時(shí)間：2022-10-01 05:48:21
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【關(guān)鍵詞】光電技術(shù)，偵察，光電干擾，發(fā)展趨勢(shì)
光電技術(shù)（PhotoelectricTechnology）是一門以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，將光學(xué)技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、精密機(jī)械及計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合在一起的新技術(shù)，它為獲取光子信息或借助光子提取其他信息提供了一種重要手段。它將電子學(xué)中的許多基本概念與技術(shù)移植到光頻段，解決光電信息系統(tǒng)中的工程技術(shù)問(wèn)題。這一先進(jìn)技術(shù)使人類能更有效地?cái)U(kuò)展自身的視覺(jué)能力，將長(zhǎng)波延伸到亞毫米波，短波延伸至紫外線、X射線、γ射線，乃至高能粒子，并可在飛秒級(jí)的速度下記錄超快現(xiàn)象的變化過(guò)程。
光電技術(shù)的研究?jī)?nèi)容可以分為光電基礎(chǔ)技術(shù)和光電信息技術(shù)兩部分。光電基礎(chǔ)技術(shù)體系是多門學(xué)科為基礎(chǔ)，以器件物理技術(shù)為依托，如高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽(yáng)能電池、高速低噪的PIN與APD二極管、高像素與高圖像質(zhì)量的CCD與CMOS圖像傳感器等基礎(chǔ)光電器件的研制。光電信息系統(tǒng)技術(shù)包括了光電信息的產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、處理和控制等過(guò)程。光電技術(shù)在現(xiàn)代科技、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，以此為支撐的光電子產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界各國(guó)家爭(zhēng)相發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是競(jìng)爭(zhēng)激烈、發(fā)展最快的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主力軍。隨著光電技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體激光器、千萬(wàn)像素的CCD與CMOS固體圖像傳感器、PIN與APD光敏二極管、LED、太陽(yáng)能電池、液晶顯示等在工業(yè)與民用領(lǐng)域隨處可見(jiàn)，紅外成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域。
光電技術(shù)的基本功能是將光學(xué)參量或非光學(xué)參量進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，完成工業(yè)檢測(cè)、軍事光電對(duì)抗、紅外探測(cè)、控制跟蹤等。光電技術(shù)在光通信、大容量光存儲(chǔ)、生物工程與醫(yī)學(xué)、工業(yè)在線檢測(cè)、危險(xiǎn)環(huán)境檢測(cè)、遙測(cè)遙感、光纖傳感、精密計(jì)量、太赫茲波技術(shù)等方面有著廣泛應(yīng)用。下面著重介紹光電技術(shù)在光電對(duì)抗上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。
各種基于光電技術(shù)的武器系統(tǒng)被應(yīng)用于現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中。在光電武器裝備的較量中，出現(xiàn)了一種全新的作戰(zhàn)手段，這就是――光電對(duì)抗（Electro-opticalCountermeasure）。敵對(duì)雙方在光波段范圍內(nèi)，利用光電器材和設(shè)備，偵查告警光電制導(dǎo)武器和光電偵查設(shè)備等光電武器，并實(shí)施干擾，使敵方武器降低、削弱或完全喪失作戰(zhàn)效能。同時(shí)，利用光電器材和設(shè)備，從而有效地保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵查告警和干擾。光電對(duì)抗是技術(shù)可以分為光電偵察與反光電偵察、光電干擾與抗光電干擾等，如圖1。
1光電偵察
光電偵察（PhotoelectricDetection），主要是搜索、截獲、測(cè)量、分析、識(shí)別以及光電設(shè)備測(cè)向、定位敵方輻射或散射的光譜信號(hào)，以獲取敵方光電設(shè)備類型、位置、參數(shù)、功能、用途，及時(shí)提供情報(bào)并發(fā)出警告。光電偵察分為被動(dòng)、主動(dòng)偵察。利用各種光電探測(cè)裝置截獲和跟蹤敵方光電裝置的光輻射，并加以分析識(shí)別，從而獲取敵方目標(biāo)信息情報(bào)的一種手段，叫做光電被動(dòng)偵察（PassiveDetection），如激光告警、紅外告警、紫外告警和光電綜合告警等。利用敵方光電裝備的光學(xué)特性而進(jìn)行的偵察，稱為光電主動(dòng)偵察（ActiveDetection），即向敵方發(fā)射光束，再對(duì)反射回來(lái)的光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)、分析和識(shí)別，從而獲得敵方情報(bào)，如激光雷達(dá)、激光測(cè)距機(jī)。
2光電干擾（PhotoelectricityInterference）
采取某些技術(shù)措施可以破壞或抑制敵方光電設(shè)備的正常工作，其稱為光電干擾，這種手段同時(shí)也可以保護(hù)己方目標(biāo)。光電干擾分為有源干擾（ActiveJamming）和無(wú)源干擾（PassiveJamming）兩種方式。有源干擾是利用己方光電設(shè)備發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)敵方光電設(shè)備相應(yīng)波段的光波，對(duì)敵方光電裝備進(jìn)行壓制或欺騙干擾。如紅外干擾機(jī)、紅外干擾彈、強(qiáng)激光干擾和激光欺騙干擾。無(wú)源干擾是利用特制器材或材料，反射（Reflection）、散射（Scattering）或吸收（Absorption）光波能量，或人為改變己方目標(biāo)的光學(xué)特性，使敵方光電裝備效能降低或被欺騙而失效，以保護(hù)己方目標(biāo)為目的的一種干擾手段，如煙幕（Smokescreen）、光電隱身（Electro-opticStealthy）和光電假目標(biāo)。
3反光電偵察
反光電偵察就是抓住光電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，使敵方的光電偵察裝備無(wú)法看見(jiàn)己方的軍事設(shè)施。主要方法有遮擋和欺騙、偽裝與隱身。反光電偵察的具體技術(shù)包括煙幕、假目標(biāo)、偽裝（Camouflage）、隱身、摧毀與致盲、編碼技術(shù)和改變光束傳輸方向等。
4抗光電干擾
抗光電干擾是在光電對(duì)抗環(huán)境中為保證己方光頻譜而采取的行動(dòng)。其在己方目標(biāo)上，通過(guò)采取光電防護(hù)材料、抗干擾電路等措施，衰減或過(guò)濾敵方發(fā)射的強(qiáng)激光或其他干擾光波，保護(hù)己方設(shè)備或作戰(zhàn)人員免遭干擾和損傷。它包括反多光譜技術(shù)（MultispectralTechnique）、隱身技術(shù)、信息融合技術(shù)（InformationFusionTechnology）、自適應(yīng)技術(shù)（AdaptiveTechnology）、編碼技術(shù)、選通技術(shù)等。
關(guān)鍵詞：光電互感器；羅夫斯基線圈；泡克而斯效應(yīng)；法拉第效應(yīng)
中圖分類號(hào)：TP183文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi:10.3969/j.issn.1003-6970.2010.10.006
The Analysis of Optical Transformer Technology
Lv PengHuang YuanliangJin Zhuoyun
(Electric automatization institute of Jinan University, Zhuhai,519070)
Abstract：Optical Transformer bases on Photonics technology and optical fiber sensing technology, it is fit for the constantly developing and progressing of the voltage degree and current quality in electrical industry due to its perfect performance. In addition, it will take the place of traditional transformer gradually. Optical transformer is constituted of Optical Current Transformer, Optical Voltage Transformer and the Combined Optical Transformer. This paper mainly introduces the principle, current problems, solutions and the usage of Optical Transformer, and prospecting the future develop trend.
Key words: Optical Transformer; Rogowski coil; Pockels effect; Faraday effect
1．引 言
光電互感器是利用光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測(cè)量的新型互感器它是光學(xué)電壓互感器、光學(xué)電流互感器、組合式光學(xué)互感器等各種光學(xué)互感器的通稱。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，電力工業(yè)對(duì)電壓、電流的測(cè)量要求也在不斷提高?；ジ衅髯鳛檩旊娋€路中最基本最重要的檢測(cè)設(shè)備，其暴露出來(lái)的一系列缺點(diǎn)迫使一種安全、可靠、理論完善性能優(yōu)越的新方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高電壓和高電流的測(cè)量?；诠鈱W(xué)傳感技術(shù)的光學(xué)電流互感器（Optical Current Transformer, OCT)和光學(xué)電壓互感器（Optical Voltage Transformer, OVT)能有效地克服傳統(tǒng)電磁式互感器所固有的缺點(diǎn)，同時(shí)更適應(yīng)電力系統(tǒng)的智能化，并為計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)利用，為變電站信息的采集、傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理提供了條件。光電互感器的諸多優(yōu)點(diǎn)，近三十年來(lái)引起了世界各國(guó)的關(guān)注，尤其美國(guó)、法國(guó)、日本和中國(guó)的學(xué)者和工程技術(shù)人員都進(jìn)行了深入的研究。
2.光電互感器的產(chǎn)生與歷史
早在20世紀(jì)60十年代，國(guó)外的諸多電氣公司就開(kāi)始了對(duì)光電互感器的相互研究，最早研制成功的是美國(guó)的西屋電氣公司。但當(dāng)時(shí)研制的基于法拉第光效應(yīng)（電流互感器）和電光效應(yīng)（電壓互感器）的光電互感器還僅僅是純光學(xué)式的光電元件，他受到溫度限制無(wú)法達(dá)到戶外環(huán)境下0.2級(jí)精度的要求。到了60年代，在世界范圍內(nèi)興起了對(duì)光電式電流互感器應(yīng)用的研究，70年代一度形成，但當(dāng)時(shí)仍處于初級(jí)階段，溫度等影響仍未得到較好的解決，精度比較低。直到上世紀(jì)80年代，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，光電子技術(shù)、PC微機(jī)、單片機(jī)及數(shù)字處理器技術(shù)的興起與成熟，為研制出高性能的光電互感器奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，電子式光電互感器得以研制成功，并逐漸開(kāi)始投入使用。
1992年ABB公司的光電互感器在巴西電力系統(tǒng)投入應(yīng)用，至今運(yùn)行良好。SIMENS、ALSTOM等公司也相繼研制成功并投入運(yùn)行。到2000年，ABB公司已經(jīng)研制出可用于69kV到765kV電壓等級(jí)的光電電流互感器，測(cè)量電流范圍為5A~2000A，準(zhǔn)確度達(dá)到±0.2%。同時(shí)，他們研制了用于GIS中的復(fù)合電子式電壓、電流互感器，電流測(cè)量范圍為5A~2000A，電壓測(cè)量范圍為69~500kV，準(zhǔn)確度都達(dá)到±0.2%，電壓測(cè)量是直接使用電容環(huán)測(cè)量，不用分壓器。法國(guó)的Alstom公司利用Faraday效應(yīng)研制了一套電子式電流互感器，在-30~50℃的范圍內(nèi)準(zhǔn)確度達(dá)到±0.2%。
我國(guó)最早對(duì)光電互感器的研究是在20世紀(jì)80年代的一些大學(xué)進(jìn)行的，當(dāng)時(shí)也是以光學(xué)式的光電互感器為研究方向，目前已改為主攻電子式的光電互感器。盡管一些高科技公司的某些產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入掛網(wǎng)試運(yùn)階段，但是對(duì)光電互感器的研究仍處于初級(jí)階段，與國(guó)外還有一定的距離。國(guó)內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校的研究人員也正致力于新型光電互感器的研究，從事這方面的主要研究單位有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海大學(xué)、西安同維公司、廣州偉鈺光電科技有限公司等，經(jīng)過(guò)幾年的努力，研制工作已逐步向?qū)嵱没A段發(fā)展。光電互感器的高壓以及電氣絕緣特性使得它更加適合我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，在將來(lái)的超高壓以及特高壓系統(tǒng)中將發(fā)揮巨大的作用。
3. 光電互感器的工作原理及其分類[1]
簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)OCT工作原理是Faraday磁光效應(yīng)，OVT工作原理是Pockels線性電光效應(yīng)，光學(xué)電流傳感頭和光學(xué)電壓傳感頭位于絕緣套管的高壓區(qū)，控制室內(nèi)的發(fā)光二極管發(fā)出光信號(hào)經(jīng)絕緣材料制成的光纜傳輸至兩個(gè)傳感頭，經(jīng)高壓母線和電壓調(diào)制后，光信號(hào)又經(jīng)光纜從高壓區(qū)傳輸回主控室，最后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)得出被測(cè)電流、電壓信號(hào)。根據(jù)高壓部分是否采用有源器件將光電互感器分為兩類：高壓部分不采用有源器件的稱為無(wú)源型光電電流（電壓）互感器，采用有源器件的稱為有源型光電電流（電壓）互感器。
3.1 有源型OCT工作原理[2]
有源型OCT又稱混合式光學(xué)電流互感器，它的原理是利用有源器件調(diào)制技術(shù),把羅夫斯基線圈測(cè)量出的信號(hào)經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算得出電流模擬信號(hào),模/數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)電路將積分器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后通過(guò)電一光轉(zhuǎn)換裝置將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào),再通過(guò)光纖傳輸。到互感器低壓側(cè)信號(hào)處理電路,有源型OCT原理示意圖如圖1所示。
有源型OCT的關(guān)鍵部件為羅夫斯基線圈及積分器。羅夫斯基線圈是一種繞制在非磁性骨架上的空心線圈,具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍寬、體積小、重量輕、造價(jià)低廉、線性度好等一系列優(yōu)點(diǎn)。其工作原理如圖2所示。
羅夫斯基線圈直接套在被測(cè)量的導(dǎo)體上,從而導(dǎo)體中流過(guò)的交流電流在導(dǎo)體周圍產(chǎn)生一個(gè)交替變化的磁場(chǎng),從而在線圈兩端感應(yīng)出一個(gè)與電流變化成比例的交流電壓信號(hào)e(t):
其中,di/dt則是電流的變化率, 而L為線圈的電感,i(t)為還原電流,通過(guò)對(duì)交流電壓信號(hào)積分并運(yùn)算得出所要測(cè)量的電流值,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
有源型OCT的傳感器和A/D轉(zhuǎn)換部件是需要電源供電的,目前常用的供能方式主要有利用特制電流互感器(CT)或電容分壓器從母線上取電能,激光供能,太陽(yáng)能供電及蓄電池供電等。
3.2 無(wú)源型OCT的工作原理
無(wú)源型OCT與有源型OCT不同,其傳感器部分無(wú)需電源供電。無(wú)源型OCT以法拉第磁光效應(yīng)理論為基礎(chǔ),其實(shí)質(zhì)是光波在通過(guò)磁光材料時(shí),電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使光波在通過(guò)磁光材料時(shí)其偏振面會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn),測(cè)量其旋轉(zhuǎn)角度的大小即可確定被測(cè)電流。法拉第旋轉(zhuǎn)角θF的表達(dá)式為：
其中,V為代表光纖材料特性的維爾德常數(shù)；H為光傳播方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度；L為光路長(zhǎng)度線；μ0為磁導(dǎo)率；N為繞載流體的光圈數(shù)；I為被測(cè)電流。
無(wú)源型電流互感器的存在問(wèn)題是其本身的光學(xué)系統(tǒng)折射效應(yīng)隨環(huán)境因素而變化,光學(xué)傳感頭中存在著各種形式的雙折射,影響了整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
3.3 有源型OVT工作原理
有源型OVT的傳感頭部分仍采用傳統(tǒng)的傳感技術(shù),即電容分壓技術(shù)。如圖3所示,被測(cè)對(duì)象通過(guò)電容分壓測(cè)量單元后形成一較低的電壓,刀轉(zhuǎn)換單元對(duì)電容分壓測(cè)量單元的輸出信號(hào)進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,形成光電信號(hào),由于電容分壓測(cè)量單元和A/D轉(zhuǎn)換單元都需要供電模塊提供工作電源,有源型OVT的名稱由此而來(lái)。
有源型是當(dāng)前掛網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)而且最為常見(jiàn)的光電電壓互感器,一方面其原理相對(duì)簡(jiǎn)單,與傳統(tǒng)的電壓互感器結(jié)構(gòu)相近,容易實(shí)現(xiàn)另一方面其生產(chǎn)成本較低,便于制造。但是這種型式的光電互感器只是把傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為光電信號(hào),不是真正意義上的光電化產(chǎn)品,它一方面沒(méi)有充分體現(xiàn)光學(xué)傳感的優(yōu)越性,另一方面電容分壓器的長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)引進(jìn)額外的測(cè)量誤差,因此具有一定的局限性,是一種為了實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)渡性產(chǎn)品。
3.4 無(wú)源型OVT
無(wú)源型的原理是將高電壓直接加在電光晶體上,應(yīng)用先進(jìn)的光學(xué)傳感原理一效應(yīng)來(lái)測(cè)量電壓的全光纖型光電電壓互感器“泡克爾斯效應(yīng)”是描述電場(chǎng)對(duì)透明晶體影響的電光效應(yīng),某些透明的光學(xué)介質(zhì)也稱壓電晶體在外加電場(chǎng)作用下,晶體將變?yōu)楦飨虍愋缘碾p軸晶體,從而導(dǎo)致其折射率和通過(guò)晶體的偏振光特性發(fā)生變化,產(chǎn)生雙折射,使一束光變?yōu)閮墒辔徊煌闹本€偏振光。圖4為無(wú)源型的原理圖,一束線性偏振光照射到壓電晶體表面時(shí)分裂成振動(dòng)方向相互垂直的兩束光,其相位差大小與所加電壓和材料有關(guān)。
雙折射后兩束偏振光的相位差可用以下公式計(jì)算：
其中：U=Usinωt,λ為入射光波波長(zhǎng)；n0為晶體的折射率孔, γ41為晶體(BGO)線性電光系數(shù)口為被測(cè)電壓是電壓幅值。ω是角頻率。
通常利用偏光干涉的方法將轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龉鈴?qiáng)的變化來(lái)檢測(cè)它,利用1/4波片使兩束光的相位差增加90°,總的相位差為δ+π/2。出射光強(qiáng)可以表示為：
其中,I0是入射光強(qiáng),U0為半波電壓。
可見(jiàn),利用出射光強(qiáng)和電壓的關(guān)系,通過(guò)光電變換和信號(hào)處理就能得到被測(cè)電壓。
3.5 光學(xué)組合式互感器工作原理
光學(xué)組合式互感器是基于電光晶體的Pockels效應(yīng)和磁光玻璃的Faraday效應(yīng)研制出的可以同時(shí)測(cè)量高壓輸電線電流及電壓的組合式互感器。它絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電壓測(cè)量與電流測(cè)量間無(wú)相互干擾。非線性誤差小于0.3%，在24～33℃溫度范圍電壓傳感器24h內(nèi)的波動(dòng)在±0.3%內(nèi)。
4.光電互感器的優(yōu)點(diǎn)[3]
與常規(guī)的電磁式互感器相比較,光電互感器的突出優(yōu)點(diǎn)是：
(1)高低壓完全隔離,安全性高,具有優(yōu)良的絕緣性能和優(yōu)越的性價(jià)比
由于光電互感器是通過(guò)由絕緣材料制成的光導(dǎo)纖維將高壓信號(hào)傳輸?shù)蕉卧O(shè)備，巧妙的避開(kāi)了傳統(tǒng)互感器絕緣性能差的缺點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了絕緣結(jié)構(gòu)，節(jié)省資源的同時(shí)，提高了互感器電氣絕緣性能。它的適合高壓的特性使它在不斷提高電壓的電力工業(yè)中顯示出越來(lái)越高的性價(jià)比。利用光纜代替電纜作為信號(hào)傳輸工具,又實(shí)現(xiàn)了高低壓的徹底隔離,不存在電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次開(kāi)路給設(shè)備和人身造成的危害,安全性和可靠性也大大地提高。
(2)沒(méi)有鐵芯,不存在磁飽和鐵磁諧振等現(xiàn)象
光電互感器在原理上與傳統(tǒng)互感器有著本質(zhì)的區(qū)別,它一般不用鐵芯完成磁藕合,因此,不存在傳統(tǒng)互感器磁飽和及鐵磁諧振現(xiàn)象,使得互感器運(yùn)行暫態(tài)響應(yīng)好,穩(wěn)定性好,確保了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。
(3)功能齊全，可靠性高
光電互感器能不但可以用于電壓電流測(cè)量，還可以用作保護(hù)功能。不必使用多個(gè)不同用途的鐵芯線圈,便可同時(shí)滿足計(jì)量和繼電保護(hù)的需要,同時(shí)還可以將電壓、電流組合在一起,構(gòu)成組合式光電互感器。這些對(duì)于傳統(tǒng)互感器是無(wú)法達(dá)到的。目前,光電互感器的測(cè)量精度最高可以達(dá)到0.2級(jí)和0.2S級(jí)。
(4)頻率響應(yīng)寬，動(dòng)態(tài)范圍大
光電互感器傳感頭部分的頻率響應(yīng)取決于光纖在傳感頭上的渡越時(shí)間,實(shí)際能測(cè)量的頻率范圍主要決定于電子線路部分。光學(xué)傳感部件已經(jīng)用于測(cè)量高壓電力線路上的諧波和脈沖暫態(tài)電壓。
(5)沒(méi)有因充油而潛在的易燃、易爆等危險(xiǎn)
由于光電互感器的絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,一般不采用油作為絕緣介質(zhì),不會(huì)引起火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn).
(6)體積小、重量輕、減少占地面積
因無(wú)鐵芯及絕緣油等，光電互感器的重量一般只有電磁式CT、VT重量的1/10，且體積小，占地面積小，便于運(yùn)輸和安裝。
(7)無(wú)污染、無(wú)噪音，具有優(yōu)越的環(huán)保性能
由于光電互感器中信號(hào)是通過(guò)光來(lái)傳輸?shù)?因此不會(huì)產(chǎn)生噪音、電磁波等污染源,同時(shí),可采用硅橡膠絕緣子和SF6氣體作為絕緣介質(zhì),替代傳統(tǒng)的磁套絕緣子和絕緣油,甚至可以做成無(wú)油無(wú)氣的OCT,這樣可大大降低這些配套設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染,具有優(yōu)越的環(huán)保性能。
(8)適應(yīng)了電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需要
光電互感器可以根據(jù)需要輸出低壓模擬量和數(shù)字量,這可直接用于微機(jī)保護(hù)和電子式計(jì)量設(shè)備,而且能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)和故障診斷,在變電站綜合自動(dòng)化中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。綜上所述,光電互感器以其優(yōu)越的特性以及明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,使得它在電力工業(yè)中占據(jù)了一席之地，同時(shí)對(duì)于保證日益龐大和復(fù)雜的電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,并提高其自動(dòng)化程度具有深遠(yuǎn)的意義。光電互感器是世紀(jì)電力系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,盡快使其實(shí)用化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的迫切需要。
5.光電互感器的缺點(diǎn)及目前的改進(jìn)方法
5.1OCT的缺點(diǎn)[4]
根據(jù)我國(guó)第一臺(tái)OCT掛網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，在小電流時(shí)OCT輸出的讀數(shù)波動(dòng)較大，線性度較差，準(zhǔn)確度也略超出計(jì)量要求。一方面是由于小電流引起的法拉第旋轉(zhuǎn)角非常小，有限的傳感器靈敏度導(dǎo)致被測(cè)信號(hào)被噪聲所淹沒(méi)；另一方面機(jī)械振動(dòng)、溫度變化以及由于光纖偏振特性等因素使得輸出光強(qiáng)的變化，降低了檢測(cè)的靈敏度，不過(guò)可以通過(guò)檢測(cè)電路的交直流分離等辦法消除此影響。然而對(duì)于有兩種特殊情況會(huì)使光強(qiáng)發(fā)生很大的變化，因而會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生很大的影響：1.光強(qiáng)波動(dòng)較快時(shí)，直流通道的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于交流通道,采用交流除以直流的方法明顯存在不同步的問(wèn)題2.當(dāng)光強(qiáng)急劇下降衰減而超過(guò)PIN光電管的探測(cè)靈敏度時(shí),OCT無(wú)法正常工作。
5.2OCT的改進(jìn)方法
針對(duì)以上諸多影響光電互感器的不利因素，我國(guó)許多研究人員做了大量的工作，并取得了一定的成果。
降低溫度影響：為了克服溫度對(duì)互感器帶來(lái)的影響，清華大學(xué)對(duì)種8國(guó)產(chǎn)光學(xué)玻璃磁光系數(shù)和溫度特性進(jìn)行了深入的研究，ZF6在降低溫度影響方面最能滿足OCT的要求。
提高系統(tǒng)抗外場(chǎng)干擾能力：在提高系統(tǒng)抗外場(chǎng)干擾方面有幾種方法，改進(jìn)由Sato等人提出的雙正交反射方案，將原光路設(shè)計(jì)中的第三角上第一次反射由向上改為向下（見(jiàn)圖4），使傳感頭內(nèi)光路在小載流導(dǎo)體平行及垂直的兩個(gè)面上的投影形成閉合回路來(lái)改善系統(tǒng)抗外場(chǎng)干擾能力。相比而言，鍍膜技術(shù)在此方面具有的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化傳感頭使之易于加工，同時(shí)光路在任何平面內(nèi)的投影均及接近完全閉合，傳感頭厚度比雙正交反射方案減小一半以上。目前的保偏膜有兩種：多層介質(zhì)膜和單層介質(zhì)膜，多層介質(zhì)膜可以有效的解決相移問(wèn)題，但對(duì)傳感頭的加工與安裝需十分精細(xì)，單層介質(zhì)膜在具有鍍膜技術(shù)的共同有點(diǎn)之外，相比多層介質(zhì)膜，更節(jié)省膜材料和膜加工所需時(shí)間，但此方法對(duì)膜厚度的控制要求更高的鍍膜工藝。利用多模光纖的消偏與消除相干擾性能，同時(shí)結(jié)合選用低相干光源，可以有效的一直有振動(dòng)引起的光線中的噪聲干擾。
Rogowski線圈在OCT中的應(yīng)用：Rogowski線圈能夠很好的解決以上由于溫度、外場(chǎng)以及振動(dòng)引起的光電互感器靈敏度以及準(zhǔn)確度降低等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外都已有0.2級(jí)Rogowski線圈，清華大學(xué)開(kāi)發(fā)了以DSP為核心，集合光纖、通信、微機(jī)技術(shù)的實(shí)用化設(shè)計(jì)方案。OCT集電流測(cè)量和諧波分析于一體,同時(shí)還提供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)接口和繼電保護(hù)接口。試驗(yàn)表明,此種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、抗干擾能力強(qiáng)和準(zhǔn)確度高（優(yōu)于0.5%）。
5.3OVT的缺點(diǎn)
光電電壓互感器晚于光電電流互感器，經(jīng)過(guò)各國(guó)的不斷努力，在理論上和技術(shù)上都取得了很大的進(jìn)展，與光電電流互感器類似，光電電壓互感器也遇到了溫度影響穩(wěn)定性問(wèn)題，和長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性問(wèn)題。其中運(yùn)行環(huán)境的溫度變化是影響光電電壓互感器穩(wěn)定性和可靠性的重要因素。
5.4OVT的改進(jìn)方法
目前主要采用雙光路檢測(cè)技術(shù)來(lái)消除熱力效應(yīng)對(duì)光電電壓互感器的溫度穩(wěn)定性的影響，但是仍然存在無(wú)法改變晶體的熱光效應(yīng)。晶體的熱光效應(yīng)使得互感器在工作溫度范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度只有2.1%，距離實(shí)用所需的1%要求還有一段距離。為了避免因晶體的旋光性和自然雙折射會(huì)直接對(duì)光波引入的附加相位差，目前一般選用立方晶體的BGO材料，它穩(wěn)定性好，無(wú)旋光性和自然雙折射。研究發(fā)現(xiàn)，BOG晶體的純度越高，光電電壓互感器的穩(wěn)定性越好。對(duì)于光源發(fā)射的光波波長(zhǎng)由溫度影響而造成的系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱情況，采用軟件補(bǔ)償技術(shù)消除波長(zhǎng)變化的影響，明顯的提高了光電電壓互感器的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)光線受到振動(dòng)和其他機(jī)械擾動(dòng)產(chǎn)生線性雙折射，且單模光纖產(chǎn)生噪聲更為嚴(yán)重的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，光線的芯徑越大，噪聲越小，通過(guò)使用低相干光源和線偏振光沿光纖的偏振軸輸入，來(lái)達(dá)到有效抑制噪聲對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)的嚴(yán)重影響
6. 光電互感器在電力工業(yè)中的應(yīng)用[8]
基于西昌地區(qū)多高耗能用戶,該類用戶的電爐設(shè)備功率大,負(fù)荷波動(dòng)大,產(chǎn)生大量大功率低次諧波污染,同時(shí)沖擊電流造成電磁式互感器鐵心飽和,有可能造成繼保誤動(dòng)作,并使二次電流、電壓產(chǎn)生畸變,影響計(jì)量的準(zhǔn)確性等情況，2006年4月，安裝了35kV數(shù)字式光電互感器及其保護(hù)和計(jì)量裝置及其二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行和運(yùn)行效果的對(duì)比分析,來(lái)為西昌地區(qū)尋找一條可靠先進(jìn)的電網(wǎng)技術(shù)革新之路。將該組光電互感器安裝于一個(gè)對(duì)電鐵及高耗能工業(yè)園區(qū)供電的110kV變電站內(nèi)一條35kV出線間隔,該線路對(duì)冶煉企業(yè)供電,日均負(fù)荷為1.2萬(wàn)KW。該線路原裝有電磁式電流互感器,準(zhǔn)確級(jí)0.2級(jí)。35kV母線電壓互感器亦采用JDJJ2-35型電磁式電壓互感器。在出線間隔安裝了一組組合式光電電流電壓互感器,并裝配一套線路保護(hù)和一塊具有光纖以太網(wǎng)接口的電能表,以便將光電互感器的采集數(shù)據(jù)與電磁式互感器采集的模擬量在數(shù)據(jù)采集、電量及所接保護(hù)功能等方面進(jìn)行對(duì)比。同時(shí),南自廠在合并器報(bào)文讀取中加進(jìn)了諧波分析部分,采集了當(dāng)?shù)氐闹C波污染情況。截止2007年的數(shù)據(jù)顯示，該組光電互感器運(yùn)行狀況良好。
母線保護(hù)由于其保護(hù)特殊性,需要接入大量的交流量?；贠ET700數(shù)字式光電互感器的母線保護(hù)采用光纖接入來(lái)自多個(gè)合并器的電流量、電壓量。開(kāi)入量(接入母線保護(hù)的隔離刀閘輔助接點(diǎn)、失靈啟動(dòng)開(kāi)入節(jié)點(diǎn)等)和開(kāi)出量(包括出口跳閘接點(diǎn)、信號(hào)接點(diǎn)等)則仍采用傳統(tǒng)的輸入輸出方案,如圖2所示。
若一次系統(tǒng)采用光TV,則電壓模擬量同電流輸入類似。若采用光TA與傳統(tǒng)電磁式混用則通過(guò)合并器進(jìn)行采集一并打包給保護(hù)。在技術(shù)成熟條件下,開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出也可通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站全部設(shè)備的數(shù)字化。
同傳統(tǒng)的微機(jī)母線保護(hù)一樣,基于光電互感的母線保護(hù)配置以下保護(hù):差動(dòng)保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)充電保護(hù)、母聯(lián)過(guò)流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖等。所有保護(hù)功能均為邏輯圖設(shè)計(jì),保護(hù)流程可視化、圖形化、模塊化?？筛鶕?jù)系統(tǒng)接線要求進(jìn)行選擇配置,配置和維護(hù)方便靈活。
7. 光電互感器的發(fā)展趨勢(shì)
隨著電力系統(tǒng)智能化、數(shù)字化的產(chǎn)生和發(fā)展，人們對(duì)所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要求越來(lái)越高，新型的OCT都將向著靈敏度更高的方向發(fā)展，同時(shí)更簡(jiǎn)單更節(jié)約能源。全反射結(jié)構(gòu)的OCT比相同尺寸的金屬膜結(jié)構(gòu)OCT的輸出響應(yīng)更加靈敏。全光纖結(jié)構(gòu)的OCT將是未來(lái)發(fā)展的方向，目前，日本已經(jīng)開(kāi)發(fā)出0.3級(jí)的全光纖OCT。
光電電壓互感器的主要發(fā)展方向也是新型全光纖OVT，因?yàn)椴徽搹姆€(wěn)定性準(zhǔn)確性以及能源的節(jié)省和環(huán)境的保護(hù)方面，它都較傳統(tǒng)電壓互感器有很大的優(yōu)勢(shì)。采用石英晶體和光纖作為敏感元件，通過(guò)光纖來(lái)檢測(cè)和傳輸信號(hào)，生產(chǎn)工藝更為簡(jiǎn)單，不再需要自動(dòng)聚焦透鏡、起（檢）偏器、波片、電光晶體等光學(xué)元件，節(jié)省資源的同時(shí)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。全光纖OVT的諸多有點(diǎn)引起了廣泛的關(guān)注，在光電互感器方面起領(lǐng)頭作用ABB公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出類似的產(chǎn)品，我國(guó)很多高校也投入了積極的研究。
8. 結(jié) 語(yǔ)
經(jīng)過(guò)三十余年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的光電互感技術(shù)不斷進(jìn)步。但是相比于國(guó)外上世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究，90年代就開(kāi)始掛網(wǎng)運(yùn)行并將產(chǎn)品推廣到市場(chǎng)還有很長(zhǎng)的一段路要走。隨著現(xiàn)代電力工業(yè)對(duì)電壓級(jí)別、電流強(qiáng)度要求的不斷提高，光電互感技術(shù)作為一種新技術(shù)越來(lái)越引起研究人員的關(guān)注。電力系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化也都促進(jìn)了光電互感技術(shù)的快速發(fā)展。當(dāng)然光電互感技術(shù)目前還存在著很多問(wèn)題，但隨著測(cè)量要求逐步提高，測(cè)量技術(shù)的逐漸成熟，光電互感技術(shù)必定有著非常廣闊的發(fā)展空間。光電互感器將作為下一代互感器的主流產(chǎn)品，其不可替代的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)已經(jīng)凸現(xiàn)出來(lái)，隨著當(dāng)前光電互感器的市場(chǎng)化進(jìn)程，必將帶來(lái)電力系統(tǒng)測(cè)量、保護(hù)和監(jiān)控的革命性變化。
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關(guān)鍵詞:平板顯示;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。
An Analysis of the Current Situation and Development Trend of
FPD Technology
LIU gui-liang
(Class 3,College major of Electronic Science and Technology,SCAU.)
Abstract:Differents between the FPD and CRT technology.Introduce the main technology and mainstream products of FPD.Summary of the current stage and development trend of FPD.Some suggestion.
Keyword: flat panel display; television picture tube technology; liquid-crystal display; plasma display panel; situation of development; future prospect.
目錄
一.引言 ??????????????????????3
二.平板顯示技術(shù)概述 ????????????????3
2.1.陰極射線管(CRT) ?????????????3
2.2.液晶顯示器(LCD) ?????????????5
2.3.等離子顯示器(PDP) ????????????6
2.4.其他平板顯示產(chǎn)品 ?????????????6
三.中國(guó)平板電視行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 ???????????7
四.中國(guó)平板行業(yè)前景 ????????????????7
五.發(fā)展規(guī)劃 ????????????????????8
六.結(jié)論 ??????????????????????9
參考文獻(xiàn) ??????????????????????9
一.引言
從1999年-2009年,中國(guó)平板行業(yè)走過(guò)了不平凡的十年。十年來(lái)中國(guó)平板電視行業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從小到大、從弱到強(qiáng)的成長(zhǎng)歷程。在這波瀾壯闊的發(fā)展進(jìn)程中,造就了一批行業(yè)明星,同時(shí)也倒下了一些輝煌一時(shí)的品牌。
10年對(duì)于中國(guó)平板電視行業(yè),是一段曲折崛起的崢嶸歲月?？偨Y(jié)過(guò)去經(jīng)驗(yàn),我們可以很清楚地看到自身優(yōu)勢(shì)與不足;立足現(xiàn)在,我們可以坦然地面對(duì)困惑與問(wèn)題,尋找突破之道;展望未來(lái),我們期待中國(guó)的平板電視行業(yè)能突破瓶頸,取得關(guān)鍵性進(jìn)展。
本文立足于各種顯示技術(shù)特點(diǎn)以及中國(guó)平板顯示行業(yè)自身特點(diǎn),對(duì)此行業(yè)目前的境況作出較為客觀的分析。 二.平板顯示技術(shù)概述
平板顯示(FPD)技術(shù),顧名思義,就是采用平面屏幕顯示的技術(shù),它是相對(duì)于傳統(tǒng)陰極射線管作比較而言的一類顯示技術(shù),主要包括液晶顯示(LCD)、等離子顯示(PDP)、有機(jī)電致發(fā)光顯示(OLED)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示(SED)等幾大技術(shù)類型的相關(guān)產(chǎn)品。
平板顯示器與傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)相比,具有薄、輕、功耗小、輻射低、沒(méi)有閃爍、有利于人體健康等優(yōu)點(diǎn)。下面將分類簡(jiǎn)單介紹幾種主要顯示技術(shù)的主要原理。
2.1陰極射線管(CRT)
陰極射線管的關(guān)鍵部件是連在熒光屏后部成為一體的電子槍。電子槍發(fā)射出一束經(jīng)過(guò)圖像信號(hào)調(diào)制的窄電子流,經(jīng)過(guò)加速、聚焦、偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏的熒光粉上使之發(fā)光。電子槍以一個(gè)相當(dāng)快的速度發(fā)射電子流,同時(shí)偏轉(zhuǎn)線圈控制電子束方向,逐行在屏幕上掃過(guò),達(dá)到顯示圖像的目的。CRT顯示圖像是是不斷連續(xù)刷新著的,因此此類顯示器看上去給眼睛一種“閃爍”的感覺(jué)。容易引起眼睛疲勞損壞視力。
CRT有黑白和彩色兩種,黑白的顯像管構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。圖1.為黑白顯像管的構(gòu)造示意圖。
圖1.陰極射線管
彩色顯像管與黑白顯像管的區(qū)別是前者有三個(gè)電子槍,前端多一個(gè)布滿微小孔洞的“蔭罩”,以及熒光粉是紅綠藍(lán)三種原色排列的。彩色顯像管顯示圖像時(shí),三個(gè)電子槍發(fā)射出三束電子,在同一個(gè)蔭罩小孔上通過(guò),分別打在三種顏色的熒
光粉上,人眼看到的效果會(huì)自動(dòng)把三種色光混合,組成一幅圖像。如圖2.
圖2. 彩色顯像原理
蔭罩的作用就是保證三個(gè)電子共同穿過(guò)同一個(gè)蔭罩小孔,以激發(fā)熒光粉,使
之發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光。不同形狀的蔭罩有不同的透光率、對(duì)比度、分辨率等
參數(shù)。制造成本也不同。有一種柵條狀的蔭罩其透過(guò)率達(dá)到95%。如圖3.
圖3. 孔狀蔭罩(左上)、溝槽狀蔭罩(右上)以及柵條狀蔭罩(下)
面對(duì)問(wèn)題，直面出擊
隨著工業(yè)的飛速發(fā)展和社會(huì)文明的長(zhǎng)足進(jìn)步，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為21世紀(jì)人類必須面臨的重大課題之一，其中，空氣和水體中的有機(jī)物污染尤為顯著。而半導(dǎo)體催化技術(shù)因?yàn)榭衫貌糠痔?yáng)光能，在常溫常壓下進(jìn)行快速反應(yīng)，且對(duì)污染物治理徹底、無(wú)二次污染而成為國(guó)際環(huán)境凈化處理研究的前沿領(lǐng)域之一。的確，半導(dǎo)體催化技術(shù)是十分符合我國(guó)在環(huán)境污染治理中的高效率低消耗要求的。而由于具有價(jià)廉無(wú)毒、氧化能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，TiO2已經(jīng)成為目前研究最多和應(yīng)用最廣的金屬氧化物半導(dǎo)體光催化劑。
“該技術(shù)能夠有效消除空氣和水體中的有機(jī)污染物，但其中的TiO2存在光生電子一空穴復(fù)合率高和只能利用紫外光的缺陷，在一定程度上制約了該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，而光電催化技術(shù)則彌補(bǔ)了這一缺陷?！北本┐髮W(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副教授尚靜說(shuō)，“近年來(lái)，光電催化技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。光電催化技術(shù)，又稱為電助光催化技術(shù)，其主要原理是通過(guò)外加電場(chǎng)促進(jìn)光生電子與空穴的分離，從而提高光催化處理效率?！?/p>
經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，目前所采用的電助光催化技術(shù)還存在很多弱點(diǎn)。比如，現(xiàn)在來(lái)看，一般的電助光催化技術(shù)均采用的是光電化學(xué)池。根據(jù)電化學(xué)體系的電極數(shù)目，可分為兩電極系統(tǒng)、三電極系統(tǒng)甚至多電極系統(tǒng)。在典型的三電極體系中，一般是用負(fù)載在導(dǎo)電基底上的光催化劑膜作為光陽(yáng)極，Pt電極作為對(duì)電極，飽和甘汞電極作為參比電極，反應(yīng)體系需借助電解質(zhì)來(lái)形成回路，因此，不能應(yīng)用于氣相光催化降解體系，同時(shí)，也不可避免地增加生產(chǎn)成本和使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化。而在應(yīng)對(duì)促進(jìn)電子空穴對(duì)分離的問(wèn)題上，已知的光電催化技術(shù)均采用直流電源來(lái)解決，而不能直接、有效地利用交流電，這在很大程度上限制了光電催化技術(shù)的推廣應(yīng)用。另外，目前的光電催化技術(shù)主要是利用光生空穴的氧化能力，廣泛用于氧化處理廢水中的有機(jī)污染物，而利用光生電子的還原能力，將光電催化技術(shù)應(yīng)用于還原廢水中重金屬的研究非常少。
諸如此類問(wèn)題，不可避免地制約著光電催化技術(shù)的發(fā)展。既然看好該技術(shù)的前景，尚靜自然全心投入，為改進(jìn)和完善光電催化技術(shù)體系努力著，付出著。
具體問(wèn)題，具體分析
面對(duì)這些問(wèn)題，尚靜針對(duì)其各自的特點(diǎn)進(jìn)行了具體分析，并先后提出了3項(xiàng)專利申請(qǐng)。
針對(duì)傳統(tǒng)光電催化體系裝置復(fù)雜，不能應(yīng)用于氣相有機(jī)污染物降解的局限性，尚靜發(fā)明了一種可應(yīng)用于氣、固、液三相體系來(lái)降解有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的全固態(tài)平面型光催化器件及其制備方法?！拔覀?cè)诮^緣基底上固定一對(duì)或多對(duì)條形電極，并在該基底和條形電極上負(fù)載半導(dǎo)體光催化劑，就可得到高活性的全固態(tài)平面型光催化器件。當(dāng)在條形電極兩端接通電源后，兩電極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)就可以促進(jìn)兩電極之間的半導(dǎo)體光催化劑薄膜中電子和空穴對(duì)的分離，從而達(dá)到提高光催化劑作用效率的目的?！?/p>
這樣一來(lái)，這種全固態(tài)平面型光催化器件的優(yōu)勢(shì)就十分明顯了。首先，它不需要工作電極和電解質(zhì)，只要利用條形電極，就可以在施加微小電壓的情況下，使光生電子一空穴對(duì)充分分離，從而使光催化效率大大提高；其次，它可以廣泛應(yīng)用于氣、固、液三個(gè)體系，利用此平面型光電催化器件可以探討污染物和催化劑之間的電荷遷移過(guò)程，是一種研究光催化反應(yīng)中光物理過(guò)程的手段。總而言之，就是活性高、成本低、工藝簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛、兼容性高，易于推廣使用。
“在研究中，我們還發(fā)現(xiàn)，如果采用交流電源來(lái)促進(jìn)電子空穴對(duì)的分離，將會(huì)更直接、更有效。”通過(guò)一番嘗試，尚靜發(fā)明了一種節(jié)能、易于推廣應(yīng)用、能夠100％利用交流電，而且光電催化效率高的光電催化裝置。其工作原理如圖所示，即利用二極管單向?qū)ǖ男再|(zhì)。使交流電壓的負(fù)半部分被濾掉，所以，TiO，光陽(yáng)極交替處于正向偏壓和無(wú)偏壓狀態(tài)。這樣的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)，使施加在TiO2光陽(yáng)極上的偏壓連續(xù)變化，導(dǎo)致TiO2薄膜中的光生空穴很難有效地累積，能夠提高光生激子的利用效率，從而加快液相污染物的光降解過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其光電協(xié)同效果比直流條件下的提高7倍以上。研究中還發(fā)現(xiàn)，二極管整流的交流電下TiO2光陽(yáng)極的穩(wěn)定性要好于直流電下。
該項(xiàng)發(fā)明利用交流電結(jié)合二極管為驅(qū)動(dòng)方式，其優(yōu)勢(shì)是不容小覷的。將傳統(tǒng)的直流電源替換成為一交流電源，同時(shí)，增設(shè)了一個(gè)或四個(gè)廉價(jià)的二極管，在這一思路下所增設(shè)的二極管，分別對(duì)應(yīng)著半波整流和全波整流，這樣可以使電流從TiO2陽(yáng)極通過(guò)電解質(zhì)溶液流向?qū)﹄姌O，從而促進(jìn)半導(dǎo)體催化劑產(chǎn)生的光生電子和空穴的分離效率，解決TiO2薄膜內(nèi)空間電荷的累積問(wèn)題，進(jìn)而提高光催化效率。“采用交流電還有一個(gè)比較直接的好處，那就是可以直接應(yīng)用，而不必再加上額外的裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)化?！鄙徐o解釋道，“這不僅是節(jié)約資金、降低成本的問(wèn)題，還可以增強(qiáng)裝置的穩(wěn)定性，進(jìn)行推廣使用也比較方便?！?/p>
【關(guān)鍵詞】 光電檢測(cè)技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)方法 評(píng)價(jià)與效果
《光電檢測(cè)技術(shù)》將光學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，與人類的生產(chǎn)和生活緊密聯(lián)系，是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門知識(shí)。為了加強(qiáng)課程的實(shí)踐性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課本上基本的理論知識(shí)外能夠?qū)W以致用，組織《光電檢測(cè)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)就凸顯出其必要性，而在課程設(shè)計(jì)中選題尤為重要。在課程改革和提倡素質(zhì)教育的背景下，傳統(tǒng)的滿堂灌的教學(xué)方法早已不適用。為了在教學(xué)過(guò)程中提高課程教學(xué)的質(zhì)量，就需要教育者們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段的選擇方面進(jìn)行探索和改革。
1 《光電檢測(cè)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)的選題
《光電檢測(cè)技術(shù)》是一門理論性和應(yīng)用型都很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)起來(lái)比較難，但它的應(yīng)用范圍很廣，與人們的生產(chǎn)和生活密切聯(lián)系。如果能加強(qiáng)《光電檢測(cè)技術(shù)》課程的實(shí)踐性，在教授理論知識(shí)同時(shí)，讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐，親自體驗(yàn)光電檢測(cè)技術(shù)的奧妙，這將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，既能鞏固理論知識(shí)，又能把理論和實(shí)踐緊密地結(jié)合起來(lái)。組織《光電檢測(cè)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)對(duì)于提高《光電檢測(cè)技術(shù)》課程的實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要作用，而在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)課程設(shè)計(jì)的選題尤為重要。
首先，老師應(yīng)該提供可供學(xué)生選擇的題目。很多老師都有自己的科研項(xiàng)目，在組織課程設(shè)計(jì)時(shí)老師可以把科研和教學(xué)結(jié)合起來(lái)，把與科研項(xiàng)目有關(guān)的內(nèi)容作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)的題目。
第二，學(xué)生在選題的時(shí)候，要把老師提供的題目范圍、自己的興趣和實(shí)踐能力三者結(jié)合起來(lái)綜合考慮，這對(duì)促進(jìn)課程設(shè)計(jì)的成功意義重大。
最后，學(xué)生根據(jù)自己的選題，利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)中的資源結(jié)合自己的所學(xué)，按照老師的設(shè)計(jì)要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)。
2 《光電檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)方法
2.1 合理選擇與安排教學(xué)內(nèi)容
光電檢測(cè)技術(shù)內(nèi)容多而復(fù)雜，不僅涉及到光學(xué)和電子學(xué)，還與計(jì)算機(jī)等其他學(xué)科緊密聯(lián)系。在學(xué)校規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完成這門課程的學(xué)習(xí)，時(shí)間緊、任務(wù)重，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)難度很大。只有合理選擇和安排教學(xué)內(nèi)容，才能在有限的時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。
首先，在授課的開(kāi)始，就應(yīng)該讓學(xué)生從整體上把握光電檢測(cè)技術(shù)，讓學(xué)生理解各章節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。
其次，光電檢測(cè)技術(shù)知識(shí)面太廣，在教學(xué)中如果“胡子眉毛一把抓”，學(xué)生們會(huì)覺(jué)得知識(shí)亂而雜，所以，在教授這門課程時(shí)要采取“彈鋼琴”的辦法，去粗取精，少講精講，突出教學(xué)重點(diǎn)。
最后，光電檢測(cè)技術(shù)與最新技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，但是課本上的知識(shí)比較陳舊，與時(shí)展脫節(jié)，這就對(duì)授課老師提出了新要求。老師不僅要精通于課程內(nèi)的知識(shí)，還要與時(shí)俱進(jìn)，了解最新科研結(jié)果和光電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向，并及時(shí)給學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充。另外老師自己也可以申請(qǐng)科研項(xiàng)目，提高自己的科研能力，把自己的教學(xué)科研結(jié)合起來(lái)。
2.2 加強(qiáng)理論教學(xué)，開(kāi)展啟發(fā)式教學(xué)
光電檢測(cè)技術(shù)本身理論性很強(qiáng)，而且它涉及的知識(shí)面廣，知識(shí)點(diǎn)多而零散，學(xué)生理解和記憶起來(lái)很有難度。為了提高教學(xué)效率，老師應(yīng)當(dāng)能夠幫助學(xué)生建構(gòu)光電檢測(cè)技術(shù)知識(shí)的整體框架，在講解具體知識(shí)時(shí)要能夠去粗取精，把復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，鞏固學(xué)生的理論知識(shí)基礎(chǔ)。另外，老師應(yīng)該認(rèn)真地組織教學(xué)活動(dòng)，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使原本枯燥的課堂富有趣味性。
啟發(fā)式教學(xué)中，老師只是起到指向性作用，老師從課堂的主導(dǎo)者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂的參與者，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，這充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，符合新課改的要求。另外，啟發(fā)式教學(xué)由老師提出問(wèn)題，并引導(dǎo)學(xué)生思考，一步步接近正確答案，這個(gè)過(guò)程本身有利于讓學(xué)生養(yǎng)成自己動(dòng)腦思考和自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。
2.3 借助多媒體手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的板書相比具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)板書的書寫占用了課堂的大量時(shí)間，且主要起到書寫提綱的作用；多媒體技術(shù)本身方便快捷節(jié)省了書寫板書的時(shí)間，提高了教學(xué)效率。另外，多媒體技術(shù)具有圖、文、聲、像等多種效果，一方面可以增加課堂的趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把抽象知識(shí)具體化，方便學(xué)生理解和記憶，大大改善教學(xué)效果；另一方面，又可以擴(kuò)大教學(xué)的信息量，豐富課堂內(nèi)容。例如，通過(guò)多媒體動(dòng)畫來(lái)介紹和演示光電效應(yīng)能夠讓學(xué)生通過(guò)自己的感官來(lái)親自體驗(yàn)光電效應(yīng)，使原本抽象的知識(shí)形象生動(dòng)，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又能加深學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的理解和記憶。
2.4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，鞏固理論知識(shí)
真理必須能夠經(jīng)受得起實(shí)踐的檢驗(yàn)，《光電檢測(cè)技術(shù)》具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，所以在教學(xué)活動(dòng)中加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，這對(duì)學(xué)生學(xué)以致用意識(shí)的形成和學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)具有重要意義。例如，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了讓學(xué)生按照課本上寫好的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)外，老師還可以讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選擇一個(gè)主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣既能完成教學(xué)任務(wù)又能使課本上的理論知識(shí)得到鞏固，還能培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)到的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外，老師在教授理論知識(shí)時(shí)，可以舉一些與實(shí)際生活相聯(lián)系的例子，或者給學(xué)生布置任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)自己實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證課本上的理論知識(shí)?？傊谡n程實(shí)施中應(yīng)該把理論和實(shí)際緊密聯(lián)系起來(lái)。
3 《光電檢測(cè)技術(shù)》課程探索的評(píng)價(jià)與效果
筆者認(rèn)真研讀了相關(guān)學(xué)者文獻(xiàn)資料，并根據(jù)自己教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為進(jìn)行課題設(shè)計(jì)，合理組織安排教學(xué)內(nèi)容，選擇科學(xué)的教學(xué)方法，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，把理論應(yīng)用于實(shí)踐對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的教學(xué)效率，改善教學(xué)效果具有重要意義。在實(shí)踐中，學(xué)生改變了對(duì)《光電檢測(cè)技術(shù)》的刻板印象，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中感受到了《光電檢測(cè)技術(shù)》的神奇性和課程的活力。
4 結(jié)語(yǔ)
《光電檢測(cè)技術(shù)》課程是一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，也是廣大理工科學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的專業(yè)知識(shí)。針對(duì)這樣一門內(nèi)容廣，知識(shí)點(diǎn)多的課程，眾多學(xué)者們一直在探索如何從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段上進(jìn)行改革，使《光電檢測(cè)技術(shù)》課程具有活力和吸引力。
參考文獻(xiàn)：
[關(guān)鍵詞]雷達(dá)；光電子技術(shù)；要點(diǎn)；前景；方法；分析
中圖分類號(hào)：TU584.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）15-0043-01
光電子技術(shù)與其他的電子信息技術(shù)合成能夠形成信息產(chǎn)業(yè)新的核心技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于光存儲(chǔ)、光顯示和激光等領(lǐng)域。光電子技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用改變傳統(tǒng)雷達(dá)應(yīng)用模式，充分發(fā)揮了光電子技術(shù)信息化、科技化和先進(jìn)化的優(yōu)勢(shì)。關(guān)于現(xiàn)代雷達(dá)中的光電子技術(shù)應(yīng)用主要可以分為以下幾個(gè)方面：
（一）信號(hào)傳輸
光電子技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用可以通過(guò)光纖鏈路的組成，完成光纖、二極管等要素的調(diào)制，在進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)可以在光波調(diào)制中將微波信號(hào)傳輸上，完成這些工作以后需要使用光纖模擬傳輸微波信號(hào)。光纖鏈路在雷達(dá)信號(hào)傳輸中的應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用和信號(hào)光纖傳輸具有重要意義，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展相對(duì)成熟，顯示意義明顯。雷達(dá)傳輸中使用光纖，傳輸消耗和傳輸頻率相較于電纜傳輸較低，并且在這種頻段下，光w產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)和傳輸消耗具有一致性，從而進(jìn)一步促進(jìn)雷達(dá)信號(hào)傳輸，達(dá)到對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的目的。[1]
由于使用的雷達(dá)天線還含有一個(gè)輻射源，在受到反輻射的影響時(shí)，控制中心和天線之間的距離應(yīng)該設(shè)置好。通常情況下，使用同軸電纜傳輸信號(hào)消耗較大，傳輸指令與天線之間的距離也要控制好，而關(guān)于電纜銅量的消耗，會(huì)隨著頻率平方根的增大而增大。同軸電纜傳輸微波信號(hào)的前期，需要在一定的頻率范圍內(nèi)完成轉(zhuǎn)變，將信號(hào)電平在線路放大器內(nèi)進(jìn)行放大，指令中心傳輸?shù)男盘?hào)則不需要進(jìn)行變頻，線路放大器不使用也能使信號(hào)電平提高，光濾波器和光纖的使用效率也能夠提高。要進(jìn)一步保證其基本的使用性能，增強(qiáng)雷達(dá)的抗電磁能力可以通過(guò)光纜改變電纜，保證雷達(dá)天線遠(yuǎn)程傳輸?shù)墓δ堋＿@種應(yīng)用方法在軍事上具有重要使用作用，提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)創(chuàng)造軍事價(jià)值。此外，光纖重量輕、體積小，靈活度高，在一些限定空間或場(chǎng)合使用方便，保證雷達(dá)信號(hào)的傳輸有效。[2]
（二）信號(hào)處理
雷達(dá)信號(hào)處理一般是利用光纖延遲線，其主要構(gòu)成要素包括調(diào)制器和激光器等，屬于新型的信號(hào)處理器件，在微波射頻領(lǐng)域應(yīng)用較多，光纖延遲線的使用能夠促使多種不同信號(hào)處理器件的生成。例如在橫向匹配濾波器和編碼發(fā)生器以及相關(guān)處理器中可以通過(guò)雷達(dá)系統(tǒng)的處理充分發(fā)揮帶寬極寬系統(tǒng)的作用，聲波器表面頻率較高，功能優(yōu)越性明顯，在雷達(dá)信號(hào)處理中要控制其頻率需要同步使用信號(hào)處理器，提升雷達(dá)信號(hào)處理效果。處理寬帶雷達(dá)信號(hào)時(shí)由于雷達(dá)信號(hào)接收機(jī)的分辨率較高，電子情報(bào)信號(hào)處理時(shí)，可以選用大時(shí)間的帶寬積器件，使用成本相對(duì)較低，體聲濾器件和同軸電纜也可以用于雷達(dá)信號(hào)的處理。光纖延遲線不同于其他延遲線，性能更先進(jìn)，并且同時(shí)具有工作頻率高和任何延時(shí)的特點(diǎn)，其中延遲的介質(zhì)是單模石英光纖，成本低、性能高，使用價(jià)值較高，并且具有綜合性優(yōu)勢(shì)。因而在雷達(dá)信號(hào)處理過(guò)程中使用光纖延遲線能夠充分發(fā)揮其在不同處理器件中的構(gòu)件作用，雷達(dá)系統(tǒng)中使用光纖延遲線實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化，不僅能夠在海洋衛(wèi)星雷達(dá)和隨機(jī)程序發(fā)生器中應(yīng)用，同時(shí)還能夠在雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)和相控陣天線系統(tǒng)中應(yīng)用。因而雷達(dá)信號(hào)處理中使用光纖、光電子技術(shù)能夠充分發(fā)揮信號(hào)處理器件和通信系統(tǒng)的實(shí)際價(jià)值，使用過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效用顯著，總體應(yīng)用前景較好。[3]
（三）達(dá)波束光控制
相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)在控制雷達(dá)的達(dá)波束光時(shí)要使用有源單位，繼而形成一種具有跟蹤效用的尖銳波束，這種波束對(duì)電子調(diào)控方法具有一定的控制作用，并且能夠?qū)⑤椛鋯挝挥枰愿淖?，保證相對(duì)相位的實(shí)現(xiàn)。由于單個(gè)單元的控制器件屬于電子移相器，這種類型的器件在傳統(tǒng)意義上的使用通?？梢苑譃殍F氧體移相器和二極管。二極管的工作頻率相對(duì)比較低，而鐵氧移相器的工作頻率則較高。鐵氧移相器和二極管的體積較大，因而產(chǎn)生的損耗量也比較大，但是在相位連續(xù)控制上和在線性度上仍舊存在較大的差異。分配射頻功率可以使用光學(xué)方法來(lái)進(jìn)一步完成相移，這種優(yōu)勢(shì)比較明顯。[4]
例如在實(shí)現(xiàn)微波相移的過(guò)程中可以使用線性連續(xù)的方法，在此過(guò)程中還能夠?qū)⑾辔坏捏w積予以減少，保證及能耗度降低，促進(jìn)波束的靈活控制。在一般的大型相控陣天線使用中需要多個(gè)MMIC收發(fā)模塊來(lái)完成雷達(dá)達(dá)波束光控制，在一定的自由空間內(nèi)能夠與振蕩器形成不同模塊的主振蕩器鎖定，關(guān)于參考信號(hào)的改動(dòng)則需要使用同軸電纜的光纖鏈路，這種有利于在很大程度上減少體積和降低重量。光電技術(shù)在雷達(dá)達(dá)波束光控制中具有重要的使用意義，并且能夠促進(jìn)雷達(dá)電子器件的使用功能進(jìn)一步完善，總體應(yīng)用前景廣闊，在此過(guò)程中使用光電子技術(shù)促進(jìn)了新時(shí)期下雷達(dá)技術(shù)變革、發(fā)展和使用的經(jīng)濟(jì)效益提升。[5]
結(jié)語(yǔ)：
從目前情況分析來(lái)看，光電子技術(shù)應(yīng)用在微波領(lǐng)域主要以光纖通信為主，且這種應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相對(duì)普及，但是在雷達(dá)中的應(yīng)用尚且不如通信光纖應(yīng)用普及程度高，隨著我國(guó)光電子技術(shù)研究、發(fā)展水平不斷提高，將進(jìn)一步在現(xiàn)代雷達(dá)中實(shí)現(xiàn)充分使用，總體應(yīng)用前景樂(lè)觀。其中光電集成電路和光纖等在雷達(dá)數(shù)據(jù)處理、雷達(dá)信號(hào)處理、多基地雷達(dá)和相控陣天線中使用具有高互聯(lián)性等多重優(yōu)點(diǎn)。光電子技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)中的應(yīng)用包括雷達(dá)信號(hào)傳輸、雷達(dá)信號(hào)處理和雷達(dá)達(dá)波束光控制等幾個(gè)重要的方面，體現(xiàn)了現(xiàn)代雷達(dá)應(yīng)用光電子技術(shù)的先進(jìn)性和必要性。
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提高教師知識(shí)水平在教學(xué)過(guò)程中，教師具有主導(dǎo)作用，因此提高教師知識(shí)水平可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量。這可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn):(1)要求教師多看書、多查資料來(lái)了解光電子技術(shù)的基本內(nèi)容，并時(shí)常關(guān)注光電子技術(shù)領(lǐng)域的新進(jìn)展，做好與時(shí)俱進(jìn);(2)送教師到光電子技術(shù)水平較高的院校進(jìn)修、參加光電子技術(shù)方面的國(guó)內(nèi)國(guó)際會(huì)議或到相關(guān)的企業(yè)學(xué)習(xí)，通過(guò)向他者交流學(xué)習(xí)來(lái)提高自己;(3)鼓勵(lì)教師進(jìn)行光電子技術(shù)方面的科學(xué)研究，這可以使教師對(duì)該方面的知識(shí)有更深入的了解。適當(dāng)變更授課內(nèi)容光電子技術(shù)發(fā)展迅速、學(xué)生的知識(shí)需求也在逐漸變化，這就需要不斷的對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，具體來(lái)說(shuō)就是刪舊和增新:(1)冊(cè)l舊，冊(cè)l除或壓縮己學(xué)過(guò)的或陳舊的內(nèi)容。如《光電子技術(shù)》課程一般都是開(kāi)設(shè)在《光學(xué)》后的，所以有些光輻射的知識(shí)在《光學(xué)》中己經(jīng)講過(guò)的就可以刪除。一些陳舊的光電子如陰極射線管，現(xiàn)今應(yīng)用比較少，講解的時(shí)候就可以壓縮課時(shí)和授課內(nèi)容。(2)增新，增加相關(guān)的新技術(shù)。摘取國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表的最新技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行講授，既豐富了課堂內(nèi)容，又拓寬了學(xué)生視野，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)。
改革教學(xué)方法課堂教學(xué)是所有的教學(xué)環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán)，用什么方法進(jìn)行教學(xué)是非常值得我們探討的。講課不僅是對(duì)己有知識(shí)的簡(jiǎn)單闡述，而且是教師的一種再創(chuàng)造過(guò)程?！耙粔K黑板加一支粉筆”這樣的傳統(tǒng)教學(xué)方法己經(jīng)不適合現(xiàn)代化的今天了，現(xiàn)今的教學(xué)方法應(yīng)該更趨多元化:(1)引導(dǎo)學(xué)生建立長(zhǎng)遠(yuǎn)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。由院系組織，請(qǐng)往屆畢業(yè)生返?；蛑こ處熥龉怆娮蛹夹g(shù)方面的學(xué)習(xí)和研究體會(huì)報(bào)告，讓學(xué)生知道為什么要學(xué)光電子技術(shù)，學(xué)好了以后可以干什么，幫助學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)目的，建立長(zhǎng)遠(yuǎn)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。也可以在講課過(guò)程中舉一些生活中的光電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，如PPI是怎么投影到屏幕上的，光電池怎么把光能轉(zhuǎn)化成電能的等等，讓學(xué)生對(duì)“學(xué)了這個(gè)有什么用”有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，促使他們主動(dòng)去學(xué)。(2)運(yùn)用多媒體，增加授課的信息量。多媒體課件有形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)，可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性，因此作為現(xiàn)代化的教學(xué)手段，它可以大大提高教學(xué)的效率。但是也不能一味的依賴多媒體，要注重與板書的結(jié)合。如在講解電光調(diào)制時(shí)，用多媒體展示電光調(diào)制的示意圖，再配合黑板板書推導(dǎo)進(jìn)行講解，才能夠更有利于學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解。(3)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解，還可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，因此，《光電子技術(shù)》作為技術(shù)性較強(qiáng)的課程更離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)?？砷_(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)有很多「生，如:光源與光輻射度參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)、光敏電阻、光電池及光電二極管特性參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)、LED角度特性參數(shù)實(shí)驗(yàn)等等。改進(jìn)考核辦法將平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)及期末考試成績(jī)按照20%、20%及60%的比例均納入總成績(jī)的評(píng)定，促進(jìn)學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)兩手抓。
增強(qiáng)師生互動(dòng)教學(xué)中的教和學(xué)是兩方面的，除了老師教，更重要的是學(xué)生學(xué)。增強(qiáng)師生互動(dòng)，一方面可以讓老師體會(huì)到學(xué)生對(duì)所學(xué)的課程有興趣，老師會(huì)更愿意教;另一方面，也可以讓老師對(duì)學(xué)生的知識(shí)需求及掌握程度有很好的了解，以調(diào)整講授的內(nèi)容和進(jìn)度，使得教學(xué)效果達(dá)到最好。
要想上好《光電子技術(shù)》這門課，首先要明確教學(xué)目的，再在雙重考慮教學(xué)目的和本專業(yè)實(shí)際情況的條件下，選取授課內(nèi)容。在教學(xué)過(guò)程中，要注意提高教師知識(shí)水平、改革教學(xué)方法、改進(jìn)考核辦法及增強(qiáng)師生互動(dòng)，以得到最好的教學(xué)效果。
作者：張穎穎 單位：南京曉莊學(xué)院物理與電子工程學(xué)院
納米光電子主要是研究在所有納米結(jié)構(gòu)中各個(gè)電子以及光子存在的相互作用。將光電子以及納米電子的相關(guān)技術(shù)相互結(jié)合共同組成了納米光電子技術(shù)。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體硅并不具備發(fā)光的基本功能，但是引進(jìn)了納米技術(shù)以后，能夠發(fā)出一種非常耀眼的光，同時(shí)開(kāi)設(shè)了一門新興的納米光電子。
二、納米光電子技術(shù)的發(fā)展
新時(shí)代的納米電子技術(shù)能夠快速的制作各種單電子存儲(chǔ)，同時(shí)還可以制作一些非常精巧完美的微電子機(jī)械以及電機(jī)械系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代納米技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，集成電路也將成為一種比較先進(jìn)的半導(dǎo)體器件，并成為了未來(lái)發(fā)展的新方向。如今的信息社會(huì)對(duì)于所有使用的集成電路具有的集成度的各種要求也逐漸增高，這就導(dǎo)致人們不斷突破尺寸具有的極限途徑。在新的社會(huì)形勢(shì)下，納米電子以及納米電子光技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并成為了半導(dǎo)體科學(xué)以及各種工程研究的重要領(lǐng)先技術(shù)。光電子技術(shù)屬于電子技術(shù)以及光電子技術(shù)的結(jié)合體。二十世紀(jì)以后，光電子技術(shù)逐漸發(fā)展，并取得了一定的進(jìn)步。將光電子技術(shù)以及納米技術(shù)巧妙的相互融合最終形成了納米光電子技術(shù)，成為了未來(lái)電子技術(shù)不斷發(fā)展的新領(lǐng)域。如今的二十一世紀(jì)，也為光電子技術(shù)以及納米光電子技術(shù)發(fā)展提供了新的機(jī)遇。
三、納米光電子各個(gè)器件的具體分類
3.1納米光電技術(shù)探測(cè)器
如今的納米光電技術(shù)探測(cè)器主要是利用納米光電子的基本材料進(jìn)而不斷發(fā)展而來(lái)。這種微型的探測(cè)器主要由納米絲以及各種納米棒共同組成，例如，超高靈敏度紅外探測(cè)器等。
3.2納米發(fā)光器件
引進(jìn)納米光電子的相關(guān)技術(shù)并利用納米光的基本材料，利用納米光刻技術(shù)，最終研制出新興的納米發(fā)光器件。主要有利用納米粒子等材料制作完成的一種硅發(fā)光二極管，使用各種納米尺寸制成的可以實(shí)現(xiàn)調(diào)諧的納米發(fā)光二極管。
3.3納米光子器件
納米量子機(jī)構(gòu)以及量子電路等各種集成技術(shù)都蘊(yùn)含著非常深?yuàn)W的研究?jī)?nèi)容。例如，利用三維光電子自身的晶體天線，還可以利用光子晶體技術(shù)二極管，以及無(wú)損耗產(chǎn)生的光電波，光開(kāi)關(guān)等，這些都屬于先進(jìn)的納米光子器件，在量子保密通信中的各種重要的關(guān)鍵器件，都是利用納米光子器件完成的。
3.4納米顯示器
納米顯示器主要包括碳納米管顯示器，還有一種碳納米發(fā)生顯示器等。如今的納米電子學(xué)還有納米光子學(xué)以及先進(jìn)的磁學(xué)微電子，自身具有的極限線寬都是70nm，這種先進(jìn)的技術(shù)通過(guò)幾十年的研究就完成了。為了能夠在最短的時(shí)間內(nèi)完成新興的器件，使用單原子具體的操作方式成為重要的研究方向，并且，利用這種先進(jìn)的技術(shù)能夠制成計(jì)算機(jī)，并且能夠有效的提升計(jì)算機(jī)自身的計(jì)算能力，甚至可以提高上千倍，但是需要使用的功率只有現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的使用功率的百萬(wàn)分之一。如果使用先進(jìn)的納米磁學(xué)，計(jì)算機(jī)具體的信息存儲(chǔ)量甚至能夠達(dá)到上千倍。使用納米光電子能夠提升通信帶寬的上百倍。另外，除了以上介紹的各種器件，還可以從廣義上分析，納米器件還有分子電子器件，這種器件無(wú)論是在材料上還是在使用的原理上都與上述的半導(dǎo)體量子器件存在較大的差異。
四、結(jié)束語(yǔ)
