序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇激光原理論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2.設(shè)置體系，實(shí)現(xiàn)開放教學(xué)

關(guān)于高職院校廣告設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力培訓(xùn)，不能夠僅僅依靠于基礎(chǔ)的課程以及專業(yè)課程的教育，教師還應(yīng)該為學(xué)生們打開更為寬廣的知識(shí)面，讓學(xué)生們廣泛地學(xué)習(xí)。以美國為例，美國廣告專業(yè)的教育課程以人文和社會(huì)科學(xué)課程為主，并且要有語言學(xué)、心理學(xué)、自然科學(xué)、市場學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、傳播學(xué)、社會(huì)學(xué)、法律學(xué)和政治學(xué)等等方面的內(nèi)容，只有廣泛的涉獵各個(gè)方面的內(nèi)容，廣告設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生才能夠在日后的領(lǐng)域當(dāng)中發(fā)揮出創(chuàng)造性，更加深思熟慮地思考問題。在中國，廣告設(shè)計(jì)的課程卻只是以專業(yè)課的學(xué)習(xí)為主，很少有其他的輔助人文學(xué)科，比重比較小，在專業(yè)課程的設(shè)置上也存在著很多的問題，而且由于內(nèi)容設(shè)置的不夠科學(xué)，經(jīng)常會(huì)有一些相似的內(nèi)容重復(fù)出現(xiàn)，時(shí)間久了學(xué)生們自然會(huì)產(chǎn)生厭倦的情緒，通過這種方式培養(yǎng)出來的學(xué)生不僅不能夠達(dá)到一定深度和廣度的專業(yè)知識(shí)，甚至?xí)?duì)廣告設(shè)計(jì)這個(gè)專業(yè)產(chǎn)生懷疑。在這種局面下，高職院校必須要重新整理自身的課程體系，積極地推進(jìn)開放式的教學(xué)模式，采取“請(qǐng)進(jìn)來，走出去”的教學(xué)模式，一方面，學(xué)校可以鼓勵(lì)一些專業(yè)教師進(jìn)入到廣告專業(yè)的公司或者是企業(yè)進(jìn)行兼職，讓教師的教學(xué)內(nèi)容更加具有實(shí)際應(yīng)用意義。另一方面學(xué)校應(yīng)該積極地邀請(qǐng)一些具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的廣告設(shè)計(jì)是到學(xué)校進(jìn)行廣告理論的深入講解，采取座談會(huì)或者是客座教授的形式來形成校企結(jié)合的教學(xué)，從而使廣告設(shè)計(jì)的教學(xué)更接地氣，也更加具有應(yīng)用價(jià)值。

3.重視學(xué)生，調(diào)動(dòng)課堂氛圍

在中國的教育界普遍存在的問題就是對(duì)于學(xué)生們學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動(dòng)，傳統(tǒng)的教育中總是重教有余，反而重視學(xué)習(xí)不足，或者是重視灌輸有余，而重視啟發(fā)不夠，這種教育形式是必須要得到改革的，尤其對(duì)于需要?jiǎng)?chuàng)新的廣告行業(yè)，復(fù)制式的教育不僅沒有意義，甚至?xí)?yán)重阻礙學(xué)生們在未來的職業(yè)發(fā)展。在廣告界當(dāng)中需要大量的模擬教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，要求學(xué)生們必須能夠充分地激發(fā)和調(diào)動(dòng)起學(xué)生們的思維活力，讓學(xué)生們成為敢想敢做的人，充滿勇氣和熱情，所以學(xué)生和教師之間必須要能夠形成“教學(xué)相長”的雙邊互動(dòng)關(guān)系，將學(xué)生們所學(xué)的知識(shí)內(nèi)化為一種人才的基本素質(zhì)，讓教師講授的知識(shí)能夠成為學(xué)生們?nèi)蘸舐殬I(yè)生涯當(dāng)中“自然流淌”的血液，成為一種能力。所以，在三年的高職院校教學(xué)過程中，教師可以設(shè)置一些教學(xué)活動(dòng)來調(diào)動(dòng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生們成為學(xué)習(xí)的主體。比如說在一些創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程中，教師可以設(shè)置一些課外的教程，讓學(xué)生們通過課外環(huán)境來提升自己，可以安排一些市場調(diào)查、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、媒體調(diào)查、廣告攝制以及制作等等內(nèi)容，讓學(xué)生們能夠?qū)⒗碚摵蛯?shí)際結(jié)合起來，構(gòu)建起實(shí)踐的基地，讓學(xué)生們都有機(jī)會(huì)去考察自己，在實(shí)踐的過程中更加積極主動(dòng)地調(diào)節(jié)自己，讓自己得到鍛煉的同時(shí)也能夠創(chuàng)造一些經(jīng)濟(jì)效益，并結(jié)合市場的調(diào)查為學(xué)生們選定課題，讓學(xué)生們能夠在課程之外獲得更多的知識(shí)補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)外同步進(jìn)步。

4.加強(qiáng)實(shí)踐，探索新型模式

實(shí)踐教學(xué)的目的就是要在學(xué)生們掌握的理論知識(shí)和未來的職業(yè)實(shí)踐能力之間構(gòu)建起一個(gè)橋梁，更加側(cè)重于學(xué)生們實(shí)踐能力的提升，學(xué)校和企業(yè)之間可以建立起一些結(jié)合的項(xiàng)目，幫助學(xué)生們在實(shí)踐中更加明確自己的未來發(fā)展方向，有利于對(duì)現(xiàn)代化新型人才的培養(yǎng)，學(xué)生們可以通過教師參與到一些項(xiàng)目的實(shí)踐當(dāng)中，最終形成一種產(chǎn)學(xué)研一體化的教學(xué)模式，培養(yǎng)創(chuàng)新型的人才。在中國的廣告教育當(dāng)中，在形式上是具有一些時(shí)間環(huán)節(jié)的，比如說對(duì)口地安排學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，但是這種實(shí)習(xí)通常都是形式至上的，并沒有形成實(shí)際的效果，在這種情況下，很多院校采取了放任管理的方式，通常都是學(xué)校介紹，學(xué)生自己去找機(jī)會(huì)，公司有需求的時(shí)候可以到學(xué)校吸納一些學(xué)生，在這個(gè)期間學(xué)生們才真正有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)地的實(shí)習(xí)，對(duì)于學(xué)生們的職業(yè)能力和決策能力起到了切實(shí)的作用。

篇（2）

中圖分類號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

DOI： 1（）.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.005

1 我校《激光原理與技術(shù)》專業(yè)課存在問題

我省許多理工類院校的光信息、光電類和大部分應(yīng)用物理專業(yè)都開設(shè)《激光原理與技術(shù)》課程。作為重要專業(yè)基礎(chǔ)或方向課，此課程：第一，具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性、前沿性和探討性；理論抽象，公式眾多，有相當(dāng)學(xué)術(shù)和技術(shù)含量的課程，教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)概念缺乏準(zhǔn)確理解或概念和實(shí)際應(yīng)用“兩張皮”的現(xiàn)象。第二，課程教學(xué)內(nèi)容多，課程容量大。第三，由于激光技術(shù)、光電技術(shù)的發(fā)展日新月異，器件層出不窮，與新現(xiàn)象、新理論、新器件、新應(yīng)用有關(guān)的課程教學(xué)內(nèi)容也必須不斷地做出更新調(diào)整，

另外，《激光原理與技術(shù)》課程涵蓋知識(shí)點(diǎn)包括激光原理、激光技術(shù)兩部分，知識(shí)點(diǎn)明確，可以用一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)概念來組織教學(xué)內(nèi)容。課程具備開展翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施要求。

2 翻轉(zhuǎn)課堂在《激光原理與技術(shù)》課程中的實(shí)施方案

結(jié)合我校《激光原理與技術(shù)》課程特點(diǎn)，在現(xiàn)有的翻轉(zhuǎn)課堂模型基礎(chǔ)上，我們設(shè)計(jì)了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)路線圖f如圖1）。主要由線上學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)三部分組成。LMS作為教學(xué)實(shí)施的基礎(chǔ)性管理學(xué)習(xí)平臺(tái)，可提供教學(xué)資源、學(xué)習(xí)過程記錄和互動(dòng)場所。

線上學(xué)習(xí)

課堂學(xué)習(xí)

課后學(xué)習(xí)

2.1 設(shè)計(jì)知識(shí)單元的策略

將課程按“知識(shí)塊”分成8個(gè)教學(xué)單元，即：激光的基本機(jī)理，激光諧振腔理論以及激光振蕩理論，連續(xù)和脈沖激光器的工作特性，選模技術(shù)，放大技術(shù)，穩(wěn)頻技術(shù)和激光短脈沖技術(shù)。每個(gè)教學(xué)單元可以由一次或多次課程完成，以便教師開發(fā)課程視頻。

2.2 設(shè)計(jì)課程微課

第一，根據(jù)本專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容（突出難點(diǎn)、重點(diǎn)），設(shè)計(jì)微課。第二，每個(gè)教學(xué)單元可分成若干個(gè)模塊，以模塊為單位設(shè)計(jì)微課。第三，微課內(nèi)容包括微視頻、課間練習(xí)和每周作業(yè)。通過微視頻中的導(dǎo)讀內(nèi)容、課間練習(xí)和作業(yè)，向?qū)W生提出問題，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主思考。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.3.1 線上學(xué)習(xí)

第一，通過慕課學(xué)習(xí)。讓學(xué)生假期在慕課平臺(tái)查找與激光器件有關(guān)的知識(shí)，提前使學(xué)生進(jìn)入到課程中來，在頭腦中初步形成激光器件的結(jié)構(gòu)框架，對(duì)激光器件的主要應(yīng)用等有簡單的了解，簡單的知識(shí)點(diǎn)通過慕課學(xué)習(xí)。第二，通過微課學(xué)習(xí)。設(shè)置每周微課時(shí)間和作業(yè)提交截止時(shí)間。課間練習(xí)和每周作業(yè)可采用填空或選擇形式，每道題在截止日期之前允許學(xué)生提交3次，否則當(dāng)次作業(yè)記為0分。另外，在學(xué)生看完微課之后，對(duì)微課中的收獲和疑問可以在討論區(qū)發(fā)帖。由教師團(tuán)隊(duì)或?qū)W生討論互動(dòng)給出解答，完成課題組布置的線上學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.3.2 課堂學(xué)習(xí)

第一，分析每個(gè)教學(xué)單元的目標(biāo)、知識(shí)類型、學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況和存在的問題，確定教學(xué)策略，如“講授”、“自學(xué)”、“討論”、“實(shí)驗(yàn)”、“探究”等。第二，學(xué)生的獨(dú)立探索和協(xié)作學(xué)習(xí)。具體分為五個(gè)環(huán)節(jié)：①明確問題：根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生觀看微課時(shí)提出的疑問，總結(jié)出-些有探究價(jià)值的問題；②獨(dú)立探究：從開始時(shí)選擇性指導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)至為學(xué)生的獨(dú)立探究學(xué)習(xí)方面，讓學(xué)生在獨(dú)立學(xué)習(xí)中構(gòu)建自己的知識(shí)體系，注重和培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力；③協(xié)同學(xué)習(xí)：通過“探究式案例”、“探究式實(shí)驗(yàn)”鼓勵(lì)學(xué)生以小組協(xié)作形式，采用對(duì)話、商討、爭論等形式進(jìn)行討論并實(shí)施；④交流展示：成果交流采用如：舉行展覽會(huì)、報(bào)告會(huì)、辯論會(huì)、小型比賽等；⑤考核評(píng)定：建立線上學(xué)習(xí)、課堂和課后學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)的考核評(píng)價(jià)。考核成績構(gòu)成為“課間練習(xí)20分+每周作業(yè)15分+課后研究報(bào)告和小論文5分+討論區(qū)及課堂活躍度10分+期末考試50分”。

2.3.3 課后學(xué)習(xí)

由課后的復(fù)習(xí)，學(xué)生定期的答疑，學(xué)生完成的項(xiàng)目任務(wù)和課程論文構(gòu)成。

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施案例――以光學(xué)諧振腔（FP腔）為例

3.1 線上學(xué)習(xí)

首先利用微課介紹實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，給出FP腔的輸出裝置，給出了連續(xù)波入射時(shí)單模光纖FP腔輸出光譜。提出問題：如何解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？接下來在微課上介紹描述上述激光現(xiàn)象的基本概念與相關(guān)規(guī)律。根據(jù)多光束干涉原理，可得垂直入射時(shí)，光學(xué)FP腔的輸出與輸入光強(qiáng)之比為：

將光纖長度，折射率（n=1.48）代人，可得其自由譜寬為50CHz，利用變換式，可得自由譜寬為0.4nm，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致。通過微課學(xué)習(xí)，學(xué)生完成知識(shí)的內(nèi)化。課間提問，采用填空題：C02激光器波長為10.6um，當(dāng)腔長L=lm時(shí)，自由譜寬為（），如果該激光器的光譜線寬度AVF=108Hz，則輸出為單模還是多模（）。要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成課間作業(yè)的提交。

3.2 課堂學(xué)習(xí)

首先，提出問題：腔端面反射率對(duì)輸出特性的有什么影響？讓學(xué)生在獨(dú)立學(xué)習(xí)中構(gòu)建自己的知識(shí)體系。然后，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，以4人為以小組，利用計(jì)算機(jī)對(duì)（1）式所描述的規(guī)律進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，將結(jié)果可視化，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。從圖上還可發(fā)現(xiàn)原本靜止的圖“動(dòng)”了起來。給學(xué)生很大的想象空間，這一環(huán)節(jié)是理論分析的重要補(bǔ)充，再次完成知識(shí)內(nèi)化。將科學(xué)計(jì)算引入課堂，提升學(xué)生解決問題的能力與效率，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性、探索性學(xué)習(xí)。通過可視化，學(xué)生對(duì)復(fù)雜的激光現(xiàn)象具有了感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)晦澀理論的理解。最后，介紹新實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的探索。前面我們詳細(xì)學(xué)習(xí)了連續(xù)波入射情形下，光學(xué)FP腔的輸出特性，自然會(huì)想到脈沖激光入射情形，那么脈沖激光入射到光學(xué)FP腔，其輸出具有什么特點(diǎn)呢？通過教師的引導(dǎo)和學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)和探索，得到當(dāng)脈沖激光入射到單模光纖FP腔時(shí)，其輸出波形具有衰蕩特征，從而完成創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.3 課后學(xué)習(xí)

以小論文形式，讓學(xué)生完成一份研究報(bào)告，題目為光學(xué)FP腔的激光器件中的應(yīng)用。鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，查閱光學(xué)FP腔在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如FP在輸出模式選擇，光束質(zhì)量改善等方面的應(yīng)用，讓學(xué)生自行選題，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在學(xué)院的激光實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，完成小論文撰寫和提交。

4 結(jié)束語

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式起源于美國，在我國真正去推行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式還有很多問題有待解決，還需要更多的實(shí)際教學(xué)工作要做。

參考文獻(xiàn)：

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2引入慕課資源，促進(jìn)課堂教學(xué)改革

《激光原理》屬于光電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。由于課程的針對(duì)性較強(qiáng)，相對(duì)于其他的公共基礎(chǔ)課而言每個(gè)學(xué)校擔(dān)任《激光原理》課程的教師為數(shù)不多。目前，《激光原理》課程教學(xué)內(nèi)容多以教材為主，再加以教師教案和收集的各種資料，導(dǎo)致《激光原理》課程信息量少，形式也比較單一。當(dāng)今我國光電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，而激光是整個(gè)光電產(chǎn)業(yè)的靈魂，所以，讓廣大光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員掌握和了解一定的激光原理知識(shí)是非常必要的。實(shí)際上，光電產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，許多的從業(yè)人員并未受到過系統(tǒng)的光電子理論教育，因而，引入慕課，不僅可以讓在校的光電專業(yè)學(xué)生受惠，而且可以惠及社會(huì)上眾多非“科班”出身的光電產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員。慕課突破了個(gè)別教師的界限，可以是一所大學(xué)，多所大學(xué)，其他社會(huì)機(jī)構(gòu)，甚至是更多個(gè)人直接上傳視頻、文本、音頻來參與教育內(nèi)容并在全球分享[2]。這樣一來，慕課進(jìn)入課堂，使得教學(xué)模式多樣化，教學(xué)內(nèi)容多元化和海量化，每位學(xué)生都可以隨時(shí)隨地地從慕課平臺(tái)中去獲取更多自己所需要的學(xué)習(xí)資源。《激光原理》課程理論性強(qiáng)，其中涉及到較多的復(fù)雜抽象的物理概念。在實(shí)際的教學(xué)過程中學(xué)生不易理解，僅僅依靠課堂教學(xué)很難達(dá)到預(yù)計(jì)的教學(xué)效果。這就需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，制作一些短小精悍的微視頻課件來實(shí)現(xiàn)慕課教學(xué)。慕課的主要載體就是十分鐘左右的微視頻，我們可以為每一個(gè)晦澀難懂的物理概念制作一個(gè)微視頻，并加以多媒體動(dòng)畫講解[3]。每一個(gè)微視頻的時(shí)間不長，這樣可以集中學(xué)生的注意力，同時(shí)動(dòng)畫講解可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)《激光原理》的興趣，更大程度上提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。另外，在慕課模式下，《激光原理》課程的考核方式也可以采用除傳統(tǒng)的試卷考試之外的更為靈活的方式進(jìn)行。在整個(gè)《激光原理》課程的學(xué)習(xí)過程中，由于有了慕課這種方便、快捷的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以隨時(shí)對(duì)自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以，在學(xué)習(xí)過程中更能激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。那么，在這種情況下，教師也可以根據(jù)所教授的內(nèi)容和學(xué)生自身的特點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)并提出一些跟課程相關(guān)的問題，叫學(xué)生自行尋找解決問題的方案。據(jù)此，教師可以判斷學(xué)生對(duì)課程的掌握程度和學(xué)生解決問題的能力，從而給出課程的考核分?jǐn)?shù)。這樣的考核方式，也是激勵(lì)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的一種手段，在每次任務(wù)的完成和討論過程中既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性又可以增進(jìn)師生互動(dòng)，同時(shí)每次任務(wù)完成后可以及時(shí)的幫助學(xué)生了解自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握效果。

3利用慕課平臺(tái)，建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

在大多數(shù)《激光原理》的實(shí)際教學(xué)過程中，多以理論教學(xué)為主，雖然在教學(xué)中輔以多媒體教學(xué)手段，但是教學(xué)效果不是很明顯，比如在講解諧振腔的損耗對(duì)激光器的影響的過程中，由于教學(xué)手段限制，很難讓同學(xué)們從抽象的理論中解脫出來。那么如何讓學(xué)生真切體會(huì)到諧振腔損耗對(duì)激光器的重要性？這是我們在《激光原理》教學(xué)中一直關(guān)注的問題。顯然，我們必須改變傳統(tǒng)的以理論教學(xué)為主的教學(xué)方法。這樣就要求理論教學(xué)內(nèi)容緊跟實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是由于目前激光實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，針對(duì)性強(qiáng)，甚至有些大型精密儀器往往無力購買，這必然導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺失。另外，實(shí)驗(yàn)課教師面對(duì)學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，由于一個(gè)班人數(shù)較多，受到視角的限制，不可能所有的學(xué)生都能完整清楚的看到每一個(gè)操作細(xì)節(jié)。尤其是大型貴重的儀器受到經(jīng)費(fèi)的限制，臺(tái)數(shù)少，上課學(xué)生多的時(shí)候不是所有的學(xué)生都有實(shí)際操作的可能，甚至有時(shí)候很多的精密儀器都是作為演示實(shí)驗(yàn)只有教師操作，學(xué)生只能在一旁觀看。利用慕課資源，建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以在很大程度上解決激光原理實(shí)驗(yàn)的問題。在教學(xué)手段上，可以利用LASCAD等激光器設(shè)計(jì)專用仿真軟件建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，演示激光的產(chǎn)生和激光束的傳播規(guī)律，以提高教學(xué)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以大大減少設(shè)備資金的投入和各種實(shí)驗(yàn)耗材的開銷，還可以使得每位學(xué)生都有親自操作的機(jī)會(huì)，可以使得學(xué)生更大程度上加深對(duì)深?yuàn)W的概念理解。由于慕課建立在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，課后只要學(xué)生有興趣就可以繼續(xù)在虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，方便學(xué)生利用零散時(shí)間來進(jìn)行學(xué)習(xí)，如果有不熟練或有疑問的地方可以反復(fù)多次的實(shí)踐直至理解為止，這在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂上是幾乎不可能的。在慕課條件下建立虛擬實(shí)驗(yàn)室可以在教學(xué)內(nèi)容上，加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題的比重，體現(xiàn)理工科課程的特點(diǎn)。精選一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制定微型的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)用來完成一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，例如模擬激光器和激光束的相關(guān)特性，加深學(xué)生對(duì)《激光原理》的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)可以再加設(shè)一部分激光原理的課程設(shè)計(jì)的題目，啟發(fā)他們做一些新型的科學(xué)研究，滿足學(xué)生的高層次需求。比如，利用虛擬實(shí)驗(yàn)室結(jié)合matlab編程等軟件設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生開展激光器有源光學(xué)諧振腔設(shè)計(jì)等工作，開展高斯光束聚焦特性和中紅外激光器設(shè)計(jì)等專題活動(dòng)。同時(shí)可以借鑒國外的教學(xué)模式，各種課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用論文形式，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生撰寫專業(yè)論文的能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文以及科技論文打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我校2014年獲批湖北省光電信息技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，以該項(xiàng)目為依托，我們已經(jīng)著手建立激光原理虛擬實(shí)驗(yàn)室。

4慕課可以增進(jìn)師生交流與溝通

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以課堂為中心，教師主導(dǎo)著課堂教學(xué)。而課堂教學(xué)則以灌輸理論知識(shí)為主，教師講解過程中學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，師生間互動(dòng)較少。受到多方面因素的影響，目前大部分學(xué)校的《激光原理》教學(xué)，教師在課堂上往往只根據(jù)教材的安排，按部就班照本宣科教授書本非常狹窄的理論知識(shí)，而不注意這門課程在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用以及這個(gè)行業(yè)當(dāng)前發(fā)展的狀況。另一方面，在現(xiàn)有的教育體制下，高校教師更多的關(guān)注自己的科研，而缺乏在教學(xué)方面創(chuàng)新的動(dòng)力，僅把知識(shí)的灌輸作為主要的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得不到有效的指導(dǎo)和監(jiān)督[4]。然而教學(xué)的主要目的并不是為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力，而是為了訓(xùn)練學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力使其更能適應(yīng)社會(huì)化發(fā)展。慕課利用當(dāng)代先進(jìn)的信息技術(shù)，使得全人類能夠共享優(yōu)質(zhì)教育資源。慕課所提供的方便和快捷保障了學(xué)生的學(xué)習(xí)自[5]。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式不同的是，慕課的內(nèi)容匯聚了大量的優(yōu)質(zhì)資源，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)觀看各種《激光原理》的微視頻，也可以根據(jù)自身的情況來制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，組建學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生可以觀看本校、外校甚至是國外教師教授《激光原理》的教學(xué)視頻并操作各種虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可以利用慕課平臺(tái)與更多的教師和同學(xué)交流互動(dòng)，分享各式各樣的學(xué)習(xí)資源，甚至于可以組建網(wǎng)絡(luò)討論小組和興趣小組，互相討論自己感興趣的課題，分享筆記，點(diǎn)評(píng)課程。在慕課模式下，教師和學(xué)生的角色都會(huì)有所轉(zhuǎn)變甚至于可以互換。慕課對(duì)教師提出了前所未有的挑戰(zhàn)，學(xué)生可以根據(jù)所需要的學(xué)習(xí)內(nèi)容自行選擇上課教師，這樣對(duì)教師的教學(xué)水平、教學(xué)風(fēng)格提出了更高的要求。學(xué)生也可以根據(jù)自己對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解制作微視頻上傳到慕課平臺(tái)，教師也可以通過學(xué)生的講解視頻來了解學(xué)生的思維方式和理解程度。有些學(xué)生通過參考文獻(xiàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)或是各種社會(huì)實(shí)踐來提出自己對(duì)《激光原理》課程中各種見解，這些都是教師在傳統(tǒng)教學(xué)中所無法得知的。可以想象在慕課環(huán)境下，沒有學(xué)生會(huì)選擇教學(xué)模式古板、教學(xué)質(zhì)量差的教學(xué)視頻來觀看，這樣很多照本宣科、本本主義的教師將會(huì)消失，同時(shí)也對(duì)學(xué)生的自律性提出了更高的要求，是被動(dòng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)模式。所以，在慕課模式下，教師教學(xué)生學(xué)的傳統(tǒng)師生關(guān)系將會(huì)發(fā)生很大的改變。教師在教學(xué)過程中將會(huì)有更多的機(jī)會(huì)從學(xué)生處獲益，“教學(xué)相長”將會(huì)在慕課模式得到更加完美的詮釋。

5慕課模式下校企合作，了解更多的科技動(dòng)態(tài)

激光原理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。教學(xué)中需要學(xué)生多動(dòng)手、多思考，在實(shí)驗(yàn)中理解和應(yīng)用課堂教學(xué)中學(xué)到的理論知識(shí)等。受限于激光器的構(gòu)造特性，一般理論課堂難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，即便演示，效果也不好。此外，在教材上，由于光電子技術(shù)的快速發(fā)展，新型光子器件和新的激光技術(shù)不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致教材的先進(jìn)性有所欠缺，比如激光短脈沖技術(shù)一般教材都只介紹傳統(tǒng)的調(diào)Q，鎖模技術(shù)，而應(yīng)用在高功率超短激光脈沖產(chǎn)生的啁啾放大技術(shù)卻很少涉及。這種教學(xué)模式與教學(xué)部提出的“應(yīng)用型普通本科學(xué)校”是相違背的，大學(xué)從來不是“象牙塔”，不只是單純的要求學(xué)生參加應(yīng)試教育的考試，而是要培養(yǎng)提高學(xué)生的綜合能力包括自主學(xué)習(xí)的能力、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力和工程應(yīng)用能力等。但是，綜合能力的培養(yǎng)與提高不是一朝一夕的事情，它貫穿于從學(xué)校到社會(huì)甚至整個(gè)人生。這就要求我們的大學(xué)課堂與企業(yè)的要求緊密的鏈接起來，可以根據(jù)企業(yè)合作要求搭建慕課平臺(tái)，企業(yè)可以根據(jù)他們對(duì)激光工藝的要求和大學(xué)院校共同開發(fā)慕課平臺(tái)，聘請(qǐng)企業(yè)工程師和一些有經(jīng)驗(yàn)的工人加入慕課的開發(fā)和制作[6]。根據(jù)企業(yè)要求制作的慕課，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)理論知識(shí)，還可以學(xué)習(xí)到實(shí)踐技能。在所有完成慕課的學(xué)生中，企業(yè)可以根據(jù)完成情況擇優(yōu)錄取，免去一部分招聘和培訓(xùn)的成本，學(xué)生通過慕課的訓(xùn)練也能很好地適應(yīng)企業(yè)的工作，真正獲得雙贏的效果。由于《激光原理》課程專業(yè)性強(qiáng)，大多受到資金的限制，每個(gè)學(xué)校對(duì)《激光原理》課程的投入不會(huì)太大，難以添置高端儀器，而慕課是綜合各個(gè)院校及企業(yè)的各種教學(xué)資源，這樣實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備要更為齊全，通過慕課可以了解到一些沒法見到的大型高科技儀器設(shè)備，熟悉儀器的用途、操作原理以及使用方法等。利用慕課模式，引進(jìn)企業(yè)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，這樣可以綜合利用社會(huì)資源。在《激光原理》慕課建設(shè)內(nèi)容中，可以以企業(yè)產(chǎn)品市場銷售走勢對(duì)教學(xué)重點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以適應(yīng)企業(yè)的需求[7]。從這個(gè)角度來講，這也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《激光原理》的興趣，開拓知識(shí)面，開發(fā)其潛在的創(chuàng)造能力，通過這種課內(nèi)外科技活動(dòng)結(jié)合的教學(xué)形式，了解高科技知識(shí)，達(dá)到在本科階段參與科研的目的。這既為學(xué)生的進(jìn)一步深造奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，也實(shí)現(xiàn)了學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)需求的無縫對(duì)接。所以，在慕課模式下實(shí)現(xiàn)校企合作，對(duì)學(xué)生、學(xué)校和企業(yè)都是有好處的，是一舉三得的事情。

篇（4）

鑒于目前落后的人工測試手段，為了提高測試精度，縮短實(shí)驗(yàn)周期，兼顧節(jié)約實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，依據(jù)炮控系統(tǒng)測試技術(shù)特點(diǎn)，可選擇的測試方案有以下4種：

（1） CCD+點(diǎn)光源；

（2） 激光器+PSD光學(xué)測量靶；

（3） 光纖陀螺；

（4） 電測法。

1.CCD+點(diǎn)光源

將點(diǎn)光源和標(biāo)尺安裝在炮筒的前端，與CCD（Charge Coupled Device）正對(duì)的方向；由點(diǎn)光源在CCD中成像，以此來識(shí)別炮筒的位移；同時(shí)在點(diǎn)光源平面處設(shè)立標(biāo)尺，來對(duì)CCD進(jìn)行標(biāo)定[1]。其原理如圖1所示，在這種方案下，點(diǎn)光源所成像的位移實(shí)際就是炮筒的位移。影響測量精度在于兩個(gè)主要的方面，一是CCD的單位像素，一是點(diǎn)光源與CCD之間的距離變化帶來的非線性誤差。

圖1 CCD+點(diǎn)光源測試原理圖

2.激光器+PSD光學(xué)測量靶

PSD（Position Sensitive Detector）是一種半導(dǎo)置敏感器件，其工作原理是基于橫向光電效應(yīng)，又稱側(cè)向光生伏特效應(yīng)或殿巴（Dember）效應(yīng)[2]。將激光器固定在炮管上，發(fā)射激光照射到位于炮口正前方的測量靶上。該激光光點(diǎn)經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像于高精度PSD上，PSD輸出的信號(hào)經(jīng)過炮控系統(tǒng)測試前端機(jī)處理后，經(jīng)CAN總線傳送到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)計(jì)算出光點(diǎn)的位置，入射光點(diǎn)的位置及數(shù)據(jù)可以在顯示器上實(shí)時(shí)顯示。火炮身管運(yùn)動(dòng)時(shí)，激光光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡就顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，根據(jù)相應(yīng)的公式便可計(jì)算出炮控系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)。其原理如圖2所示。

圖2 激光器+PSD測試系統(tǒng)原理圖

3.光纖陀螺

光纖陀螺FOG（Fiber Optic Gyroscope），是利用光纖構(gòu)成的薩格奈克（Sagnac）干涉儀[3]，是一種純光學(xué)、全固態(tài)陀螺儀。它具有測量精度高、靈敏度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、啟動(dòng)快、重量輕、壽命長和抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)性和靈活性[4]。將光纖陀螺安裝在火炮身管上，調(diào)整光纖陀螺敏感軸，使敏感軸與火炮身管轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，當(dāng)光纖陀螺與火炮身管同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光纖陀螺便可測量出火炮身管轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。其原理如圖3示。

圖3光纖陀螺測試系統(tǒng)原理圖

4.電測法

在炮控系統(tǒng)控制箱上開一測試輸出孔，它將炮控系統(tǒng)水平向和高低向速率陀螺的反饋信號(hào)送到測試輸出孔，可以利用該信號(hào)進(jìn)行炮控系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)的測試。但若角速度信號(hào)疊加有干擾，那么積分計(jì)算的結(jié)果將帶來更大的誤差累積，最終導(dǎo)致測試精度的下降。

5.方案選擇

CCD+點(diǎn)光源測試方案由于需要使用高速CCD，系統(tǒng)成本過高；激光器+PSD光學(xué)測量靶對(duì)環(huán)境要求較高，不適于在環(huán)境惡劣的條件下使用；電測法成本最低，但其通用性差，且使用裝備自身的傳感器測量，這在武器定型實(shí)驗(yàn)中是不允許的；綜合考慮，本測試系統(tǒng)選取光纖陀螺作為測試系統(tǒng)的傳感器。

利用光纖陀螺進(jìn)行角速度的測量，其精度主要受如下因素影響：光纖陀螺自身的測量精度、地球自轉(zhuǎn)速度在陀螺敏感軸上的分量、光纖陀螺安裝的偏差角度、火炮身管的指向、座圈的傾斜度。角度量的測量精度主要取決于角速度測量精度、數(shù)值積分精度以及積分時(shí)間的長短等因素。為了提高炮控系統(tǒng)性能參數(shù)的測量精度，確定上述因素對(duì)角速度、角度量測量精度的影響，必須開展專項(xiàng)研究，從理論、方法和測試手段上分析各影響因素對(duì)測量精度影響的權(quán)值，尋求改善測量精度的最優(yōu)途徑。

綜上所述，開展基于光纖陀螺的炮控系統(tǒng)性能參數(shù)測試精度及影響因素的研究是十分必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉邦俊， 徐鵬飛， 張建國. 型輪式火炮炮控系統(tǒng)的角位移測量技術(shù). 四川兵工學(xué)報(bào). 2008，（6）：58～59.

篇（5）

微電子技術(shù)和傳感器已經(jīng)成為二十一世紀(jì)信息社會(huì)的重要標(biāo)志。隨著激光傳感器的廣泛應(yīng)用及新型光電掃描與光電探測技術(shù)的不斷提高，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、軍事、醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域的傳統(tǒng)方法得到了改善。激光傳感可控型水龍頭將激光位移傳感器與電子信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用在了水資源節(jié)約領(lǐng)域。市場上的傳統(tǒng)插卡式熱水龍頭在使用時(shí)難以估定水瓶內(nèi)的水位，存在著極大的安全隱患和水資源浪費(fèi)問題。該項(xiàng)日利用激光位移傳感技術(shù)檢測并定位水的高度，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理器將信號(hào)反饋到電子電路，自動(dòng)切斷電源。和傳統(tǒng)插卡式熱水龍頭相比，基于激光位移傳感器的可控節(jié)約型水龍頭具有測量精度高、可靠性好、非接觸、自動(dòng)化、安全等突出優(yōu)點(diǎn)，有極重要的現(xiàn)實(shí)和環(huán)保意義。在前期的推廣中，這項(xiàng)技術(shù)先應(yīng)用于學(xué)校水房保溫瓶水位的測試。隨著后期技術(shù)的成熟和市場的開發(fā)，可推廣向工廠水箱水位測定等更廣的領(lǐng)域，發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值。

一、激光位移傳感器的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)今光電技術(shù)的發(fā)展、微機(jī)的控制、數(shù)據(jù)的處理及PSD、CCD、四象限位移探測器的改善，使傳統(tǒng)的三角測量法有了廣泛的應(yīng)用。具體包括質(zhì)量的檢測、設(shè)備的維護(hù)、機(jī)械和生產(chǎn)自動(dòng)化、流程和設(shè)備的監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域。

目前在國內(nèi)，激光位移傳感的主要應(yīng)用包括：對(duì)靈敏度和精確度的分析，如何提高其使用范圍以及位移、角度、同軸度的非接觸測量和校準(zhǔn)領(lǐng)域。不過，我國對(duì)激光位移傳感器的研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段。國外很多專家對(duì)其做了大量的研究并取得成果。西班牙的研究者在三角激光位移傳感器的系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)周圍的雜光對(duì)測量的精度有影響，并給出了相應(yīng)的消除方法。目前，國內(nèi)外有很多這樣的產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在軍事技術(shù)、航空航天、檢測技術(shù)等諸多領(lǐng)域。美國研制出紅外測溫傳感器，使其在惡劣的環(huán)境下仍能測量出飛行器各部分的溫度；城市的交通管理也運(yùn)用紅外光電傳感器進(jìn)行路段事故檢測和故障排除的指揮。總體來說，國外傳感器的測量范圍大，線性度好，分辨率高，穩(wěn)定性好。國內(nèi)對(duì)激光位移傳感器的研究雖不及一些歐美國家，但是卻在研究的種類上屢創(chuàng)新奇。

二、激光三角測量技術(shù)的原理

激光三角測量法是指從光源發(fā)射一束光線到被測物體表面，在另一方向通過成像觀察反射光點(diǎn)的位置，成像位移和實(shí)際位移存在一定的換算關(guān)系，通過這個(gè)關(guān)系式可以計(jì)算出被測物體表面的實(shí)際位移。由于入射光和反射光構(gòu)成一個(gè)三角形光路，因此被稱為三角測量法。按照入射光線與被測物表面法線的關(guān)系，可分為直射式和斜射式。本項(xiàng)研究采用的是直射式激光三角測量法。

如圖l所示，激光發(fā)射器發(fā)射出一束光線到熱水瓶水面形成光斑，光線在表面發(fā)生反射后，從另一個(gè)方向通過成像透鏡，光斑成像在CCD位置傳感器上。隨著熱水瓶水面高度的變化，反射光的角度在發(fā)生變化，光斑成像也隨之發(fā)生位移。設(shè)光斑在CCD成像面上相對(duì)位移為X’，被測表面（即水面高度）的實(shí)際位移為X，則兩者關(guān)系如下式：

在傳感器的選擇上，本項(xiàng)研究選用的是CCD激光位移傳感器。目前應(yīng)用于激光三角法測距的光接收元件包括：CCD（Charge-c.oupled Device，光電耦合器件）和PSD（Position Sensitive Detector，位置敏感元件）。PSD是基于橫向光電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光能、位置的轉(zhuǎn)換，CCD是一種新型光電轉(zhuǎn)化元件，主要由光敏單元、信號(hào)輸入單元和信號(hào)輸出單元組成。CCD以電荷作為信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移和檢測。與PSD相比，CCD具有輕便、體積小、耗能小、精度高、穩(wěn)定性好、時(shí)效性高等特點(diǎn)。基于上述考慮，最終選定了CCD激光位移傳感器。

三、基于激光位移傳感器的可控型水龍頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目研究的激光位移傳感器硬件系統(tǒng)包括：激光電源、半導(dǎo)體激光器、線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路、輸出信號(hào)的處理系統(tǒng)、單片機(jī)測量系統(tǒng)和水龍頭閥門控制系統(tǒng)。如圖2所示為激光位移傳感器的可控型水龍頭系統(tǒng)的總框圖。

3.1 光源的選擇

激光器有很多種：氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等，氣體激光器單色性和方向性好，但體積和重量大，需要外部高壓電源，不易安裝在小型光學(xué)測頭上。半導(dǎo)體激光器具有超小型、高效率、電壓低、電能轉(zhuǎn)換率高、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。激光光束在傳播中存在散射，當(dāng)測量目標(biāo)越遠(yuǎn)，光能量分布不均勻，從而導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，半導(dǎo)體激光位移傳感器可以進(jìn)行體積小的短距離測量。

3.2 線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路

目前，應(yīng)用于激光三角測距系統(tǒng)的光接受元件主要有兩種：CCD――光電耦合器件和PSD――位置敏感元件。本測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用精度高、穩(wěn)定性好的光電耦合器件CCD作為光電探測器，根據(jù)被測物體的移動(dòng)距離，間接進(jìn)行測量。

3.3 輸出信號(hào)的處理系統(tǒng)

圖像采集后，CCD輸出的信號(hào)疊加了較大的干擾噪聲，所以要先經(jīng)過預(yù)處理電路后在進(jìn)行二值化處理。預(yù)處理即是將CCD輸出進(jìn)行前置放大后進(jìn)行濾波處理，放大電路將微弱的信號(hào)放大同時(shí)干擾的噪聲信號(hào)也得到了放大。

所以經(jīng)過低通濾波器將放大電路處理后信號(hào)中的高頻成分濾除，常用低通濾波器包括：三角濾波法、高斯低通濾波器、中值濾波器等不。最后將輸出的信號(hào)送入電壓比較器進(jìn)行二值化處理得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)。最后將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)就能得到像點(diǎn)位置信息。系統(tǒng)將計(jì)算后的結(jié)果顯示在顯示器界面上。

3.4 水龍頭閥門控制系統(tǒng)

在理想條件下，熱水瓶的高度為H，由上述系統(tǒng)測出水面高度為X，當(dāng)x的值接近L時(shí)，系統(tǒng)通過反饋電路來控制水龍頭的閥門。

四、結(jié)束語

激光三角法采用非接觸測量，以其實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、對(duì)被測物體表面沒有特殊要求等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用，本論文利用直射式激光三角法，對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所選器件做出了合理的設(shè)計(jì)和選擇。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：

（1）通過對(duì)激光測距系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀研究，并結(jié)合本系統(tǒng)情況，確定了本系統(tǒng)的測量原理。

（2）數(shù)據(jù)采集：令熱水瓶的高度是定值H，從光源發(fā)射一束激光到被測物體（上升水面）表面，在另一方向通過成像觀察反射光點(diǎn)的位置。通過線陣CCD對(duì)光電信號(hào)進(jìn)行采集，從而計(jì)算出水面到瓶口的距離X。

（3）信號(hào)處理將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波放大電路處理，然后將輸出的結(jié)果由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后將信號(hào)送人單片機(jī)系統(tǒng)。

（4）數(shù)據(jù)結(jié)果輸出：通過單片機(jī)的計(jì)算被測物體的位移量，當(dāng)X-H趨近于零時(shí)，將其距離顯示在顯示器界面上，通過電路控制水龍頭閥門的關(guān)閉。

篇（6）

我校光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)歷史悠久、辦學(xué)基礎(chǔ)好、生源質(zhì)量高、專業(yè)方向應(yīng)用性強(qiáng)。為適應(yīng)國家對(duì)激光科學(xué)與技術(shù)及光信息技術(shù)高素質(zhì)人才的需求，發(fā)揮我校光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用性強(qiáng)的優(yōu)勢，圍繞“特色教育，服務(wù)社會(huì)”的宗旨，2009年申報(bào)成功了光信息科學(xué)與技術(shù)國家第一類特色專業(yè)，目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)以激光科學(xué)與技術(shù)和光信息技術(shù)兩個(gè)專業(yè)方向?yàn)閮?yōu)勢方向，特色鮮明的名牌專業(yè)，使之在培養(yǎng)質(zhì)量方面達(dá)到或接近國內(nèi)一流水平。在專業(yè)邊緣領(lǐng)域，大膽開拓，不斷擴(kuò)展研究內(nèi)容，使該專業(yè)成為國內(nèi)激光科學(xué)與技術(shù)和光信息技術(shù)方向高級(jí)人才的培養(yǎng)基地，滿足社會(huì)發(fā)展需要，為同類型高校相關(guān)專業(yè)建設(shè)和改革起到示范和帶動(dòng)作用。電動(dòng)力學(xué)作為該專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，需進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改革，以適應(yīng)特色專業(yè)的建設(shè)和培養(yǎng)高質(zhì)量畢業(yè)生要求。

二、電動(dòng)力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及課程特點(diǎn)

電動(dòng)力學(xué)課程內(nèi)容，對(duì)大多數(shù)學(xué)生來說感覺到比較難學(xué)。原因是知識(shí)點(diǎn)較多，抽象難懂。數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜，要求有較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)。雖然有些電動(dòng)力學(xué)問題接近實(shí)際，比如波導(dǎo)問題、天線問題，但學(xué)生要理解和解決這些問題，需要一定的過程，由于上述問題的存在，使初學(xué)者常常感到電動(dòng)力學(xué)課枯燥無味、難以入門；上課聽講似懂非懂，下課做題無從下手。并且,由于招生數(shù)量的增加,極大降低了師生比,降低了學(xué)生與老師交流的幾率。同時(shí)，現(xiàn)代大學(xué)生與80年代大學(xué)生比，缺乏主動(dòng)思考意識(shí)和能力，都嚴(yán)重影響電動(dòng)力學(xué)課程的教學(xué)效果。

三、教學(xué)改革設(shè)想及實(shí)施

篇（7）

中圖分類號(hào)：TH741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A Non-contact Trigger Probe Based on DVD Pick-up Head

GAO Wei， CHEN Xiao-huai， CHEN He

（School of Instrument Science and Opto-electric Engineering， Hefei University of Technology， Hefei Anhui 230009， China）

Abstract： This paper presents a non-contact trigger probe based on the commercial DVD pick-up head. The focus sensor and the mechanism have been designed and manufactured. Experimental results show that the non-contact trigger probe can obtains 1nm resolution and a repeatability of 12nm. The non-contact trigger probe can be used on a micro/nano CMM.

Keywords： DVD optical pickup head； non-contact probe； Nano-CMM

引 言

近年來，微納米三坐標(biāo)測量機(jī)整機(jī)及其接觸式探頭技術(shù)得到了快速發(fā)展，世界上許多國家和地區(qū)的研究機(jī)構(gòu)都公布了自己研制的三坐標(biāo)觸發(fā)探頭，比如德國PTB[1-2]、英國國家物理實(shí)驗(yàn)室[3-4]、荷蘭Eindhoven大學(xué)[5-6]、臺(tái)灣大學(xué)[7]、合肥工業(yè)大學(xué)[8]等。

本研究采用日立公司的DVD讀取頭HOP-1000作為開發(fā)對(duì)象，如圖1 所示，應(yīng)用于納米三坐標(biāo)測量機(jī)非接觸觸發(fā)探頭上，并對(duì)其運(yùn)作機(jī)理以及測量原理進(jìn)行了應(yīng)用性研究。

1 DVD激光讀取頭聚焦原理

DVD激光頭組件中包括激光二極管，為讀取頭提供穩(wěn)定的測量用激光光源；光學(xué)組件中包括穿透式光柵、分光鏡、四分之一波片、聚焦物鏡、光電傳感器等，光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由光電傳感器輸出的電壓信號(hào)的強(qiáng)弱可判斷出入射光的光強(qiáng)度[9]。本研究中所使用的DVD激光頭的內(nèi)部傳感器由四片面積相同且光電形式相同的光電傳感器所組成，稱為四象限傳感器（Quadrant detector）。當(dāng)光點(diǎn)打在檢測器上時(shí)，光點(diǎn)落在各檢測組件上的能量不等，因此其信號(hào)輸出也不同，利用電子線路，比較各檢測組件的輸出，就可獲知光點(diǎn)位置差。激光讀取頭就是利用四象限傳感器來偵測四個(gè)象限分別的感光強(qiáng)度，并進(jìn)而經(jīng)由后續(xù)的電路信號(hào)來計(jì)算聚焦誤差信號(hào)（focus error signal，F(xiàn)ES）。

激光讀取頭的聚焦光點(diǎn)大小及品質(zhì)決定資料讀取的正確性，同時(shí)也影響聚焦誤差信號(hào)FES的判斷，決定了我們在測量應(yīng)用時(shí)的精度。本研究中所使用的DVD讀取頭性能參數(shù)有：NA=0.6，λ=650nm，光點(diǎn)直徑約為0.86μm。

DVD激光讀取頭的聚焦原理為像散法（Astigmatic Method）。像散是指光線經(jīng)過像散透鏡，造成成像時(shí)橫向與縱向的放大率不同，因此造成像點(diǎn)的失真。利用此像散特性作為測量依據(jù)，并結(jié)合感測組件四象限傳感器，當(dāng)透鏡的垂直焦距與水平焦距不同，如圖2所示，則物體若偏離透鏡前焦平面位置時(shí)，在四象限光傳感器上的成像光點(diǎn)呈現(xiàn)橢圓變化，當(dāng)物體處于透鏡的正焦平面位置時(shí)，成像光點(diǎn)呈現(xiàn)圓形（FES=0），經(jīng)信號(hào)處理，即四象限的（A+C）-（B+D），失焦信號(hào)對(duì)失焦位移量的關(guān)系成一曲線，即所謂的S 曲線，如圖2所示。

2 DVD激光探頭系統(tǒng)測量原理

2.1 DVD讀取頭運(yùn)作原理

如圖3所示，激光二極管在加電以后發(fā)射約為0.5mW的650nm波長紅激光光束，經(jīng)光柵衍射后形成三束檢測光，再經(jīng)分光鏡、反射鏡、準(zhǔn)直透鏡，將激光束變成準(zhǔn)直光束。準(zhǔn)直光束經(jīng)過鏡片中央呈現(xiàn)有間隔幾十?dāng)?shù)百微米同心圓溝槽的全息透鏡后，使準(zhǔn)直激光束聚焦成適合DVD光盤信息讀取的焦點(diǎn)。經(jīng)光盤反射的光束沿圓光路再經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡、反射鏡和分光鏡后穿越柱面像散透鏡，投射到四象限光電二極管傳感器（four-quadrant photodetector）A、B、C、D 上。四象限光電二極管傳感器根據(jù)光點(diǎn)在四個(gè)象限上的分布，輸出一聚焦誤差電壓信號(hào)FES（B+D）-（A+C）。

這個(gè)聚焦誤差信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大，補(bǔ)償處理，驅(qū)動(dòng)音圈馬達(dá)VCM（Voice Coil Motor），將固定在音圈馬達(dá)上的全息物鏡推到可以聚焦光盤平面的位置，達(dá)到自動(dòng)鎖焦的目的[10]。

在DVD激光讀取頭實(shí)際讀取光盤數(shù)據(jù)的過程中，光盤除正常旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，也會(huì)產(chǎn)生上下抖動(dòng)以及偏心旋轉(zhuǎn)等不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。讀取頭必須不斷將位置誤差信號(hào)反饋給伺服系統(tǒng)，通過音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器實(shí)時(shí)修正聚焦鏡組的位置，使物鏡回到聚焦面，以讀取正確信號(hào)。由于自動(dòng)聚焦的緣故，物鏡始終隨著光盤反射面的表面起伏，如果可以得知物鏡位移的方法，就能了解工件表面的輪廓分布甚至粗糙度。

2.2 自動(dòng)聚焦與測量原理

自動(dòng)聚焦是指待測物的反射面總是可以鎖在激光讀取頭的物鏡焦平面上，也就是說當(dāng)物體表面有起伏時(shí)，讀取頭的物鏡會(huì)隨之起伏，以便讓物鏡與物體表面間的相對(duì)距離不變，而這個(gè)相對(duì)距離就是該物鏡的焦距。

如圖4所示，在自動(dòng)聚焦的過程中，當(dāng)物體反射面位于物鏡的焦點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過像散法處理，失焦信號(hào)為零，軌跡落在S曲線的中點(diǎn)。當(dāng)物體反射面離開焦平面，無論是逼近還是遠(yuǎn)離物鏡，都會(huì)使失焦信號(hào)輸出一個(gè)不為零的值，這個(gè)值經(jīng)過控制法則處理后，回去驅(qū)動(dòng)音圈馬達(dá)，使物鏡超失焦信號(hào)為零的方向移動(dòng)，最后到達(dá)平衡位置。此時(shí)維持物鏡不動(dòng)所需的電流轉(zhuǎn)換成可讀取的電壓信號(hào)，即音圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。由于推動(dòng)物鏡回到平衡位置的過程是實(shí)時(shí)現(xiàn)象，光電信號(hào)的反饋運(yùn)作與支撐物鏡的彈簧微量運(yùn)動(dòng)的配合都是在非常短的時(shí)間內(nèi)完成，所以在靜態(tài)觀察下，只能看到平衡后的結(jié)果，也就是物鏡位移量對(duì)音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的關(guān)系。

在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，這個(gè)關(guān)系為近似直線的變化，因此音圈馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電壓會(huì)隨著表面高低而有線性的變化，只要測量到音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電壓的變化，就可以依照這個(gè)線性關(guān)系求得物鏡的位移量，也就得出物體表面的輪廓。因此，如果將物鏡固定，根據(jù)輸出電壓的變化，就可以得到物體表面的形貌高低變化，成為位移測量的感測元件。

3 非接觸式聚焦探頭及應(yīng)用

3.1 主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主軸系統(tǒng)提供Z方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)10mm行程范圍，并能保證精密的測頭瞄準(zhǔn)功能，因此需要精密機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

圖5所示為主軸機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果圖[11]，蓋板固定在拱形橋架對(duì)稱中心上，使橋架受力產(chǎn)生的變形集中在其中心部位，由前面章節(jié)敘述得知其對(duì)測頭測量精度產(chǎn)生的影響很小。壓電陶瓷納米電機(jī)驅(qū)動(dòng)精密滑動(dòng)導(dǎo)軌的滑動(dòng)塊，將精密運(yùn)動(dòng)傳給與滑動(dòng)塊相連接的中心軸，從而帶動(dòng)探頭系統(tǒng)上下運(yùn)動(dòng)，使得探頭在一定運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的位移分辨率。中心軸通過滑輪和配重系統(tǒng)進(jìn)行重量平衡，移動(dòng)距離通過平面鏡激光干涉儀基準(zhǔn)進(jìn)行精密位移感測。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中兼顧激光干涉儀的測量軸與測頭的測量軸重合，消除阿貝誤差，提高探頭系統(tǒng)的測試精度。

3.2 DVD聚焦探頭改裝

研究中使用的是DVD激光讀取頭的聚焦功能，因此將DVD探頭進(jìn)行初步改裝。將音圈馬達(dá)部分拆除，測量物鏡可以獨(dú)立出來，加夾持鏡筒，可以使物鏡測頭部分的直徑減小，如圖6所示。并且合理調(diào)整物鏡對(duì)準(zhǔn)位置，并進(jìn)行性能測試，其分辨率與測量重復(fù)精度與初裝DVD讀取頭相比并沒有改變。這為將其組裝入接觸觸發(fā)式測頭時(shí)進(jìn)行空間體積上的改裝提供了便利，物鏡可調(diào)整與物鏡鏡筒的可伸長行為將來接觸觸發(fā)式測頭微型化打下基礎(chǔ)。

DVD探頭實(shí)物圖如圖7所示。

4 實(shí) 驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)架構(gòu)示意圖如圖8所示，采用PI納米驅(qū)動(dòng)臺(tái)作為位移基準(zhǔn)，PI驅(qū)動(dòng)臺(tái)采用電容傳感器的位移反饋標(biāo)準(zhǔn)，其重復(fù)性精度為2nm。實(shí)驗(yàn)架設(shè)實(shí)物圖如9所示。

重復(fù)進(jìn)行6次實(shí)驗(yàn)，得出聚焦信號(hào)FES如圖10所示。從圖中我們可以看出，1μm至3μm段線性比較好，F(xiàn)ES電壓變化量為8V，F(xiàn)ES線性斜率為0.25nm/mV。從圖11可以得知，F(xiàn)ES信號(hào)噪聲低于4mV，因此我們可以推斷此非接觸探頭的分辨率優(yōu)于1nm。

FES電壓為零點(diǎn)為觸發(fā)點(diǎn)，我們可以得到6組觸發(fā)點(diǎn)數(shù)據(jù)，如表1所示，觸發(fā)重復(fù)性精度低于12nm。

5 結(jié) 論

本文介紹了基于商用DVD讀取頭開發(fā)的非接觸式激光探頭的開發(fā)，對(duì)DVD讀取頭的運(yùn)作原理進(jìn)行了介紹，闡述了其光學(xué)測量原理、自動(dòng)聚焦原理以及性能校正。拆除音圈馬達(dá)，固定物鏡，將DVD探頭改裝為非接觸式光學(xué)聚焦探頭，作為開發(fā)接觸觸發(fā)式微型探頭的位移感測系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，具有高分辨率（0.25nm/mV）、高測量精度（測量重復(fù)精度

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1軸子、光子相關(guān)理論簡介

本文首先簡述了關(guān)于軸子和光子的理論，以方便研究軸子和光子的相關(guān)理論，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

1.1量子場論

量子場論是以量子力學(xué)原理等為基礎(chǔ)，一種解釋了微觀物理學(xué)的理論。量子動(dòng)力學(xué)具有悠久的歷史，也比較成熟。他研究的內(nèi)容主要是電磁場和帶電粒子的相互影響的情況以及這種相互影響的量子性質(zhì)、帶電粒子相關(guān)活動(dòng)等。它還對(duì)相關(guān)高精度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析。

我們所生存的世界中存在著許多量子場系統(tǒng)。粒子的生成或消失取決于量子場的情況。所渭真空就是指量子場中的能量處于一種最低狀態(tài)。與其他激發(fā)態(tài)相比較，這種最低態(tài)指的是不存在任何粒子的狀態(tài)，可是，真空中存在著許多量子場，并時(shí)時(shí)刻刻運(yùn)動(dòng)，即物理學(xué)中所謂的真空零點(diǎn)振動(dòng)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的能量則稱為真空零點(diǎn)能。在這種情況下，若能夠使量子場不再擴(kuò)散到更大的空間中去，而它所在的較小的空間的大小出現(xiàn)改變時(shí)，此量子場產(chǎn)生的零點(diǎn)振動(dòng)能也會(huì)出現(xiàn)較小的改變，即得出了著名的卡西米爾效應(yīng)。

1.2對(duì)稱性和守恒律

對(duì)稱性和守恒律在物理學(xué)中有著非常重要的地位。物質(zhì)的情況及其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在對(duì)稱變換時(shí)所展現(xiàn)出的固有性質(zhì)就是對(duì)稱n生。如果物體的運(yùn)動(dòng)及其能量最低態(tài)具有對(duì)稱性特點(diǎn)，則其相應(yīng)的物理量均守恒。物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)過程中都滿足守恒定律。

1.3規(guī)范場和規(guī)范玻色子質(zhì)量

規(guī)范場是一類物質(zhì)場，它與相關(guān)規(guī)律的固定性聯(lián)系很大，規(guī)范玻色子指的是一種場量子。電磁場也是常見的規(guī)范場。其不變性對(duì)周總耦合形式的形成有很大的影響。規(guī)范場的量子就是規(guī)范玻色子，也使其相互影響。因?yàn)橐?guī)范對(duì)稱性的規(guī)定，規(guī)范場的相關(guān)量中沒有規(guī)范場的質(zhì)量項(xiàng)，它會(huì)影響規(guī)范對(duì)稱性。當(dāng)相應(yīng)的規(guī)范玻色子質(zhì)量為零時(shí)，這說明其對(duì)應(yīng)的作用是長程力。

2強(qiáng)場激光偏振法探測軸子實(shí)驗(yàn)簡述

二十世紀(jì)末，世界著名大學(xué)羅切斯特大學(xué)的一位博士和一些學(xué)術(shù)專家在美國國立實(shí)驗(yàn)室做了該實(shí)驗(yàn)。他們通過變更激光射向強(qiáng)磁場偏振方向的方式，來探測軸子。下面著重研究光子非靜止質(zhì)量的相關(guān)情況。

強(qiáng)場激光偏振法探測軸子實(shí)驗(yàn)，指的是研究軸子與光子的電磁耦合作用。有相關(guān)效應(yīng)可知，當(dāng)一束線偏振光出現(xiàn)于強(qiáng)磁場時(shí)，而與磁場正交的分量則與磁場相互作用生成新的軸子，所以，此分量的幅值就會(huì)降低，進(jìn)而造成其偏振方向會(huì)與原偏振方向有一定的角度。二十世紀(jì)末，有一些博士和專家就在這一理論的基礎(chǔ)上來探測肘子。

該實(shí)驗(yàn)體系由三部分組成，一是強(qiáng)磁場；二是光學(xué)系統(tǒng)；三是橢圓偏振檢測系統(tǒng)。強(qiáng)磁場主要是生成新的軸子，磁場是通過超導(dǎo)偶極磁體形成的。還有其他物體如起偏器等，其光軸方向與磁場方向須有一定的夾角，如此方能滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先在某一橫向磁場中引入一束線偏振光，激光先經(jīng)過隔離器到達(dá)起偏器，其光軸方向與磁場方向會(huì)有一定的夾角，而后會(huì)產(chǎn)生一定角度的線偏振光，接著射進(jìn)光學(xué)反射腔，最后又到達(dá)檢測區(qū)，反射腔位于磁場區(qū)中，一旦磁場中形成新的軸子，則反射腔發(fā)出光線，其偏振狀態(tài)會(huì)有一定的改變。實(shí)驗(yàn)對(duì)變化的激光偏振方向夾角進(jìn)行分析，以達(dá)到探測軸子的目的。

光首先進(jìn)入反射腔，射出后又進(jìn)入法拉第盒，并得到其一定的調(diào)制，如此有利于避免不必要的非線性項(xiàng)，隨后射到檢偏器上，需要說明的是，它和起偏器一樣也是偏振晶體，二者的光軸方向是正交的，結(jié)果發(fā)出的光電信號(hào)傳到光電二極管，并在此處被檢測出。我們要想了解該偏振光的橢圓率，可以把一定規(guī)格的波片放在法拉第盒的前邊，這樣就可以通過測量偏振方向的變化來得出該橢圓率。

3光子靜止質(zhì)量為零時(shí)的實(shí)驗(yàn)分析

由相關(guān)效應(yīng)知，當(dāng)線偏振光經(jīng)過較強(qiáng)磁場時(shí)，與磁場正交的分量在與磁場相互作用的過程中形成軸子。有量子動(dòng)力學(xué)理論可知，光子主要來源于激光束，并在強(qiáng)磁場的影響下，形成了軸子。磁場中的場強(qiáng)張量存在于一定區(qū)域的總電磁場中，它包括兩部分，一是外部產(chǎn)生的強(qiáng)磁場；二是由激光束產(chǎn)生的電磁場場強(qiáng)。

因?yàn)镻rimakoff效應(yīng)中的光為外磁場平行的部分時(shí)才能形成軸子，但和外磁場正交的部分卻未出現(xiàn)任何改變。二十世紀(jì)末期，有一些專家教授根據(jù)相關(guān)理論和原理，并采用相應(yīng)的方法來探測軸子。當(dāng)激光經(jīng)過一個(gè)非縱向的磁場區(qū)時(shí)，其偏振方向則會(huì)與磁場形成一定的角度，約為45度。發(fā)出的激光的偏振方向與原方向也會(huì)形成相應(yīng)的角度。

4光子靜止質(zhì)量不為零時(shí)的實(shí)驗(yàn)分析

從一些圖書資料中可以查知，愛因斯坦在狹義相對(duì)論中提出了兩個(gè)基本假設(shè)，即所謂的光速不變和相對(duì)性原理，它對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。光子靜止質(zhì)量上述假設(shè)中的觀點(diǎn)。物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，因此，只有進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)才能得出正確的理論。我們可以從電動(dòng)力學(xué)中得出光子靜止質(zhì)量為零時(shí)的電磁場的密度等參數(shù)。由此密度推導(dǎo)出電磁場的運(yùn)動(dòng)方程。當(dāng)光子靜止質(zhì)量為非零時(shí)，瑪克斯韋爾電磁場必須把其靜止質(zhì)量項(xiàng)考慮在內(nèi)。然后才能對(duì)其進(jìn)行獨(dú)立地光子靜止質(zhì)量研究。實(shí)驗(yàn)中測得的角度與磁場區(qū)域長度呈線h生關(guān)系，為方便探測，在實(shí)驗(yàn)中安裝了反射鏡，使激光循環(huán)反射，從而增強(qiáng)了相應(yīng)的測量效應(yīng)。

結(jié)束語

篇（9）

 

1、光纖通信系統(tǒng)的基本組成

最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號(hào)源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號(hào)；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，先后用過的光波有0.85、1.31和1.55三個(gè)低損耗窗口。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。論文格式。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖'0'碼和'1'碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號(hào)是對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（pulse code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號(hào)稱為數(shù)字基帶信號(hào)，由PCM電端機(jī)產(chǎn)生。光纖通信系統(tǒng)的基本組成原理圖如下圖1-1所示：

圖1-1光纖通信系統(tǒng)

1.1光發(fā)射端機(jī)

光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖或光纜中傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。光發(fā)射機(jī)的原理圖如下圖1-2所示：

圖1-2光發(fā)射機(jī)原理框圖

光源是光發(fā)射機(jī)的核心，其性能好壞將對(duì)光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。目前光纖通信系統(tǒng)使用的光源都是由半導(dǎo)體材料制成的，而半導(dǎo)體光源分兩種：發(fā)光管LED和激光管LD。由于半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是激光，發(fā)光功率大、譜線寬度窄，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度特性差。而半導(dǎo)體發(fā)光二極管發(fā)出的是熒光，發(fā)光功率不大，譜線寬度寬，但電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、價(jià)格便宜。在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到。

1.2光纖或光纜

光纖作為傳輸媒介，作用是將發(fā)射端機(jī)光源發(fā)出的光信號(hào)，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后耦合到接收端機(jī)的檢測器，完成信息傳輸任務(wù)。在通信中使用的光纖通常是由石英玻璃制成的，由纖芯和包層組成。目前，塑料光纖應(yīng)用于低速、短距離的傳輸中。其構(gòu)成光纖的纖芯與包層都是塑料材料。與大芯徑50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達(dá)200～1000μm，其接續(xù)時(shí)可使用不帶光纖定位套筒的便直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生 ±30μm偏差都不會(huì)影響耦合損耗。正是塑料光纖結(jié)構(gòu)賦予了其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，芯徑100μm或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。論文格式。

1.3中繼器

含有光中繼器的光纖傳輸系統(tǒng)成為光纖中繼通信。光信號(hào)在光纖中傳輸一定的距離后，由于受到光纖衰減和色散的影響會(huì)產(chǎn)生能量衰減和波形失真，為保證通信質(zhì)量，必須對(duì)衰減和失真達(dá)到一定程度的光信號(hào)及時(shí)進(jìn)行放大和恢復(fù)。中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行整形。

1.4光纖連接器、耦合器等無源器件

由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對(duì)光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。

1.5光接收端機(jī)

光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號(hào)，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。光接收機(jī)原理圖如下圖1-3所示：

圖1-3光接收機(jī)電路原理方框圖

2、光纖語音電路設(shè)計(jì)

光纖語音電路由三部分組成：光發(fā)射電路、光纖和光接收電路。論文格式。其工作原理是：音頻信號(hào)最初是聲波，由發(fā)送器的電子麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此信號(hào)由LM358組成的音頻放大器放大，并且借助于一個(gè)單獨(dú)的晶體管控制LED的端電壓，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。光信號(hào)送入光纖或光纜。在光纖或光纜的另一端，光信號(hào)照射到接收器的光電檢測器上。光電檢測器再將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此信號(hào)被放大并送入揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為聲波恢復(fù)為原始信號(hào)。

2.1、發(fā)射器電路板

此電路主要是把音頻信號(hào)經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)濾波器、多級(jí)放大器把微弱的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合半導(dǎo)體二極管發(fā)光的電壓信號(hào)，在晶體管的調(diào)制下把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)送入光纖中進(jìn)行傳輸。在發(fā)射器電路上有一個(gè)話筒和調(diào)制LED發(fā)光的線路。LED裝在塑料殼中以便于連接光纖或光纜進(jìn)行發(fā)送信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)操作可以使用200m長的塑料光纖傳送語音信號(hào)，也可以使用玻璃光纖在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)通信。光纖語音發(fā)射器電路如下圖1-4所示：

圖1-4光纖語音發(fā)射電路

2.2、光電接收器電路板:

在接收器電路板上通過光電檢測器把光纖傳輸?shù)奈⑷醯墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)電容濾波、運(yùn)算放大器放大，把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，放大到適合揚(yáng)聲器輸出的電壓，恢復(fù)原始的語音信號(hào)。光纖語音接收電路如下圖1-5所示：

圖1-5光纖語音接收電路

3、結(jié) 語

本文詳細(xì)的介紹了光纖通信系統(tǒng)的組成，為設(shè)計(jì)光纖語音傳輸電路提供理論基礎(chǔ)。在該電路系統(tǒng)中語音信號(hào)以光波形式在光纜內(nèi)傳輸、不受任何電場和磁場的影響。傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。每個(gè)電路板需要一個(gè)9V電池，元件簡單，易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室就能操作完成。

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[5] 楊家德.光電技術(shù)使用電路精選[J]..四川：成都科技大學(xué)出版社，1996.

篇（10）

我們看到的世界是三維的、彩色的，這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí)，光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射的特定的光波不同，光的特征主要取決于光波的振幅(強(qiáng)弱)，位相(同相面形狀)和波長(顏色)。如果能得到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三維像，這就是全息術(shù)。全息術(shù)誕生到現(xiàn)在60年來取得了很大的進(jìn)展，已被廣泛地應(yīng)用于近代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。

1全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段

1948年，丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法，隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法，即全息術(shù)，并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想，雖然未能用電子波證實(shí)其原理，但用可見光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期，全息圖制作具有以下共同特點(diǎn)：全息圖都是用汞燈作為光源；而且是所謂同軸全息圖，即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱為第一代全息圖，標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重問題，一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開，另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中，全息術(shù)進(jìn)展緩慢。

1960年激光的出現(xiàn)，提供了一種高相干度光源，為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問題，利思和烏帕特尼克斯(1962)提出，將通信理論中的載頻概念推廣到空域中，用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量，其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱為離軸全息術(shù)，這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問題，并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展，但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。

科學(xué)家們開始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過頭來繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

全息術(shù)是一種“無透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過程分全息記錄和再現(xiàn)兩步：第一步稱為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒有參考光波，或者它與物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級(jí)衍射波)，物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn)：

(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長有關(guān)，用不同波長的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。

3全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過60年的發(fā)展，已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場，實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說明其發(fā)展方向。

3.1全息存儲(chǔ)

全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來，它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來，也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢，原因是：

(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2；如果用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性，存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。

(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)頁可包含達(dá)1Mbit的信息，寫人一頁的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)研究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在：

(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無顯著下降。1999年美國加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國政府高級(jí)研究項(xiàng)目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國國家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川，投資約7000萬美元，實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開發(fā)出具有容量為1Tbit數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫人或重復(fù)寫人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的研究在法國、英國、德國和日本等國家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測器等核心元器件，全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命問題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce：Fe：LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無疑，這將成為全息存儲(chǔ)界研究的熱門課題。

3.2顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來制作各種類型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類：第一類是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開窗法。第二類是S.A.Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《HolographyNews》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息研究的幾個(gè)熱點(diǎn)。

近年來，顯示全息技術(shù)掀起一場數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來開發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖，是安全防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn)，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無論在高檔商品促銷、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破：美國斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視：首先是開拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無損測量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測量形狀比較簡單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測量，測量精度為光波波長λ的數(shù)量級(jí)。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國等西方先進(jìn)國家已產(chǎn)業(yè)化，我國在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過近幾年的開發(fā)和研制，我國在全息干涉計(jì)量測試設(shè)備方面主要發(fā)展有：

(1)用于測試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測儀；