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1.引言

光電對(duì)抗是指敵對(duì)雙方在紫外、可見光、紅外波段范圍內(nèi)，利用光電設(shè)備和器材對(duì)敵方光電制導(dǎo)武器和光電偵測(cè)設(shè)備等光電武器裝備進(jìn)行偵察干擾，使敵方光電制導(dǎo)武器和光電偵測(cè)設(shè)備等光電武器裝備失去或降低其作戰(zhàn)技能，并保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵察干擾，正常發(fā)揮作用所采取的各種戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施的總稱。

在軍事應(yīng)用中，光電精確制導(dǎo)技術(shù)和光電偵測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速；應(yīng)用廣泛，目前已形成較完善的裝備體系。許多現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)平臺(tái)（飛機(jī)、艦船、坦克及裝甲車等），普遍裝備了前視紅外系統(tǒng)、紅外熱像儀、激光測(cè)距機(jī)、微光夜視儀等光電偵測(cè)設(shè)備，使現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)沒有了白天和黑夜之分。同時(shí)，在軍事平臺(tái)中還裝備了激光制導(dǎo)導(dǎo)彈和炸彈、電視制導(dǎo)導(dǎo)彈和炸彈以及紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等光電精確制導(dǎo)武器，這些光電精確制導(dǎo)武器具有命中精度高、全天候、全時(shí)段使用的特點(diǎn)，使得現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)模式發(fā)生了巨大的變革。

光電對(duì)抗的作戰(zhàn)對(duì)象主要是來襲光電制導(dǎo)武器和敵方光電偵測(cè)設(shè)備。光電制導(dǎo)武器和光電偵測(cè)設(shè)備都有兩個(gè)敏感單元：信息獲取單元（光電傳感器）和信息處理單元（計(jì)算機(jī)），這就像是人的眼睛和大腦。光電對(duì)抗技術(shù)就是針對(duì)敵方光電制導(dǎo)武器和光電偵測(cè)設(shè)備的“眼睛”和“大腦”，采用強(qiáng)光致盲、致眩干擾使其“眼睛”變瞎，采用煙霧遮蔽干擾使其“眼睛”看不見目標(biāo)，采用光電迷惑干擾使其“大腦”無法識(shí)別目標(biāo)，采用光電欺騙干擾使其“大腦”產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷而攻擊假目標(biāo)，從而有效對(duì)抗敵方光電制導(dǎo)武器和光電偵測(cè)設(shè)備。

2.光電對(duì)抗的內(nèi)涵和作用

2.1 光電對(duì)抗的內(nèi)涵

光電對(duì)抗是指為削弱、破壞敵方光電設(shè)備的使用效能.保護(hù)己方光電設(shè)備正常發(fā)揮效能而采取的各種措施和行動(dòng)的統(tǒng)稱。具體而言，就是指敵對(duì)雙方在光波段范嗣內(nèi)，利用光電設(shè)備和器材.對(duì)敵方的光電武器進(jìn)行偵察告警并實(shí)施干擾，使敵方的光電武器削弱、降低或喪失作戰(zhàn)效能；同時(shí)利用光電設(shè)備和器材，有效地保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵察告警和干擾。通常，光電對(duì)抗按波段分類包括激光對(duì)抗、紅外對(duì)抗和可見光對(duì)抗；按平臺(tái)分類包括車載光電對(duì)抗裝備、機(jī)載光電對(duì)抗裝備、艦載光電對(duì)抗裝備。

2.2 光電對(duì)抗的地位及其作用

隨著紅外和激光技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，特別是光電探測(cè)和光電制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。光電對(duì)抗技術(shù)和裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，各軍事強(qiáng)國在光電對(duì)抗領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)也日愈激烈。有軍事分析家預(yù)言：“在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中。誰失去制譜權(quán)。就必將失去制空權(quán)、制海權(quán)，處于被動(dòng)挨打、任人宰割的境地；誰先奪取制光電權(quán)，誰就將奪取制空權(quán)、制海權(quán)、制夜權(quán).由此也可以認(rèn)為，誰擁有

了更先進(jìn)的光電對(duì)抗技術(shù)和裝備，誰就掌握了戰(zhàn)場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。光電對(duì)抗在軍事上的作用主要表現(xiàn)在：

1）為防御及對(duì)抗提供及時(shí)的告警和威脅源的精確信息

實(shí)現(xiàn)有效防御的前提是及時(shí)發(fā)現(xiàn)威脅。光電偵察告警設(shè)備能夠查明和收集敵方軍事光電情報(bào).為及時(shí)采取正確的軍事行動(dòng)、實(shí)施有效干擾或火力摧毀提供依據(jù)。美軍非常重視戰(zhàn)場(chǎng)信息采集及綜合處理技術(shù)的研究，已連續(xù)多年把它列為國防關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，并且在大的軍事項(xiàng)目中加以應(yīng)用。

2）擾亂、迷惑和破壞敵光電探測(cè)設(shè)備和光電制導(dǎo)系統(tǒng)的正常工作

通過有效的干擾使它們降低效能或完全失效，以保障己方裝備和人員免遭敵方光電偵察、干擾或火力摧毀，為己方的對(duì)抗行動(dòng)創(chuàng)造條件。光電干擾技術(shù)和裝備作為對(duì)抗敵方光電探測(cè)和制導(dǎo)的有效手段，是各軍事強(qiáng)國重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

3.電對(duì)抗的基本特征

光電對(duì)抗是否有效必須符合如下4個(gè)基本特征：光電頻譜匹配性、干擾視場(chǎng)相關(guān)性、最佳距離有效性和干擾時(shí)機(jī)實(shí)時(shí)性。

3.1 光電頻譜匹配性

在此指干擾光電頻譜必須覆蓋或等同擾目標(biāo)的光電頻譜。如對(duì)沒有明顯紅外輻射特征的地面重點(diǎn)目標(biāo)防護(hù)，一般容易受到具有目標(biāo)指示功能的激光制導(dǎo)武器的攻擊，因此激光欺騙干擾和激光致盲干擾都選用1.06微米和10.6微米來對(duì)抗相應(yīng)的敵方激光裝備；對(duì)具有明顯紅外輻射特征的動(dòng)目標(biāo)（如飛機(jī)）一般受到紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的攻擊，紅外誘餌及紅外有源干擾波段與紅外制導(dǎo)光電頻譜相同，一般選在l～3微米和3～5微米。

3.2 干擾視場(chǎng)相關(guān)性

光電偵察、光電制導(dǎo)和光電對(duì)抗均具有方向性較好的光學(xué)視場(chǎng)，干擾信號(hào)必須在被對(duì)抗的敵方裝備光學(xué)視場(chǎng)范圍內(nèi)，否則敵方光電裝備探測(cè)不到干擾信號(hào)，干擾將是無效的。尤其是激光對(duì)抗，由于激光的方向性好，導(dǎo)致對(duì)抗的難度非常大。例如在激光欺騙干擾中，激光假目標(biāo)的布設(shè)距離必須根據(jù)激光導(dǎo)引頭視場(chǎng)范圍而設(shè)定。

3.3 最佳距離有效性

光電對(duì)抗最佳的干擾效果就是將來襲光電制導(dǎo)武器引偏，使光電制導(dǎo)武器導(dǎo)引頭在其視場(chǎng)內(nèi)看不到被攻擊的目標(biāo)。在一定引偏距離內(nèi)是否引偏至導(dǎo)引頭視場(chǎng)之外，主要取決于距來襲光電制導(dǎo)武器的距離，因此干擾距離的選擇也是能否有效干擾的關(guān)鍵問題。例如紅外干擾導(dǎo)彈在距來襲紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈一定距離范圍內(nèi)發(fā)射才具有最佳的誘騙干擾效果。

3.4 干擾時(shí)機(jī)實(shí)時(shí)性

戰(zhàn)術(shù)光電制導(dǎo)導(dǎo)彈末段制導(dǎo)距離一般在幾公里至十公里范圍內(nèi)，而導(dǎo)彈速度很快，一般在l～2.5馬赫左右，從告警到實(shí)施有效干擾時(shí)間必須在很短的時(shí)間內(nèi)完成，否則敵方來襲導(dǎo)彈將在未形成有效干擾前就已命中目標(biāo)，因此對(duì)光電對(duì)抗要求的實(shí)時(shí)性要求比較強(qiáng)。

4.結(jié)束語

本文對(duì)光電對(duì)抗的內(nèi)涵及在戰(zhàn)爭(zhēng)中作用的主要表現(xiàn)進(jìn)行了論述。對(duì)光電對(duì)抗的光電頻譜匹配性、干擾視場(chǎng)相關(guān)性、最佳距離有效性和干擾時(shí)機(jī)實(shí)時(shí)性這4個(gè)基本信息進(jìn)行了詳細(xì)的說明，為光電對(duì)抗武器的研發(fā)和使用提供了一定的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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篇（2）

納米科學(xué)與技術(shù),有時(shí)簡(jiǎn)稱為納米技術(shù),是研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。它主要包括納米材料、納米動(dòng)力學(xué)、納米生物學(xué)和納米藥物學(xué)、納米電子學(xué)等四個(gè)方面。納米級(jí)材料工程是指用于納米技術(shù)的材料開發(fā),主要應(yīng)用于功能織物、醫(yī)學(xué)生物工程、電子工業(yè)、催化劑、超微傳感器等幾個(gè)方面。納米級(jí)加工技術(shù)納米加工技術(shù)在納米技術(shù)的各領(lǐng)域也起著關(guān)鍵作用,包含機(jī)械加工、能量束加工、化學(xué)腐蝕以及掃描隧道顯微鏡加工等許多方法。然而,納米級(jí)的測(cè)控技術(shù)是制約納米技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

我國測(cè)控領(lǐng)域的科研人員經(jīng)過四十多年長(zhǎng)期探索,不斷研究,克服了各種困難,利用光、機(jī)、電、算多學(xué)科綜合,發(fā)展了一整套微/納米光電測(cè)控新技術(shù),研制出新一代測(cè)控儀器,已經(jīng)成功地應(yīng)用于軍用、民用很多領(lǐng)域,取得了明顯效果。

一、納米光電測(cè)控技術(shù)

納米光電測(cè)控技術(shù)以納米計(jì)量光柵為核心元件,配以光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)讀取、信號(hào)處理以及超精機(jī)械,形成各種測(cè)量?jī)x器,可直接用于測(cè)量或控制長(zhǎng)度、位移等多種幾何量。具有測(cè)量精度高、量程大、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)主要由傳感器和數(shù)顯裝置兩部分組成。利用該項(xiàng)技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品具有自動(dòng)求最大值、最小值、峰峰值、公英制轉(zhuǎn)換、置數(shù)、打印、復(fù)位、自檢等功能,同時(shí)還具有RS232串行通訊接口,與計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等連接后可進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。納米測(cè)控技術(shù)包括納米級(jí)的測(cè)量技術(shù)和納米級(jí)的定位控制技術(shù)兩個(gè)方面。

1.納米測(cè)量技術(shù)

目前,納米級(jí)測(cè)量技術(shù)的主要發(fā)展方向有光干涉測(cè)量技術(shù)和掃描顯微技術(shù)等,以表面粗糙度和表面形貌等為測(cè)量對(duì)象。

(1) 光外差干涉儀

光外差探測(cè)是一種對(duì)光波振幅、頻率和相位調(diào)制信號(hào)的檢波方法,可以對(duì)于光強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。光外差干涉儀是使用兩種不同頻率的單色光作為測(cè)量光束和參考光束,通過光電探測(cè)器的混頻,輸出差頻信號(hào)(受光電探測(cè)器頻響的限制,頻差一般在100兆赫以內(nèi))的儀器。被測(cè)物體的變化如位移、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、大氣擾動(dòng)等引起的光波相位變化或多普勒頻移載于此差頻上,經(jīng)解調(diào)即可獲得被測(cè)數(shù)據(jù)的儀器。目前,通常使用的干涉條紋圖的測(cè)量方法,在進(jìn)行納米級(jí)測(cè)量時(shí)有非常大的局限性。因此利用外差干涉測(cè)量技術(shù),可以得到0。1nm的空間分辨率,測(cè)量范圍可達(dá)50mm,促進(jìn)了納米技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

(2) X射線干涉儀

X射線干涉儀以非常穩(wěn)定的單晶硅晶格作為長(zhǎng)度單位,可以實(shí)現(xiàn)亞納米精度的微位移測(cè)量。

可見光和縈外光的干涉條紋間距為數(shù)百納米,這種間距不易測(cè)量。而利用射線的超短波長(zhǎng)干涉測(cè)量技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)0。005nm分辨率的位移測(cè)量,測(cè)量范圍可達(dá)200μm,是一種測(cè)量范圍大較易實(shí)現(xiàn)的納米級(jí)測(cè)量方法。近年來,又產(chǎn)生了X射線形貌測(cè)量?jī)x,它采用掠人射角的射線來測(cè)量超光滑表面形貌。

(3) 激光頻率分裂測(cè)長(zhǎng)

激光頻率分裂的值與分裂元件的位移有關(guān)。通過測(cè)頻率測(cè)位移,精度已達(dá)到1nm,進(jìn)一步穩(wěn)定激光頻率可達(dá)到0.01nm,測(cè)量范圍為150μm。

(4) 掃描探針顯微(SPM)技術(shù)

SPM實(shí)際上是一個(gè)很大的家族,它包括掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、磁力顯微鏡、激光力顯微鏡、光子掃描隧道顯微鏡及掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等等,利用它們可以用來測(cè)量非導(dǎo)體、磁性物質(zhì),甚至有機(jī)生物體的納米級(jí)表面。

掃描探針顯微(SPM)技術(shù)是在掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明取得巨大成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的各種新型顯微鏡。它們的原理都是通過檢測(cè)一個(gè)非常微小的探針(磁探針、靜電力探針、電流探針、力探針),與被測(cè)表面進(jìn)行不接觸各種相互作用(電的相互作用、磁的相互作用、力的相互作用等),借助納米級(jí)的三維位移定位控制系統(tǒng),測(cè)出該表面的三維微觀立體形貌,在納米級(jí)的尺度上研究各種物質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)以及各種相關(guān)的性質(zhì)。

掃描探針顯微技術(shù)(SPM)具有以下特點(diǎn):(1)具有原子級(jí)的高分辨率。STM的橫向分辨率可達(dá)到0.1nm,垂直表面方向分辨率可達(dá)0.01nm,這是目前所有顯微技術(shù)當(dāng)中分辨率最高的。(2)可以觀察單個(gè)原子層的局部表面結(jié)構(gòu)。STM觀察的是表面的一個(gè)或兩個(gè)原子層,即幾個(gè)納米的局域信息,而不是像光學(xué)顯微鏡和電子束顯微鏡只能獲得平均信息。(3) STM配合掃描隧道譜(STS),可以得到表面電子結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息,可以通過調(diào)節(jié)隧道結(jié)偏壓來觀察不同位置電子態(tài)密度分布,觀察電荷轉(zhuǎn)移的情況,還可以得到電子結(jié)構(gòu)的信息。(4)STM可以實(shí)時(shí)、實(shí)空間地觀察表面的三維圖像。而不像其他,例如各種衍射方法所得到的只是倒易空間的圖像,不是實(shí)空間的,而且只有進(jìn)行 “傅里葉變換”才能得到實(shí)空間圖像。(5) STM可以在不同條件下工作,例如真空、大氣、常溫、低溫、高溫、熔溫,不需要特別的制樣技術(shù),而且探測(cè)過程對(duì)樣品無損傷,因而擴(kuò)展了研究對(duì)象的范圍。(6) STM不僅可用于成像,還可以對(duì)表面的原子、吸附的原子或分子進(jìn)行操縱,從而進(jìn)行納米級(jí)加工,這是其他技術(shù)所不具備的一種功能。

2. 納米定位控制技術(shù)

在納米級(jí)加工與測(cè)量中,需要納米級(jí)的三維定位與控制。目前,用一個(gè)執(zhí)行元件來實(shí)現(xiàn)大范圍的納米級(jí)定位是比較困難的。因此,實(shí)際的定位機(jī)構(gòu)多采用大位移用的執(zhí)行元件和納米級(jí)定位用的執(zhí)行元件相結(jié)合方式來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)三維定位與控制,目前普遍采用壓電陶瓷致動(dòng)器件,它在納米級(jí)的極小范圍內(nèi),通過控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)近似的三維驅(qū)動(dòng)。此外,利用電致材料、靜電或磁軸承式結(jié)構(gòu),以及靜電致動(dòng)的高精度定位控制技術(shù),也向納米級(jí)精度發(fā)展,也可采用摩擦驅(qū)動(dòng)裝置及絲杠定位元件,通過特殊的方法進(jìn)行納米級(jí)的定位。

二、納米光電測(cè)控技術(shù)特點(diǎn)

光電測(cè)控技術(shù)采用的光電自動(dòng)測(cè)量方法是為適應(yīng)我國高速發(fā)展的測(cè)控領(lǐng)域的現(xiàn)狀而逐步研究、開發(fā)形成的,并以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)逐步成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)的一種新型、高精度的測(cè)試手段。它采用現(xiàn)代高科技手段,測(cè)試精度涵蓋了微米、亞納米及納米領(lǐng)域。

這種新型測(cè)控技術(shù),具有許多重要的特點(diǎn):

(1)首先,它的應(yīng)用覆蓋面特別寬,既可用于微米、亞微米量級(jí),也可用于納米量級(jí);既可用于傳統(tǒng)機(jī)械、傳統(tǒng)儀器的更新改造,又可用于尖端科技的高層突破;

(2)其次,技術(shù)上綜合性很強(qiáng),光、機(jī)、電、算容為一體,具備了純機(jī)械、純電學(xué)、純光學(xué)等傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)很難達(dá)到的優(yōu)越性;

(3)再次,它的應(yīng)用范圍特別寬廣,軍用上,如常規(guī)武器的改造提高;航空航天的各種測(cè)控等;民用上,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上的更新改造、制造業(yè)的技術(shù)提高等。

三、最近研究成果

目前世界上已出現(xiàn)了一些能達(dá)到納米量級(jí)的測(cè)量?jī)x器,但在測(cè)量范圍和實(shí)用性上尚不能完全滿足實(shí)際要求。中國青旅實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司所屬標(biāo)普納米測(cè)控技術(shù)有限公司開發(fā)的兩項(xiàng)科技成果在很大程度上彌補(bǔ)了這一領(lǐng)域存在的不足,對(duì)微/納米測(cè)控技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。這不僅表明我國微/納米光電測(cè)控技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,而且對(duì)解決目前制約我國高新技術(shù)、傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展及新材料研制過程中的計(jì)量問題,推動(dòng)世界精密計(jì)量?jī)x器的升級(jí)換代也具有重要意義,同時(shí)標(biāo)志著世界微/納米測(cè)控技術(shù)向更精微邁進(jìn)了重要一步。

“納米測(cè)長(zhǎng)儀”是一種通用長(zhǎng)度傳感器,它的研制成功表明長(zhǎng)度通用量具已經(jīng)提高到了納米量級(jí),并且從靜態(tài)人工讀數(shù)發(fā)展到數(shù)字化自動(dòng)顯示。其數(shù)顯分辨率達(dá)到1納米,測(cè)量重復(fù)性(標(biāo)準(zhǔn)偏差)為0.8-1.2nm,在未作誤差修正的前提下,10mm測(cè)量范圍內(nèi)示值誤差優(yōu)于±0.06μm。與國際上同類儀器相比,它在分辨率、重復(fù)性、準(zhǔn)確度和短時(shí)穩(wěn)定性等主要技術(shù)指標(biāo)上,都處于國際領(lǐng)先水平。它用途廣泛,技術(shù)獨(dú)特,生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品,推廣應(yīng)用前景廣闊。

“量塊快速檢測(cè)儀”是一種新型的量塊檢測(cè)儀器,它成功的將納米測(cè)長(zhǎng)儀應(yīng)用到量塊檢測(cè)上,將直接測(cè)量與比較測(cè)量結(jié)合起來,對(duì)名義尺寸10mm及10mm以下的量塊實(shí)現(xiàn)了直接測(cè)量。該儀器測(cè)量分辨率達(dá)到1nm,直接測(cè)量范圍10mm,比較測(cè)量范圍110mm,與國外同類儀器相比,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。該儀器還可以與計(jì)算機(jī)連接通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理,從而提高了量塊檢驗(yàn)速度,減輕了檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于其對(duì)環(huán)境溫度不敏感,現(xiàn)有基層計(jì)量室不必提高溫控要求即可推廣使用。該儀器經(jīng)濟(jì)實(shí)用,適合基層計(jì)量室檢測(cè)三等及三等以下量塊。該科技成果在納米光柵的制造與檢測(cè)、納米光柵的信號(hào)讀取、光電信號(hào)的高質(zhì)量處理和超精機(jī)構(gòu)的加工改進(jìn)等四方面均具有獨(dú)創(chuàng)性,集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)多學(xué)科于一體,開發(fā)難度大。國內(nèi)外多家科研單位曾致力于該種儀器的研究,但都沒能取得突破性進(jìn)展。

四、結(jié)論與建議

納米光電測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用,將極大地促進(jìn)我國新材料技術(shù)的研發(fā),對(duì)于各種新型材料的加工、檢測(cè)及生產(chǎn)高精度新型材料的機(jī)械設(shè)備的制造等都有著舉足輕重的意義。同時(shí),納米光電測(cè)控技術(shù)解決了當(dāng)代高新技術(shù)發(fā)展在測(cè)控方面面臨的十分棘手的難題,具有劃時(shí)代的意義。

參考文獻(xiàn):

篇（3）

    姓名:婁展卿 學(xué)號(hào): 院系:新聞傳播院

    摘要:光電顯示技術(shù)的簡(jiǎn)介。分析中國光電顯示市場(chǎng)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)。介紹光電顯示技術(shù)的類型及其主流產(chǎn)品。介紹一些有較好發(fā)展前景的未成熟技術(shù)。

    關(guān)鍵字:光電顯示;顯像管技術(shù);液晶顯示技術(shù);等離子顯示技術(shù); 發(fā)展現(xiàn)狀;前景。

    一 光電顯示技術(shù)簡(jiǎn)介:光電顯示技術(shù)是多學(xué)科的交叉綜合技術(shù),主要有:

    1、陰極射線管(cathode ray tube-crt)。是傳統(tǒng)的光電信息顯示器件,它顯示質(zhì)量?jī)?yōu)良,制作和驅(qū)動(dòng)比較簡(jiǎn)單,有很好的性能價(jià)格比,但同時(shí)它也有一些嚴(yán)重的缺點(diǎn),如有電壓高、軟x-射線、體積大、笨重、可靠性不高等。

    2、液晶顯示(liquid crystal-lc)。液晶是一種介于固體于液態(tài)之間的有機(jī)化合物,兼有液體的流動(dòng)性與固體的光學(xué)性質(zhì),即現(xiàn)在的液晶顯示器lcd。

篇（4）

0 引言

隨著光電技術(shù)的迅速發(fā)展以及人們對(duì)紡織品更新的需求，光電技術(shù)在紡織品的設(shè)計(jì)以及紡織生產(chǎn)過程中都具有新的應(yīng)用。這對(duì)于增加紡織品的功能，提高紡織的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的作用。

1 光電技術(shù)在高性能紡織纖維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

紡織行業(yè)中，除了傳統(tǒng)的服裝使用以及遮蓋用的紡織品外，光電技術(shù)在高性能、多功能紡織品中的應(yīng)用正在不斷拓展。在設(shè)計(jì)紡織材料的過程中，除了在紡織材料中嵌入各種光電材料之外，還可以與太陽能技術(shù)整合起來，作為一個(gè)重要的紡織結(jié)構(gòu)材料。由此看來，可以采用光電技術(shù)將纖維和紡織材料制成為光電池。因些，可以利用光電技術(shù)制成的光電紡織物制作成輕便的新產(chǎn)品，或者是采用電子設(shè)備的形式將光電紡織材料整合起來，形成新的應(yīng)用產(chǎn)品。最終，使用光電技術(shù)應(yīng)用在紡織中制造出新復(fù)合材料之外，還可以生產(chǎn)出更具有柔軟性的光電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，諸如柔韌性極高的高效光電纖維等。

生產(chǎn)這些高效能的光電纖維，其主要是采用特殊的材料和生產(chǎn)工藝。尤其是隨著銅、銦、鎵和硒等化合物光電材料的迅速發(fā)展，而且這些材料更加環(huán)保，在柔性的紡織材料中太陽能電池中得到廣泛的應(yīng)用，在太空科技中有更高的應(yīng)用，而使得傳統(tǒng)的硅基材料使用程度有所減小。

在當(dāng)前各種形式的太陽能電池中，在考慮柔韌性、經(jīng)濟(jì)性以及使用性能等多個(gè)特征的基礎(chǔ)上，這種基于紡織纖維的高性能電池更適合于在織物中使用。當(dāng)前，已經(jīng)有文獻(xiàn)對(duì)在紡織材料中添加光電太陽能電池方面進(jìn)行了研究。而且對(duì)這種光電織物在推廣過程中需要注意的問題進(jìn)行了分析，諸如在設(shè)計(jì)的過程中更具有針對(duì)性，以市場(chǎng)的需求為導(dǎo)向，以客戶的要求為基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生負(fù)面的商業(yè)影響。同時(shí)，光電膜也應(yīng)該設(shè)置在織物或者是紡織產(chǎn)品的外層，這樣可以最大程度的接受來自太陽的能量。與傳統(tǒng)的樹脂基太陽能電池相比，這種基于纖維的光電池將更加的輕質(zhì)和柔韌，而且可以添加到織物的土層當(dāng)中，便于其推廣和應(yīng)用。例如，可以將之設(shè)置到野營(yíng)的帳篷或者是遮蔽材料中，有時(shí)還可以設(shè)置到戶外背包中，使得在野外也可以獲得電能。

2 光電檢測(cè)技術(shù)在大容量棉纖維長(zhǎng)度檢測(cè)中的應(yīng)用

當(dāng)前的棉纖維長(zhǎng)度檢測(cè)設(shè)備主要可以分為三個(gè)基本類型：光電檢測(cè)設(shè)備、分組稱量型設(shè)備以及全自動(dòng)測(cè)量設(shè)備。其中，分組稱量型設(shè)備雖然具有原理簡(jiǎn)單、明了的特點(diǎn)，但是其操作過于繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度較大，導(dǎo)致其誤差的來源較多，難以控制；而光電檢測(cè)設(shè)備則具有測(cè)量速度快、檢測(cè)效率高以及靈敏度高的特點(diǎn)，在精密測(cè)試設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。其基本的原理就是對(duì)被測(cè)量的變化而引起的光參數(shù)變化，諸如光強(qiáng)度、相位、偏振以及頻率等的變化，最終獲得被測(cè)量數(shù)據(jù)的變化。

2.1 系統(tǒng)測(cè)試原理

在對(duì)棉纖維的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)試的過程中，光電檢測(cè)設(shè)備需要從松散的棉纖維樣品中抽取大約120g的棉纖維樣品，然后采用螺旋式梳夾將其鎖緊，在經(jīng)過梳刷的初步處理之后，將其中的浮游纖維去掉，通過這個(gè)過程保證棉纖維的伸直和平行。然后，在一定的拉伸張力之下使得棉纖維伸展開來，然后將其通過光電檢測(cè)設(shè)備。之后，使用棉纖維跟隨梳夾在支架上伴隨移動(dòng)，隨著棉纖維的移動(dòng)會(huì)使得光源透射到光電接收設(shè)備之上，然后利用光電轉(zhuǎn)換設(shè)備將表示纖維長(zhǎng)度的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，最終得到所有棉纖維的長(zhǎng)度分布曲線圖，最終統(tǒng)計(jì)得到棉纖維長(zhǎng)度的各種指標(biāo)曲線。這種棉纖維長(zhǎng)度檢測(cè)技術(shù)是典型的透射式光強(qiáng)度信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，其具有技術(shù)原理簡(jiǎn)單，操作方便，檢測(cè)的靈敏度、可靠度以及精度較高的特點(diǎn)。

2.2 棉纖維長(zhǎng)度光電檢測(cè)系統(tǒng)基本組成框圖

根據(jù)上面對(duì)棉纖維長(zhǎng)度光電檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)原理的表述，在對(duì)實(shí)際的檢測(cè)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先要設(shè)計(jì)出該系統(tǒng)的光電檢測(cè)系統(tǒng)框圖，其基本的流程如下圖1所示。

1）檢測(cè)設(shè)備光學(xué)部分的設(shè)計(jì)流程。該檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)部分主要包括光源、光源導(dǎo)光板、接收光線的聚光透鏡以及光電接收設(shè)備pa與pb等構(gòu)成的兩條基本管線通路，如下圖2所示。

其中，光源是采用通過精心選擇，且光線強(qiáng)度經(jīng)過嚴(yán)格匹配之后獲得的多種發(fā)光二極管，最終形成了條狀的光源。在檢測(cè)工作進(jìn)行的過程中，由于發(fā)光二極管的發(fā)射角通常比較小，這導(dǎo)致立體角方向的光能量得到迅速的提高，能夠保證棉纖維束所得到的光線強(qiáng)度也對(duì)應(yīng)的提高，便于檢測(cè)設(shè)備捕獲到光信號(hào)的變化。而光源導(dǎo)光板則是利用特殊的材料制成，保證通過該設(shè)備可以將光源所發(fā)出的光便變成一道均勻而平行的光束，且光源能夠平行的照射到被檢測(cè)的棉纖維之上，使得檢測(cè)精度得到有效控制。

而變化光源的聚光接受透鏡則是利用光的全反射原理，將透鏡制作成為一個(gè)梯形的形狀，使得經(jīng)過棉纖維束的光線在有效寬度之內(nèi)能夠有效的聚集到光電接收設(shè)備的接收器Pa之上。其中，光電接收設(shè)備中利用光電二極管制成Pb，而Pa則是線性的噪聲度較低，且能夠在光源波長(zhǎng)處具有最大接收靈敏度的光電池。光源中發(fā)出的光在經(jīng)過光源導(dǎo)板之后，直接照射到被檢測(cè)的棉纖維束上，而透過的光則通過接收聚光透鏡，將處于有效測(cè)量寬度之內(nèi)的透射光聚焦到光電接收設(shè)備Pa之上。這時(shí)，被檢測(cè)的纖維束是處于光源導(dǎo)光板以及光線接收透鏡之間的通道之中的，形成了一條測(cè)量的光路。而另外一部分光線則是直接傳輸?shù)焦怆娊邮赵O(shè)備Pb之上，進(jìn)而形成一條參考光通路。同時(shí)，將參考光路之上的光源以及光電接收設(shè)備Pb封裝在一起。其中，在測(cè)量光通路上，光源導(dǎo)光板、光電接收設(shè)備Pa以及接收透鏡，一起對(duì)場(chǎng)角的大小進(jìn)行控制，這樣可以將進(jìn)入光電接收設(shè)備Pa的雜散光線，進(jìn)而對(duì)背景噪聲的大小進(jìn)行有效控制，提高光電檢測(cè)系統(tǒng)的信噪比，確保光學(xué)部分的信號(hào)傳輸盡可能的準(zhǔn)確。

2）檢測(cè)設(shè)備光電轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì)。測(cè)量光路傳輸過來的光信號(hào)包含了被檢測(cè)纖維束不同長(zhǎng)度處的光信號(hào)，在經(jīng)過光電池之后可以將之轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，便于分析和處理。與此同時(shí)，在參考光路上直接傳輸過來的光信號(hào)在經(jīng)過光電二極管的處理之后也形成電壓變化信號(hào)。

其次，在檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)過程中，光電池的長(zhǎng)度要適當(dāng)長(zhǎng)出接收聚光透鏡光面長(zhǎng)度大約4mm。這樣，能夠盡可能的降低光電池在光電轉(zhuǎn)換的過程中出現(xiàn)可能存在的邊緣效應(yīng)。確保光電池能夠很好的使用電信號(hào)描述出光強(qiáng)度的變化。

3）調(diào)制和解調(diào)電路的設(shè)計(jì)。對(duì)于光強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)制設(shè)備而言，導(dǎo)致信號(hào)的檢測(cè)出現(xiàn)誤差的重要因素是由于光源強(qiáng)度的漂移以及光信號(hào)受到干擾。為了達(dá)到有效去除由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)光污染出現(xiàn)的干擾光以及光強(qiáng)的漂移問題，需要對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制處理，然后在兩個(gè)光電接收設(shè)備的輸出處進(jìn)行解調(diào)，實(shí)現(xiàn)快速高效地提高設(shè)備的檢測(cè)精度。

在長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖能夠?qū)Ξa(chǎn)生光源的電源電壓進(jìn)行通斷操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的調(diào)制。然后利用和輸入信號(hào)同頻率、同相，而且幅值足夠大的方波信號(hào)作為檢測(cè)光源信號(hào)的參考信號(hào)，利用相敏解調(diào)電路來對(duì)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，達(dá)到對(duì)噪聲進(jìn)行抑制的目的，有效的提高了系統(tǒng)的信噪比，進(jìn)一提高檢測(cè)的精度。

3 結(jié)語

本文對(duì)紡織纖維的高性能光電池，光電檢測(cè)技術(shù)在大容量棉纖維長(zhǎng)度檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述，分析了光電技術(shù)在紡織中的應(yīng)用，拓寬了光電技術(shù)在紡織過程中的應(yīng)用起到了一定的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

篇（5）

假如說微電子技術(shù)推動(dòng)了以計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)、光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速發(fā)展，改變了人們的生活方式，使得知識(shí)經(jīng)濟(jì)初見端倪，那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的功能。美國商務(wù)部指出摘要：“90年代，全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展，誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊也有類似的評(píng)論摘要：“21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一是光電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康和福利產(chǎn)業(yè)……”，可以斷言，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命。

1世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介，現(xiàn)在世界上大約有60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到20世紀(jì)末將達(dá)到85%，但從目前光纖通信的整體水平來看，仍處于初級(jí)階段，光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來。目前，各種新技術(shù)層出不窮，密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM，在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，以提高單根光纖的傳輸能力）、摻鉺光纖放大器技術(shù)（EDFA，可將光信號(hào)直接放大，具有輸出功率高、噪聲小，增益帶寬等優(yōu)點(diǎn)）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在DWDM系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到10%達(dá)到90%。一種全新的、無需進(jìn)行任何光電變換的光波通信——“全光通信”，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生氣。為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件。光電子器件和技術(shù)已形成一個(gè)快速增長(zhǎng)的、巨大的光電子產(chǎn)業(yè)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著越來越大的功能。美國光電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì)估計(jì)，到2003年，光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)2000億美元。

Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出摘要：“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國通信工業(yè)探究公司（CIR）的探究猜測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。

2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國光電子技術(shù)探究在國家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國外先進(jìn)國家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績(jī)。我國相應(yīng)探究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國際市場(chǎng)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場(chǎng)。國內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場(chǎng)。

篇（6）

中圖分類號(hào)：TP20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

自準(zhǔn)直儀[1]是利用光學(xué)自準(zhǔn)直原理實(shí)現(xiàn)的小角度測(cè)量的重要儀器，是角度測(cè)量最重要的儀器之一，應(yīng)用非常廣泛，在精密、超精密測(cè)量方面有極為重大的作用。尤其是在實(shí)現(xiàn)小角度的多維測(cè)量、非接觸測(cè)量中具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)軌平臺(tái)的直線度、精密平臺(tái)的平面度等精密測(cè)量領(lǐng)域，是機(jī)械、計(jì)量、科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)等部門必備的常規(guī)測(cè)量?jī)x器之一，各級(jí)計(jì)量的定標(biāo)都是需要通過自準(zhǔn)直儀作為參考標(biāo)準(zhǔn)之一，還經(jīng)常被用作各種零部件生產(chǎn)控制和質(zhì)量檢測(cè)的計(jì)量工具[2]。

目前，國內(nèi)自主研制的光電自準(zhǔn)直儀還尚未有成熟的產(chǎn)品上市，各研究所使用的多為國外進(jìn)口產(chǎn)品。國外的自準(zhǔn)直儀雖然精度高、性能好，但是價(jià)格昂貴且維護(hù)不便。本文基于工程實(shí)踐自主研發(fā)了一種寬量程、高分辨率的雙線陣光電自準(zhǔn)直儀，其分辨率可達(dá)0.8″量程±0.6°，有著非常重大的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

雙線陣光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)利用了自準(zhǔn)直原理，將測(cè)量反射鏡反射光束分光分別照射在兩個(gè)不同的線陣CCD器件上，使反射鏡的二維角度變化轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)于兩個(gè)線陣CCD器件上的線量變化，通過對(duì)CCD器件輸出信號(hào)的采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理計(jì)算出線量變化量，利用自準(zhǔn)直原理公式計(jì)算角度變化，從而實(shí)現(xiàn)高精度二維角度變化的測(cè)量。系統(tǒng)主要由光學(xué)部分，硬件電路部分和計(jì)算機(jī)軟件部分組成。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)的測(cè)量原理是：光源發(fā)出的光束經(jīng)光學(xué)透鏡組后形成平行光射向反射鏡（反射鏡位于被測(cè)物體上），反射鏡將入射光束反射回光學(xué)透鏡組，并照射在CCD器件上，在驅(qū)動(dòng)電路的作用下，CCD器件將內(nèi)部像素信號(hào)順序輸出，數(shù)據(jù)采集電路對(duì)CCD器件輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和采集，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，最后將采集數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示（或通過DSP處理核心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理然后將最終結(jié)果通過液晶屏顯示）。

3 光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光源是光電自準(zhǔn)直系統(tǒng)的重要組成部分，光源的發(fā)光強(qiáng)度、光強(qiáng)穩(wěn)定性及光源的發(fā)熱量等特性對(duì)于儀器的測(cè)量距離和測(cè)量精度都有很大的影響。光電自準(zhǔn)直儀的光路原理如圖2所示：

當(dāng)光源發(fā)出光線照明位于物鏡焦平面上的分劃板，o點(diǎn)在物鏡光軸上，那么由它發(fā)出的光線通過物鏡后，成一束與光軸平行的平行光束射向反射鏡，當(dāng)反射鏡面垂直于光軸時(shí)，光線仍然按原路返回，經(jīng)物鏡后仍成像在分劃板上o處，與原目標(biāo)重合。如圖3所示。

當(dāng)反射鏡面與光束不垂直，而是有小偏轉(zhuǎn)角度α，當(dāng)平行光軸的光線射向反射鏡時(shí)，光線按反射定律與原光線成2α返回，通過物鏡后成像在分劃板上的o′處，與原目標(biāo)不重合而有X的位移量。根據(jù)三角關(guān)系可推算出： X=2f*tanα （1）

式中，α為反射鏡偏轉(zhuǎn)角，X為光斑回像位移，f為物鏡焦距。

因?yàn)槲镧R是固定的，所以f是一固定常數(shù)。如果已知了X的數(shù)值，就可以根據(jù)式（1）計(jì)算出反射偏角α的大小。

基于此，本文采用的自準(zhǔn)直系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些調(diào)整。為了避免光路干涉，必須將光源從水平光軸上調(diào)離，故此應(yīng)用分光棱鏡使光源光路與探測(cè)器件位于分光棱鏡相互垂直的兩條光路上而互不干擾；為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量反射鏡二維角度變化，要增加一塊分光棱鏡，將回射光路分成兩路，每一路上安裝探測(cè)器件用來單獨(dú)測(cè)量相應(yīng)一維角度變化，原理圖如圖4所示：

從光源射出的光線經(jīng)分光棱鏡分光后，透過物鏡為平行光并射向反射鏡；反射光線再次經(jīng)過物鏡形成匯聚光線，通過分光棱鏡1后被分光棱鏡2分成光強(qiáng)相同、光路垂直的兩路。兩塊探測(cè)器件（CCD）安裝在分光棱鏡光束輸出的兩路上，并且位于物鏡的共扼焦面，反射光正好成像在探測(cè)器件（CCD）上。當(dāng)反射鏡垂直主光軸時(shí)，反射光線正好匯聚在兩個(gè)探測(cè)器件（CCD）的中心位置；當(dāng)反射鏡有一個(gè)空間偏轉(zhuǎn)時(shí)，反射光線的匯聚點(diǎn)都將偏離探測(cè)器件的中心位置，測(cè)量匯聚點(diǎn)偏離中心位置的距離，利用式（1）即可求出兩個(gè)偏轉(zhuǎn)角α、β的角度值。

4數(shù)據(jù)處理單元

圖5為實(shí)際光點(diǎn)局部的灰度分布圖。

光點(diǎn)中心的位置的確定有許多方法，本文采用四種方法：重心法、改進(jìn)重心法、高斯分布擬合法、橢圓擬合法進(jìn)行分析比較。

4.1重心法

重心法即灰度重心法，屬于比較簡(jiǎn)單的一種定位算法，理論上計(jì)算出的結(jié)果有很高的精確程度，但實(shí)際的精度情況很復(fù)雜，容易受各種不確定因素的干擾影響精度，如背景干凈程度、光點(diǎn)內(nèi)灰度分布、光點(diǎn)形狀、光點(diǎn)區(qū)域識(shí)別準(zhǔn)確程度等，所以使用灰度質(zhì)心作為定位亞像素中心精度略有欠缺。重心法原理如下式：

其中為信號(hào)的重心位置，為第i個(gè)像元的敏感電壓值（與灰度值成正比）。實(shí)際算法編寫時(shí)，需要設(shè)置相應(yīng)的閾值，只把高于閾值電壓的像素點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)，可以提高算法精度，有效濾除噪聲。

4.2改進(jìn)重心法

一般來講，灰度值越大，像素對(duì)光點(diǎn)定位的貢獻(xiàn)也就越大。在此基礎(chǔ)上，把重心法所采用的線性關(guān)系推廣為非線性關(guān)系，以灰度的平方作為權(quán)重來計(jì)算，即

其中為信號(hào)的重心位置，為第i個(gè)像元的敏感電壓值（與灰度值成正比）。這種方式讓灰度的權(quán)重達(dá)到了2次從而更加接近實(shí)際情況，在不增加多少算法復(fù)雜度的情況下使結(jié)果更接近實(shí)際情況。

重心法與改進(jìn)重心法將光點(diǎn)區(qū)域的所有點(diǎn)都以加權(quán)的方式進(jìn)行平均容易受到噪聲的干擾，任意一個(gè)噪聲點(diǎn)就有可能對(duì)結(jié)果造成比較大的影響，適合在噪聲較低情況下的定位。

4.3高斯擬合

對(duì)于一個(gè)LED光源來說，能量分布可以用理想高斯模型來描述，如圖6所示：

其在x、y方向上的投影均為高斯分布。以x方向?yàn)槔l(fā)光點(diǎn)的能量分布數(shù)學(xué)模型為

解超定矩陣的最小二乘解，通過即可解得拋物線中心點(diǎn)位置。

同理，可得到y(tǒng)方向中心位置。

這種測(cè)量方法用拋物面來近似能量分布，比用直接灰度或灰度的直接變換作為權(quán)重更加接近實(shí)際，且計(jì)算過程中沒有計(jì)算對(duì)數(shù)，相對(duì)減少了計(jì)算量和誤差累計(jì)；但仍需要進(jìn)行廣義逆矩陣求解，適用于實(shí)時(shí)性要求不高的情況。

4.5實(shí)際測(cè)量與真實(shí)值比較

圖7中，波形為5340個(gè)像素點(diǎn)的電壓值，橫軸為像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，縱軸為像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值。可以看到，除重心法外，幾種方法的測(cè)量結(jié)果差距在1個(gè)像素點(diǎn)以內(nèi)，轉(zhuǎn)換為角度在1″之內(nèi)。

5 硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

目前，常用的光學(xué)傳感器主要有以下幾類：線陣CCD、面陣CCD、四象限探測(cè)器、PSD、CMOS等。本文采用雙線陣CCD光電自準(zhǔn)直儀系統(tǒng)，利用自準(zhǔn)直原理，將測(cè)量反射鏡反射光束分光分別照射在兩個(gè)不同的線陣CCD器件上，使反射鏡的二維角度變化轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)于兩個(gè)線陣CCD器件上的線量變化，通過對(duì)CCD器件輸出信號(hào)的采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理計(jì)算出線量變化量，利用自準(zhǔn)直原理公式計(jì)算角度變化，從而實(shí)現(xiàn)高精度二維角度變化的測(cè)量。這樣，就完美地解決了線陣CCD作二維測(cè)量時(shí)可能會(huì)不精確的問題。

本文擬選用TOSHIBA公司生產(chǎn)的TCD1500C型線陣CCD圖像傳感器，其基本指標(biāo)如表1所示：

物鏡焦距為870mm，自準(zhǔn)直儀分辨率為

光電自準(zhǔn)直儀的整體電路結(jié)構(gòu)如圖8所示：

光學(xué)系統(tǒng)部分透過分光棱鏡的光線照射在CCD芯片上，通過CCD驅(qū)動(dòng)電路正常工作的CCD產(chǎn)生相應(yīng)的5340個(gè)敏感電壓值并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給基于DSP2812的數(shù)據(jù)處理、采集電路，DSP2812將這些數(shù)據(jù)存放在片外RAM中并進(jìn)行處理，將最終得到的角度數(shù)據(jù)通過RS-422轉(zhuǎn)232發(fā)送到89C51單片機(jī)上；單片機(jī)起一個(gè)串口轉(zhuǎn)并口的作用，把數(shù)據(jù)原封不動(dòng)通過并口發(fā)送至液晶屏加以顯示。

5.1 CCD驅(qū)動(dòng)電路

CCD芯片的管腳中，SH是轉(zhuǎn)移脈沖，它將感光元件產(chǎn)生的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移柵中；SP是像元同步脈沖信號(hào)，一位SP對(duì)應(yīng)一個(gè)CCD光敏元輸出信號(hào)；Φ是移位脈沖，它將轉(zhuǎn)移柵當(dāng)中的信號(hào)逐位轉(zhuǎn)移出來；RS是復(fù)位信號(hào)；DOS是CCD信號(hào)輸出；OS是輸出信號(hào)補(bǔ)償。

本文擬采用CPLD芯片，結(jié)合TCD1500C的時(shí)序圖設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CCD驅(qū)動(dòng)電路。圖9為TCD1500C的時(shí)序圖。

5.2 基于DSP2812的數(shù)據(jù)采集和處理電路

由于線陣CCD產(chǎn)生的輸出信號(hào)是由DOS（信號(hào)輸出）和OS（輸出信號(hào)補(bǔ)償）兩部分組成的，故此，在將信號(hào)輸入DSP2812之前要先對(duì)2路信號(hào)進(jìn)行差分放大，再將得到的數(shù)據(jù)經(jīng)由DSP2812存放于片外RAM中；將數(shù)據(jù)存好后，再應(yīng)用上文中的各種軟件算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到角度值，并通過RS-422轉(zhuǎn)RS-232發(fā)送給液晶屏顯示電路。

5.3 基于89C51的液晶屏顯示電路

由于DSP2812輸出的數(shù)據(jù)是通過RS-422串口發(fā)送的，而本論文選用的240128液晶屏模塊只有并口接口，故此要用89C51作為一個(gè)串口-并口的過渡。89C51不對(duì)數(shù)據(jù)做任何處理，只是單純的作為一個(gè)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，將數(shù)據(jù)發(fā)送至液晶屏模塊顯示。

結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并制作一個(gè)基于線陣CCD的光電自準(zhǔn)直儀專用檢測(cè)儀器。此自準(zhǔn)直儀將使用兩塊線陣CCD傳感器進(jìn)行二維角度的測(cè)量，并采用DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上進(jìn)行顯示。DSP中將采用一些算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，上下位機(jī)之間的通信采用RS-422串口進(jìn)行通信。仿真和試驗(yàn)結(jié)果都表明該光電自準(zhǔn)直儀已經(jīng)達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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篇（7）

（2）信息儲(chǔ)存。在進(jìn)行信息儲(chǔ)存的時(shí)候，主要采用的是DVD、CD等方式，其主要采用的技術(shù)就是利用光儲(chǔ)存信號(hào)來進(jìn)行儲(chǔ)存的，而儲(chǔ)存的容量大小則需要由寫入的光源來進(jìn)行決定，光盤儲(chǔ)存量則和光斑之間具有反比的關(guān)系。從剛開始的時(shí)候，對(duì)于光電子激光器來說，主要采取的是氣體激光器，隨著社會(huì)的發(fā)展，逐漸發(fā)展成為半導(dǎo)體激光器。此時(shí)，當(dāng)寫入的光源產(chǎn)生的光斑則會(huì)與激光波的平方產(chǎn)生反比例的關(guān)系，使VCD、CD的儲(chǔ)存量得到有效擴(kuò)大。

（3）通信技術(shù)。在通信技術(shù)領(lǐng)域中，應(yīng)用光電子技術(shù)具有保密性高、信號(hào)容量大、結(jié)構(gòu)輕便、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，主要是利用激光技術(shù)，將信息都加載于激光束之上，利用激光束快速傳播的方式來進(jìn)行通信，與無線電技術(shù)相比，激光通信多了光電和光電轉(zhuǎn)換過程，經(jīng)由信號(hào)的轉(zhuǎn)變其，將已有的影像、聲音等進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)成為電信號(hào)之后，將信號(hào)利用調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制成為一束激光，由于此調(diào)制成的激光參數(shù)會(huì)受到信號(hào)控制的影響，從而使信號(hào)在激光上得到加載。此時(shí)將激光利用發(fā)射端進(jìn)行發(fā)射，在接收端進(jìn)行接收，利用光檢測(cè)器對(duì)電信號(hào)檢測(cè)，最終使用調(diào)節(jié)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行還原。

2光電子技術(shù)科學(xué)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域

（1）激光測(cè)距儀。在飛機(jī)、坦克、火炮和艦艇中，激光測(cè)距儀是這些武器裝備的重要組成技術(shù)裝備，使各戰(zhàn)術(shù)武器裝備在系統(tǒng)上具有更強(qiáng)的攻擊力，并且具有更高的準(zhǔn)確性。通常情況下，能夠使其首發(fā)的命中率高于80%，使各武器裝備能夠充分發(fā)揮自身的作用。

（2）熱攝像儀。在目前的熱攝像儀中，GaAlAs/GaAaQWIRFPA是熱攝像儀應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，而非制冷IRFPA的熱攝像技術(shù)，不僅使在極度低溫冷卻的工作問題得到解決，而且還使熱像儀在密度和成本上更具優(yōu)勢(shì)。在目前，非制冷熱像儀主要應(yīng)用在低中擋的傳感器中，其所采用的陣列主要分為640×480、320×240，其可以進(jìn)行探測(cè)的溫差為0.05K。

（3）預(yù)警和干擾設(shè)備。利用飛機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行一系列的偵測(cè)，其主要利用的是加載在飛機(jī)上的光電子預(yù)警設(shè)備，其可以對(duì)空間坐標(biāo)、技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行確定和偵測(cè)，經(jīng)過相關(guān)判斷之后，對(duì)存在的危險(xiǎn)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)警。其主要是利用在不同的物質(zhì)上、背景上所產(chǎn)生的光電子電磁波存在不一致的反射，將四周反射出來的電磁波與目標(biāo)進(jìn)行差異性的比較，以此來得以識(shí)別和發(fā)現(xiàn)目標(biāo)之后對(duì)其進(jìn)行跟蹤、預(yù)警。目前在火箭、導(dǎo)彈中的紅外預(yù)警器得到應(yīng)用。

篇（8）

Internet應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)對(duì)電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求，為滿足需求的增長(zhǎng)，人們可以鋪設(shè)更多的光纖，或靠提高單路光的信息運(yùn)載量（現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性設(shè)備）。但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技術(shù)，增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)（光波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)記錄已經(jīng)達(dá)到2.64Tbps）。波分復(fù)用技術(shù)的普遍運(yùn)用為光電子器件和部件提供了廣闊的、快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。無限戰(zhàn)略公司的報(bào)告指出：“信號(hào)傳輸用1.31μm和1.55μm激光器市場(chǎng)1999年達(dá)到13億美元，比去年增加23%；1.48μm信號(hào)放大用激光器1999年市場(chǎng)份額達(dá)到1.6億美元，比去年增加33%；980nm信號(hào)放大用激光器銷售額達(dá)2.9億美元，比去年增長(zhǎng)121%。整個(gè)激光器市場(chǎng)的份額1999年達(dá)18億美元，預(yù)期2003年將達(dá)到30億美元”。美國通信工業(yè)研究公司（CIR）的研究預(yù)測(cè)，北美市場(chǎng)光電子部件的市場(chǎng)規(guī)模將由目前的28億美元增長(zhǎng)到2003年的61億美元，約每年增長(zhǎng)18.5%。密集波分復(fù)用設(shè)備銷售額也將從1998年的22億美元增加到2004年的94億美元。報(bào)告稱雖然10年內(nèi)全光通信還不會(huì)全面商業(yè)化，但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場(chǎng)主流，報(bào)告也指出盡管光學(xué)部件市場(chǎng)被大公司所占據(jù)，但仍有創(chuàng)新性公司進(jìn)入的可能。

2我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

近10年來我國光電子技術(shù)研究在國家“863”計(jì)劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，在很多領(lǐng)域同國外先進(jìn)國家只有兩三年的距離，個(gè)別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位。

國內(nèi)光電子有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件、部件和子系統(tǒng)（如激光器、探測(cè)器、光收發(fā)模塊、EDFA、無源光器件）等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場(chǎng)份額，初步具備同國外大公司競(jìng)爭(zhēng)的能力，在毫無市場(chǎng)保護(hù)的情況下，靠自己的力量爭(zhēng)得了一席之地，市場(chǎng)營(yíng)銷逐年有較大的增長(zhǎng)，個(gè)別產(chǎn)品還取得國際市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績(jī)。我國相應(yīng)研究發(fā)展基地和本領(lǐng)域高技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白，打破國外產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壟斷地位，同時(shí)爭(zhēng)取進(jìn)入國際市場(chǎng)。

摻鉺光纖放大器（EDFA）是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品占國內(nèi)市場(chǎng)40%的份額。我國也是目前國際上少數(shù)幾個(gè)有能力研制PIC和OEIC的國家。808nm大功率激光器及其泵浦的固體綠光激光器，670nm紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并批量占領(lǐng)國際市場(chǎng)。國內(nèi)移動(dòng)通信的光纖直放站所用的光電器件，90%使用國產(chǎn)器件，國產(chǎn)1.55μmDFB激光器戰(zhàn)勝了國外器件，占領(lǐng)了100%的國內(nèi)市場(chǎng)。

但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在我國光電子技術(shù)發(fā)展中，光電子器件、部件雖是光通信、光顯示、光存儲(chǔ)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分，但在整個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小，其產(chǎn)值較低，目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段，光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)目前還未有實(shí)質(zhì)突破；國內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機(jī)和系統(tǒng)的要求，導(dǎo)致國外器件占據(jù)國內(nèi)市場(chǎng)相當(dāng)多的份額；在機(jī)制上仍未擺脫科研、生產(chǎn)、市場(chǎng)相互脫離的狀況。

我國在光電子技術(shù)方面是與國際水平差距相對(duì)較小的一個(gè)領(lǐng)域，與世界發(fā)達(dá)國家?guī)缀跬瑫r(shí)起步。但是我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到我國制造技術(shù)的落后和材料水平有限，而國際上光電子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入加速發(fā)展階段，留給我們的時(shí)間只有三到五年，如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展階段進(jìn)入，就會(huì)失去大好時(shí)機(jī)。機(jī)不可失，時(shí)不再來，到產(chǎn)業(yè)化后期時(shí)將要花數(shù)倍的力量才能彌補(bǔ)，也許會(huì)徹底失去時(shí)機(jī)，受制于人。

篇（9）

隨著科技日新月異地發(fā)展，光電池在人們的生產(chǎn)生活中產(chǎn)生了越來越重要的作用。光電池是利用光生伏特效應(yīng)把光直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。由于它可把太陽能直接變電能，也稱為太陽能電池。它有較大面積的PN結(jié)，當(dāng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)，是發(fā)電式有源元件。

1.光電池概述

1.1光電池的分類

光電池按照材料分為：硒光電池、砷化鎵光電池、硅光電池等。硅光電池價(jià)格便宜，轉(zhuǎn)換效率高，壽命長(zhǎng)，適于接受紅外光。硒光電池光電轉(zhuǎn)換效率低、壽命短，適于接收可見光，最適宜制造照度計(jì)。砷化鎵光電池轉(zhuǎn)換效率比硅光電池稍高，光譜響應(yīng)特性則與太陽光譜最吻合，主要應(yīng)用于宇宙飛船、衛(wèi)星、太空探測(cè)器等電源方面。

1.2硅光電池的工作原理

硅光電池是目前的主要研究方向。它是在一塊N型硅片上用擴(kuò)散的辦法摻入一些P型雜質(zhì)（如硼）形成PN結(jié)。當(dāng)足夠的光照到PN結(jié)區(qū)時(shí)，將在結(jié)區(qū)附近激發(fā)出電子―空穴對(duì)，在N區(qū)和P區(qū)之間出現(xiàn)電位差。電路中有電流流過，電流的方向由P區(qū)流至N區(qū)。若將外電路斷開，就可測(cè)出光生電動(dòng)勢(shì)。

2.光電池的應(yīng)用

光電池主要有兩方面的應(yīng)用：（一）太陽能電池，光伏作用直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，太陽能電池目前在航空、通信、太陽能發(fā)電站等方面得到應(yīng)用。例如現(xiàn)在普遍使用的太陽能熱水器，正是利用太陽能，把太陽能裝換成電能而加熱水。隨著太陽能電池技術(shù)的不斷發(fā)展，其成本會(huì)逐漸下降，在生產(chǎn)生活各領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越大的作用。（二）光電轉(zhuǎn)換器件，要求光電池具有靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn)，有特殊的制造工藝，用于光電檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

2.1太陽能電池電源

2.1.1太陽能電池的發(fā)電方式

太陽電池電源系統(tǒng)主要由太陽電池方陣、蓄電池組、調(diào)節(jié)控制和阻塞二極管組成。太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光―熱―電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光―電直接轉(zhuǎn)換方式。光―熱―電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過程是光―熱轉(zhuǎn)換過程；后一個(gè)過程是熱―電轉(zhuǎn)換過程。光―電直接轉(zhuǎn)換方式，該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光―電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。

2.1.2太陽電池電源系統(tǒng)框圖

太陽能電池電源系統(tǒng)

2.2光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制方面的應(yīng)用

2.2.1光電池在光電檢測(cè)和自動(dòng)控制的工作原理

光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同：當(dāng)光不照射時(shí)，光電池處于截止?fàn)顟B(tài)；受光照射時(shí)，PN結(jié)吸收其能量而產(chǎn)生電子―空穴對(duì)，從而使P區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加，并形成了光電流。由于光電池工作時(shí)不需要外加電壓，光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低，它已廣泛地用于光電耦合、光柵測(cè)距、激光準(zhǔn)直、電影還音、紫外光監(jiān)視等方面。

2.2.2光電池的三種基本應(yīng)用電路

2.2.2.1光電池構(gòu)成的光電跟蹤電路，用兩只性能相似的同類光電池作為光電接收器件。當(dāng)入射光通量相同時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的方式工作或進(jìn)行跟蹤。當(dāng)系統(tǒng)略有偏差時(shí)，電路輸出差動(dòng)信號(hào)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行糾正，以此達(dá)到跟蹤的目的。電路圖如下：

2.2.2.2光電開關(guān)多用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。無光照時(shí)，系統(tǒng)處于某一工作狀態(tài)，如通態(tài)或斷態(tài)。當(dāng)光電池受光照射時(shí)，產(chǎn)生較高的電動(dòng)勢(shì)，只要光強(qiáng)大于某一設(shè)定的閾值，系統(tǒng)就改變工作狀態(tài)，達(dá)到開關(guān)目的。電路圖如下：

2.2.2.3光電池放大電路。在測(cè)量溶液濃度、物體色度、紙張的灰度等場(chǎng)合，可用該電路作前置級(jí)，把微弱光電信號(hào)進(jìn)行線性放大，然后帶動(dòng)指示機(jī)構(gòu)或二次儀表進(jìn)行讀數(shù)或記錄。在實(shí)際應(yīng)用中，主要利用光電池的光照特性、光譜特性、頻率特性和溫度特性等，通過基本電路與其他電子線路的組合可實(shí)現(xiàn)或自動(dòng)控制的目的。電路圖如下：

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Abstract: in the high speed development of today, with the world energy crisis and serious jeopardy of the earth's environment pollution condition, caused the deterioration of the human condition. People awareness of the importance of saving energy. In our social total energy consumption, energy consumption accounted for a large proportion, among them the majority will belong to the building. Therefore, only the development of the science of new energy can continue to solve the problems facing mankind.

Keywords: photoelectric curtain wall; New energy; Application; advantage

中圖分類號(hào)：P754.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、光電幕墻的簡(jiǎn)介

光電幕墻的產(chǎn)生是在二十世紀(jì)初期，由于世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 ，在部分國家出現(xiàn)能源危機(jī)，因此科學(xué)家開始對(duì)光電幕墻進(jìn)行研究。那么什么是光電幕墻呢？它是一種集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一體的新型建筑幕墻，它是用光電池、光電板技術(shù)，把太陽光轉(zhuǎn)化為電能，它關(guān)鍵的技術(shù)是太陽能光電池技術(shù)。太陽能光電池是利用太陽光的光子能量，使得被照射的電解液或者半導(dǎo)體材料的 電子 移動(dòng)，從而產(chǎn)生電壓，這稱為光電效應(yīng)。

2、光電幕墻的構(gòu)成

多個(gè)太陽能光電池經(jīng)加固處理，鑲嵌在特殊的透明度極高的低鐵玻璃中，彼此之間經(jīng)過其背面的導(dǎo)線相連，從而構(gòu)成了一個(gè)整體的光電板。光電板的尺寸規(guī)格可以根據(jù)實(shí)際工程的幕墻分格方案進(jìn)行量體定型制作，在陽光照射下產(chǎn)生直流電，所有光電極產(chǎn)生的電能，通過多極集成電路整流，變壓等過程，轉(zhuǎn)化成供使用的交流電，送入用戶電網(wǎng)。此幕墻體現(xiàn)了智能化特點(diǎn)，把太陽能光電技術(shù)集成到幕墻中不占有建筑面積，且太陽能光電板優(yōu)美的外觀，具有特殊的裝飾效果，更賦予建筑物鮮明的色彩。

3、光電幕墻與普通幕墻的比較：

3.1光電幕墻的優(yōu)勢(shì)

可就地發(fā)電、就地使用，減少電力輸送過程的費(fèi)用和能耗、省去輸電費(fèi)用；自發(fā)自用，有削峰的作用，帶儲(chǔ)能可以用作備用電源。分散發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5-10%），降低輸電和分電投資和維修成本；并使建筑物的外觀更有魅力。因日照強(qiáng)時(shí)恰好是用電高峰期，BIPV系統(tǒng)除可以保證自身建筑內(nèi)用電外，在一定條件下還可能向電網(wǎng)供電，舒緩了高峰電力需求，解決電網(wǎng)峰谷供需矛盾，具有極大的社會(huì)效益；杜絕了由一般化石燃料發(fā)電所帶來的嚴(yán)重空氣污染，這對(duì)于環(huán)保要求更高的今天和未來極為重要。在傳統(tǒng)的發(fā)電廠內(nèi)，最常見的是用化石類燃料發(fā)電，而用光電模板發(fā)電100千瓦時(shí)，可省油26升或省煤50千克，這也意味著少排放57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和75克氮的氧化物。

3.2、光電幕墻(屋頂)產(chǎn)生電能的計(jì)算公式

PS=H×A×η×K

PS—光電幕墻（屋頂）每年生產(chǎn)的電能（兆焦/年） （MJ/a）

H—光電幕墻（屋頂）所在地區(qū)，每平方米太陽能一年的總輻射（MJ/m2a）

可參照表一查取。

A—光電幕墻（屋頂）光電面積（m2）

η—光電電池效率，

建議如下：?jiǎn)尉Ч瑁害?12%；多晶硅：η=10%；非晶硅：η=8%

K—參正系數(shù)

K = K1 • K2 • K3 • K4 • K5• K6

各分項(xiàng)系數(shù)建議值如下：

K1——光電電池長(zhǎng)期運(yùn)行性能參正系數(shù)，K1=0.8

K2——灰塵引起光電板透明度的性能參正系數(shù)，K2=0.9

K3——光電電池升溫導(dǎo)致功率下降參正系數(shù)，K3=0.9

K4——導(dǎo)電損耗參正系數(shù)，K4=0.95

K5——逆變器效率，K5 =0.85

K6——光電模板朝向修正系數(shù)，其數(shù)值可參考表二選取。

3600J=3600W/s=3.6kW/s=0.001度

表一 我國太陽輻射資源帶

表二 光電板朝向與傾角的修正系數(shù)K6

3.3光電幕墻經(jīng)濟(jì)效益

(1)、以ⅹⅹ巷南立面單晶硅光電幕墻裝機(jī)容量為50KWP，年發(fā)電量如下表 ：

(2)、薄膜光電幕墻投入產(chǎn)出計(jì)算 ：

二零零九年三月二十三日財(cái)建[2009]129號(hào)《太陽能光電建筑應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》的頒布，其中明確指出“2009年補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)原則上定為20元/Wp” ；以裝機(jī)容量為50KWP計(jì)算，國家的財(cái)政補(bǔ)助為20X50000=100萬人民幣；光電幕墻每平米的容量為100WP，容量為50KWP需（50000/100=）500平米光電幕墻，每平面光電幕墻4000元，光電幕墻造價(jià)為： 500X4000=200萬人民幣；如此處安裝常規(guī)幕墻的費(fèi)用為500X1000=50萬；安裝光電幕墻比安裝普通幕墻前期多投入200-100-50=50萬人民幣；光電幕墻年產(chǎn)電量?jī)r(jià)值（度）42998 （度）X0.8=3.44萬人民幣。

4、在超高層建筑應(yīng)用中考慮的幾個(gè)問題：

4.1建筑審美和視覺效果

幕墻設(shè)計(jì)堅(jiān)持光電系統(tǒng)功能優(yōu)先設(shè)計(jì)原則：首先保證光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求；二是在保證光電幕墻功能前提下，解決PV板與幕墻的風(fēng)格、性能相融合的問題。PV板的分格尺寸應(yīng)與幕墻風(fēng)格協(xié)調(diào)，PV板安裝部位是最大面積、最長(zhǎng)時(shí)間接受日照而不被遮擋的部位，同時(shí)又要滿足室內(nèi)采光要求。在滿足二者的條件后，最大限度保證建筑審美和視覺效果。具體的工程應(yīng)根據(jù)具體情況考慮，在充分利用太陽能的基礎(chǔ)上，必須滿足室內(nèi)采光的建筑要求。

4.2 超高層建筑在雨量較大情況下對(duì)光電單元幕墻的影響

4.2.1 由于南方地區(qū)的降水多，所以當(dāng)光電構(gòu)件在室外懸挑，線路需要穿過單元體幕墻引入室內(nèi)，與控制室的集線器連接，形成光電系統(tǒng)。光電板線路采用向上延伸的幕墻構(gòu)造設(shè)計(jì)（室內(nèi)比室外要高），防止雨水沿著線路導(dǎo)向室內(nèi)，破壞幕墻整體的水密性。

圖1光電幕墻系統(tǒng)布線示意

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中圖分類號(hào)：TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0005-02

光電子技術(shù)學(xué)科涉及了光學(xué)、電子學(xué)、光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)理論，是一種由多學(xué)科相互交叉并滲透形成的一項(xiàng)技術(shù)。光電子技術(shù)是將光子學(xué)為研究核心，電子學(xué)為研究支撐的新型技術(shù)，兼容了電子技術(shù)，而且還具有微電子技術(shù)不能相比的優(yōu)越性，有了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間。21世紀(jì)是一個(gè)光電子共同作用的時(shí)代，光電子技術(shù)的高效發(fā)展有利于促進(jìn)世界相關(guān)技術(shù)的融合、滲透，有利于各科學(xué)技術(shù)之間相互作用，更好的為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

1 光電子技術(shù)概述

光電子技術(shù)更加確切的應(yīng)該稱為光電子信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光能與電能的轉(zhuǎn)換是它的核心內(nèi)容，是指利用光子激發(fā)電子或者電子躍遷來產(chǎn)生光子物理現(xiàn)象所提供的一種技術(shù)方法。光電子技術(shù)是信息技術(shù)中一個(gè)重要的硬件設(shè)備，加大了把全世界計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)系的可能性，也給和衛(wèi)星或外星聯(lián)系組成網(wǎng)絡(luò)提供了希望，是因特網(wǎng)的支柱技術(shù)。光電子技術(shù)從20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來，在眾多高新技術(shù)發(fā)展中它的發(fā)展最為迅速，在我國的眾多領(lǐng)域內(nèi)均已被應(yīng)用、推廣。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，時(shí)代的信息容量不斷增加，反映出了信息發(fā)展的高容量性以及高速度性在電子學(xué)與微電子學(xué)技術(shù)發(fā)展上的局限，而光的高頻率與高速度的信息處理特點(diǎn)逐漸在信息技術(shù)發(fā)展中取得突破性的發(fā)展，將信息的探測(cè)、傳輸、顯示、運(yùn)算、儲(chǔ)存和處理都使用光子與電子技術(shù)相結(jié)合來參與完成，確定了光電子技術(shù)在信息領(lǐng)域的地位。

2 光電子技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)與應(yīng)用實(shí)踐

1）在傳統(tǒng)領(lǐng)域中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。光電子技術(shù)對(duì)改造我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和發(fā)展新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)都有積極作用，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化也有促進(jìn)作用。光電子技術(shù)具有準(zhǔn)確、快速、精密、高效等優(yōu)勢(shì)，能夠有效的提高產(chǎn)業(yè)的加工水平，增加產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和附加值。以激光加工技術(shù)為例分析，激光加工技術(shù)通常應(yīng)用在我國重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，飛機(jī)、航天、汽車、通信等領(lǐng)域，其生產(chǎn)特點(diǎn)有加工效率高、速度快、變形小、質(zhì)量高、易控制，有助于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。能夠很大程度的降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)提高國際競(jìng)爭(zhēng)力也有重要的積極作用。

2）現(xiàn)代能源結(jié)構(gòu)中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。在美國、日本等眾多國家都制定了光伏技術(shù)的長(zhǎng)久發(fā)展計(jì)劃。各國將提高光電池轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性為技術(shù)開發(fā)方向，逐漸降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)業(yè)效率，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前在世界范圍內(nèi)，商業(yè)化和半商業(yè)化的生產(chǎn)模式已經(jīng)有80多個(gè)國家和地區(qū)形成，增長(zhǎng)值已經(jīng)達(dá)到16%，市場(chǎng)的開拓也從空間開拓轉(zhuǎn)向了地面的系統(tǒng)應(yīng)用，甚至在驅(qū)動(dòng)交通工具的領(lǐng)域也逐漸被應(yīng)用。據(jù)相關(guān)報(bào)道，在世界發(fā)展中，對(duì)太陽能住宅的建造投資已經(jīng)達(dá)到了600億美元，光電子技術(shù)在建造太陽能住宅中主要是將用光伏技術(shù)制作的光電池作為住宅屋頂、墻面、窗戶等建材，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，這種新型能源的應(yīng)用規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，相關(guān)人員分析到2016年，在太陽能住宅的投資規(guī)模會(huì)擴(kuò)大一倍，投資將達(dá)1300億

美元。

太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用形成了一種新型能源，太陽能光纖技術(shù)發(fā)電系統(tǒng)主要是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的一種光纖效應(yīng)，主要是將太陽光輻射能轉(zhuǎn)化為電能的新型的一種發(fā)電系統(tǒng)。因世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源出現(xiàn)供不應(yīng)求現(xiàn)象，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺之間的矛盾越來越嚴(yán)重，于是世界各國逐漸的將發(fā)展目標(biāo)統(tǒng)一轉(zhuǎn)向了光伏發(fā)電，制定了長(zhǎng)期的光伏技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。光電子技術(shù)為光伏發(fā)電創(chuàng)造了高性能的材料與電子元件，很大程度的提高了光能的轉(zhuǎn)化率。光電子技術(shù)的不斷發(fā)展擴(kuò)大了光伏發(fā)電的應(yīng)用范圍，上到航天器，下到家用電器，大到兆瓦級(jí)電站，小到兒童玩具，都充滿著光伏電源，21世紀(jì)注定了是光伏技術(shù)的發(fā)展時(shí)代。

3）軍事領(lǐng)域中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。光電子技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)可以應(yīng)用在毀滅性武器、精密制導(dǎo)、監(jiān)測(cè)、瞄準(zhǔn)、頻譜分析等技術(shù)領(lǐng)域。光電子技術(shù)能夠提高國防的反應(yīng)能力和準(zhǔn)確攻擊的能力，為軍事領(lǐng)域提供又準(zhǔn)又快的信息。光電子技術(shù)目前已經(jīng)成為了軍事領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù)，逐漸成為了國防軍事現(xiàn)代化的發(fā)展支柱。

在軍事領(lǐng)域，光電子技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①激光聚變的應(yīng)用。激光聚變是一種未來能源，它有巨大的軍用價(jià)值，它能夠模仿氫彈爆炸的過程，代替了成本高、危險(xiǎn)性大的空中或地下核試驗(yàn)，有效解決了改進(jìn)核武器的性能的難題。到目前為止，激光致盲武器已經(jīng)逐漸裝備到部隊(duì)，艦載與機(jī)載激光反導(dǎo)器也已經(jīng)走出了實(shí)驗(yàn)室；②電光技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成為了軍方的核心技術(shù)。隨著世界光電子技術(shù)的快速發(fā)展，美國國防防務(wù)水平也呈遞增的形勢(shì)發(fā)展，美國平均每年用在防務(wù)光電技術(shù)開發(fā)上的費(fèi)用就能達(dá)到50億美元。

4）在硅材料中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。把硅當(dāng)材料制造的光電子元器件稱為硅光電子學(xué)，這是一門新興技術(shù)，具有很大的發(fā)展前景。用硅晶體當(dāng)作材料制造的光電二極管有量子效率高、響應(yīng)快、噪聲低、體積小、動(dòng)態(tài)工作范圍大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，通常被應(yīng)用在微弱、快速光信號(hào)探測(cè)等方面。硅光電子學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能夠給世界帶來更先進(jìn)的數(shù)字設(shè)備，在性能方面能得到前所未有的突破，硅光電子學(xué)是未來發(fā)展的重點(diǎn)。

5）在尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，光電子的發(fā)展與應(yīng)用。光電子技術(shù)對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有積極作用，光電子技術(shù)所涉及到的科學(xué)領(lǐng)域都是未來發(fā)展的尖端科技，如兆兆紀(jì)元，這是1996年由惠普公司提出的，是為了滿足人類在信息時(shí)代的不斷增加的新需求，是人們想要在10到15年內(nèi)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)夢(mèng)想。具體兆兆紀(jì)元技術(shù)在傳輸技術(shù)上，每秒兆兆位千線，運(yùn)用遠(yuǎn)程的傳輸網(wǎng)絡(luò)；處理技術(shù)上，每秒運(yùn)算萬億次計(jì)算；存儲(chǔ)技術(shù)上，有兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)庫，有數(shù)兆兆字節(jié)的盤片驅(qū)動(dòng)和數(shù)千兆位的記憶芯片。光纖傳輸?shù)娜萘俊⒐馓幚淼哪芰凸鈨?chǔ)存的密度都在快速提高，光電子技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)能夠充分實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想，

再如HIV免疫系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)。相關(guān)人員已經(jīng)使用光學(xué)生物醫(yī)學(xué)儀器在研究艾滋病病毒上取得了巨大成果，有利于研制出能夠有效抵抗艾滋病病毒的新藥。在尖端的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用光學(xué)探測(cè)，比如研究定量衍生的DNA與定量化的聚合酶鏈反應(yīng)PCR，對(duì)人類抵抗HIV病毒有非常重要的作用。

3 結(jié)束語

光電子技術(shù)在這個(gè)信息化時(shí)代的作用越來越重要，現(xiàn)如今，光電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到了經(jīng)濟(jì)、軍事、科技與社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，信息的傳輸、探測(cè)、運(yùn)算、顯示、處理與存儲(chǔ)等都需要光子技術(shù)與電子技術(shù)共同參與完成。在世界范圍內(nèi)，光電子技術(shù)現(xiàn)已被確定為是未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制高點(diǎn)，是未來經(jīng)濟(jì)建設(shè)中推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造工程、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和新產(chǎn)的發(fā)展的關(guān)鍵力量，所以各國要加強(qiáng)對(duì)光電子技術(shù)的研究，推動(dòng)光電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍，促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的發(fā)展