光电前沿技术范文1
关键词：军队院校；研究生；光电类专业课程
中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0223-03
一、引言
光电技术是战场态势精准感知与全维显示、远程精确打击与对抗等领域的核心关键技术，近年来发生的多次高技术局部战争反复证明，光电装备在军事上的广泛应用，已经对作战方式和作战效能产生了重大影响，成为现代战场上军事高技术对抗的制高点之一。信息化战争中，光电装备的发展水平，在一定程度上决定着武器系统的先进程度，是衡量武器系统作战能力的重要标志，是赢得高技术局部战争胜利的重要保证。随着军队现代化、信息化建设步伐的加快，光电装备的种类将越来越多，应用将越来越广泛，对高层次应用型人才的需求日益迫切[1]。
军校研究生是我军的高层次人才，是我军现代化建设的生力军，其能力素质直接影响高科技武器装备的作战效能的发挥。但是近年来部队反馈意见表明，部分研究生难以适应部队生活，难以胜任岗位工作，引起了军队院校研究生教育、教学的反思[2，3]。专业课程是研究生培养方案中的重要环节，是研究生培养的重要载体。如何通过专业课程教学，既培养学员的扎实的专业素养，又提高学员的任职能力是军校研究生光电类专业课程教学方案改革的目标[1，4]。本文从分析军校研究生光电类专业课程的特点入手，围绕新形势下的强军目标，提出了光电类专业课程教学方案改革的几点建议。
二、新形势下强军目标对军校研究生能力素质的要求
党的十以来，对军队院校教育作出了一系列重要指示，强调人才培养要坚持面向战场、面向部队，围绕实战搞教学，着眼打赢育人才。党的十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》明确提出，“要深化军队院校改革，健全军队院校教育、部队训练实践、军事职业教育三位一体的新型军事人才培养体系”。能打胜仗是党在新形势下强军目标的核心，因此在新形势下，向实战聚焦、向部队靠拢已成为军队院校教育、教学改革的主题。2012年，中央军委颁发的《2020年前军队院校教育改革和发展规划纲要》指出：要建立以能力培养为导向的现代教学体系。这就为军校研究生教学方案改革指明了方向。
作为研究生培养过程的指导性文件，我校研究生培养方案明确指出了光学工程专业研究生的培养目标是培养适合军队、国防和国民经济建设需要，军政素质好，掌握光学工程学科坚实的基础理论和系统的专门知识，具有从事教学、科学研究或独立担负专门技术工作的能力，能够解决科学技术难题的高级专业人才，并具备适应军队建设和信息化条件下联合作战的需要，锻炼成长为高层次参谋、指挥和管理人才的基本能力和素质[5，6]。具体来说，光电类研究生需要具备的能力和素质主要包括专业知识、业务能力和全面素质等三个方面。专业知识主要包括物理学、光学、光电子学等方面的基础理论，电子技术、计算机技术、信息处理技术等相关学科领域的基础知识，光电器件、光电系统研究和工程应用所需的专门知识。业务能力主要包括专业实验技能，综合运用光学工程基础理论及相关学科知识解决工程实际问题的能力，组织管理能力和协作能力。全面素质主要包括身体素质、思想道德、政治素质和军事素质等。
业务能力是军校研究生能力素质的核心。未来战争将是高技术条件下多兵种合成、多要素聚集的全维信息化战争，而主宰战争胜负的焦点在于是否有一支能够驾驭高技术武器装备、适应未来战争节奏的新型军事人才队伍。作为高层次应用人才，光电类研究生的业务能力除了一定的科研能力、创新能力和独立工作能力，更重要的是任职能力，能够将专业知识和能力与光电装备联系起来，熟悉所学专业知识在部队光电装备中的地位、现状、存在问题及解决方法，具备到基层部队岗位任职的能力[7]。
三、军校研究生光电类专业课程的特点分析
（一）课程内容实践性强，多与我军光电装备密切相关
随着我军现代化、信息化建设进程的加快，光纤陀螺、红外制导系统、光电跟踪系统、激光陀螺惯导系统等越来越多的光电装备将列装部队。这些光电装备往往是高新武器装系统的“眼睛”或“心脏”，能够确保战场上看得更清、反应更快、打得更准、隐蔽性更好，在战略预警、防空反导、远海防卫、信息攻防等新型作战力量建设中发挥重要作用。我校开设的光电类专业课程如《光纤传感系统》、《激光陀螺技术前沿》、《光学检测》、《光电惯导技术》、《光电技术前沿》等主要讲授这些光电器件及系统的基础理论、基本结构和基本原理，针对性和实践性均很强[5，8]。
（二）不同课程横向联系密切，多门课程共同支撑一套光电系统
高新武器装备中的光电系统往往是由多个功能模块组成，每个功能模块可能涉及某一门或多门课程。如激光陀螺惯导系统主要由激光陀螺、加速度计和信号处理系统等部分组成。《光学检测》中部分内容讲授激光陀螺的基本原理、激光陀螺中光学元件的精密检测技术；《激光陀螺技术前沿》主要讲授激光陀螺的发展历程、前沿动态和发展趋势；《微弱光电信号处理技术》中部分内容讲授激光陀螺信号的转换、降噪放大和滤波等技术；《光电惯导技术》讲授激光陀螺惯导系统的基本结构、工作原理等。这些课程的内容各有侧重，互相交叉，联系密切，它们共同构成激光陀螺惯导系统的理论基础[5]。
（三）课程内容更新快，多涉及光学工程学科发展前沿
一方面，随着我军武器装备信息化进程的加快，越来越多新的光电装备会列装到部队，有些老旧的光电装备也会更新换代。例如随着新型红外探测器的发展，红外热成像仪将从单波段探测向多波段探测发展，并且逐步实现小型化，特别是在单兵光电系统中，小型化轻量级光电装备的发展非常迅速。光电联合相关处理技术代替传统的电子相关处理技术用于目标的快速识别、跟踪探测和火力指挥与控制。因此光电类专业课程的内容就要及时更新课程内容，做到与光电装备无缝对接。另一方面，光电类课程中《光子晶体技术前沿》、《光纤技术前沿》、《高能激光技术前沿》等都处于光学工程学科发展前沿，属于当前热点研究方向。这些研究方向都处于快速发展的阶段，随着新现象、新原理和新技术不断涌现。因此，要保证课程内容时刻与学科发展接轨，就必须密切关注学科发展动态，及时更新课程内容。
四、军校研究生光电类专业课程教学方案探讨
专业课程是研究生培养方案中的重要环节，是研究生培养的重要载体。如何利用好这个载体，不仅用来让学员掌握相关专业知识，培养学员研究能力、组织管理能力和协作能力，更通过课程教学了解光电系统在武器装备中的应用，光电系统如何有效提高武器装备的作战效能，光电系统的使用如何改变作战模式，光电系统在体系作战中如何发挥作用。这些问题都在教学方案改革中体现。
（一）分类精选教学内容，突出军事特色
将课程内容分为基础理论和应用技术两个大类，梳理出专业课程中的核心知识点。基础理论精选核心知识点，按照体系化、模块化要求，重新构建专业理论体系，夯实学员的理论基础，提高学员的专业素养。应用技术方面，按照“围绕实战搞教学”要求，以部队需求为牵引，从新型光电装备中寻求和挖掘与基础理论的结合点。从大量新型光电装备中选取具有代表性的典型案例，丰富和重构课程教学内容，将特殊性与普遍性有机结合起来，引导学员应用基础理论知识理解光电装备，提高学员分析和认识问题的能力，培养学员能够快速适应基层岗位、驾驭新装备。
（二）广泛采用研讨式、案例式教学方法
传统的“教师讲授+学员练习”的单向传授教学方法常常导致理论与实践的脱节，容易造成研究生在军队任职中陷入“纸上谈兵”的境地。研究生学员已经掌握了一定的基础知识，具备了一定的学习自觉型和自主性。传统单向传授教学方法压制了学员学习自主性的发挥。光电类专业课程教学可以以特定的军事应用为背景，围绕某典型光电装备，开展多角度、多层次研讨，引导学员通过自主学习、自主研究、自主讨论以下问题：（1）光电系统的构成和原理是什么？（2）光电系统在武器装备中起什么作用，如何影响武器装备的性能？（3）武器装备如何影响战术战法？通过灵活运用案例式、启发式、研讨式、情景式等教学方法，努力实现教学从重教到重导的转变，同时通过具体军事应用案例积极引导研究生学员及早与部队对接，向实战靠拢[9，10]。
（三）充分利用MOOC优势，强化自主学习
近年来，各高校加快教育理念及教育管理理念更新，积极推进MOOC、MOORE等新型教学方法运用，建立了良好的MOOC平台。与地方大学研究相比，军校研究生在相同的总课时数内既要学习专业课程内容，又要学习军政知识，专业课程的课时经常显得不足。此外，如前所述，现代高新武器系统一般由多个模块组成，往往涉及多门课程内容。因此在以某一光电装备为案例实施教学时，学员会因其他专业的知识漏洞而无法完全理解光电装备在武器系统中的作用。MOOC、MOORE等新型教学方法的出现可有效解决这些问题[11]。以我校MOOC教育资源为例，我校MOOC平台上集中了《古沙传捷音――光纤技术漫谈》、《精确打击武器装备》、《导弹精度分析与评估》等与光学工程专业相联系的其他专业课程。在讲授某专题之前，教员提前通知学员在MOOC平台上学习该专题涉及的课程内容。利用我校MOOC平台优势，研究生学员在课外自主学习相关专业的知识，进一步完善知识谱系，提高课堂授课效率。
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光电前沿技术范文2
近日，我国成功自主研制出8台深紫外固态激光源装备，不仅是全球首创，有望使我国科学家在一系列前沿探索中占据主动，更能推进我国尖端科研设备产业化。
我国成为世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家
深紫外激光波段（DUV）是指波长短于200纳米的光波，具有能量分辨率高、光谱分辨率高、光子通量密度大等特点。深紫外激光技术在物理、化学、材料、生命等领域有重大应用价值。然而，“缺乏实用化、精密化激光源，影响了DUV科研装备和前沿研究的发展。”中科院理化所研究员、“深紫外固态激光源前沿装备研制”项目首席科学家许祖彦院士说。
要产生深紫外波段激光，关键是找到合适的非线性光学晶体。在科学界，200纳米常被形容为一堵“墙”，谁突破了这堵墙，就可能在深紫外重大前沿装备及相关领域的探索中占据制高点。
经过10余年努力，中科院的科研人员在国际上首先生长出大尺寸氟硼铍酸钾晶体（KBBF）。经测试，该晶体是第一种可用直接倍频法产生深紫外波段激光的非线性光学晶体。许祖彦院士研究组与陈创天院士研究组合作，在此基础上发明了KBBF晶体的棱镜耦合技术，即无需按照匹配角斜切割，即可实现激光倍频输出。
KBBF晶体的棱镜耦合技术，使获取实用化的激光源器件成为可能。该技术已经获得中、美、日3国发明专利授权，保证了我国在深紫外激光输出的全球领先地位。
随着晶体和器件制造的突破，我国科学家在全固态激光领域首次打破200纳米这个壁垒， 搭建了深紫外非线性光学晶体与器件和深紫外全固态激光源两个平台，我国也因此成为世界上唯一能够制造实用化深紫外全固态激光器的国家。
8台科学装备属国际首创，部分产品将进行一定的产业化探索
实用化的深紫外全固态激光源设备出现之前，获取小于200纳米的深紫外波段，主要依靠同步辐射和气体放电等非相干光源。这些光源虽有波长短、波段宽的优势，但设备造价高昂，而且存在能量分辨率低、光子通量小、密度低等不足，不能满足深紫外波段前沿科学装备发展的需求。
“一些同步辐射装备，花费近亿元，体积也非常大，实用性比较差；深紫外全固态激光器不仅大大降低了仪器成本，还有更好的性能。”许祖彦说。经过3年多的努力，我国科学家在国际上首次研制成功8台实用化、精密化的深紫外固态激光源装备。
这8台科学仪器是：深紫外激光拉曼光谱仪、深紫外激光光化学反应仪、深紫外激光光发射电子显微镜、深紫外激光光致发光光谱仪、深紫外激光自旋分辨角分辨光电子能谱仪、光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪、深紫外激光原位时空分辨隧道电子谱仪以及基行时间能量分析器的深紫外激光角分辨光电子能谱仪。
许祖彦介绍，这8台机器，不仅在装备上是国际首创，性能指标也国际领先，并实现了关键指标的突破。目前，这8台科学仪器已经在石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体和催化剂等的研究中获得了重要结果。比如，利用深紫外激光光发射电子显微镜对石墨烯开展研究，为石墨烯等光电子材料发展和应用提供有力的研究手段；利用光子能量可调深紫外激光光电子能谱仪，首次将光子能量连续可调深紫外激光应用到光电子能谱仪，可在变激发波长条件下，同时实现高能量分辨、角分辨和体效应观测功能。
据介绍，我国的尖端科学仪器几乎全为进口，我们虽能写出前沿的论文，却做不出高端的设备，“能产蛋却不能养鸡”。这8台深紫外固态激光源装备及其在科学仪器上的突破，使这一局面得以改观。
值得一提的是，这次研制还进行了一定的产业化探索。“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”总体部总经理詹文山说，在一期项目立项之初，就考虑了今后做产业化的可能，并不是一锤子买卖。为此，项目团队初步打造了“晶体—光源—装备—科研—产业化”自主创新链。在成功研制8台重大仪器设备的同时，还搭建有深紫外非线性晶体和器件研制平台、深紫外固态激光器研发平台和深紫外应用仪器开发平台。
光电前沿技术范文3
关键词：风能；太阳能；风光互补发电；智能电网
随着常规能源价格的不断上涨，新的更清洁的替代能源逐渐兴起，并更具有经济竞争力。目前在众多可再生能源与新能源技术开发中，风能和太阳能最具开发价值。它们是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。近年来，风能和太阳能技术在我国已得到初步应用，这两种发电方式各有其优势，但是都对天气气候十分敏感，仅靠自身很难得到持续稳定的电能，在应用过程中可以考虑二者相结合，采用风光互补发电技术，保证基本稳定的供电需求。
1风光互补发电系统的资源利用
我国幅员辽阔，海岸线长，具有丰富的风能和太阳能资源。据世界气象组织和中国气象局气象研究院统计，我国可开发利用的风能储量约为10亿kW，其中，陆上风能储量约为2.53亿kW（陆上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ， 全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2? a，中值为586kJ／cm2? a[1]。我国太阳能年辐射总量的分布呈西高东低的趋势。
太阳辐射和风速要转换成自然能源都会受到季节、地理和天气气候等多种因素的制约。我国属季风气候，一般是冬半年干燥、风大、太阳辐射强度小；夏半年湿润、风小、太阳辐射强度大。我国学者朱瑞兆通过对风能、太阳能特点的研究和科学分析，结合考虑我国大气环流，天气气候、地形和水体的特征，进行太阳能-风能综合区划，将全国划分为13个大区，31个类型区。
在我国沿海地区，风能、太阳能资源都十分丰富，为风光互补发电系统的发展提供了有利条件。辽东半岛沿海、渤海沿岸、山东半岛沿海、黄河沿岸风能、太阳能在季节变化上呈现互补性，而在东南沿海地区风能、太阳能在季节变化上呈现出了同步性。
因此，在风光互补发电场选址过程中应做好风能、太阳能资源的勘测统计工作，掌握当地风能、太阳能资源和其他天气及地理环境数据，选取风能、太阳能资源丰富的地域开发建设，以保证风能、太阳能资源的合理利用。
2风光互补发电系统组成
风光互补发电系统是由风电系统与光电系统共同组成的供电系统，主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见下图。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
风力发电部分：当风力达到一定风速时，利用风力机将风能转化为机械能，然后通过风力发电机将机械能转换为交流形式的电能，由于产生的交流电压不稳定，需要通过整流器整流，给蓄电池充电，经过逆变器对负载供电。风力机一般分为水平轴和垂直轴两种，目前水平轴风力机应用比较普遍。
光伏发电部分：利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为直流形式的电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。
蓄电池部分：由多块蓄电池组成，起着储存和调节电能的作用，当风力很大或日照充足导致产生的电能过剩时，蓄电池将多余的电能储存起来；当系统发电量不足或负荷用电量增加时，则由蓄电池向负荷补充电能，并保持供电电压的稳定。在常用的蓄电池中，主要有铅酸蓄电池、碱性镍蓄电池和铁镍蓄电池。其中铅酸蓄电池价格低廉、性能可靠、安全性高，且技术上又不断进步和完善，得到了广泛的应用[3]。
控制系统：根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节。一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载；另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行，从而保证风光互补发电系统工作的连续性和稳定性[3]。
逆变系统：由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量。
风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。
风光互补发电系统可以利用风能、太阳能的互补特性，获得比较稳定的总输出，提高发电系统的稳定性和可靠性。在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量，并提高蓄电池的使用寿命。因此，通过合理的设计与匹配，可以基本上实现风光互补发电系统供电，节约投资[4]。
结语
风光互补发电系统具有良好的应用前景，它弥补了独立风电和光电系统的不足，能够向电网提供更加稳定的电能，大大提高了经济效益。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展，同时有助于资源节约型和环境友好型社会的建设。为了促进风光互补发电系统的进一步发展，使其成为一种更具竞争力的清洁电源，应进一步拓展风光互补发电系统的应用领域，积累风光互补发电的使用数据，在应用中逐步形成较完善的可再生能源技术支撑体系，为可再生能源的大规模开发和利用奠定基础。
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光电前沿技术范文4
关键词：立体显示；体三维立体显示；变焦纳米液晶透镜
中图分类号：TN873 文献标识码：A
Three Dimensional Volumetric Autostereoscopic Display
Based on Varifocal Nano-liquid -crystal Lens
SONG Shi-jun, WANG Qiong-hua, LI Da-hai, ZHAO Ren-liang, ZHANG Chao
（School of Electronics and Information Engineering,
Sichuan University, Chengdu 610065, China）
Abstract: Three-dimensional (3D) autostereoscopic display is a frontier technology. We have proposed a 3D autostereoscopic display system based on electrically controllable liquid-crystal (LC) varifocal lens. The varifocal lens operates at high-speed of 50 Hz for flicker-free display. Gradient refractive index nano-polymer dispersion LC (GRIN PDLC) lens is fabricated by ultraviolet exposure through photomask. We developed a high-speed 2D display, e.g. Cathode Ray Tube (CRT) to handle all the depth-sampled images. Such a 3D display system is a novel volumetric autostereoscopic display scheme. A prototype of the display is under way.
Keywords:autostereoscopic display；volumetric 3D display；varifocal nano-liquid-crystal lens
1引言
信息显示是当今电子信息时展的重要技术之一。目前通常的显示几乎都是二维（2D）平面的。所谓三维（three dimensional, 3D）立体显示是指能显示图象深度（第三维）效果，就像我们看真实世界一样，是立体的。3D显示分为佩戴眼镜的3D显示和不戴眼镜的自动3D显示（也叫真3D显示）两大类。前者除了因戴眼镜使观看者不方便外，还会令人疲劳和头晕，不便长期观看，更不利于一些人群，如儿童观看。后者是3D显示的前沿技术，将沿着三个方向发展，即电子全息术、方向多路显示和体显示。真3D显示不会造成观众的视疲劳, 特别是体3D显示能提供满足人体对立体深度的所有暗示，类似于人们对自然物体的立体感。3D显示有着广泛的用途。显示真实的三维世界是人类的梦想，也是从事显示技术研究的科技人员和显示器制造商苦苦追求的目标。3D显示技术成为当今一个引人注目的前沿科技领域。日本、韩国、欧美等国家开发了相关的各种技术和产品。我国在该领域的研究还相当薄弱。
纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。纳米聚合物分散液晶（PDLC）具有可见光透明、响应时间快的特点，在显示和通讯领域有着特殊的应用，成为液晶领域的研究热点。
本文结合3D显示技术前沿和纳米新技术，并在2D显示器和液晶透镜研究的基础上提出采用变焦纳米液晶透镜的体3D立体显示方案。
2变焦纳米液晶透镜的体3D立体显示器的原理与结构
采用变焦纳米液晶透镜的体3D立体显示器由快速2D显示屏和变焦纳米液晶透镜组成，如图1所示。其原理是：用带有变焦透镜的摄像机连续拍摄景物不同景深的2D图像，然后人眼通过同样的变焦透镜来观看按同样时序带有景深信息的该2D图像，3D立体图像就重建于一个空间内。如果景深变化频率在人眼视觉暂留范围内（如50Hz），人眼就能见到连续的3D立体图像了。
为了满足景深变化的需要，该立体显示器的2D显示屏必须具有响应速度快的特点，比普通电视图像的响应速度快数10倍。常规2D电视机和计算机显示屏，如CRT（阴极射线管）和LCD（液晶显示）的响应速度还远达不到，因而必须研制快速2D显示屏。若采用CRT，需要研制快速响应荧光粉等，技术相对简单；若采用LCD，则更具挑战性，因为如今的液晶电视技术是在突破了液晶的响应速度的基础上发展起来的，在快速响应液晶方面，已采用了许多新技术，要满足该立体显示器快于普通液晶电视数十倍的响应速度，需要更新的技术突破。
该系统中的变焦透镜需满足可见光范围透过率高、响应速快、驱动电压低、适当的调焦范围，以及与2D显示屏的同步性好等要求。为此，拟采用电动变焦纳米PDLC（聚合物分散液晶）。因为纳米PDLC的颗粒远小于可见光波长，其透明性相当好。而且纳米级液晶小颗粒具有响应速度快的特点，约100ns，大大满足景深调制50Hz的需要。由于电动调焦，容易实现与2D显示屏的同步。
我们将采用独特的材料和方法来制作纳米PDLC。将聚合物单体、向列相液晶、光引发剂、交联剂和协引发剂组按比例(重量比)称量好，在暗室中均匀混合加热到各向同性态后，注入到由氧化铟锡(ITO)导电玻璃制作的样品盒内，配制的样品尽可能马上进行曝光。对于常规的PDLC，2～5μm大小的液晶微滴分散在聚合物中。采用独特的配方，如采用快速聚合速度的聚合物单体NOA81 或NOA65，聚合物单体在相分离之前就产生聚合物网络，可使PDLC中液晶微滴尺寸降到100～200nm，使它成为一种纳米PDLC；另外，液晶的浓度比常规的PDLC要小，如35%左右（常规40%～80%），以保证获得纳米PDLC。
该方案的电动变焦纳米PDLC透镜采用一个叫做梯度折射率纳米（GRIN ）PDLC变焦透镜。这个GRIN PDLC是均匀紫外光通过具有一定图案的光刻掩模板对液晶/单体进行曝光，从而获得纳米颗粒的梯度尺寸分布而得到透镜特性的，其原理如图2所示[9]。因为弱的紫外光曝光区就形成较大的液晶颗粒，这些较大的液晶颗粒就会具有比小颗粒更低的阈值电压。当均匀电场施加在这个液晶盒上时，由于存在不同的阈值电压，液晶颗粒将具有不同的分子取向，从而导致具有梯度分布的折射率。通过改变光掩膜板的图案，就能实现透镜和微镜阵列。图案掩膜制作PDLC透镜的方法具有制作简单、工作电压低、响应速度快等优点。
纳米PDLC具有透明性好，响应速度快的优点，但缺点是工作电压高，为此我们采取措施降低驱动电压。液晶和聚合物材料的介电和粘度性质、液晶微滴的尺寸、器件厚度决定了PDLC的驱动电压。特别是驱动电压与液晶微滴尺寸成反比，对纳米PDLC驱动电压的影响更是非常突出。而且，由于纳米PDLC液晶微滴很小，被聚合物基体紧紧包裹，它们与聚合物的表面相互作用，即表面锚定能很大，需要更高的电压才可以使液晶分子运动。由于小尺寸液晶微滴是PDLC的一个固有特点，因此降低驱动电压只能通过提高聚合物的导电率或者降低液晶表面锚定能来实现。据此，一方面我们研究了在配方中添加表面活性剂对纳米PDLC驱动电压的影响；另一方面我们开发新的PDLC制作工艺，以降低工作电压。例如，在紫外光诱导液晶/单体相位分离时，施加较强的电压。
3结论
基于电动变焦GRIN PDLC透镜的3D显示器是一个全新的体3D显示方案。该系统能提供满足人体对立体深度的所有暗示，类似于人们对自然物体的立体感，不会造成视疲劳。而且，由于在2D显示器上实现3D显示，3D显示将与现存的2D显示兼容，就像彩色显示与黑白显示是兼容一样。该体3D显示器的实验工作正在进行中，一旦研制成功，将具有可观的应用前景。
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光电前沿技术范文5
关键词：电子；机械；设备；故障；诊断；技术
在电子机械设备故障诊断过程中，诊断对象的故障过程是复杂多变的，在故障发展过程中，由于引起故障的因素在性质、特点及作用方式上是不同的，机械功能状况和所受损害的具体情况也不同，使得故障征兆和演变具有不同形式，诊断中往往难以迅速准确地认识故障的性质，导致误诊。
1 电子机械概述
电子机械主要是以研究电子信息设备与电子系统的机械与结构的设计与制造为核心的，努力提高设备或系统在不同的复杂环境中的电性能。我国工业与电子装备发展过程已经超过40年，在电子设备的设计和制造商处于世界前列，但是也必须认识到先进的电子机械，不仅取决于电子设备的可靠性，也与结构与工艺密不可分。电气设计、结构设计及制造工艺在电子装备中有融为一体的发展态势，当今的电子机械工程就是应这种趋势而产生的新兴学科，国内很多高校也设立了电子机械专业。电子机械同以往的普通机械相比，有其自身的特性：从目的上来说，电子机械旨在于提高电子设备的电气性能系统；从实现手段上来说，电子机械主要通过在机械中加入电子信息技术等来实现电子设备的性能；从机电一体化的载体方面来说，电子机械是电子系统，常规机械是机械结构系统；从电子系统对机械的重要性来说，机电一体化对电子设备至关重要。
2 电子机械故障诊断技术分析
所谓电子机械设备故障，就是指机械系统已偏离其设备状态而丧失部分或全部功能的现象。如某些零件或部件损坏，致使工作能力丧失；发动机功率降低；传动系统失去平衡和噪声增大；工作机构的工作能力下降；燃料和油的消耗增加等，当其超出了规定的指标时，均属于机械故障。电子机械故障诊断技术主要有以下几种：
2.1 基于小波分析的故障诊断方法
小波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。基于小波分析直接进行故障诊断是属于故障诊断方法中的信号处理法。这一方法的优点是可以回避被诊断对象的数学模型，这对于那些难以建立解析数学模型的诊断对象是非常有用的。具体可分为以下4种方法： ①利用小波变换检测信号突变的故障方法连续小波变换能够通过多尺度分析提取信号的奇异点。其基本原理是利用信号在奇异点附近的Lipschitz指数。Lipschitz指数时，其连续小波变换的模极大值随尺度的增大而增大；当时，则随尺度的增大而减小。噪声对应的Lipschitz指数远小于0，而信号边沿对应的Lipschitz指数大于或等于0。因此，可以利用小波变换区分噪声和信号边沿，有效地检测出强噪声背景下的信号边沿（援变或突变）。因此，利用小波变换可以区分噪声和信号边沿，有效地检测出强噪声背景下的信号边沿奇变。动态系统的故障通常会导致系统的观测信号发生奇异变化，可以直接利用小波变换检测观测信号的奇异点，从而实现对系统故障的检测。
除此之外，小波变换可以看作一个带通滤波器，从而可以对信号进行滤波。近年来，已经出现了很多基于小波变换的去噪方法。Mallat提出了通过寻找小波变换系数中的局部极大值点，并据此重构信号，可以很好地逼近未被噪声污染前的信号。Donoho也提出了一种新的基于阈值处理思想的小波去噪技术。利用去噪后的信号可以直接对系统进行故障诊断，也可利用此信号进行残差分析。通过去噪获得系统输出信号来进行故障诊断，方法上比较简单，但对故障的判断受限于观测人员自身的经验。
2.2 光学检测技术
由于故障诊断资料不足，对故障的认识受到较大限制，给明确诊断带来困难，有时所怀疑的故障的一般规律与故障征兆不完全相符，另外排除了一种故障的可能，因此故障诊断的推理过程往往也是模糊的，具有一定程度的不确定性。近年来，光学技术得到了快速的发展并被应用到工业领域，例如在数控机床中光栅系统的应用。光栅测量是利用光的衍射原理，通过叠放的光栅的相对运动，产生与之同步移动的莫尔条纹信号，然后通过读数头与后续电路，将导轨、工作台的位置等信号转变成信号读出来，其读数分辨率可达5nm。当两块相同的长光栅跌合，如果栅线的夹角很小时，莫尔条纹的方向与光栅条纹方向近似垂直。光栅盘上黑白刻线的相对移动，会产生光强度周期性变化，此光信号经光电池转换成为周期性的电信号，对电信号进行分析处理，就可获得光栅相对移动的位移量。
2.3 人工智能诊断
机电设备在运行时均会产生物理变化或者化学性能的转化，这样势必会造成设备的外在形态的改变，如温度升高、电压电流以及功率的变化等，检测人员可以通过对设备的这些参数变化的分析来了解设备的运行状况。故障诊断技术就是依照不同参数的不同变化规律，而预判断设备是否出现故障及出现故障的具置，以便及时采取科学有效的措施，防止出现不必要的损失，提高了设备运行效率和安全性。近年来，人工智能和计算机技术迅速发展，在机械诊断中的运用也越来越广泛。例如，用于大机组和燃气轮机的诊断专家系统、采用概率神经网络、自组织映象和径向基函数网络等的智能诊断神经网络等。Zadeh曾将专家系统、模糊集合、神经网络、概率计算和遗传算法统称为软计算。将软计算中各种方法集成，形成各种类型的混合系统，如用于诊断的模糊专家系统、模糊神经网络等，使各种方法互相取长补短，相辅相成，是一种值得关注的动向。
结束语
电子机械设备一旦由于故障，机械性能降低，无法正常运转，从而影响到生产效率。而受到摩擦、外力、应力以及化学反应的影响，现代机械的零部件会出现磨损、腐蚀、断裂等情况，致使机械产生故障而无法运行，只有采取积极的防御措施，进行及时的修理，能够有效的避免机械故障的产生。
参考文献
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光电前沿技术范文6
以核心技术突破带动滩涂科学开发与高效利用。沿海滩涂开发不能走传统“垦荒”的老路。滩涂开发首先是技术的开发。东台市把滩涂开发的过程既看成是以耐盐树种、耐盐能源植物新品种培育及高产优质高效配套技术体系为重点，推进滩涂的高效开发利用的过程，同时也是累积滩涂开发中不断形成的科技创新成果，使东台成为滩涂开发的研究中心和科技创新中心的过程。实施沿海开发以来，东台市逐步开展滩涂围垦基础科学研究，开展围垦工程对海洋潮汐、入海河流、基础设施、近海物种影响的监测与科学分析，加快促淤打坝、淋盐洗碱等新技术开发，努力为滩涂科学开发提供基础支撑。在一期工程30万亩滩涂围垦综合开发试验区工程中，东台开展耐盐能源植物的引种与选育，建立优良品系，研究植物新品种种苗快繁技术、良种规模化扩繁技术、高效配套栽培技术，开发植物综合利用及深加工技术，大力推进菊芋、甜高梁、蓖麻、海滨锦葵、耐盐油菜等良种耐盐油料作物的规模种植，通过建立万亩以上耐盐能源植物示范基地，形成生态栽培、前后茬连作种植及产品深加工技术体系，构建系列耐盐能源植物产业链。针对沿海生态林建设的需要，加快适合盐土生长的耐盐经济树种的选育，开展新品种快繁技术、良种规模化扩繁技术和盐良技术研究，推广耐盐杨树、滨梅等高效速生树种规模化种植示范，提高盐土复合经营的附加值。建设沿海耐盐植物种质资源库，提高耐盐植物品种选育与持续创新能力。这一系列工作的推进，为促使东台成为沿海滩涂科技创新的中心，科学开发与高效利用沿海滩涂奠定的基础。
把资源优势转化为高科技产业优势，加快产业结构调整的步伐。东台处于太平洋信风带，具有丰富的风能资源，70米高平均风速达到7.5米／秒，再加上辽阔的土地，是发展风能和太阳能等新能源的理想地。沿海开发之初，东台就把这一资源优势与新能源开发联系在一起。神华集团投入20亿元建起了20万千瓦的风电场，目前，首期工程134台风机已并网发电。其年发电量达5亿千瓦时，相当于长江三峡电站单个发电机组的1／3。华电尚德东台10兆瓦太阳能光伏电站也随后落户。在此基础上，东台市将新能源产业向产业链的上游推进。总投资15亿元的上海电气风电设备项目落户东台并竣工投产，全部达产后，年销售将逾40亿元。在新能源产业方面，以尚德太阳能、东新能源、思恩电子、泰胜风电为增长极，大力实施太阳能光伏、风电装备、锂电池正负极材料等项目，打造具有东台特色的新能源产业集群。
东台市资源的优势还在于未被污染。东台从一开始就认识到，只有未被污染的资源才能称得上资源。从沿海开发之初，东台就强调实施绿色生态发展之路。伴随工业结构调整的是农业结构的调整。这里有由美国GLG公司投资建设的世界上规模最大的健康糖源生产企业――东台润洋甜叶菊高科有限公司。有中粮集团投资40亿元，年出栏200万头的生猪饲养加工销售产业，将成为我省沿海最大、华东最大的生态肉猪储备基地和全国最大的乳猪出口基地。还建成114个无公害农产品基地、38个绿色食品基地和10个有机食品基地。绿色食品，再加上东台人将无公害的新能源、生态旅游和制造业均称为绿色，总称为“四绿”，目标就是把东台打造成“绿色之都”。
