激光技术论文范文1
《激光雷达技术原理》以测量学和数据处理理论和方法为基础，讲授激光雷达技术的基本原理和数据后处理方法，同时结合实际案例讲解激光雷达技术在测绘、地质和工程等领域的应用前景和亟待解决的问题。由于激光雷达是一项测绘新技术，国内还没有成熟的教材，因此结合国际上较为权威的专著《AirborneandTerrestrialLaserScanning》［5］以及国内外相关的研究和应用成果自编了教程，对学生采取了“了解—新型传感器原理”“熟悉—激光扫描仪操作”和“掌握—激光点云数据后处理方法”的教学模式，以达到从理论到实践的教学效果。
1．1了解新型传感器原理
首先，以学生熟悉的全站仪为对照，让学生了解激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器，具有非接触式、精度高(毫米级/亚毫米级)、速度快(可达120万点/秒)、密度大(点间距可达毫米级)的优势，且数据采集方式灵活，对环境光线、温度都要求较低。其次，让学生理解LiDAR的测量原理主要分极坐标法和三角测量法两种。其中，对于极坐标法测量，使学生了解测距的关键在于时间差的测定，引出两种常用的测时方法:脉冲法和相位法;让学生理解直接测时和间接测时的区别以及各自的优缺点，从而进一步了解脉冲式和相位式激光扫描设备的优势、局限性以及应用领域。最后，通过介绍激光雷达采集数据的扫描方式，让学生了解不同平台上的激光雷达传感器的工作特点，如固定式激光扫描仪适合窗口式和全景式扫描，车载、机载以及星载平台适合移动式扫描等。
1．2熟悉激光扫描仪操作
考虑到各类平台激光雷达的作业特点以及现有设备的情况，《激光雷达技术原理》课程以地基三维激光扫描仪为重点，让学生熟悉仪器的外业操作。尽管激光扫描仪数据采集的自动化程度较高，外业采集仍然需要解决扫描设站方案设计和不同扫描站间连接点选择等问题，要求学生在熟悉激光扫描仪软硬件操作的同时，还要掌握激光扫描仪外业采集方案的设计:踏勘工作区，分析研究最优化的扫描设站方案和坐标转换控制点选择，画出相关的设计草图，并设置主要扫描设站的标志。要求设站位置既要保证与相邻站的重叠，又要覆盖尽量大范围的被扫描对象，以减少设站数，从而提高外业数据采集效率。
1．3掌握激光点云数据后处理方法
利用点云数据可视化与点云原始存储格式之间的明显反差，让学生了解激光点云数据后处理的重要性和难点，及其已成为制约激光雷达技术应用瓶颈的现状。根据学生的理解程度，选取了点云的拼接/配准、点云的滤波和分类、点云的分割和拟合等后处理方法，要求学生掌握相关的算法并编程实现。
1．3．1点云的拼接/配准点云拼接是将2个或2个以上坐标系中的大容量三维空间数据点集转换到统一坐标系统中的数学计算过程。要求学生掌握如何解决点云拼接的两个关键问题:同名特征的配准以及旋转矩阵的构造。对于同名特征的配准，使学生了解常用配准方法的特点和适用范围，如ICP方法适合用于精拼接，而基于特征面的方法对场景特征分布要求较高等。着重让学生掌握最常用的人工标靶识别，以及特征面匹配，后者有别于学生所熟知的点特征匹配;对于旋转矩阵的构造，拓展学生在《摄影测量学》［6］中学习的基于欧拉角的旋转矩阵构造，掌握角－轴转角系和单位四元数方法。
1．3．2点云的滤波和分类要求学生了解滤波和分类的目的是解决激光脚点在三维空间的分布形态呈现随机离散的问题。掌握基于高程突变和空间形态学的点云滤波和分类方法。让学生理解单一的信息量会导致算法不稳健，从而引出多源数据融合的思路。目前，已经有很多激光扫描仪生产厂商推出的新产品中实现了多传感器平台的集成，如激光扫描仪会搭载小像幅的数码相机，甚至有些系统还提供由集成传感器生成的红外影像。每种数据源都有其自身的优点和局限性，将多源数据融合能够弥补各个单数据源的局限性，增大信息量，从而提高滤波和分类方法的稳健性。
1．3．3点云的分割和拟合要求学生掌握实现点云分割的相似性原则:平面性、曲面平滑度和邻域法向，以及常用的点云分割方法表面生长法。考虑到点云拟合是由离散激光点坐标计算特征模型参数的过程，要求学生掌握点云拟合中两个主要问题的解决方法:粗差剔除及最优解获取。
2实践教学法
实践教学是卓越工程师培养体系中一个重要的组成部分。作为技术性的测绘工程学科，除应用测量仪器采集数据、应用计算机处理数据的基本能力外，还需要构建实践教学体系以培养学生在实践中选用适当的理论、技术、仪器设备和作业方法解决测绘工程与地理空间信息产品生产实际问题的能力，从而使学生接受测绘工程与地理空间信息产品生产方案设计、实施以及实际应用中测绘工程解决方案确定等系统化训练。《激光雷达技术原理》课程实习要求学生全面应用所学知识，利用实习场地，依据实习目的和要求在老师的指导下分组独立完成全部实习内容。实习仪器为中国地质大学(北京)遥感地理信息工程教研室使用教育部采购专项购买的RIEGLLMSZ620三维激光扫描仪。《激光雷达技术原理》课程实习的目的主要是使学生通过三维激光扫描仪的使用，进一步巩固和加深理解相关理论知识和技术方法。要求熟悉三维激光扫描仪数据采集与处理(包括DEM、等高线和剖面图生成以及三维建模等)的全过程。通过实践性教学，不仅能够让学生掌握基本的软、硬件使用操作方法和LiDAR测量项目的作业流程，而且能够加深学生对所学专业理论知识的理解。培养学生的应用能力、创新能力以及严肃认真、实事求是、吃苦耐劳、团结协作的精神。要求学生必须参加每一个实习环节，协作完成实习任务，独立完成实习报告。实习内容主要包括以下部分。
2．1三维激光扫描
数据的外业采集要求学生分组完成测区划分和踏勘，确定测站位置，根据测区地形，设计外业数据采集方案，完成外业设站、反射标靶布设和数据采集工作。学生需要完成校园内建筑物点云数据和奥林匹克森林公园地形点云数据的采集。
2．2点云数据预处理
要求学生分别利用随机软件RiSCANPRO和上机C语言编程对外业采集的三维点云数据进行预处理，包括点云数据的滤波和拼接。
2．2．1点云滤波1)手动滤波要求学生利用RiSCANPRO对点云数据进行滤波。RiSCANPROv1．7．0有两种模式，即Filterdata和Terrainfilter。前者针对一般数据，后者对于提取地形的数据有明显效果。2)自动滤波要求学生上机应用C语言编程实现数学形态学方法、移动窗口滤波法、迭代线性最小二乘内插法、基于可靠最小值的滤波方法等常用的地形滤波算法，对外业采集的数据进行滤波，并对各算法的结果进行比较和分析。图1为学生基于虹湾地区嫦娥一号激光测高数据，利用五种滤波方法滤波后的数据点残差值分布图［7］。
2．2．2点云拼接1)基于反射标靶的点云拼接要求学生利用RiSCANPRO软件，结合外业数据采集时布设的标靶连接点，对地形和建筑物点云数据进行拼接。激光点云数据的拼接有两种方式:公共反射体的方式和采用使所有的反射体处于同一坐标系统的方式。在实际操作过程中，要求学生对两者结合使用，以期达到更好的拼接效果。2)基于特征面的点云拼接要求学生在对点云进行拟合的基础上，选取至少三对相互正交的特征面，利用C语言上机编程，实现基于特征面的点云拼接，并与单纯基于点的拼接结果进行对比，分析不同方法的优缺点。
2．2．3地形数据处理对地形数据的处理主要包括三角化、平滑、生成等高线和剖面。三角化参数的设置可参考量测工具量测出的点云中两点之间的距离初步设定，这个值可适当调整，目的在于使图中的点云数据彼此之间能尽量大面积地构成三角网;要求学生对已经完成三角化的数据进行平滑处理;针对已经完成平滑的数据，利用RiSCANPRO软件生成等高线。剖面图的显示既可以针对三角化之前的数据，也可以针对三角化之后(包括完成平滑的数据)来操作。
2．2．4建筑物几何模型重建针对《激光雷达技术原理》数据处理方法的教学内容，指导教师结合自身的研究成果组织研究生开发了点云分割和拟合以及三维建模等软件模块，考虑到学生的掌握程度和实用性，要求学生在利用软件模块实现点云数据分割和拟合的基础上，利用AutoCAD软件手工建立建筑物的几何三维模型，基于3DSMAX软件建立建筑物纹理模型。图2为暑期教学实习中指导学生利用商业软件和自主开发的软件模块重建的地大校园主要建筑物的三维模型。
3结束语
激光技术论文范文2
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激光技术论文范文3
关键词：激光技术；教学改革；实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0120-03
自上个世纪60年代美国科学家梅曼发明世界上第一台红宝石激光器以来，激光技术的发展可谓日新月异，已经应用到我们的生活、科研、工业、医学、军事等方方面面[1，2]。在生活方面，我们经常接触到的DVD、数码相机、智能手机、激光打印复印等都应用了激光技术；在科研上，激光可以为我们提供测量基准，提供极端物理条件，可以作为先进的光源；在工业上，激光是信息通信、存储、准直、导航定位、加工、表面处理等必不可少的工具；在医学上，激光美容、激光手术已经为我们所熟知；在军事领域，激光技术更是深入到了武器装备的方方面面，因此激光技术被列为国家战略支撑技术[3]。
《激光技术》是一门讲述如何操控激光、控制激光和应用激光的课程[4，5]，是紧密结合《激光原理》的一门基础专业课，《激光原理》主要讲述的是激光的基本原理和基本知识，而《激光技术》主要针对的是激光的具体技术应用，是从事光学专业必须要掌握的基础知识。
一、教学改革的必要性
《激光技术》课程是光学工程专业课程建设的重要组成部分，它是专业基础课程几何光学和物理光学知识的拓展，是训练学员进一步掌握激光技术的关键课程。我院开始这门课程是在完成《激光原理》课程之后学期开设的，目的是进一步加深学员对光学尤其是激光光学的理解和认识，训练学员掌握激光、操控激光的动手能力，培养综合理解能力、分析问题和解决问题的能力，初步培养学员的创新能力。该门课程设置在激光原理的教学之后，开设在大四学员的秋季学期，该时间段恰逢学员考研的关键时间段，如何通过合理的设计教学实践环节提高教学效果成为迫在眉睫的问题[6]。
研究和解决课程教学中遇到的问题，提高课程教学效果，在大四考研的攻坚阶段让学员利用最少的时间来掌握核心知识，提高教学效果，调动学员的课堂积极性，为此，研究课程教学模式和教学方法，对培养军队高素质新型军事人才具有重要意义。
二、课程教学设计与实践
（一）围绕一个中心展开教学
《激光技术》课程共计6章40课时，如图1所示，课程内容仅仅围绕激光具体应用技术展开，工程应用特点明显。因此，在教学中，我们以“激光的应用技术”为中心展开教学。首先，我们向学员介绍激光的调制与偏转技术，从光学的角度详细介绍三种物理效应――电光效应、声光效应和磁光效应，这是后面讲述调Q、锁模等章节的基础；然后，从激光的能量、功率、脉宽这个应用角度向学员系统地介绍调Q技术、超短脉冲技术和激光放大技术；最后，从光束质量这个应用角度向学员介绍选频与选模技术和稳频技术。可以看出，整个教学的重点都是放在“激光的具体应用技术”上，课程的设计是以“激光的具体应用”展开的。
（二）注重两个兼顾
对于刚刚毕业本科生而言，大多数学员会走向军队和社会，并不一定继续从事科研工作，而课程教学中更加注重物理概念和基本原理的论述，因此，在教学中主要注重原理和应用的结合。例如，在讲述“激光放大技术”时，在介绍完矩形脉冲放大的基本原理之后，专门设置一节课来讲述激光放大的应用，最为典型的例子是美国国家点火装置（NIF）和中国的“神光”计划，结合实例讲述激光放大的基本原理、光学器件的设计、光与物质的相互作用等，形象地展示激光放大的物理过程，加深学员对基本原理的理解。同时，教学中也注重基础知识与最新前沿的兼顾。例如，在讲述“超短脉冲技术”章节时，系统地介绍超短脉冲的基本原理、锁模技术的基础知识，同时，专门开设一次课来讲述皮秒脉冲、飞秒脉冲在微纳加工、激光医学、飞秒化学、超快科学、超快技术等方面的应用以及阿秒脉冲（10-18s）的最新国际前沿，让学员不仅掌握每种技术的基本原理、具体应用技术，还能了解每种激光技术的最新国际前沿，拓展学员的知识面。
（三）强化三个能力培养
对于众多的专业基础课而言，课程内容的知识覆盖面一般都比较广。在教学中让学员掌握各章节的基本原理、基本概念十分重要，但更重要的是培养学员的创新能力和科研能力。因此，在《激光技术》课程的教学中，我们十分注重学员激光应用能力、光学设计能力、分析总结能力的培养。例如，在培养学员激光应用能力时，课程第一章介绍完“声光效应”后，在讲述“调Q技术”的时候，教师会引导学员去应用声光效应去实现激光器调Q运转，在讲述“超短脉冲技术”的时候，教师会引导学员去应用声光效应去实现激光器锁模运转。在培养学员光学设计能力时，让学员单独设计光路结构来降低施加在电光晶体上的半波电压，培养学员的光学设计能力。在培养学员分析总结能力时，结合我校的优势科研方向――激光陀螺，设置专题分析激光陀螺中采用的激光技术。通过三种能力的培养，使学员深刻领悟激光技术的特点、发展趋势和应用优势。
三、教学方法探索
（一）紧贴科研的案例式教学
教师通过实例分析的方法来讲清相关的基本概念与原理，并充分发挥教员的科研优势，课堂案例密切结合教师的科研经历，将科研中实际用的激光技术的相关知识引入到教学过程来，让学员直接了解科研中的激光技术知识，体会激光技术的应用价值。
例如，在讲述“选频选模技术”这一章节时，在课堂上专门增开一节课讲述如何在激光谐振腔里面实现频率的选择，结合激光陀螺研究所高精度低损耗镀膜的科研技术，介绍如何利用多层介质膜反射镜来选频，系统介绍了激光器543nm这一绿光谱线的起振条件、膜系设计准则、科研攻关过程与实验结果；在“稳频技术”章节中，针对兰姆凹陷这种主动稳频技术，引入激光陀螺科研中用到的程长控制镜技术，详细地介绍程长控制镜的基本结构、控制方法、稳频效果和实验结果。紧密结合科研优势，达到科研反哺教学的目的。
（二）基于PROJECT的综合能力训练
《激光技术》课程开设在大四的秋季学期，适逢学员考研的关键时期，结合大四学员特定时期的学习特点，增设探索性题目，设计合理的专题作为考核的一种具体方式，提升学员的综合能力。激光陀螺是一种以Sagnac效应为基础的光学陀螺，是测量载体运动角速率的敏感器件，如图2所示，现已在战术飞机、战术导弹、战略导弹、巡航导弹、海军舰艇、潜艇、姿态基准、反坦克制导、稳定控制等多个领域成为惯性导航系统的理想器件。激光陀螺本身就是一只环形激光器，其中涉及到《激光技术》课程中很多的知识点。在教学过程中，教师将学员以班为单位分成若干组，每一组学员在课程结束时提供一份项目报告，学生可以就激光陀螺中涉及的某种激光技术展开深入的论述，例如激光陀螺中运转的单频激光，涉及到“选频与选模技术”章节的小孔光阑法选基横模的知识，可以就这一点展开分析讨论；也可以对激光陀螺涉及的各种激光技术进行全面的阐述，例如，多层介质膜选频、程长控制镜稳频、He-Ne增益气体、环形谐振腔设计等知识进行归纳总结，通过PROJECT的训练提高学员的综合能力。
（三）演示实验验证平台
紧密结合课程内容，增设《激光技术》课程相关的演示实验或自选实验环节，提高学员课程认知能力，加深课程教学效果。例如，在“调Q技术”章节增设演示实验验证平台，教学中在介绍完“调Q的速率方程理论分析”后，详细介绍了各种调Q激光器实现调Q的具体过程，谐振腔里Q值的变化情况及具体控制实现方法，借助“光电技术综合实验中心”硬件资源平台，搭建演示实验验证平台，如图3所示，在固体激光器谐振腔中插入电光调Q器件前后的激光器输出功率变化情况，如图4所示，从图4可以看出，利用电光效应可以实现谐振腔损耗的调制，提高激光器的峰值功率，压缩脉冲宽度。将该演示实验在军用光电工程和光信息科学与技术本科专业实践教学中试用并改进，加深学员对理论知识和物理概念的理解。
四、结束语
在《激光技术》课程教学团队的帮助下，近几年来，我们在课程教学中不断积累经验、总结规律，取得了不错的教学效果。作为高等院校的科研教学人员，应充分发挥教员的科研优势，课堂案例密切结合教师的科研经历，将基本理论和相关技术紧密结合，多从科研工作角度出发，利用科研来反哺教学，深刻领会激光技术的注重应用的特点，以在教学改革的道路上取得令人满意的成绩。
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Teaching Reform and Practice Exploration of "Laser Technology"
YU Xu-dong，TAN Zhong-qi，YANG Kai-yong，ZHANG Bin
（ College of Optoelectronic Science and Engineering，National University of Defense Technology，
Changsha，Hunan 410073，China）
激光技术论文范文4
摘要：根据企业对激光加工技术专业人才的要求，基于工作过程的项目式课程开发理念，明确《激光设备及加工控制》课程目标，依据企业不同岗位典型的工作任务设立五个学习情境及相应的子学习情境，运用案例分析、项目制定等教学方法，按量化指标对过程和结果实施考核，综合评定学生学习成绩，最终实现教、学、做一体化教学目标。
关键词 ：激光设备及加工控制：课程开发：工作过程
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568(2014)02-0070-02
基金项目：本文系武汉市教育科学“十二五”规划课题“基于工作过程的‘激光设备及加工控制’课程开发研究”（编号：2012C181）的阶段性成果。
《激光设备及加工控制》是激光加工技术专业的专业核心课程。该课程主要是通过对激光设备电气控制技术的学习和技能实训，其综合性和实践性较强，要求学生掌握激光加工设备电控系统工作原理和工作过程，获得必要的岗位技能和相关的激光器装配工职业资格证书。
一、课程目标定位
基于工作过程的《激光设备及加工控制》课程开发是激光加工技术专业课程建设与改革的切入点。为了开发建设好该课程，能够更好地掌握企业对激光设备及加工控制人才的需求情况，对企业进行了行业分析和岗位企业调研，确立了掌握激光设备电气控制技术相关知识和技能是激光加工设备企业从业人员的基本要求，将课程目标定位为知识目标、能力目标和素质目标，如表1。
二、教学内容的设计
《激光设备及加工控制》课程属于激光加工技术专业。根据该专业的人才培养目标，课程的内容主要以满足职业岗位能力对电控技术应用能力的需求为依据确定课程内容，将课程内容设计为5个综合学习情境，主要是根据企业不同岗位典型的工作任务进行构建。每一个学习情境都是完整的工作过程，子学习情境训练学生的单项知识，综合学习情境训练学生的综合应用能力；学习情境对应低级、中级、高级不同的工作岗位，任务难度逐步提高；学习情境可扩展、重组、更新；每个学习情镜对应有课内实训项目和工作任务。
《激光设备及加工控制》课程的教学内容主要包括理论教学内容、实践教学内容和集中实训教学内容。理论教学由12个子学习情镜构成，共32个学时，如表2；实践教学由16个子学习情镜构成，共92学时，如表3。
三、教学方法
演讲法：以多媒体教学的形式讲授单项知识点，主要是理论知识的讲解。
案例分析法：根据激光设备及加工控制课程对分析设计能力要求较强的特点，分析电路设计的实际案例，通过案例边讨论边学习。
演示教学法：演示设备操作和软件使用。采用设备现场或企业生产现场学习的方法，学生具有较高的积极性，无论是理论知识的掌握或实践技能的培养都有实践环境作支撑。
问题引导法：通过问题引导学生掌握教学重点。
讨论式教学法：以小组为单位完成一项典型工作任务，学生通过团结协作共同解决问题，小组长负责，锻炼学生的领导和组织协调能力。
项目教学法：以小组为单位进行项目实施，包括目标设定、制定计划，具体实施、项目检查、分析评价5个步骤。
四、课程考核
课程的考核理实一体化教学占60%，包括平时成绩、作业占6%，课堂表现占6%，期末考试占24%，实训考核占24%；集中实践教学包含四个方面，占40%，其中项目制定占8%，项目实施占20%，实训报告2%，职业素养占10%，按量化指标对过程和结果实施考核，给出评价，评价的标准分A、B、C三个等级。而对于小部分不能完成的情况，对问题进行分析，并且进行指导，最终使学生能够达到基本标准。
五、特色与创新
本课程是校企合作开发的基于工作过程的课程，是与激光公司联合开办的订单培养班——激光制造与加工班的教学实践中提炼出来的，课程内容来源于激光企业实际案例。
1．课程内容独特，岗位针对性强。作为伴随激光产业发展应运而生的高职新专业激光加工技术专业的专业核心课程， “激光设备及加工控制”通过紧密依托国内快速发展的激光产业，培养目标直接面向激光设备生产，使用企业的电气控制、设计岗位，岗位针对性强。
2．每个学习情境都是独立的工作任务。实施了融教、学、做为一体的基于工作过程的学习情境课程教学模式，每一个学习情境都是实际的工作任务，学生在相关企业就业不需要培训，可直接上岗。
3．教材来源于实际应用案例，由企业工程技术人员与专业教师共同完成。教材来源于激光企业产品说明书，实际应用案例，培训手册，等等。
激光技术论文范文5
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部级研究基地。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。
激光技术论文范文6
关键词：激光加工，农业机械制造
1.激光加工技术概述
激光加工技术是一种高度柔性和智能化的先进加工技术, 它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果, 技术涉及范围广。激光加工技术是指各种以高能密度激光束为手段, 通过激光束与材料之间的物理和化学等作用, 实现改变物质形态或性质的先进材料加工技术。激光加工涉及激光物理、材料、电子、机械和工程传热等多门学科, 综合了激光、制造、控制和计算机应用等多项技术, 已成为多学科交叉和多技术综合的一种典型的先进制造技术。激光加工具有非接触、无污染、热影响区域小、加工精度高以及可选区加工等特点, 而且在特定的加工情况下是其他制造方法不可替代的。因此, 激光加工技术在许多行业中都得到了重要而广泛的应用。由于其独特的性能在农业领域得到广泛应用, 在诱变育种、增强种子活力、促进生长发育、提高产量和品质、平地整地、提高节水灌溉能力、防治病虫害等方面发挥着越来越重要的作用。
2.激光加工技术在农机制造中的应用
21世纪是一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代, 我国农业只有加快现代化进程, 才能在国际竞争中立于不败之地。发展现代农业少不了农业机械的支持, 制造技术成为其重要的组成部分。当前农业机械由于其自身应用的特点和工作对象的复杂性, 尤其是农机制造行业的设计加工手段比较落后, 使其创新少, 新产品开发周期长, 成本高,制造质量比较粗糙, 产品寿命相对较短。免费论文参考网。为了大力提高农机的制造技术, 并与其他机械制造业平行发展, 必须加大激光等先进制造技术在农业制造中的应用力度, 提高农机制造企业的现代生产技术水平。
2.1激光快速成型技术在农机制造中的应用
快速成型技术即直接根据CAD模型快速生产样件或零件的技术总称。它集成了技术、数控技术、撒光技术和材料技术等现代科技成果, 是先进制造技术的重要组成部分 。其原理产品三维CAD模型一分层离散—按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。它能根据CAD模型电子模型自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件, 在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件, 解决了从设计到制造的快速对接问题。因此, 该技术可以对产品设计进行快速评价及修改, 有效地缩短了产品的研发周期, 降低了开发成本, 满足了当今竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求, 提高了产品的市场竞争力和企业的综合竞争能力。其中, 激光选区烧结是快速成型制造中的重要工艺方法之一。这种制造方法具有成型速度快、精度高、表面质量好、后置处理简单和省时等特点, 是一个具有生命力的技术, 为制造技术的发展创造了一种新方法。
农业机械生产过程具有特殊性。零件多具有较复杂的形状, 如耕地机械、整地机械和收获机械等。此外, 复杂曲面较多, 如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮和送料螺旋等, 而且根据具体的生产情况不同, 其形状还需相应调整。因此,利用传统的机械加工方法研制这种农业机械零件, 不仅研制开发时间长, 加工工艺复杂, 而且很难达到理想的效果。运用先进的激光快速成型集成技术, 不仅大大缩短新产品的开发周期, 降低开发成本, 而且制造质量也优于传统制造方法。
2.2激光表面强化与热处理技术在农机制造中的应用
激光表面强化与热处理技术是一种新型的材料表面处理技术。激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时, 其表面迅速奥氏体化, 然后急速自冷淬火, 金属表面迅速被强化川。激光热处理是传统热处理技术的发展和补充, 它可以解决其他表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。经过激光处理后, 可以提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能, 延长其使用寿命。总之, 激光表面技术对于提高零部件的表面综合机械物理性能, 改善产品的性能、使用寿命,增强产品的竞争能力起着至关重要的作用。
农业机械量大面广, 种类繁多, 每年由于表面破坏和失效带来的损失非常巨大。资料表明, 农机产品的失效破坏,约60%有是由零件表面的腐蚀和磨损造成的。如耕作、播种和收获机械的许多零部件, 直接与土壤接触, 其腐蚀和磨损相当严重, 导致故障增多、生产率下降, 作业成本明显上升。免费论文参考网。农用动力中的气缸、气门、曲轴, 因磨损和腐蚀常会导致功率下降, 污染增加。各种农用泵、风机和叶片在表面磨损后, 工作性能下降, 寿命降低。因此, 在农机行业中大力推广先进、实用的表面技术, 可显著提高零部件的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损和耐疲劳性能, 能最大限度地延长农机具的使用寿命己对于已损坏的产品, 采用表面修复工艺, 可大大节省资金,经济效益十分显著。
此外, 激光热处理技术在农业机械制造行业应用极为广泛, 在许多关键零件上如缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、农技服务年阀座或活塞环等几乎都可以采用激光热处理。在农业生产中, 机器的工作条件是多种多样的, 有些机器犁、中耕机、播种机和收割机直接在磨料介质中工作, 使许多零件磨损很快。免费论文参考网。另一方面, 为了获得足够的强度, 机器的材料用量较大,不仅浪费材料, 而且显得笨重。对于此类零件, 激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%, 激光合金化可以根据要求选择加人新材料, 形成以基材为基础的新合金层,以获得满意的性能。此外, 由于处理后性能的提高, 可以选用低性能的基材, 从而减少了基材的质量。
2.3激光技术在农机零件修复中的应用
激光技术在农机零件修复中主要是应用激光熔覆技术。激光熔覆技术是一种新型的表面改性技术, 是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化, 并快速凝固后形成稀释度极低, 与基体成冶金结合的表面涂层, 显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法, 从而达到表面改性或修复的目的, 既满足了对材料表面特定性能的要求, 又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比, 激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。
因此, 激光熔覆技术可以提高材料表面的耐磨与耐蚀等性能, 主要用于零件磨损后的修复及增强新制造零件的性能。对于重要零件如农机中的汽缸套和活塞等,由于工作量大, 高温、高压、侵蚀以及不同程度的摩擦, 其磨损量是很大的, 零件需要定期报废和更换。对于耕地机械、整地机械和收割机械如犁、中耕机、播种机和收割机,作业时局部磨损很快, 零件报废是因为局部的损坏。为了提高零件的使用寿命, 修复工作有着极大的意义。激光加工具有选区作用的独特优点, 而且激光熔覆可以方便地修复磨损部位, 使零件不因为局部损坏而报废, 提高了零件的可靠性和使用寿命,在投人费用最小的情况下重新达到更佳的性能要求。此外,用激光对模具进行修复, 可以大大提高模具的寿命, 又不受形状和尺寸的限制, 在农机制造中也应大力推广和采用。
3.激光加工技术在农机制造中应用现状及前景
3.1激光加工技术在农机制造中的应用在我国尚不普遍, 主要是该行业对激光技术的应用还存在不同程度的神秘感和偏见。另外, 对激光技术的宣传也不够, 缺乏实践。因此, 农机企业应尽快引进吸收工业生产中成熟的科研成果,利用好工业中已建立的多功能激光加工中心, 使其为更多的农机企业服务。
3.2激光加工技术的引人可以大幅度提升农业机械的制造水平。但对加工类型的选择及激光器的使用, 要从基础做起, 只有在充分掌握这种先进加工方法的情况下, 才能更好地改进传统工艺, 发挥新技术的优势。激光加工技术集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,技术涉及范围广。因此, 农机企业在上激光制造项目时, 一定要分析企业自身条件和需求, 向其他机械企业咨询, 看准方向, 找到结合点, 循序渐进地进行。
3.3近年来, 大功率激光器和辅助设备的制造技术日益提高, 其基础理论及生产技术日益成熟, 与其他加工设备相比, 大功率激光器的价格也不是很高。因此, 激光加工技术
在农业机械制造中的应用具备了一定的外部条件。另外, 随着农业工业化的决速发展, 农业制造企业的实力明显增强, 对产品质量的要求越来越高, 为激光加工技术在农业机械制造中的应用提供了内部动力和条件。因此, 目前激光加工技术在农业机械制造中的应用具备了条件。从农机应用领域来看,快速成型、熔覆及热处理是激光加工技术应用的主要内容。
