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對光電子技術的理解范文第1篇

【關鍵詞】光電子技術；教學方法；電子教案；形象教學

0引言

隨著科學技術的快速發(fā)展，人類社會已進入信息化時代。作為信息技術兩大支柱之一的光電子技術已成為科學研究領域的一顆璀璨的新星。光電子技術是由光學和半導體電子學結合形成的一門高新技術學科。

微納加工技術的不斷進步促使新型光電材料的研究加快，為光電子器件的實現(xiàn)提供基礎。進入信息時代以來，信息材料由電子信息材料、微電子信息材料向光電子信息材料轉變。光電子技術不僅使信息技術有了突破性進展，而且被廣泛應用于光電顯示、照明、軍事、生物醫(yī)學、光電探測、光電儲存、高精度光譜分析等領域，因此光電子技術受到了研究所及企業(yè)的廣泛關注，促使很多高校開設光電子技術這門課程[1]。光電子技術作為我國的戰(zhàn)略性產業(yè)結構的重點領域，作為新興的尖端行業(yè)需要大量的專業(yè)性人才，正需要高校不斷地輸送人才。如何培養(yǎng)專業(yè)知識強、綜合素質高、實踐能力優(yōu)異的人才，是當前光電子技術課程教學的熱點話題。

經濟的發(fā)展和科技的進步使多媒體技術應用在課堂教學，給傳統(tǒng)課堂教學帶來了根本性變革[2]。多媒體技術在教學上的運用是通過電子教案、模擬交互過程、網(wǎng)絡多媒體教學[3]、仿真工藝過程等實現(xiàn)的。目前，國內高校主要采用電子教案和形象教學的教學方法，利用其簡便、虛擬、靈動等特點有效地引導學生學習。本文結合自己的教學方法和他人先進的教學經驗，廣泛搜集學生的反饋意見，探討該課程的電子教案和形象教學的教學方法，為提高學生學習的主動性、積極性提供幫助。

1電子教案教學

2001年，國家教委關于提高高校教學質量的要求。經過十幾年的教學改革，高等學校中電子教案已經普及。電子教案已作為教學中一種必不可少的教學手段。電子教案與傳統(tǒng)板書有很大的不同，其主要的區(qū)別就是電子教案不僅教師自己上課要看，而且內容要投影到屏幕上讓學生也能看到。電子教案包括了教師上課的全部板書、板畫及一些用語言難以表達的動感情景。結合電子教案和黑板書寫，可以增大課堂容量，讓學生在美妙、舒適的環(huán)境中學習知識，增強學習效果，所以電子教案備受廣大師生的青睞。在傳統(tǒng)教學中，教師需花費大量時間用于黑板教學。電子教案使教師在授課時能夠節(jié)約時間，從而給學生足夠的獨立思考時間，進而鞏固所學知識點，增強學生的學習樂趣。利用電子教案可以清晰地展現(xiàn)一些抽象的概念，讓學生對知識的認知由感性認知升華到理性認知。

在傳統(tǒng)教學和電子教案教學中，教師的主導作用是教學過程能夠高效率進行的保障。充分利用電子教案教學和傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢，形成以教師為主體，電子教案為輔助的模式進行教學。在課堂教學過程中，教師的主導作用通過引導、點撥、啟發(fā)等方式來實現(xiàn)，這是電子教案無法替代的。

電子教案除了向同學們展示書本中的內容，還可把最新的科技成果引入課堂。從光電產業(yè)的最新科研成果中提煉出與課本知識點相關聯(lián)的內容，吸引學生的注意力，激發(fā)學生對光電子技術課程的興趣。在利用電子教案教學過程中，部分教師過分依賴電子教案和現(xiàn)代教學設施，只是輕輕地點擊鼠標，面對著屏幕講課，最終不能達到授業(yè)解惑的目的。所以，需發(fā)揮教師的主導作用，以電子教案作為一種途徑，最終提高教學質量[4]。

2形象教學

在光電子技術課程學習過程中，邏輯推導內容較多，要求以大學數(shù)學為基礎，并具備物理學、光通信、材料學等多學科的知識體系，致使部分學生對其缺乏興趣，最終影響到教學的效果。在教學過程中，如何擺脫枯燥、乏味的理論講解，提高學生學習的興趣，加深對知識的理解和鞏固，是教師需要認真思考的問題。教師可以運用形象教學，深入淺出地分析知識點，從而達到事半功倍的效果。形象教學就是將抽象的理論和概念用語言重新表述，通過形象、趣味性的比喻，促進學生對知識的理解。

以光電子技術課程中雪崩光電二極管為例，其機理就是發(fā)生雪崩效應。在雪崩二極管中的雪崩效應抽象而且不易理解，教師可基于對雪崩二極管機制的理解制成生動、輔助理解的PPT圖畫，啟迪學生的思維。在講授的過程中，教師也可結合生活知識對知識進行類比。比如登山時，決不能順著山邊向下扔石子兒：（1）有擊中他人的可能，從而對其生命構成威脅；（2）有可能引發(fā)雪崩。雖然一枚小石子只能撞動幾塊差不多大小的石頭，但當有足夠數(shù)量的石頭翻滾起來時，就可能會使大塊的巖石松動下滑。最終，這一顆小小的石子就能引發(fā)一場雪崩。上述比較形象，學生也容易掌握。

綜上所述，形象教學不僅可以提高課堂的教學氣氛，而且有助于學生理解知識及培養(yǎng)學生的想象力和創(chuàng)新意識。在教學過程中，為了向同學們更有效地展現(xiàn)教學內容，教師可以將電子教案和形象教學結合起來，更有利于直接揭示問題的實質，加深學生對知識的理解和掌握[5]。

對光電子技術的理解范文第2篇

    光信息科學與技術具有旺盛的生命力,處于高速發(fā)展時期。目前,在光通信、光電檢測、光電照明、光學元件與系統(tǒng)、光伏產業(yè)、激光技術、光學設計、光學材料等方面都有廣闊的應用前景,對社會的發(fā)展和貢獻不可估量。作為高校,除了科研、教學,還要服務于社會,服務地方經濟發(fā)展,這些不僅體現(xiàn)在科學研究和教師兼職方面,也體現(xiàn)在人才培養(yǎng)目標和方案上。光信息科學與技術同光學、機械、電子、材料、計算機、自動控制等多學科的知識息息相關,但也不能面面俱到,所以十分有必要結合當?shù)仄髽I(yè)的發(fā)展,調整學科的發(fā)展、人才培養(yǎng)計劃,為地方經濟服務,加強科學研究,引領社會的發(fā)展。三峽大學地處湖北省域副中心城市的宜昌,經濟活躍,交通方便。現(xiàn)在高鐵開通后,宜昌到武漢的時間已經減少到2小時左右。隨著國內光電照明、太陽能、光電顯示產業(yè)如火如荼地發(fā)展。宜昌太陽能、光電照明等光電企業(yè)也有較大的發(fā)展,如中國南玻集團宜昌南玻硅材料有限公司(一期項目已累計投資20多億元,專門從事高純多晶硅材料、太陽能硅片及電池片生產的大型制造企業(yè))等等一大批光電企業(yè)。這些企業(yè)主要集中在光伏產業(yè)、節(jié)能照明、LED、光學冷加工等方面。這些光電企業(yè)有著旺盛的人員需求,對本專業(yè)產業(yè)人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義。2011年出臺的《宜昌市科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃(2011至2015年)》明確提出,在節(jié)能環(huán)保領域的發(fā)展方向要圍繞光電子產業(yè)核心技術開發(fā),搶占背景光源行業(yè)技術創(chuàng)新制高點,加快液晶照明燈、LED背光源及照明產業(yè)化。圍繞太陽能技術開發(fā),加快太陽能熱水系統(tǒng)產品系列開發(fā)及產業(yè)化。[8]由此可見,在地方政府的扶持下光電子相關產業(yè)會得到快速發(fā)展,這些都為光信息科學與技術專業(yè)結合本地進行產業(yè)人才培養(yǎng)提供了難得的機遇。根據(jù)三峽大學理學院發(fā)展的需要,結合產業(yè)的蓬勃發(fā)展,產業(yè)人才培養(yǎng)措施如下:

    改革本科教學培養(yǎng)方案,加強專業(yè)基礎理論學習,鞏固專業(yè)思想教育光信息科學與技術專業(yè)需要學生在系統(tǒng)、扎實的理論基礎和在光電子技術、光通信及應用等方面具有較寬廣的專業(yè)知識、較強實踐動手能力,并成為在電光源、光學設計、光學材料、光纖通信等專業(yè)領域中的一個或兩個方向具有特色的人才。畢業(yè)生能在光信息技術產業(yè)及其相關領域從事信息科學與技術的研究、設計、集成及開發(fā)、制造、技術管理等方面工作的應用型人才。因此要加強幾何光學中的光學設計、模擬電子技術數(shù)字電子技術課程設計、嵌入式系統(tǒng)、光電檢測技術、機械原理和設計等課程的實踐環(huán)節(jié),同時要加強專業(yè)思想教育,了解社會發(fā)展的動態(tài),密切了解光電信息的最新發(fā)展和應用,掌握一些主流軟件的應用。另外,為了使培養(yǎng)方案切合社會發(fā)展的實際,我們廣泛征求本地企業(yè)的意見,積極邀請了相關企業(yè)參與了光信息科學與技術專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂工作。

    加大力度開展實驗教學,開足基本實驗,充分利用專業(yè)實驗,開展創(chuàng)新實踐要加強實踐的教學,更新教學設備和教學內容,加強電路設計和光學設計方面的實踐教學,充實實驗室設備,培養(yǎng)學生的實踐能力。條件允許的情況下,將安排學生到實習基地完成相關實驗。另外,創(chuàng)新實驗室的設立為學生創(chuàng)新實踐的培養(yǎng)提供了良好的工作平臺。雖然這個方面的工作才剛開始,但是已經受到學生的積極評價。

    拓展實習基地的實踐教學,提升專業(yè)技能在目前聯(lián)系的實習基地基礎上,增強與當?shù)毓怆娖髽I(yè)聯(lián)系,經常參觀了解企業(yè)的發(fā)展和社會需求,同時能爭取進入相關企業(yè)實習,鍛煉培養(yǎng)專業(yè)能力。我們已經同宜昌勁森光電(主要從事液晶背景光源、CCFL液晶民用照明及LED民用照明開發(fā)、制造、銷售的高新技術企業(yè))、中船重工388廠(光學冷加工、光電系統(tǒng))、匡通照明(LED封裝)等相關的光電企業(yè)建立了實質的合作關系。陸續(xù)有學生進入上述企業(yè)實習,一些優(yōu)秀的學生也相繼進入這些企業(yè)工作。教師參與了勁森照明新型節(jié)能燈具的開發(fā)。與匡通照明組建了聯(lián)合的工程試驗中心,投入1000萬元左右,很快試驗設備就將到位。這些不僅僅提高了教師的科研能力,反過來又提高了教師的教學水平,同時也為本專業(yè)的學生實習提供了一個良好的實踐平臺。實習基地的建立是一個長期的過程,需要與生產企業(yè)進行有效地溝通,制訂實習項目,并且跟蹤學生對實習的反饋,建立有效的實習效果的評估體制,保證學生的生產實踐能力得到實質的訓練。學生實習基地的進一步拓展一直是迫切的需要,多方位多角度的實習訓練對學生實踐能力的培養(yǎng)有利,有助于學生進一步深刻了解產業(yè)界對本專業(yè)的要求,反過來會激勵學生對本專業(yè)的學習欲望。

    人才培養(yǎng)與科研開發(fā)相結合人才培養(yǎng)能力與科研能力息息相關,科研不僅能提高教師的教學能力,也增強學生對專業(yè)的信心。在橫向科研項目上,盡可能讓部分能力強的學生參與進來,直接培養(yǎng)學生的專業(yè)技能。實踐證明,學生參與科研項目是培養(yǎng)學生實踐能力的及其有效的手段。比如學生的畢業(yè)論文有些涉及到大壩光纖傳感、節(jié)能燈設計等實踐性很強的課題。鼓勵學生申請學校針對學生的創(chuàng)新基金項目,雖然經費不多,但是對學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分有益的,同時也提高了學生參與科研的熱情。隨著相關科研能力的快速提高,可以預見未來的幾年內,伴隨著學生進入實驗室,至少有一部分本科生的科研能力也會得到極大的提高。

    人才專職與兼職相結合以“雙師型”教師為重點,加強專業(yè)教師隊伍建設,加大專業(yè)教師的培訓力度。依托相關的大中型企業(yè),共建“雙師型”教師培養(yǎng)培訓基地。一方面要努力完善教師定期到企業(yè)實踐制度。本專業(yè)的教師在條件許可的情況下,要輪流、定期到相關企業(yè)進行培訓或者兼職工作一段時間,力爭在3~5年內實現(xiàn)所有專業(yè)教師都有在相關企業(yè)工作的經歷。另一方面,要聘任(聘用)具有實踐經驗的專業(yè)技術人員和高技能人才擔任本專業(yè)專兼職教師,到學校指導教學、技術咨詢、技術服務,甚至可以參與本科畢業(yè)論文的指導。這種指導可以是單獨的,也可以是合作形式的。只要是有利于人才培養(yǎng),有利于教學,這種合作的形式是靈活的。

對光電子技術的理解范文第3篇

【關鍵詞】光電檢測技術 課程內容 實驗 考核

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2016）02-0069-02

隨著現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，光電檢測技術作為一門研究光與物質相互作用的新興技術，因其測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、傳遞信息效率高、自動化程度高等突出特點，成為現(xiàn)代檢測技術最重要的手段和方法之一。在工業(yè)、農業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活中應用得非常廣泛，是現(xiàn)代信息類工科學生必須掌握的知識。

自2004年起，光電檢測技術課程成為北京信息科技大學光信息科學與技術和測控技術與儀器兩個專業(yè)共同的一門重要專業(yè)課。該課程將光學檢測技術與現(xiàn)代微電子技術、計算機技術緊密結合起來，深入講解各種光電轉換技術及器件的原理、特性和基本用法，結合具體應用，詳細介紹各種激光干涉、衍射，光纖傳感等光電檢測方法、技術及系統(tǒng)，最終讓學生深入理解光電技術的基礎理論和基本知識，對各種光電器件和光電檢測技術有一個全面的認識，并且掌握多種光電檢測方法，以便在實踐中熟練應用，為學生今后的工作打下堅實的基礎。理解和掌握這門課程，對于提高學生素質和培養(yǎng)分析能力、創(chuàng)新能力都有重要意義。

同時由于光電檢測技術以光電子學為基礎，以光電子器件為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應用，這正是學院儀器科學與技術和光學工程兩個一級學科共同的研究方向。學院眾多教師在該方向的長期科學研究過程中，不斷加深對光電檢測技術的基本理論、實施方法、系統(tǒng)和關鍵技術的理解和應用，在光、機、電、計算機相結合的激光干涉測量、激光衍射測量、激光跟蹤測量、光纖傳感檢測、光電多自由度監(jiān)測等各種物理參數(shù)測量儀器和系統(tǒng)方面展開了深入研究，取得了豐碩的研究成果并積累了豐富的科研經驗。

2013年開始，以精品課程為目標，我們深入開展了光電檢測技術課程建設，涉及課程教學內容的更新、實驗環(huán)節(jié)的改進和考核方式的改革等。

一 教學內容

如圖所示，一個典型的光電檢測系統(tǒng)包括光學處理部分、電子學處理部分，兩者通過光電轉換部分有機連接成一個整體。與之相對應，光電檢測技術課程內容多、發(fā)展快、涉及知識面廣。為此，我們首先對授課內容進行比較分析和歸納總結，提煉出最基礎的關鍵原理，同時吸取眾家之長，結合專業(yè)特點，補充有代表性的最新應用。

首先對應用光學、物理光學、信息光學等課程已經講授的內容大幅度減少授課學時，例如光電檢測中常見光源、光學系統(tǒng)和設備相關內容的學時壓縮一半；但鑒于輻射度和光度學是專業(yè)選修課，一部分學生沒有選修，一部分學生選修后掌握不夠多，將該部分知識的講解課時適當增加，補充了一些與學生日常生活關聯(lián)度高的內容，增強學生學習的興趣；強化光電轉換器件部分，如前所述，該部分所介紹的各種光電轉換器件是光電檢測技術的關鍵環(huán)節(jié)，深入介紹了各種光電子發(fā)射探測器、光電導探測器、光伏探測器、光電成像器件的原理、特性和基礎應用，還專門介紹了應用日益廣泛的紅外熱成像探測器；同時考慮到調制解調技術在光電檢測系統(tǒng)中的廣泛使用，專門對此技術做了重點講解。調整后整體內容更豐富，兼顧了基礎原理和實際應用，學生反饋良好。

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* 北京信息科技大學課程建設項目資助

我們還將課程內容與后續(xù)的專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)相配合。因為學院兩個專業(yè)都開設有專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)主要培養(yǎng)學生綜合運用所學知識掌握某些光機電系統(tǒng)的設計能力，將所學與實際應用有機結合起來，最終提高學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。光電檢測技術正是與專業(yè)綜合實踐相對應的一門重要的綜合性課程，我們在授課過程中有意識地將后期綜合實踐可能涉及的內容經提煉后引入到課程教學中，前期培養(yǎng)學生的綜合應用意識和能力，為后續(xù)的綜合實踐環(huán)節(jié)打好基礎。

二 實驗環(huán)節(jié)

課程設有8個學時的實驗。通過較充分的實驗，使學生在掌握光電檢測技術基本理論知識的基礎上，培養(yǎng)設計和實施工程實驗的能力，并能夠對實驗結果進行分析。

但我們發(fā)現(xiàn)，學生在綜合運用理論和技術手段設計系統(tǒng)的能力有所欠缺，主動性不足。為此，我們特別增加了學生自主設計實驗，例如讓學生自主設計一個光強自動控制裝置，能夠探測環(huán)境的光強，當環(huán)境光暗到一定程度后（根據(jù)環(huán)境情況，制定特定的照度值），能點亮LED。并且環(huán)境光越暗，LED越亮。通過此實驗，促使學生了解各種光強探測原理及傳感器，選擇合適的光強探測傳感器并設計其驅動電路，掌握輸出光強控制方法并設計相關電路，掌握實驗調試方法和實驗數(shù)據(jù)分析處理方法。整個實驗由學生自主設計，在設計方案審核通過后自主搭建系統(tǒng)并完成功能調試，最終提交完整的設計報告，包括任務分析、調研、系統(tǒng)方案設計、成本核算、具體電路設計、調試過程和測試結果處理。這樣的實驗學生參與度高、效果更好，對提高學生知識的綜合運用能力和手腦結合的能力有較大幫助。

三 考核方式

該課程加強了過程考核，增加了平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、小組專題宣講和實驗部分在總成績中的占比，特別是對于平時表現(xiàn)和實驗部分成績優(yōu)秀的學生，本人申請獲批后，可以免書面考試，以實物作品、論文、競賽來代替。

對于大多數(shù)學生的期末考試，在出題過程中有意識地與課程目標緊密呼應。本課程的課程目標按照工程教育認證標準，主要涉及了通用標準畢業(yè)要求各種能力的培養(yǎng)，因此試卷題目也從各個角度對學生的以上能力進行考核。例如，為考核學生了解光電檢測技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢情況，我們出了讓學生填寫近年來諾貝爾物理獎主要內容的題目。又比如，為了考核學生掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識；具有綜合運用理論和技術手段設計系統(tǒng)的能力，設計過程中能夠綜合考慮經濟、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素的情況，我們在考試中有針對性地出了分值較高的光電檢測系統(tǒng)綜合設計型題目，加強了對學生綜合分析和設計能力的考核。

四 結束語

借助光電檢測技術課程建設，我們對該課程展開了全面探索和改進，緊密結合工程教育專業(yè)認證的要求，梳理了課程教學的內容，增加了學生自主綜合實驗，改進了課程考核方式，增強了學生的學習興趣，提高了學生的綜合分析和設計能力，初步達到了建設目標。

參考文獻

[1]雷玉堂.光電檢測技術（第2版）[M].北京：中國計量出版社，2009

[2]浦昭邦、趙輝.光電測試技術（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010

對光電子技術的理解范文第4篇

關鍵詞:光纖通信;光學模擬;教學模式;能力培養(yǎng)

為適應信息化時代的需求，國內高校通信類專業(yè)基本上開設了光纖通信這門主干專業(yè)課程。光纖通信課程涉及的知識面非常廣，學習這門課程之前，需要先修電磁場與波、光學、半導體材料與物理、通信原理、計算機網(wǎng)絡、電子技術等課程。因此，該課程具有理論深度大、概念抽象、數(shù)學推導復雜、不易理解等特點，這就給該課程教學帶來許多困難［1－3］。目前，光纖通信課程教學主要采用“理論+實驗”的教學模式。對于理論教學，通常是采取課堂講授的傳統(tǒng)教學方法，主要講解光纖通信技術的原理、概念、方法以及相關的數(shù)學推導等，教學過程中通常只涉及到純理論講授，這使得學生學習起來感覺很枯燥，對理論知識理解不透徹，并逐漸失去學習興趣，從而導致理論教學效果不佳。對于實驗教學，除少部分條件好的高校外，大部分高校受經費限制，僅僅按照課程教材在定制的光纖實驗箱上開設少許驗證性實驗，缺乏設計、應用和創(chuàng)新性等實踐環(huán)節(jié)，這不利于培養(yǎng)學生專業(yè)技能。基于此，本文探索性地將OptiWave的光學模擬軟件引入到光纖通信課程的理論和實踐教學中。在講授理論知識的同時，利用OptiWave中的各種模擬仿真使復雜抽象的理論形象化、具體化，從而激發(fā)學生學習興趣，幫助其理解和掌握光纖通信課程的相關理論知識;在實踐環(huán)節(jié)教學中，利用OptiWave中的OptiSystem搭建各種光纖器件或系統(tǒng)，能有效地彌補固定實驗箱或定制硬件實驗中存在的不足，從而提高學生分析和解決問題的能力，進一步培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

1OptiWave光學模擬軟件組成

OptiWave光學模擬軟件主要包括OptiSystem(光通信系統(tǒng)與放大器設計軟件)、OptiFiber(光纖設計軟件)、OptiFDTD(時域光子學仿真軟件)、OptiBPM(光學波導設計軟件)、OptiGrating(集成光纖光柵設計軟件)和OptiSPICE(光電子線路設計軟件)等。OptiWave光學模擬軟件最顯著的特點是界面友好、操作方便、功能強大。用OptiSystem搭建的間接光調制激光器模型如圖1所示。

2理論教學模式

光纖通信課程理論教學內容主要涉及到光纖通信導論、光纖的結構與導波特性、光器件及光波系統(tǒng)互聯(lián)技術、光端機、模擬光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)、光纖通信新技術和光纖通信網(wǎng)絡等，知識面非常廣泛，包含較深的理論基礎，整個理論體系中的公式或定理伴隨著復雜抽象的概念和嚴格的數(shù)學推導證明，這給課程教學帶來許多困難。鑒于這種情況，可以將“光學模擬”教學方法引入到課程理論教學中來。也就是說，在課程理論教學中，除了強調數(shù)學推導和物理概念描述相結合之外，對于復雜、抽象、理解困難的理論知識，利用光學模擬方法進一步解讀。簡單起見，關于數(shù)學推導和物理概念相結合的教學方法不再贅述，下面主要針對理論教學中的若干難點來說明如何在光纖通信理論教學中引入光學模擬。

2．1光器件模擬

在光纖通信理論教學中，無論是有源還是無源光器件，其宏觀結構及原理不難講解，學生也容易理解。然而，分析或測試光器件中的波傳播、反射、散射、衍射、偏振以及非線性現(xiàn)象，將涉及非常復雜的數(shù)學推導和電磁場求解問題，如果僅僅通過理論講解很難取得好的教學效果。對于這類問題，可以利用OptiWave的光學模擬軟件OptiFDTD來加以解決。

2．2光波導模擬

眾所周知，光波導是光纖通信的理論基礎。也就是說，要學好光纖通信，必須掌握并理解光波導理論。然而，光波導理論涉及到許多復雜問題，如光場沿波導截面的分布規(guī)律，光場沿波導的傳播規(guī)律，信號沿光波導傳播時的衰減、畸變，光波導模式間的耦合，光纖中的非線性效應，光場偏振態(tài)沿光波導的演變規(guī)律，以及復矢量法解模式問題等。在理論教學中，對于這些復雜的問題，通常采用的分析方法有幾何光學法、本地平面波法和波動光學法，其中，幾何光學法為近似分析法，比較容易理解，但后兩種方法，特別是波動光學分析法非常復雜，難以理解和掌握。為了幫助學生更好地理解光波導理論和波動光學分析法，可以將OptiBPM光波導模擬引入理論教學中。理論教學中，可用OptiBPM來模擬復雜的光波導以及這些波導中的光信號定向、耦合、開關、分波和復用/解復用。

2．3光纖和集成光柵模擬

光纖和集成光柵為光信號傳輸組件，是光纖通信系統(tǒng)組成的三大部分之一。從宏觀角度，光纖的基本概念、結構及導光原理比較容易理解，但是，光纖的參數(shù)如截面尺寸、材料成分和折射率分布如何影響光纖的線性和非線性效應等光學性能問題則比較復雜，單純從理論上講解，學生難以理解透徹。對于光纖和集成光柵的理論教學，可以引入OptiFiber和OptiGrating來模擬，利用OptiFiber模擬各種常用光纖并分析其光學性能，利用OptiGrating來模擬復雜的集成光纖光柵或波導光柵。

2．4光纖通信系統(tǒng)模擬

在光纖通信課程理論教學中，在講授光纖通信系統(tǒng)時，通常按照“系統(tǒng)框架系統(tǒng)模塊組件功能光電子線路光器件”這一線索進行講解，基本上是通用光纖通信系統(tǒng)功能性描述，學生掌握系統(tǒng)及模塊大體功能沒有多大問題。然而，在系統(tǒng)規(guī)劃、設計、應用及性能評估等方面的講解，不能只依賴于理論講授，還需要針對具體應用的光纖通信系統(tǒng)實例進行講解。為解決這個困惑，可以引入OptiSystem幫助學生模擬具體應用的光纖通信系統(tǒng)。

3實踐教學模式

專業(yè)主干課程的實踐教學應是多層次實踐教學，包括驗證性實驗、系統(tǒng)測試實驗、綜合性實驗、自主開發(fā)研究性實驗和應用性實驗等。然而，在光纖通信課程實踐教學過程中，由于受實驗或實訓條件的限制，國內大部分高校采用定制好的“光纖通信實驗平臺”或“光纖通信實驗箱”進行實踐教學。這種實踐教學模式雖然能滿足光纖通信基本原理的驗證、部分光纖通信器件參數(shù)的測試和常規(guī)光纖通信系統(tǒng)的測試等，但對于復雜光器件測量、自主開發(fā)研究性和應用性等實驗來說，這種教學模式就存在一定的缺陷。此外，采用定制的“光纖通信實驗平臺”或“光纖通信實驗箱”，學生只需按照指導書的實驗步驟簡單操作，開發(fā)設計性環(huán)節(jié)非常有限，這很難激發(fā)學生做實驗的興趣，從而限制了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為節(jié)省教學經費并彌補常規(guī)實驗教學中的不足，可以將光學模擬實踐方法引入到光纖通信課程實踐教學中來，采用“常規(guī)實驗+光學模擬”的實踐教學模式。也就是說，對于原理性驗證、簡單參數(shù)測量等實驗，在“光纖通信實驗平臺”或“光纖通信實驗箱”上進行，而對于復雜光器件設計及測量、自主開發(fā)研究性和典型應用性等實驗，采用OptiSystem軟件進行模擬仿真。常規(guī)性實驗在此不再贅述，下面主要通過實例來說明如何使用OptiSystem搭建及模擬典型的光纖通信系統(tǒng)。圖2為基于OptiSystem搭建的一個10G單模光纖通信系統(tǒng)仿真模型。在搭建該模型時，首先要根據(jù)實驗要求確定系統(tǒng)的功能框圖，接著按照功能框圖選取OptiSystem組件，如比特序列發(fā)生器、非歸零脈沖發(fā)生器、直接調制激光器、復用器、光纖信道、摻鉺光纖放大器(EDFA)、解復用器、光檢測器和濾波器等，然后根據(jù)它們的關系將其關聯(lián)起來，就可以完成仿真模型的搭建。接下來就是各個組件的參數(shù)設置仿真執(zhí)行參數(shù)觀測分析參數(shù)調整組件調整等，直到滿足實驗要求。限于篇幅，系統(tǒng)仿真結果不再給出。此外，在搭建系統(tǒng)模型過程中，當實驗所需的組件在OptiSystem自帶組件庫里找不到時，可以用Matlab創(chuàng)建所需組件，然后進行OptiSystem與Matlab聯(lián)合仿真。

4結語

光纖通信是通信類專業(yè)的主干必修課程，其理論性和實踐性都很強。在該課程教學過程中，既要注重理論教學方法，也要強調實踐教學方法，也就是說要兩者并重。本文針對光纖通信傳統(tǒng)教學模式存在的缺陷，將光學模擬方法引入理論教學和實際教學中，能夠進一步激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的實踐和創(chuàng)新能力，取得較好的教學效果。當然，光纖通信課程教學模式的改革與探索是一個長期的過程，只有把提高教學效果和培養(yǎng)學生綜合能力作為衡量課程改革和探索的標準，才能把握其正確方向。

參考文獻:

［1］黃永清，陳雪，李蔚，等．“光纖通信”課程的教學改革［J］．電氣電子教學學報，2010，32(6):12－13．

［2］李永倩，張淑娥．“光纖通信原理”課程實驗教學內容研究［J］．中國電力教育，2010(6):129－130．

對光電子技術的理解范文第5篇

關鍵詞：多媒體技術；舞臺美術；虛擬現(xiàn)實技術

多媒體技術是通過計算機把圖形圖像、聲音、動畫視頻等多種媒體綜合起來，使之建立起邏輯連接，并對它們進行采樣、編碼壓縮、編輯、存儲傳輸?shù)忍幚怼＝陙矶嗝襟w技術的加速發(fā)展，軟件的不斷更新，為計算機在設計表現(xiàn)領域的廣泛應用提供了廣闊前景，不僅以它嶄新的形式給舞臺視覺藝術帶來了一場革命，還促使人們的審美理念發(fā)生了很大的變革。在多媒體技術的幫助下，舞美藝術已擺脫手工業(yè)時代的封閉性和局限性，將舞臺設計成一個時間藝術和空間藝術的綜合體，既有文學與音樂的時間性、聽覺性，又有繪畫與建筑的空間性、視覺性。在功能上，既要擴展人們的視覺范圍，還要擴展人們的思維能力。

舞臺美術包括布景、燈光、服裝、化妝、道具、效果等內容.主要作用在于運用多種表演藝術手段，營造戲劇環(huán)境、渲染舞臺氣氛、塑造人物形象.舞臺美術有其自己的創(chuàng)作藝術規(guī)律.可以說它是一種集“平面”、“空間”和“時間”為一體的極具觀賞性的藝術. 長期以來，我國的舞臺美術緊跟21世紀時代前進的步伐，不斷發(fā)展，不斷創(chuàng)新，并呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的喜人態(tài)勢.舞美藝術密切滲透于多媒體技術的應用之中。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）虛擬現(xiàn)實技術在舞美中的應用。

計算機神奇的表現(xiàn)力使理想形態(tài)的創(chuàng)造達到隨心所欲的境地。計算機三維技術有極強的仿真能力和創(chuàng)造力，它可以在虛擬的空間里，創(chuàng)造出極其逼真的世界，又可以憑借想像力創(chuàng)造出大自然的視野，在三維動畫所表現(xiàn)的空間畫面中，以超現(xiàn)實的表現(xiàn)力設計出動態(tài)的理想世界，在這里傳統(tǒng)的描繪材料工具及技法都望塵莫及。傳統(tǒng)的舞美設計，總是先要有一個初步構思，畫出草圖，通過與導演和各部門的協(xié)商，讓構思具體化，然后畫出效果圖。但是手畫的效果圖是二維空間表現(xiàn)三維空間的，與真實的場景有一定的差距，又很不直觀。另外燈光的效果也無法體現(xiàn)， 因為一臺晚會的燈光變化是很多的，不可能每一種變化都要畫一張效果圖。所以，舞美設計的最終面貌還是要到裝臺后才能看到。在舞臺上，燈光布景都裝好后，一旦對光時發(fā)現(xiàn)燈光、布景存在什么問題或有什么不足之外的話， 想改是很困難的。利用計算機三維技術可以在一定程度上解決這些問題。

對于燈光設計效果圖來說，應該充分表現(xiàn)出光與景的關系，表現(xiàn)出不同材質、不同介質的特點，準確地表現(xiàn)光線、包括光線在空間的造型。而利用計算機燈光設計軟件，可在瞬時對顏色、材質、影子、光及大量附加效果進行如意的編輯、強大的動畫工具和快速的圖像生成功能，可以使燈光效果圖更接近現(xiàn)場的效果，達到藝術設計理念的氛圍。當電腦作為對舞臺演出燈光的控制設備時，即可嚴格依照燈光設計者鍵入的編程方案，迅速而準確無誤地調控燈具完成對光色的組合、移動、變化，極大地強化了舞臺燈光的可控性和可塑性，從而拓展了設計者對假定時空的想象和創(chuàng)造及舞臺體現(xiàn)前瞻能力。

（2）新型影像設備在舞美中的應用。

隨著計算機技術、光學、電子技術、視頻技術的發(fā)展，各種影像設備在舞臺演出中的應用也日益增多，促進了舞臺演出藝術的發(fā)展。LED顯示屏是集光電子技術，視頻技術，計算機技術和微電子技術為一體的科技產品。因其強大的功能在現(xiàn)代舞臺演出中得到了廣泛的應用。它的表現(xiàn)力非常豐富：可以模擬實景，再現(xiàn)自然，也可以顯示效果圖像，還可以用來展現(xiàn)資料等。它有傳統(tǒng)布景所無法比擬的靈活性和虛擬性，又有燈光系統(tǒng)所具備的部分光源特點，如大屏幕是利用發(fā)光二極管制作，通過本身的光源性能摸擬出現(xiàn)形態(tài)迥異的現(xiàn)實空間造型，還能表現(xiàn)出燈光的光效效果。 隨著LED在舞臺演出中的使用越來越頻繁和設計者創(chuàng)作觀念的改善，在某些演出中，它已經作為舞臺美術中極其重要的構成元素出現(xiàn)了。在演出中，大屏幕出現(xiàn)與演出節(jié)目相匹配畫面，代替了傳統(tǒng)布景功能，而且所營造出的虛擬畫面給了我們想象的空間，比實景更有氣氛。傳統(tǒng)舞美布景是用具體的物質材料構造，具有可視的外部樣式，能夠給觀眾身臨其境的完美享受，進而直接影響觀眾的心理變化，左右觀眾的情緒。縱觀近幾年的春晚歌舞類節(jié)目，原本非常不受關注的舞蹈類節(jié)目借助形式上的創(chuàng)新和內容上的豐富化，變成了包裝精美，具有吸引力的亮點。

（3）視聽特技在舞美中的應用。

視聽特技在舞美領域的應用非常廣泛，其中舞臺照明和舞臺音響是最重要的兩大板塊。

利用燈光手段為舞臺照明并為人物、景物造型的藝術，稱做舞臺照明。其作用是根據(jù)演出要求，按照舞臺美術的整體構思，運用舞臺燈光的技術設備及手段配合演員表演，塑造舞臺上的視覺形象。燈光設計面對如今多樣的節(jié)目形式，必須緊扣晚會的主題，對不同的節(jié)目內容進行針對性的設計與藝術創(chuàng)作，只有這樣才能實現(xiàn)燈光的表現(xiàn)形式與節(jié)目內容的高度統(tǒng)一。通常晚會舞臺的燈光主要是以節(jié)目的音樂變化和節(jié)奏的變化來控制燈光的亮度與閃光點閃頻速度，燈光的色彩變換主要是以聚焦變化為主，通常可以制造色彩的變化與亮度和聚焦燈點有交叉影合的絢麗美感，為節(jié)目內容增光添彩，渲染氣氛，增強節(jié)目電視畫面的視覺效果。在上世紀80年代初，舞臺燈光一直采用人工更換滌綸色紙的方法，這種手動操作模式的繁瑣、不安全，及演出過程中同一盞燈不能換色等問題制約了燈光設計的發(fā)展。隨著我國文藝演出逐漸興盛、演出規(guī)模日益擴大，燈具的使用數(shù)量越來越大，逐漸擺脫了手動換色的局限，讓舞臺變幻出更多更美的色彩，推進了舞臺燈光藝術向更高水平發(fā)展。而實現(xiàn)舞臺燈光自動化、智能化和科學化則是一個富有挑戰(zhàn)性的目標，它涉及人們對藝術觀念的認識、照明設備的創(chuàng)新、劇場建筑的配合、演藝制作的工作方式等方面的變革，這是戲劇藝術、劇場建筑、科學技術三者緊密結合的“大系統(tǒng)”工程。

在當今國際藝術創(chuàng)作潮流中，舞臺藝術與技術的結合已經成為表演藝術中不可分割的創(chuàng)作體現(xiàn)元素，文藝科技已作為文化藝術創(chuàng)作的重要載體。在發(fā)達國家中以高科技聲、光、電等各種先進技術組合體現(xiàn)的舞臺藝術已經獨樹一幟，足以讓人為之振奮，它符合了人們的現(xiàn)代審美理念和文化消費需求，已成為強大的文化產業(yè)的基礎。國外舞臺藝術創(chuàng)造運用高科技手段所呈現(xiàn)的表演樣式，在現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展的形勢下，為優(yōu)秀舞臺藝術作品的產生和傳播提供了豐富的體現(xiàn)手段。我國的舞臺科技研究開發(fā)由原來的單一舞臺科技項目研究，發(fā)展到以技術項目的整體綜合。戲劇演出的震撼力，不但在于藝術創(chuàng)作的內涵，還在于充分利用科技手段，使演出更具張力，而且利用與拓展舞臺表演空間，增強劇情氣氛，提升演出表現(xiàn)力與震撼力。我們要使舞臺科技從單一硬件設備、設施的改造走向用于舞臺藝術的互動發(fā)展。