微电子技术的过去，伴随信息时代的到来及电子信息科学技术的快速发展，集成电路将以硅基CMOS电路为主，向加工细微化、硅片大直径化方向发展。（3）多媒体、智能化成为计算机技术发展方向。计算机技术、PC机、服务器与其外部设备设计开发技术等为计算机技术的主要内容。伴随科学技术水平的不断进步，并行处理技术也得到了高速发展，平均每2年计算机性提升一个数量级。产品结构由计算机为核心逐步向因特网网络设备为核心进行转变，在系统内部存储设备所占比重也逐渐增加，逐步发展为海量存储。计算机、通信与家电设备通过多媒体逐渐融为一体，语言、数字图像交互技术也以实用化的方式呈现在人们面前，促使计算机技术逐渐向多媒体、智能化发展全面发展。（4）通信、网络技术的发展。伴随社会经济的快速发展，人们也越来越依赖网络，促使信息安全的重要性、紧迫性日渐突出，同时也加快了密码理论、密码算法、安全协议、网络安全和信息隐藏等技术的研究与发展。作为全球拥有最大规模移动通信网的国家，现阶段我国移动通信网普及率也有待提升。互联网与移动通信技术的发展，为无线技术发展提供了可靠地保障，同时，由无线局域网（WLAN）扩展到无线城域网（WMAN）的发展为电子信息科学技术的发展也提供了数据信息依据。在通信技术逐步发展为宽带化、个性化与综合化的同时，网络技术也逐步向多业务、高性能与大容量等方向发展。通过将网络信息技术提供给用户，可实现信息通讯的快捷性，推动信息技术的高速发展。

三、结束语

综上所述，作为科技革命重要标志的信息技术，电子信息科学技术已经广泛应用于社会、经济和人们生活的各个方面，作为市场竞争的重要手段，电子信息科学技术发展水平的高低将直接影响到国民经济的发展为此，我们必须正视与发达国家在信息科学和技术方面的差距，加大自主创新力度，大力发展信息产业并重视推动信息技术在产业的应用，进一步提升我国的综合竞争力。

参考文献

[1]冶明福.关于电子信息科学技术发展现状的思考[J].科技致富向导，2011年08期

[2]刘中华；浅析电子信息工程专业、电子科学与技术专业的发展现状[J].现代物业（上旬刊），2015年06期

第9篇

——刘鹏飞

2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者，1985年出生，2007年获南开大学生命科学学院理学学士学位。同年赴美国贝勒医学院留学，从事分子与人类遗传学研究，2012年获博士学位。读博期间，在Cell、American Journal of Human Genetics、Nature Genetics等国际知名期刊10余篇。

刘畅

非常高兴成为“自费生奖学金”获得者。这一荣誉的取得是祖国对我留学生涯的肯定和鼓励。同时，要感谢导师对我的指导，同事对我的帮助，以及家人对我的关爱和支持。

——刘畅

2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者，1984年出生，2007年获北京大学化学、经济学双学士学位，现就读于加拿大不列颠哥伦比亚大学化学系。主要研究方向为新型样品纯化技术的研发，以及单分子和纳米颗粒的超灵敏光学检测。博士期间先后在Analytical Chemistry等本领域顶尖期刊10余篇。同时，担任Electrophoresis等学术期刊以及葡萄牙科学技术委员会的特邀审稿人。曾先后获得加拿大化学会Ryan-Harris研究生奖、美国化学会分析化学研究生奖学金等多项荣誉。

丁铭

虽然身在他乡，但总能感受到祖国的关怀，这种关怀从来没有因为时间和空间而停止过。“自费生奖学金”的获得，对我来说是一份极大的鼓舞，让我更加坚信只要付出，就会有回报，更感觉到了一份强烈的归属感。总有一天，我会带着那份对自然最原始的好奇，对科学最虔诚的求知，对理想最纯真的渴望和对祖国、对人类最无私的责任感，把我所学到的完完全全地奉献给祖国，为祖国的建设贡献自己的一点光和热。

——丁铭

2011年“国家优秀自费留学生奖学金”获得者，1985年出生，2008年获北京交通大学光信息科学与技术专业学士学位，2009年赴英国南安普敦大学光电子学研究中心攻读博士学位，从事微/纳米光纤方面的研究。目前已在领域内知名期刊Applied Physics Letters、IEEE Photonics、The Open Optics Journal、Optics Communications等发表科学论文30余篇。曾多次被邀请作会议报告。

李强

回首来时路，在忙于做试验和写论文的同时，我无时无刻不感受着祖国的脉搏，让我虽身在异国他乡而心有寄托。“谁言寸草心，报得三春晖”，虽身在海外，但祖国是我永远的方向。近年来祖国的科研事业蒸蒸日上，让我无比欣喜和自豪，无论是国家对科研的投入还是对科研人才的珍视都必将为祖国的科研事业插上腾飞的翅膀。青年怀壮志，报国正当时，我一定会把今天的成绩化作明天的动力，加倍努力充实自己以期能随时报效祖国。

第10篇

关键词：工业CT；载物平台；无线遥控；步进电机；单片机；运动控制

引言

工业 CT是计算机断层成像技术在工业上的应用，涉及核物理学、光电子学、仪器仪表、精密机械与控制、计算机图像处理与模式识别等多个学科，是一项技术密集型的高新技术[1]。工业 CT 依据其工作原理大致包括射线源-探测器系统、扫描运动控制系统、数据采集与传输系统、图像重建与处理系统等四部分，其中，扫描运动控制系统是其重要组成部分，它的性能直接影响 CT 图像的质量[2～3]。

研究分析多功能工业 CT测量机扫描运动控制系统存在的运动控制弊端，其载物台仅作X轴的平移和Z轴的转动，在很多场合不能满足所需要的实时成像的需求，因此，对载物台运动控制进行研究，扩展其运动的自由度，进而提出一个在硬件和软件上都具有通用性的无线遥控装置的设计方法进行CT机的径向和层厚方向的扫描运动控制，即Z、Y轴方向移动的载物平台控制装置（Z轴方向既是扫描运动控制的层厚方向，Y轴方向即是CT机扫描运动控制的径向方向），此装置以步进电机为控制对象，继承传统步进电机控制的优点，研制基于单片机的步进电机无线控制Z、Y轴方向的载物台系统，实现整个系统扫描过程的自动化。

1.系统运动方案设计和控制方案设计

1.1系统运动方案设计

由流程图可以看出，在软件设计时，无线遥控载物台移动状态改变前都有让载物台停下的一段语句，这是为了给载物台移动状态改变前加一段缓冲时间，以免转向时产生太大的冲击。另外，在载物台要往相反方向移动时，因为载物平台在两轴端的位置时，霍尔传感器会接收单片机一个低电平，发出指令控制步进电机停止工作，为了避免停止时可能产生瞬时闭合的失误，而使正在得电的电机损坏。

8.结束语

本研究是以解决多功能工业CT测量机在扫描运动控制的径向和层厚方向上的手动操作缺陷，采用无线遥控控制载物平台对其进行位置调整，从而达到最佳的CT成像图像质量为主要研究内容的，通过将无线通信技术、自动控制技术以及单片机与接口相关知识结合完成并实现无线控制功能，

完成了从无线遥控到接收，从单片机处理到执行，从控制步进电机转动到载物平台的软硬件设计的整体设计过程。因此，研究无线遥控载物平台对CT成像质量的影响，对改善工业CT扫描运动控制系统的成像性能具有重要的意义。

参考文献：

[1]张朝宗，郭志平，张朋.工业 CT 技术和原理[M].北京：科学出版社，2009.

[2]孙灵霞，叶云长.工业 CT 技术特点及应用实例[J].核电子学及探测技术，2007，26（4）：486～488.

[3]刘庆珍，郭广平等.工业 CT 的国内外近期发展状况综述[J].冶金分析，2008，28（S2）：1673-1678.

[4]METROTOM蔡司多功能工业CT测量机 德国顶级无损检测与工业测量技术. （ zeiss三坐标[官方授权]-昆山友硕. htm），2011.

[5]冯劲梅，王庆明等.采用单片机的直流电机无线遥控系统[J].机电工程，2010，27（12）：7～10.

[6]余烈. 基于PT2262/2272的无线数据传输[D].武汉科技大学硕士学位论文，2011.

[7]王让.用单片机做的8通道无线遥控器[J].无线电，2008 （1） ： 73-75.

[8]徐玮.51单片机综合学习系统-无线遥控模块的应用[J].电子制作， 2008 （6） ： 29-32 .

[9]王雷，钟爱琴等.AT89系列单片机原理与接口技[M].北京：北京航天航天大学出版社，2008，5

[10]王海波，吴晓光，李沛等.基于AT89S52单片机的步进电机控制系统设计[J].万方数据，2009，11： 161- 162.

[11]高细分步进电机集成芯片THB6128[EB/OL].http：//www#/，2014.

第11篇

关键词 教学改革 创新能力 物理 教学内容

中图分类号：G642 文献标识码：A

0 前言

应用物理学是当今高新技术创新发展的基础，是多种技术学科的支柱。与本专业存在交叉的专业包括光学、工程物理、半导体和材料专业等。目前，我国对物理专业的人才需求仍旧是供不应求，但表面上却是学生就业压力大。对人才培养的需求加上建设创新型国家和国际经济一体化的大背景，要求将创新教育贯穿于各级各类教育的全过程。本研究将立足于应用物理专业学生创新思维与创新能力的培养。对工科院校物理专业培养目标进行符合市场需求的重新定位，为高等院校物理专业深化教育教学改革提供有益经验。

1 研究思路

学院本着“理工交融”的办学特色和“厚基础、宽口径、重实践、求创新”的人才培养模式，着力打造本科生的培养。注重与新科技、新产业以及地方经济结合安排课程，积极开展大学生素质拓展和科技创新活动，正在走出一条分层次培养、适应社会需求的人才培养道路。

2 改革的内容

（1）改革培养方案，优化课程结构，多元化设置培养方向。学院将应用物理专业发展为应用物理、材料物理、光电信息科学与工程三个专业，完成人才培养方案修订，并组织实施。并在实践中进一步修改，使之逐步趋于完善；优化课程结构，按照“少而精”的原则设置必修课；增加选修课比重，允许学生跨系跨专业选修课程，使学生依托一个专业，着眼于综合性较强的跨学科训练；分层次设置课程，尽量做到因材择课，兴趣与学习结合。

（2）改革课堂教学，优化教学形式，把创新能力培育纳入课堂中。学生的创新精神和创新能力的培养也必须渗透到各科课堂教学过程中。多门主干课实施教学模式改革，把创新能力培育纳入课堂中。其中，电磁学、热学、近代物理等课程改革获得学校教学成果一等奖，光电子学基础等课程改革获得校教改立项并通过鉴定，原子物理学获得校精品课程。大学物理获得省级精品课程。用多样的课堂教学形式，加强各学科的相互渗透和交叉综合，拓宽学生的思维空间，注意融合学科前沿知识和高新科技，增大课堂信息量，激发学生的创新精神。

（3）实行实验课分层次立体化教学模式，探索开放式实验教学体系。改革实验室管理运行机制，探索和完善实施开放式实验教学的方法及其在课堂教学、实验技能竞赛、创新实验设计竞赛、本科生毕业设计（论文）中的应用。学生实践创新能力得到了培养和提高。建成了河南省物理实验示范中心、洛阳市光电功能材料重点实验室。

（4）改革和完善学生科技创新体系，建立校内创新实践基地。实行学生科学研究训练计划，引导学生在教师的指导下进行科研训练；鼓励学生申报大学生科研训练计划，科技创新项目等，通过科研促进教学，提高学生的科学素质，培养学生的科学精神。

（5）建立和拓展校企联合培养模式，建立校外实践基地，打造人才培养的新模式。建立和拓展校企联合培养的模式，促进本科教育与社会对人才需求的接轨，提升学生就业能力，打造人才培养的新模式。和洛阳凯迈测控、四季沐歌等与物理专业紧密结合的企业建立联合培养的模式，提高学生实践能力，培养为区域经济服务的实用型人才。

3 初步成果和效果

通过四年的改革，取得了令人满意的效果。

（1）形成新的利于学生创新能力培养的物理专业整体培养方案和人才培养模式，建立系统的大学生创新能力培养体系。建立和完善分层次开放式实验教学体系和新的实验室管理运作模式。建设物理实验教学示范中心开放式实验教学管理网站。发表教研论文12篇，举办全国高等学校“热力学与统计物理”教学与学术研讨会。

（2）学生学习研究的主动性、积极性、创新性明显提高。课外创新实践产生了高质量成果。获得河南省级“挑战杯”，河南省机器人游大赛，中国机器人大赛，全国大学生数学建模，全国大学生英语竞赛等比赛的二十余项奖项；学生申报或授权专利15项；参加SRTP项目40项；学生发表实验研究论文23篇。

（3）开辟适应地方高校物理专业的校企联合培养模式，与洛阳开拓者钼业、洛阳鼎晶电子材料有限公司、洛阳嘉盛电源科技有限公司、洛阳金诺机械工程有限公司先后签订校企合作协议，建立一系列的实习基地，实施“预签式” 培养办学模式。

（4）通过教研结合，学生创新能力培养和科学技术研究相互促进，教师实验科学研究成果显著。物理工程学院五个科研团队（光电功能材料、材料物性分析与模拟计算、光电信息及其图像处理、微纳结构与信息光学团队、光纳半导体与传感材料），共近200篇，其中SCI收录94篇，EI/ISTP收录42篇；主持项目47项，其中国家级项目21项，省厅级项目26项；申请发明专利40余项。

4 结束语

本研究对全国同类高校的理工科专业学生创新能力的培养可起到一定借鉴作用。当然，应用物理专业的办学需要研究的课题还很多，还需要在以后实践中进一步探索。

本研究得到河南省高等教育教学改革研究项目（2012 SJGLX149，2014SJGLX197）

参考文献

[1] 林德华，王新强，李芳昱.应用物理专业课程建设和教学改革[J].重庆大学学报（社会科学版），2009（5）：149-150.

[2] 王心芬，张秀荣.应用物理专业人才培养模式的探索[J].江苏科技大学学报（社会科学版），2006.6（3）：97-100.

[3] 郝世明，李立本，巩晓阳，等.注重创新能力培养的物理专业实验教学改革[J].成才之路，2014（1）：56-56.

第12篇

【关键词】中药黄连饮片；活性成分；检测；光谱成像

文章编号：1004-7484（2013）-11-6864-01

中药饮片是在中药理论的指导下，根据辨证施治和调配制剂的实际需要，对中药材进行一定的加工炮制而形成的产品。由此可以看出中药材的质量也就决定了中药饮片质量的优劣，而中药饮片的质量对临床中药制剂的质量和药效也起着决定性作用。但长期以来国缺乏对中药饮片的质量标准和控制等有效的法律法规。因此，中药饮片质量的检测和控制对于保证中药疗效和广大人民安全使用中药有着非常重要的意义。基于此论文对中药黄连片活性成分进行了检测，现将分析报道如下。

1中药黄连饮片活性成分的检测方法及过程分析

1.1中药黄连饮片活性成分的检测方法分析中药黄连为毛莨科植物黄连、三角叶黄连或云连的干燥根茎，黄连的主要活性成分有小檗碱、黄连碱、甲基黄连碱等，具有清热燥湿、泻火解毒等功效[1]。由于其主要活性成分多数具有荧光，所以采用荧光光谱成像技术对黄连饮片进行检测。光谱成像技术是一门新兴的技术，是传统的二维光学成像技术和光谱技术有机结合的产物[2]。另外，这种技术还集中了光学、光电子学、电子学、信息处理学、计算机科学等领域的先进技术。光谱成像技术运用范围很广，可以进行图像采集、显示、处理和分析解释等[3]。中药黄连饮片活性成分分布的检测主要是通过光谱成像技术构建中药黄连饮片是我光谱成像指纹图谱，从而实现黄连饮片的活性成分空间分布检测，这种检测方法不仅科学，而且可靠、准确。检测结果可以为入药部位选择及饮片质量的评价提供依据。

1.2中药黄连饮片活性成分的检测过程分析在进行实际检测时要先调节系统接收端的高度，以保证达到最大的空间分辨率。然后根据药物的特点设置系统中的参数，主要包括光谱分辨率参数、范围参数和接收器曝光时间参数等，这些参数会根据不同的药品做不同的调整。中药黄连饮片活性成分分布的检测时这些参数的范围是光谱分辨率参数5nm、范围参数480-680nm、接收器曝光时间参数800ms。接着将被检测物品放置到载物台上，要注意调整紫外光源和载物台的相对位置，使其均匀激发显示出若干个狭窄的光谱带。最后用计算机专用软件对检测所得到的数据图像进行处理。2中药黄连饮片活性成分的检测数据分析

中药黄连根部有皮层、木质部、髓部三个部位，这三个部位是可以直接通过肉眼观察到的，但是看不到的是这三个部位中所含有的活性成分是不相同的，甚至存在很大的差异。这种特性的判别只有通过实验才能得出，用光谱成像技术分别在三个人工选取10×10像素的小区域内对这三个部位的活性成分进行检测发现三个部位的光谱曲线存在明显的差异[4]，其光谱曲线平均值如下图所示（图1）。木质部、髓部和韧皮部的峰形和峰位相似显示性较大，而峰面积却存在较大的差异。通过对光谱图像的重构和分类处理，可以清晰地看出中药黄连各部分的活性成分的空间分布状况。统计三个部位中的像素所占面积的对比情况，结果显示，木质部、髓部、皮层各自占的总面积分别为30.3%、18.5%、51.5%。由此可以看出，中药黄连饮片中的主要活性成分在木质部中含量最高、其次是髓部、皮层中的含量最低[5]。3中药黄连饮片活性成分的检测结果讨论

论文对中药黄连饮片活性成分检测的目的是为了观察了解中药黄连饮片中活性成分的分布，有效的对其药用部位进行质量评价。论文以中药黄连饮片为研究对象，结合中药鉴定学与分析化学知识，运用光谱成像分析技术对中药黄连饮片活性成分进行检测。通过对中药黄连饮片活性成分的检测数据的分析，可以看出中药黄连饮片不同组织结构中活性成分的分布差异性比较明显，而且这也直接决定着入药部位的如何选择，但目前中药入药部位的选择主要通过经验来判断的，这对药效的发挥及药品质量的控制都是非常不利的。论文运用荧光光谱成像分析技术对黄连饮片的活性成分进行了检测，实验结果显示可以通过分析黄连饮片不同组织部位的光谱特征，运用主成分分析法确定检品活性成分的空间分布。同时，还可以进一步通过图像分割，获得饮片各组织结构的空间分布及其活性成分的相对含量，这些数据都可以为入药部位的质量控制提供依据。4结语

通过论文的研究发现黄连饮片根茎的不同部位中所含的活性成分量存在一定的差异，其中木质部中含量最高、皮层中的含量最低。同时，论文还可检测出不同部位像素所占的空间面积比例，有效的检测出活性成分具体的分布情况。这些数据不仅有利于确定黄连饮片的主要药效成分，而且可以为其入药提供科学依据。最后，希望论文的研究为相关工作者及研究人员提供借鉴和参考。参考文献

[1]赵静，庞其昌，马骥，等.中药黄连饮片活性成分分布的检测研究[J].光谱学与光谱分析，2012，31（6）：1692-1697.

[2]李彩虹，周克元.黄连活性成分的作用及机制研究进展[J].时珍国医药，2010，21（2）：466-470.

[3]Youn MJ，SO HS，Cho HJ，et al.Berberine a natural product combined with cisplatin enhanced apoptosis through a mitochondria caspase mediated pathway in HeLa cell[J].Biol Pharm Bull，2011，31（5）：789.

第13篇

关键词 激光晶体 径向温度分布 发展趋势

中图分类号：TG156.33 文献标识码：A

0前言

固体激光器在运转的过程中吸收泵浦光能量，除小部分以激光方式输出外，大多数能量转变为热并沉积在激光工作物质内使其产生温升，在不断重复泵浦和热传导作用下，工作物质中温度梯度的存在使原本折射率完全均匀的工作物质变为折射率不均匀的工作物质。由于固体激光器中热效应一直影响着高输出功率和高光束质量，因此，有利于激光工作物质散热是选择激光器工作物质形状的一种因素。因为激光工作物质的热效应严重影响了固体激光器的发展。所以限制热梯度的增加和减小温度梯度对波前影响是获得高光束质量、高功率输出的关键。因此国外为解决固体激光器的热效应问题做不少工作。

1国内外径向温度减小方法的发展现状

在早期的固体激光器中，工作物质通常被加工成圆柱形，这种激光棒目前仍然被国内外广泛使用，但圆柱型的激光棒有很大的径向温度梯度，这种温度梯度是随激光棒直径增加而增大。为了更好散热，减小固体激光器的热效应，人们还把工作物质制造为板条形状、盘片形状等等。目的是在给定激光材料体积情况下增加冷却面积，板条形状激光棒在1972年由美国通用电气公司申报了美国专利。专利号：NO.3.633.126。

板条形状有好的散热条件，但是光学加工难度很大，而且宽而薄的板条固定技术也是困难的，同时制造这样的板条还需要大直径晶体，生长大直径晶体的费用很高。1991年，中国专利申请号为：90205494.5，名称为：新型激光棒。它是在激光棒柱面上刻槽，改变截面面型，扩大散热面。但是这种激光棒加工工艺要求高，实现也不容易。

激光二极管阵列（LDA）泵浦同体激光器，因其与灯泵浦同体激光器相比较，具有效率高、结构紧凑、性能稳定等优点，已经被广泛应用。然而，随着抽运功率的提高。激光品体的热效应同样也非常严重。

近年来，很多人对激光介质的热效应进行了研究lJ-嘲。激光二极管的光束是高斯或者近高斯分布，根据抽运光的特点，以往假设激光晶体轴向抽运光是均匀分布的已经不适用。

由于全固态激光器的应用既要求有高的输出功率又要求有较高的光束质量，为了改善激光晶体热效应对激光光束质量的影响。在圆柱形的激光晶体中轴线上穿一个孔，孔的形状可以根据激光晶体的形状而定，形成中空的激光晶体，在激光晶体的中空部分加上强制型冷却。

2径向温度减小方法的发展现状

提高冷却技术：现有技术下，激光晶体中心部分没有加入冷却，激光棒内存在很大的温度梯度。

提高泵浦技术：激光二极管阵列（LDA）泵浦同体激光器，因其与灯泵浦同体激光器相比较，具有效率高、结构紧凑、性能稳定等优点，已经被广泛应用。然而，随着抽运功率的提高。激光品体的热效应同样也非常严重。近年来，很多人对激光介质的热效应进行了研究。

3结论

高功率激光器技术向着更高功率、更好光束质量、更佳大气传输性能、更高能量转换效率、更紧凑简便的方向发展。在圆柱状的激光棒圆周和中心进行冷却，增大了冷却面积，减小了沿激光棒径向的温度差，因而折射率梯度也减小了，因此：晶体的热透镜效应得到改善，可以提高激光输出功率和光束质量；光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效改善光束产生的波前畸变。并且激光棒易于加工和固定。

参考文献

[1] 于果蕾，黄春霞，孙尧，等.激光二极管端面抽运矩形截面Nd：GdYVO4晶体热效应分析[J].激光与光电子学进展，2007，44（7）：57-60.

[2] 杜秀兰，吴峰.固体激光器的灯泵浦和二极管泵浦方式比较[J].应用光学，2004，25（3）：37-40.

[3] J.Eggleston，T.Kane，K.Kuhn，J.Unternahrer，R.Byer et al.The slab geometry laser-part I：theory.IEEE JQE.1984，QE-20（3）：289-301.

[4] T.Kane，J.Eggleston，R.Byer.The slab geometry laser-part II：thermal effects in a finite slab.IEEE JQE.1985，QE-21（8）：1195-1210.

[5] David Welford，David M. Rines，Bradley J.Dinerman et al.Observation of enhanced thermal lensing due to near-Gaussian pump energy deposition in a laser-diode side-pumped Nd：YAG laser.IEEE J.Q.E.1992，28（4）：1075-1080.

[6] 欧群飞.高功率二极管抽运固体激光器的热效应分析[D].成都：四川大学博士论文，2005：46-63.

第14篇

关键词：开放式 创新 实验 教学模式

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）09（b）-0008-01

传统实验教学方式培养学生实践动手能力主要是在实验室中进行，由于实验条件、实验内容及实验室人员等条件的限制，学生实验大多只是单纯的验证性实验，学生独立思考、自己动手的机会少，同时，受实验要求、场地、器材等多方面的限制，学生不能按自己的想法创造性地实践，正是认识到这个问题，目前许多高校业已开展了开放式实验教学的模式，即通过大量增加实验项目，让学生依据自己的兴趣，进行自主选择具体的实验项目，开放式创新实验是在开放式实验基础上发展起来的一种新的实验课程教学模式，河海大学物理实验中心经过近5年的发展，在河海大学物理实验中心开放式实验选课基础上建立了一套成熟的开放式创新实验课程教学模式。河海大学物理实验中心承担了全校理工科专业4500多名学生的大学物理实验和应用物理专业的近代物理实验、光电子学实验、传感器实验、传感器课程设计和单片机实验教学以及应用物理专业毕业论文任务，实验项目数107个，年实验人时数超过20万，是河海大学规模最大的公共课教学实验中心。河海大学开放式创新实验室成立于2008年，创新实验室的宗旨为：探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以本科学生为主体的创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法、提高其创新实践的能力。

1 教学模式

创新实验课是针对那些有原始创意构思并期望通过学校创新训练实践体系实现的本科学生，由有经验的教师给予一定的初期指导和建议的互动教学课。通过面对面的互动教学，激发引导同学的创新热情、了解掌握同学的创新创意，探讨和完善创新构思，对实施技术路线提供帮助和建议，给我校的创新训练实践、各项创新竞赛提供立项前的初期师生互动管道，在本科一、二年级及早发现、选拔和支持优质学生创新项目，促进我校素质教学和实践教学发展。开放式包含两层意思：一层是选课时间的开放，在课程周期内（每学期16周），学生可以根据自身实际情况，任意选择实验的项目内容（创新实验是40个可选实验项目之一）和实验时间；另一层开放式的含义是特别针对开放式创新实验而言的，指的是创新实验具体项目内容是学生自主提出的，教师负责拟定课程教学模式，学生根据老师的要求，在自主命题的基础上，在指导教师的指导下，完成相关创新实验的内容。

具体选课要求如下：针对有创新想法和需要的学生，选课同学成绩优良，完成本科阶段学习任务学有余力，已经具备原始的创新构思、有一定的调研和准备、有初步的实施思路和设想、能够提出需要辅导的确切具体的问题；每个创意构思由3～5人组成一个创意团队，推选组长一名，组长和各组员都要在网络上进行选课，并选在相同的时间内；下载打印《创新实验登记表》（参见http：//），课前提交电子版，并在上课时提交纸质版，《创新实验登记表》电子版命名格式统一为“组长学号 题目”；评分标准为教师根据《创新实验登记表》里同学提出的新想法或方案，以及拟实施的步骤、成果，师生互动环节等多方面综合评价。

课程运行模式如下：开课时间为第11周至第18周，地点为理学楼A303西（物理创新实验室）；每次创新辅导课时设置为3个学时，第1学时教师将讲解一些本实验室以前的创新作品与创新模式等，第2、3学时为师生互动环节，主要是同学首先提交一份纸质的《创新实验登记表》，教师逐一为上课同学点评《创新实验登记表》里同学提出的新想法或方案，并与同学互动讨论，给予指导或建议；一般每次课程安排指导教师1～3名，容纳1～3个创意辅导单独或混合讨论，选课人数限10组，从第4周开始通过网络选课；上课过程和内容分创意介绍阶段、沟通了解阶段、互动讨论和辅导阶段、修改填写完善《创新辅导登记表》阶段、填写学生创意构思数据库阶段、对学生创意的原创性、先进性、可行性、学生的创新能力以及项目的准备情况、完善程度等方面进行评分阶段等；实验课程结束后，同学可以进一步深入思考提出的创新内容和方案，争取获得一定的创新成果（创新训练项目、论文、专利或获奖等），并于实验课程结束的最后1周内（第18周）提交给教师；对于创新实验成果为发表SCI、EI或中文核心刊物论文，申请国家发明或实用新型专利，以及获得省级以上奖励的同学，本学期实验成绩一律为优秀。

2 结语

河海大学物理实验中心开放式创新实验经过几年来的持续不断的发展，学生累计提交创新实验报告60余份，从中选拔优秀课题参加校级、省级、国家级学生创新课题立项10余项，教师指导创新学生发表SCI、EI等科研论文4篇，申请国家创新专利6项。上述众多成果表明，开放式创新实验课程的开设，通过精心设计方案，加强学生主动创新意识的培养，教师在课程教学中善加引导，课程里就会充满了研究与探索的特色和风格，使学生在实验课程的过程中逐渐受到熏陶，养成勤于思考研究、勇于提出自己独立见解的良好习惯，并为学生发展其科学研究能力和科学创新能力创造了良好的学术环境，使得学生发现问题、分析问题、解决问题的能力都能够得到进一步的提升。

参考文献

[1] 成琼，鲁嘉华，张燕，等.构建创新实验项目开放式运行模式的实践探索[J].实验室研究与探索，2012，31（7）：138-140.

第15篇

【关键词】自动控制理论；Matlab；模糊控制；鲁棒控制；最优化控制

随着控制系统复杂性的增加，不确定因素的增多，要求各控制理论分支有进一步的发展，弥补各理论分支的缺点与不足，以满足更高的控制性能指标。现有的控制理论在线性系统控制中大都能取得良好的控制效果，但对离散、非线性复杂系统领域的研究大都刚刚起步，或处于初级阶段，远未达到人们的期望。而实际工业生产过程的模型一般都很复杂，通常具有非线性、分布参数和时变等特性。因此将控制理论的研究领域推广到非线性复杂系统有重要的实际意义。另外与宏观复杂系统控制相对的量子控制（Quantum Control）也正在作为一个全新的学科领域蓬勃崛起，它的发展也依赖于完善的控制理论和优化控制策略。近年来随着微电子、半导体、计算机等技术的快速发展也强有力的推动了自动控制理论的发展。

一、现代控制理论的产生及其发展

控制理论作为一门科学，它的产生可追溯到18 世纪中叶的第一次技术革命，1765年瓦特发明了蒸汽机，应用离心式飞锤调速器原理控制蒸汽机，标志着人类以蒸汽为动力的机械化时代的开始，后来工程界用控制理论分别从时域和频域角度讨论调速系统的稳定性题，1872年劳斯（Routh E J）和1890年赫尔维茨（Hurwitz）先后找到了系统稳定性的代数据，1932年奈奎斯特（Nyquist H）发表了放大器稳定性的著名论文，给出了系统稳定性的奈奎斯特判据。美国著名的控制论创始人维纳（Wiener N）总结了前人的成果，认为客观世界存在3大要素：物质、能量、信息，虽然在物质构造和能量转换方面，动物和机器有显著的不同，但在信息传递、变换、处理方面有惊人的相似之处，1948 年发表了《控制论—或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》，书中论述了控制理论的一般方法，推广了反馈的概念，确立了控制理论这门学科的产生。

1．经典控制理论。第一代称为“经典控制理论”时期，时间为20 世纪40～50 年代。它研究的主要对象多为线性定常系统，主要研究单输入单输出问题，研究方法主要采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法，它的控制思想首先旨在对机器进行“调节”，使之能够稳定运行，其次是采用“反馈的方式，使得一个动力学系统能够按照人们的要求精确地工作，最终实现对系统按指定目标进行控制。”

2．现代控制理论。第二代称为“现代控制理论”时期，时间为20 世纪60～70 年代。经典控制理论对线性定常系统可产生良好的控制效果，但是它对多输入多输出、时变、非线性系统的控制却力不从心。所以50 年代末60 年代初，学者卡尔曼等人将古典力学中的状态、状态空间概念加以发展与推广，将经典控制理论中的高阶常微分方程转化为一阶微分方程组，用以描述多变量控制系统，并深刻揭示了用状态空间描述的系统内部结构特性如可控性、可观性，从而奠定了现代控制理论的基础。

3．第三代控制理论。以上所提的经典控制理论和现代控制理论都是建立在数学模型之上的，所以统称为常规（传统）控制。它们为了控制必须建模，但许多实际系统的高维性及系统信息的模糊性、不确定性、偶然性和不完全性给基于数学模型的传统控制理论以巨大的挑战。是否可以改变一下思路，不完全以控制对象为研究主体，而以控制器为研究对象；是否可以用人工智能的逻辑推理、启发式知识、专家系统解决难于建立数学模型的问题呢？智能控制的出现正源于这一思想。1967年Leondes 和Mendel 首次正式使用“智能控制”一词，1971 年傅京孙教授指出，为了解决控制问题，用严格的数学方法研究新的工具来对复杂的“环境2对象”模型进行建模和识别以实现最优控制，或者用人工智能的思想建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法，这两者都值得试一试，而重要的是把两种途径密切结合起来协调的进行研究。沿着这一思想出发，现代控制理论将微分几何、微分代数、数学分析与逻辑推理、启发式知识建立和发展了智能控制理论相结合从而形成第三代控制理论大系统理论和智能控制理论。

二、Matlab工程软件