光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，微波信號面臨的問題越來越突出，由于微波傳輸在長距離傳輸過程中存在大量損耗，寬帶近乎無窮，結(jié)合微波射頻工程和光電子傳輸與處理技術(shù)，促進(jìn)射頻微波信號的廣泛應(yīng)用。本文基于微波射頻信號的光學(xué)發(fā)生、傳輸處理技術(shù)以及應(yīng)用而展開，探討射頻微波信號在光纖中傳輸及處理技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】射頻微波信號 光纖 傳輸 處理技術(shù)

隨著微波射頻信號與光電子傳輸處理工程緊密結(jié)合，微波光子學(xué)得以迅速發(fā)展。微波光子學(xué)不僅解決了傳統(tǒng)電子在光學(xué)上的損耗，而且在性能上具有更大的優(yōu)勢。該學(xué)科通過結(jié)合射頻微波信號和光纖接入技術(shù)，引入射頻信號光纖傳輸技術(shù)，結(jié)合實際應(yīng)用直接推動通信技術(shù)逐漸向高速、低成本的方向發(fā)展。

1 微波信號光學(xué)的發(fā)展促進(jìn)微波射頻信號的光學(xué)發(fā)生

微波信號光學(xué)是指光子學(xué)器件在微波信號頻段的研究、應(yīng)用，簡言之，就是研究微波和光波相關(guān)信息的學(xué)科。最早的研究主要在調(diào)節(jié)關(guān)源、傳輸介質(zhì)以及光學(xué)可控、可探測等核心技術(shù)。近年來伴隨著微波信號光學(xué)在電子工程領(lǐng)域、光通信領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得微波光子學(xué)逐步出現(xiàn)高頻化、集成化、低成本的趨勢。由于光纖傳輸射頻微波信號具有寬帶大、損耗小的特點，在處理信號的過程中可以為射頻信號提供更長得時間，使得射頻微波信號在光纖中更好的提供處理信號的采樣率，增強抗電磁干擾性能。尤其是在射頻微波信號的變頻處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、濾波處理等方面產(chǎn)生的ROF傳輸微波信號使得信號的傳輸和處理技術(shù)日益成熟、系統(tǒng)更加完善。

2 射頻微波信號的光學(xué)處理

2.1 光纖傳輸系統(tǒng)―ROF系統(tǒng)

光纖無限ROF系統(tǒng)為未來移動互聯(lián)與無限介入網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)的交互式寬帶多媒體服務(wù)，該系統(tǒng)由三部分組成，包括復(fù)雜射頻微波信號處理中心站、實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換及接受發(fā)射無線基點和傳輸射頻微波信號的光纖網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)工作原理類似現(xiàn)在軟件工程的“云”，在ROF系統(tǒng)中，射頻微波信號從中心站傳輸?shù)礁鱾€基點，在各個基點借助光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線的發(fā)射與接受?；c發(fā)射與接受的過程中無需任何頻率轉(zhuǎn)換，信號的處理集中在中心站且被多個基點共享這種中心站和基點之間的相互聯(lián)系，相互共享，實現(xiàn)了不同速率數(shù)據(jù)之間的傳輸，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源使用頻率，實現(xiàn)資源的動態(tài)管理，降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、安裝成本，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的升級。因此，這種技術(shù)在未來有望在寬帶接入、移動通信、車載通信等方面廣泛應(yīng)用。

2.2 射頻信號光纖傳輸技術(shù)的優(yōu)勢

射頻信號光纖傳輸技術(shù)是光纖無限系統(tǒng)最直接的系統(tǒng)鏈路結(jié)，其中IF-over-Fibre系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信號傳輸不易受光纖色散效應(yīng)，雙邊帶調(diào)制技術(shù)也符合系統(tǒng)應(yīng)用要雙邊帶調(diào)制技術(shù)也符合系統(tǒng)應(yīng)用要求。射頻微波信號光纖傳輸技術(shù)是將射頻微波與光纖通信的優(yōu)勢結(jié)合起來的技術(shù)。射頻微波信號可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，實現(xiàn)天線與中心數(shù)據(jù)分離，降低損耗，增強通信、偵查系統(tǒng)抗毀性、隱蔽性；寬帶能夠保證各類通信和電子信號的不失真地進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸；在90dB的信號范圍內(nèi)，該技術(shù)能夠同時兼顧系統(tǒng)的靈敏度，不會因為光纖的遠(yuǎn)程傳輸過程中損失任何信息；最重要的是保證光纖傳輸?shù)陌踩?，保證信號不泄露，不容易受到周圍電磁環(huán)境的干擾，穩(wěn)定可靠。除此之外，在l達(dá)國家可以利用MMF網(wǎng)絡(luò)和目前已經(jīng)成熟的微波器件技術(shù)實施射頻信號光纖傳輸技術(shù)。

3 射頻微波信號在光纖傳輸過程中的應(yīng)用

在信號傳輸方面，利用射頻信號在光纖中傳輸處理技術(shù)克服傳統(tǒng)相控陣天線只能向特定方向輻射波數(shù)的弊端，將相控陣天線雷達(dá)尺寸縮到更小，重量更輕，損失更小。采取不同長度光纖分布的方式引起不同通道的轉(zhuǎn)移，將地面數(shù)據(jù)控制中心建設(shè)在遠(yuǎn)離天線建設(shè)的區(qū)域，天線場地可以安裝在城市郊區(qū)增強信號，將數(shù)據(jù)處理設(shè)備、解調(diào)器等設(shè)備安裝在城市內(nèi)方便生活。與此同時，鑒于射頻信號光纖傳輸技術(shù)具有解決電磁干擾、大寬帶、安全數(shù)據(jù)連接、對微波信號頻率快速、遠(yuǎn)大范圍測量等問題的優(yōu)勢，在國防、軍事領(lǐng)域得到普遍的推廣。在3G/4G覆蓋的區(qū)域，靈活應(yīng)用地鐵、商場、車站、展覽中心、機場等室內(nèi)建筑建立中心數(shù)據(jù)控制點和分布式光纖系統(tǒng)，提高覆蓋率，增強信號質(zhì)量。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，射頻微波信號廣泛應(yīng)用于光學(xué)活性組織的檢查、光學(xué)分子成像等醫(yī)學(xué)中。例如，在醫(yī)學(xué)成像中可以利用水聽器對100MNz的超聲波掃描進(jìn)行校準(zhǔn)。在無線網(wǎng)接入方面，簡化天線單元達(dá)到WLAN的整個覆蓋是關(guān)鍵，而在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)利用商業(yè)化射頻微波信號在光纖中傳輸處理技術(shù)應(yīng)用于整個WLAN系統(tǒng)，使得室內(nèi)無線接入網(wǎng)的覆蓋面積大大增加。

4 總結(jié)

作為一種新興的通信技術(shù)，射頻微波信號在光纖中的傳輸處理技術(shù)得到越來越多領(lǐng)域的關(guān)注。鑒于射頻微波光纖技術(shù)的低損耗、大寬帶、安全保密等特性，在各頻段信息傳輸、移動通信、軍事電子戰(zhàn)、電子對抗以及3G/4G覆蓋的眾多領(lǐng)域，將有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李勇軍，繆新萍，李軒等.星上微波信號光學(xué)調(diào)制偏置點優(yōu)化理論及仿真研究[J].紅外與激光工程，2015（08）：2511-2516.

[2]張慧，洪偉，陳鵬等.基于直接數(shù)字頻率合成器的新型微波成像系統(tǒng)[J].電波科學(xué)學(xué)報，2015，30（04）：704-709.

[3]孫科林，周維超，吳欽章等.光纖實時傳輸?shù)亩嗪薉SP圖像處理系統(tǒng)[J].光電工程，2012，39（04）：136-144.

[4]薛峰.關(guān)于光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)分析及維護(hù)的探討[J].電子世界，2014（18）：261-261.

第2篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:識別 指紋采集 指紋傳感器 u.are.u2000 fps200

近年來,越來越多的個人、消費者、公司和政府機關(guān)都認(rèn)為現(xiàn)有的基于智能卡、身份證號碼和密碼的身份識別系統(tǒng)很繁瑣而且并不十分可靠。生物識別技術(shù)為此提供了一個安全可靠的解決方案。識別技術(shù)根據(jù)人體自身的生理特征來識別個人的身份,這種技術(shù)是目前最為方便與安全的識別系統(tǒng),它不需要你記住象身份證號碼和密碼,也不需隨身攜帶像智能卡之類的東西。

生物識別技術(shù)[1]包括虹膜識別技術(shù)、視網(wǎng)膜識別技術(shù)、面部識別技術(shù)、聲音識別技術(shù)、指紋識別技術(shù)[2]。其中指紋識別技術(shù)是目前最為成熟的、應(yīng)用也最為廣泛的識別技術(shù)。每個人的包括指紋在內(nèi)的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同,也就是說,這些指紋特征是唯一的,并且終生不變。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性,我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來,通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較,就可以驗證他的真實身份。

指紋識別系統(tǒng)[3]是通過指紋采集、分析和對比指紋特征來實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的身份認(rèn)證。指紋識別系統(tǒng)框圖如圖1所示。

指紋采集器采集到指紋圖像后,才能被計算機進(jìn)行識別、處理。指紋圖像的質(zhì)量會直接影響到識別的精度以及指紋識別系統(tǒng)的處理速度,因此指紋采集技術(shù)是指紋識別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文著重分析比較不同的指紋采集技術(shù)及其性能。

1 指紋采集技術(shù)

指紋的表面積相對較小,日常生活中手指常常會受到磨損,所以獲得優(yōu)質(zhì)的指紋細(xì)節(jié)圖像是一項十分復(fù)雜的工作。當(dāng)今所使用的主要指紋采集技術(shù)有光學(xué)指紋采集技術(shù),半導(dǎo)體指紋采集技術(shù)和超聲波指紋采集技術(shù)。

1.1 光學(xué)指紋圖像采集技術(shù)

光學(xué)指紋采集技術(shù)是最古老也是目前應(yīng)用最廣泛的指紋采集技術(shù),光學(xué)指紋采集設(shè)備始于1971年,其原理是光的全反射(ftir)。光線照到壓有指紋的玻璃表面,反射光線由ccd去獲得,反射光的量依賴于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線經(jīng)玻璃照射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射,光線被反射到ccd,而射向脊的光線不發(fā)生全反射,而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方,這樣就在ccd上形成了指紋的圖像。如圖2所示。

光學(xué)采集設(shè)備有著許多優(yōu)勢:它經(jīng)歷了長時間實際應(yīng)用的考驗,能承受一定程度溫度變化,穩(wěn)定性很好,成本相對較低,并能提供分辨率為500dpi的圖像。

光學(xué)采集設(shè)備也有不足之處,主要表現(xiàn)在圖像尺寸和潛在指印兩個方面。臺板必須足夠大才能獲得質(zhì)量較好的圖像。潛在指印是手指在臺板上按完后留下的,這種潛在指印降低了指紋圖像的質(zhì)量。嚴(yán)重的潛在指印會導(dǎo)致兩個指印的重疊。另外臺板上的涂層(膜)和ccd陣列隨著時間的推移會有損耗,精確度會降低。

隨著光學(xué)設(shè)備技術(shù)的革新,光學(xué)指紋采集設(shè)備的體積也不斷減小。現(xiàn)在傳感器可以裝在6x3x6英寸的盒子里,在不久的將來更小的設(shè)備是3x1x1英寸。這些進(jìn)展得益于多種光學(xué)技術(shù)的發(fā)展。例如:可以利用纖維光束來獲取指紋圖像。纖維光束垂直照射到指紋的表面,他照亮指紋并探測反射光。另一個方案是把含有一微型三棱鏡矩陣的表面安裝在彈性的平面上,當(dāng)手指壓在此表面上時,由于指紋脊和谷的壓力不同而改變了微型三棱鏡的表面,這些變化通過三棱鏡光的反射而反映出來。

美國digitaipersona[4]公司推出的u.are.u系列光學(xué)指紋采集器是目前應(yīng)用比較廣泛的光學(xué)指紋采集器,主要用于用戶登錄計算機windows系統(tǒng)時確認(rèn)身份,它集成了精密光學(xué)系統(tǒng)、led光源和cmos攝像頭協(xié)同工作,具有三維活體特點,能夠接受各個方向輸入的指紋,即使旋轉(zhuǎn)180度亦可接受,是目前市場上最安全的光學(xué)指紋識別系統(tǒng)之一。u.are.u光學(xué)指紋采集器按照人體工學(xué)設(shè)計,帶有usb接口,是用戶桌面上緊鄰鍵盤的新型智能化外設(shè)。

1.2 半導(dǎo)體指紋采集技術(shù)

半導(dǎo)體傳感器是1998年在市場上才出現(xiàn)的,這些含有微型晶體的平面通過多種技術(shù)來繪制指紋圖像。

(1)硅電容指紋圖像傳感器

這是最常見的半導(dǎo)體指紋傳感器,它通過電子度量來捕捉指紋。在半導(dǎo)體金屬陣列上能結(jié)合大約100,000個電容傳感器,其外面是絕緣的表面。傳感器陣列的每一點是一個金屬電極,充當(dāng)電容器的一極,按在傳感面上的手指頭的對應(yīng)點則作為另一極,傳感面形成兩極之間的介電層。由于指紋的脊和谷相對于另一極之間的距離不同(紋路深淺的存在),導(dǎo)致硅表面電容陣列的各個電容值不同,測量并記錄各點的電容值,就可以獲得具有灰度級的指紋圖像。

(2)半導(dǎo)體壓感式傳感器

其表面的頂層是具有彈性的壓感介質(zhì)材料,它們依照指紋的外表地形(凹凸)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電子信號,并進(jìn)一步產(chǎn)生具有灰度級的指紋圖像。

(3)半導(dǎo)體溫度感應(yīng)傳感器

它通過感應(yīng)壓在設(shè)備上的脊和遠(yuǎn)離設(shè)備的谷溫度的不同就可以獲得指紋圖像。

半導(dǎo)體指紋傳感器采用了自動控制技術(shù)(agc技術(shù)),能夠自動調(diào)節(jié)指紋圖像像素行以及指紋局部范圍的敏感程度,在不同的環(huán)境下結(jié)合反饋的便可產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。例如,一個不清晰(對比度差)的圖像,如干燥的指紋,都能夠被感覺到,從而可以增強其靈敏度,在捕捉的瞬間產(chǎn)生清晰的圖像(對比度好);由于提供了局部調(diào)整的能力,圖像不清晰(對比度差)的區(qū)域也能夠被檢測到(如:手指壓得較輕的地方),并在捕捉的瞬間為這些像素提高靈敏度。

半導(dǎo)體指紋采集設(shè)備可以獲得相當(dāng)精確的指紋圖像,分辨率可高達(dá)600dpi,并且指紋采集時不需要象光學(xué)采集設(shè)備那樣,要求有較大面積的采集頭。由于半導(dǎo)體芯片的體積小巧,功耗很低,可以集成到許多現(xiàn)有設(shè)備中,這是光學(xué)采集設(shè)備所無法比擬的,現(xiàn)在許多指紋識別系統(tǒng)研發(fā)工作都采用半導(dǎo)體采集設(shè)備來進(jìn)行。早期半導(dǎo)體傳感器最主要的弱點在于:容易受到靜電的影響,使得傳感器有時會取不到圖像,甚至?xí)粨p壞,手指的汗液中的鹽分或者其他的污物,以及手指磨損都會使半導(dǎo)體傳感器的取像很困難。另外,它們并不象玻璃一樣耐磨損,從而影響使用壽命。隨著各種工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片的防靜電性能和耐用度得到了很大的改善。

從lucent公司中分離出來的veridicom[5]公司,從1997年開始就一直致力于半導(dǎo)體指紋采集技術(shù)的研發(fā),迄今已研制出fpsll0、fps200等系列cmos指紋傳感器產(chǎn)品,并被一些商品化的指紋識別系統(tǒng)所采用。其核心技術(shù)是基于高可靠性硅傳感器芯片設(shè)計。

fps200是veridicom公司在吸收了已廣泛應(yīng)用的fpsll0系列傳感器優(yōu)點的基礎(chǔ)上,推出的新一代指紋傳感器。fps200[6]表面運用vefidicom公司專利技術(shù)而制成,堅固耐用,可防止各種物質(zhì)對芯片的劃傷、腐蝕、磨損等,fps200能承受超過8kv的靜電放電(esd),因此fps200可應(yīng)用在苛刻的環(huán)境下。該產(chǎn)品融合了指紋中不同的脊、谷及其他紋理,通過高可靠性硅傳感器芯片的圖像搜索功能,無論手指是干燥、潮濕、粗糙都可以從同一手指采集的多幅指紋圖像中選擇一幅最佳圖像保 存在內(nèi)存中,指紋分辨率可達(dá)500dpi,大大降低了傳感器芯片識別過程中誤接受與誤拒絕情況的發(fā)生。

fps200是第一個內(nèi)置三種通信接口的指紋設(shè)備:usb口、微處理器單元接口(mcu)、串行外設(shè)接口(sn),這使得fps200可以與各種類型的設(shè)備連接,甚至不需要外部接口設(shè)備的支持。外形封裝尺寸(24mmx24mmxl.4mm),只有普通郵票大小。由于它的高性能、低功耗、低價格、小尺寸,可以很方便地集成到各種intemet設(shè)備,如:便攜式電腦、個人數(shù)字助理(pda)、移動電話等。

1.3 超聲波指紋圖像采集技術(shù)

ultra-scan公司首開超聲波指紋圖像采集設(shè)備產(chǎn)品先河。超聲波指紋圖像采集技術(shù)被認(rèn)為是指紋采集技術(shù)中最好的一種,但在指紋識別系統(tǒng)中還不多見,成本很高,而且還處于實驗室階段。超聲波指紋取像的原理是:當(dāng)超聲波掃描指紋的表面,緊接著接收設(shè)備獲取的其反射信號,由于指紋的脊和谷的聲阻抗的不同,導(dǎo)致反射回接受器的超聲波的能量不同,測量超聲波能量大小,進(jìn)而獲得指紋灰度圖像。積累在皮膚上的臟物和油脂對超聲波取像影響不大。所以這樣獲取的圖像是實際指紋紋路凹凸的真實反映。

總之,這幾種指紋采集技術(shù)都具有它們各自的優(yōu)勢,也有各自的缺點。超聲波指紋圖像采集技術(shù)由于其成本過高,還沒有應(yīng)用到指紋識別系統(tǒng)中。通常半導(dǎo)體傳感器的指紋采集區(qū)域小于1平方英寸,光學(xué)掃描的指紋采集區(qū)域等于或大于1平方英寸,可以根據(jù)實際需要來選擇采用哪種技術(shù)的指紋采集設(shè)備。

表1給出三種主要技術(shù)的比較。

表1

光學(xué)掃描技術(shù) 半導(dǎo)體傳感技術(shù) 超聲波掃描技術(shù)

成像能力 干手指差,汗多的和稍脹的手指成像模糊。易受皮膚上的臟物和油脂的影響。 干手指好,潮溫、粗糙手指亦可成像。易受皮膚上的臟物和油脂的影響。 非常好

成像區(qū)域 大 小 中

分辨率 低于500dpi 可高達(dá)600dpi 可高達(dá)1000dpi

設(shè)備體積 大 小 中

耐用性 非常耐用 較耐用 一般

功耗 較大 小 較大

成本 較高 低 很高

2 應(yīng)用與發(fā)展前景

第3篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：光電子技術(shù)；理論教學(xué)；實驗教學(xué)

Study on the teaching method in the optoelectronic technology course of electronic information engineering major

Luo Binbin, Zhao Mingfu, She Li, Zhou Dengyi, Cao Yang, Quan Xiaoli

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: The importance of the optoelectronic technology course in electronic information engineering major is elaborated in this paper, and then according to author’s teaching experience of many years, the content, method and means of theoretical and experimental teaching of optoelectronic technology course in electronic information engineering major are discussed in details.

Key words: optoelectronic technology; theoretical teaching; experimental teaching

電子信息工程專業(yè)是一個包含電子科學(xué)技術(shù)、信息與通信工程、計算機科學(xué)與技術(shù)設(shè)計、研究、應(yīng)用與開發(fā)，電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的工程專業(yè)。當(dāng)代信息技術(shù)的高速發(fā)展離不開電子信息科學(xué)技術(shù)，但是當(dāng)今很多高端的信息技術(shù)成果融合了微電子學(xué)、光電子學(xué)、計算機工程及通信工程等多門學(xué)科的交叉知識。而且，目前很多具有良好基礎(chǔ)的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生在他們的碩士和博士階段，通常會選擇光電子技術(shù)的相關(guān)研究方向，而具備了良好電子學(xué)知識的學(xué)生更容易將電子學(xué)中的概念移植到光頻段中，如果在本科階段也修習(xí)了光電子技術(shù)這門基礎(chǔ)課程，那么在他們的深造階段將會更容易進(jìn)入光電子相關(guān)領(lǐng)域的課題研究。因此，電子信息工程專業(yè)的學(xué)生除了需要掌握本專業(yè)的課程知識以外，也應(yīng)該熟悉現(xiàn)代信息技術(shù)的其他相關(guān)知識，如光電子技術(shù)。然而根據(jù)筆者的調(diào)研，雖然目前很多重點大學(xué)及二本院校的電子信息工程專業(yè)都意識到光電子技術(shù)的重要性，但很少開設(shè)光電子技術(shù)這門課程。本文從光電子技術(shù)的研究內(nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展等方面說明其在電子信息工程專業(yè)教育中的重要性，并研討電子信息工程專業(yè)中的光電子課程的理論和實驗教學(xué)方法。

1 光電子技術(shù)簡介

早在19世紀(jì)，人們就已經(jīng)用麥克斯韋(Maxwell)的經(jīng)典電磁理論對光的本質(zhì)進(jìn)行了研究，認(rèn)為光是波動的電磁場，關(guān)于光的吸收和輻射，1917年愛因斯坦(Einstein)建立了系統(tǒng)的光電子學(xué)理論，使人們認(rèn)識了光的波粒二相性。但是直到20世紀(jì)60年代之前，光學(xué)和電子學(xué)仍然是兩門獨立的學(xué)科。1960年世界上第一臺激光器研制成功，這標(biāo)志著光學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了一個新階段。隨后在對激光器和激光應(yīng)用的廣泛研究中，電子學(xué)發(fā)揮了重要的作用，光學(xué)和電子學(xué)的研究有了廣泛的交叉領(lǐng)域，形成了激光物理、非線性光學(xué)、波導(dǎo)光學(xué)等新學(xué)科。20世紀(jì)70年代以來, 由于半導(dǎo)體激光器和光纖技術(shù)的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進(jìn)了光學(xué)和電子學(xué)及其他相應(yīng)學(xué)科(數(shù)學(xué)、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領(lǐng)域。光電子學(xué)一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關(guān)注，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)了光電子學(xué)及光電子技術(shù)的發(fā)展。光電子技術(shù)包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息存儲和處理等。

因此，可以這么說，現(xiàn)代信息技術(shù)的支撐學(xué)科是微電子學(xué)和光學(xué)，光電子學(xué)則是由電子學(xué)和光學(xué)交叉形成的新興學(xué)科，對信息技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。光電子技術(shù)是光頻段的電子技術(shù)，是電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，光電子技術(shù)是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎(chǔ)，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計算機技術(shù)等前沿學(xué)科理論，是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科，其技術(shù)廣泛應(yīng)用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術(shù)光電信息產(chǎn)業(yè)。同時，隨著生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，其中的信息獲取手段對光電子技術(shù)的依賴程度越來越高，加快了這些學(xué)科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學(xué)科，比如生物光子學(xué)、光醫(yī)學(xué)等。

綜上所述，可見光電子技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光電子技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，也應(yīng)該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來開設(shè)。

2 光電子技術(shù)課程教學(xué)研究

2.1 光電子技術(shù)課程的理論教學(xué)

第4篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

數(shù)字微鏡器件是DLP技術(shù)的核心, DMD包含微型鉸鏈上安裝的微鏡陣列，可使其打開或關(guān)閉傾斜。此基本概念使DLP成為精密的超小型光開關(guān)，可用于以難以置信的速度傳感光以及轉(zhuǎn)向光。近年來，DLP的強大功能使它向投影應(yīng)用以外的更多新興市場擴展，包括醫(yī)療成像、光纖網(wǎng)絡(luò)、生命科學(xué)、光譜分析、光學(xué)測量和直接成像無掩模光刻技術(shù)。

這些新興應(yīng)用中無掩模光刻技術(shù)和光學(xué)測量是增長最快的兩類應(yīng)用。談到無掩模光刻技術(shù)時，TI DLP嵌入式投影產(chǎn)品事業(yè)部經(jīng)理Mariquita Gordon解釋說，相比傳統(tǒng)技術(shù)，DLP技術(shù)的應(yīng)用可以大大縮短印刷PCB的時間并降低整體成本。以iPhone為例，其使用的是25層PCB，傳統(tǒng)的方法生產(chǎn)這樣的PCB需要光掩模，制作掩膜的時間從2天到兩周不等，期間需要不斷的修改，而利用DLP的數(shù)字曝光技術(shù)，省去制作光掩模，直接印刷電路板，當(dāng)天就可以實現(xiàn)PCB的印刷，速度非?？?，準(zhǔn)確度也非常高，目前大概有一半的設(shè)備已經(jīng)采用了DLP的數(shù)字曝光技術(shù)。隨著智能手機、平板電腦等的需求量的增加，采用數(shù)字曝光的PCB印刷將會越來越多。

DLP技術(shù)的另一個創(chuàng)新應(yīng)用是3D測量，這是目前增長非?？斓腄LP的另一應(yīng)用市場。傳統(tǒng)的測量方法需要借助工具，而DLP的3D測量，可以不用接觸被測物體，透過DLP技術(shù)的高速、非接觸式3D掃描，快速得到被測物體的3D數(shù)據(jù)。一個很有趣的應(yīng)用是在牙科做假牙，在替換病人的牙齒之前，醫(yī)生需要先衡量目前牙齒的大小，要很準(zhǔn)確，傳統(tǒng)的做法是先做一個模型，并且要多次校準(zhǔn)，大概需要兩個星期，利用3D測量，醫(yī)生只需要拿設(shè)備伸進(jìn)嘴里去拍一張照片，就可以得到牙齒的精準(zhǔn)的3D圖像，可以省掉很多時間。

除了上述的兩類應(yīng)用以外，DLP在其他很多領(lǐng)域都有創(chuàng)新應(yīng)用，例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，北美有一些醫(yī)院已經(jīng)引入了一種名為veinview的設(shè)備，用紅外技術(shù)捕捉到病人血管的位置，再利用DLP將該圖像投影到病人手臂上，把血管位置顯示出來，方便護(hù)士進(jìn)行抽血，尤其適用于小孩和老人。DLP技術(shù)還可以用到光譜分析中，加快光譜分析的速度，并提供更精準(zhǔn)的分析數(shù)據(jù)。

通俗地說，只要需要光（不管是可見光還是非可見光）的應(yīng)用中都有可能用到DLP技術(shù)。

為了幫助用戶更好地利用DLP開發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用，TI推出了一個平臺化的開發(fā)系統(tǒng)，包括適用于不用應(yīng)用的芯片組以及與之配套的開發(fā)工具。

第5篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

20世紀(jì)70年代以來,由于半導(dǎo)體激光器和光纖技術(shù)的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進(jìn)了光學(xué)和電子學(xué)及其他相應(yīng)學(xué)科(數(shù)學(xué)、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領(lǐng)域。光電子學(xué)一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關(guān)注，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)了光電子學(xué)及光電子技術(shù)的發(fā)展。光電子技術(shù)包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息存儲和處理等。因此，可以這么說，現(xiàn)代信息技術(shù)的支撐學(xué)科是微電子學(xué)和光學(xué)，光電子學(xué)則是由電子學(xué)和光學(xué)交叉形成的新興學(xué)科，對信息技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。光電子技術(shù)是光頻段的電子技術(shù)，是電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，光電子技術(shù)是光電信息產(chǎn)業(yè)的支柱與基礎(chǔ)，涉及光電子學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計算機技術(shù)等前沿學(xué)科理論，是多學(xué)科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術(shù)學(xué)科，其技術(shù)廣泛應(yīng)用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術(shù)光電信息產(chǎn)業(yè)。同時，隨著生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，其中的信息獲取手段對光電子技術(shù)的依賴程度越來越高，加快了這些學(xué)科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學(xué)科，比如生物光子學(xué)、光醫(yī)學(xué)等。綜上所述，可見光電子技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光電子技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，也應(yīng)該作為電子信息工程專業(yè)的專業(yè)選修課程來開設(shè)。

電子信息工程專業(yè)的光電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)理論知識包括：光度學(xué)基本知識、光輻射傳播、光束調(diào)制與解調(diào)、光輻射探測技術(shù)等。其中，光度學(xué)基本知識是最基礎(chǔ)的內(nèi)容，包括：電磁波波譜、輻射度學(xué)、光度學(xué)、熱輻射基本定律、激光原理、典型激光器等。光輻射傳播包括：光輻射的電磁理論、光波在大氣中的傳播規(guī)律與特性、光波在電光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在聲光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在磁光晶體中的傳播規(guī)律與特性、光波在光纖波導(dǎo)中的傳播規(guī)律與特性、光波在水中的傳播特性、光波在非線性介質(zhì)中的傳播等。光度學(xué)基本知識和光輻射傳播這兩個基礎(chǔ)內(nèi)容可以說是光電子技術(shù)課程基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，而對于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說，這些知識點比較抽象，為了便于該專業(yè)學(xué)生對光電知識的接受和激發(fā)他們的興趣，因此，在課堂上有必要多花時間重點講解這部分的知識點，同時在制作PPT教案時盡可能使用圖片或動畫描述一些原理性的知識。

比如：在講解激光是如何產(chǎn)生的時候，可制作動畫描述自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射的原理；在講解激光器的結(jié)構(gòu)和工作原理時，可制作多色圖片對激光在各種光學(xué)諧振腔中的受激放大過程進(jìn)行描述；在介紹各種典型的激光器時，最好收集到它們的實物照片進(jìn)行講解；在講解光波在各種光學(xué)晶體中的傳播特性與規(guī)律時，最好能制作三維立體的圖片描述光學(xué)晶體的各向異性的特性，相應(yīng)的公式表達(dá)盡量簡潔化，然后結(jié)合動畫描述光波在其中傳播時所發(fā)生的變化。光束的調(diào)制、掃描和解調(diào)技術(shù)的理論教學(xué)內(nèi)容包括：光束調(diào)制的基本原理、電光調(diào)制技術(shù)、聲光調(diào)制技術(shù)、磁光調(diào)制技術(shù)、直接調(diào)制技術(shù)、光束機械掃描技術(shù)、光束電光掃描技術(shù)、光束聲光掃描技術(shù)、空間光調(diào)制器等。這些知識點的理論基礎(chǔ)都是“光輻射在光學(xué)晶體中的傳播規(guī)律和特性”。其中光束調(diào)制的基本原理移植了微電子學(xué)中微波調(diào)制中的很多概念，電子信息工程專業(yè)的學(xué)生易于理解，但是光束調(diào)制和掃描的實現(xiàn)技術(shù)中，除了需要使用各種光學(xué)晶體以外，還需要使用半波片、全波片、起偏器、檢偏器共同組成一個系統(tǒng)完成光束的調(diào)制和掃描。這些光學(xué)器件對于沒有光學(xué)工程基礎(chǔ)的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說比較陌生，因此，在講解過程中應(yīng)該通過動畫或圖片等手段形象地描繪線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光等基本光學(xué)概念，并借用相關(guān)的光學(xué)參考資料對這些光學(xué)器件的功能和原理進(jìn)行簡單介紹。

只有這樣，才有利于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生深刻理解光束的調(diào)制、掃描、解調(diào)等技術(shù)。光輻射探測技術(shù)的理論教學(xué)內(nèi)容主要包括：光電探測的物理效應(yīng)、光電探測器的性能參數(shù)、光電探測器的噪聲、光電導(dǎo)探測器—光敏電阻、PN結(jié)光伏探測器的工作模式、硅光探測器、光電二極管、光熱探測器、直接光電探測系統(tǒng)、光頻外差探測的基本原理等。由于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)具備了較好的半導(dǎo)體器件理論基礎(chǔ)知識，而光電子器件本身也屬于半導(dǎo)體器件，因此學(xué)生只要掌握了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理，就很容易理解各種光電子器件的工作原理、性能特點及應(yīng)用領(lǐng)域。該部分所介紹的各種光電半導(dǎo)體器件很可能會在學(xué)生將來從事信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的相關(guān)工作中用到，也可能會在將來某些學(xué)生跨到光電信息或光學(xué)工程相關(guān)專業(yè)進(jìn)一步深造時從事相關(guān)科研課題研究時用到，比如：PN結(jié)光伏探測器、光敏電阻、光電二極管、光電三極管等，都會經(jīng)常用到。因此，建議在理論教學(xué)過程中，除了結(jié)合圖片等多媒體教學(xué)手段介紹相關(guān)光電子器件的工作原理外，最好能夠給學(xué)生展示光電子器件的實物，以便給學(xué)生一些感官認(rèn)識。電子信息工程專業(yè)光電子技術(shù)課程的系統(tǒng)方面的知識點包括：光電成像系統(tǒng)、光電顯示系統(tǒng)等。

其中，光電成像系統(tǒng)的基本器件是電荷耦合攝像器件(CCD)，CMOS攝像器件和電荷注入器件(CID)。目前，CCD攝像器件的應(yīng)用最為成熟和廣泛，主要包括線陣CCD和面陣CCD等，其原理基礎(chǔ)仍然是光電半導(dǎo)體器件和兩相或三相電極電路的結(jié)合。因此，教學(xué)中應(yīng)結(jié)合脈沖數(shù)字電路知識重點講解CCD的原理和特點。光電成像系統(tǒng)的內(nèi)容包括：系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)、紅外成像系統(tǒng)、紅外成像中的信號處理及綜合特性等。其中紅外成像系統(tǒng)涉及很多應(yīng)用光學(xué)方面的知識，這對沒有應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)知識的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生來說比較陌生，而且屬于光學(xué)工程專業(yè)學(xué)生的研究方向之一，因此，這部分內(nèi)容簡單介紹即可。而紅外成像中的信號處理都涉及電子電路方面的知識，屬于電子信息工程專業(yè)的范疇，這部分內(nèi)容可以重點講解。光電顯示系統(tǒng)包括陰極射線管原理、液晶顯示原理、等離子體顯示原理、電致發(fā)光顯示原理及多色激光顯示原理等，其中前三類顯示技術(shù)的應(yīng)用已很廣泛和成熟，可以重點講解，而后兩類顯示技術(shù)比較前沿，可以簡單介紹，以便讓電子信息工程專業(yè)的學(xué)生了解當(dāng)今光電顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢。電子信息工程專業(yè)光電子技術(shù)課程應(yīng)用方面的內(nèi)容包括：光纖通信、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、紅外遙感、紅外跟蹤制導(dǎo)、光纖傳感技術(shù)等。這些應(yīng)用技術(shù)可以分別舉一個相應(yīng)的實際應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行介紹，讓學(xué)生體會到光電子技術(shù)的重要性和廣泛性，激發(fā)他們對這門技術(shù)的興趣。#p#分頁標(biāo)題#e#

對于電子信息工程本科專業(yè)而言，畢竟培養(yǎng)的學(xué)生不屬于光學(xué)工程或光電子技術(shù)領(lǐng)域的人才，而且電子信息工程專業(yè)已有很多屬于本專業(yè)的實驗課程及課程設(shè)計，筆者認(rèn)為光電子技術(shù)課程的實驗教學(xué)應(yīng)根據(jù)該專業(yè)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和將來他們最可能需要的工程能力而設(shè)置。在該課程中，各種光電子器件和原理、功能及應(yīng)用最易于電子信息工程專業(yè)的學(xué)生理解，而且也是電子信息工程師應(yīng)該具備的基本知識，因此，筆者建議開設(shè)一些光電子器件的相關(guān)實驗課。由于光電子技術(shù)課程的總學(xué)時設(shè)置為48學(xué)時，所以建議理論教學(xué)為40學(xué)時，8學(xué)時為實驗教學(xué)(共4個實驗)。

第6篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】測繪工程；技術(shù)；設(shè)計

測繪工程是一門古老而年輕的學(xué)科，也是一門研究在工程建設(shè)和自然資源開發(fā)各個階段所進(jìn)行的工程的施工放樣及設(shè)備安裝、地形及工程有關(guān)的信息的采集和處理、技術(shù)和方法，變形監(jiān)測分析和預(yù)報等的理論和相關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用的學(xué)科。隨著當(dāng)代新技術(shù)的興起，測繪技術(shù)的手段和服務(wù)對象不斷升級，測繪工程不斷向智能化、一體化、自動化、動態(tài)化、數(shù)字化和多樣化發(fā)展，同時測繪工程的應(yīng)用更加廣泛化，使古老的測繪工程學(xué)具有時代的氣息，具有廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景。本文介紹了這些帶來革新的新技術(shù)應(yīng)用和測繪工程的設(shè)計思路，對促進(jìn)測繪領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步具有重要的意義和作用。

1 測繪工程的新技術(shù)

1.1 GPS 定位技術(shù)

GPS定位技術(shù)由單點定位、靜態(tài)相對定位發(fā)展到差分定位、實時動態(tài)定位（RTK）組成，具有導(dǎo)航、定位和測時功能，在測繪領(lǐng)域,GPS相對定位以其高精度、高效率的特點，不再需要先建立控制網(wǎng),直接用GPS接收設(shè)備便可測繪地形圖。

由GPS，GIS， RS 技術(shù)集成或綜合的 “3S” 技術(shù)， 拓寬了信息采集與處理功能，保持了信息的現(xiàn)勢性與可靠性，廣泛地應(yīng)用于導(dǎo)航、時間比對、大地測量、測速、 地殼監(jiān)測、地籍測量、工程勘測、航空與衛(wèi)星遙感及施工測量等眾多的領(lǐng)域，特別是RTK的應(yīng)用使測繪技術(shù)更加廣泛應(yīng)用于數(shù)字測圖、石油勘探、施工放樣、管線測量等領(lǐng)域，對空間技術(shù)、地學(xué)研究、軍事科學(xué)、交通運務(wù)和城市管理等許多領(lǐng)域及社會生活的各個方面都產(chǎn)生了重大的影響。例如由武漢大學(xué)等單位研制的 GPS 自動監(jiān)測系統(tǒng) 1988 年在湖北清江隔河巖大壩投入運行，幾年來運行表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，結(jié)果令人滿意。

1.2 全站儀系列

全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，由電子經(jīng)緯儀、光電測距儀和數(shù)據(jù)記錄裝置集成，安置一次便可完成一個測站上的所有測量工作，可以自動記錄、計算并顯示出水平距、斜距、高程、坐標(biāo)等相關(guān)數(shù)據(jù)，全站儀由光學(xué)系統(tǒng)、自動補償系統(tǒng)、電子處理系統(tǒng)、外設(shè)支援系統(tǒng)組成，具有操作方便快捷、測量精度更高、內(nèi)存量更大、能夠?qū)崿F(xiàn)水平距離換算、結(jié)構(gòu)造型更精美合理、自動補償改正、加常數(shù)乘常數(shù)的改正等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程施工測量、管線與房產(chǎn)測量、控制測量、地籍測量等領(lǐng)域中，能夠進(jìn)行角度測量、三維坐標(biāo)測量、距離測量、交

會定點測量等功能，同時不僅局限于測繪工程、交通與水利工程、建筑工程、地籍與房地產(chǎn)測量，而且在構(gòu)件的安裝調(diào)試、大型工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、大橋水壩的變形觀測、船體設(shè)計施工、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測及體育競技等領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。

在應(yīng)用過程中，第一要建立測站，將全站儀在架站點上進(jìn)行整置，然后量出儀器上紅漆點至全站儀橫軸中心的高度，測量溫度、氣壓、棱鏡高，一并輸入到全站儀中，輸入測站三維坐標(biāo)、儀器高，再輸入后視坐標(biāo)，然后定向，完成建站。第二，要進(jìn)行距離測量，就要設(shè)置棱鏡常數(shù)，大氣改正值或氣溫、氣壓值。實測時，可輸入溫度和氣壓值，在此之后就要量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀開始距離測量。第三，進(jìn)行坐標(biāo)測量。設(shè)定測站點度盤讀數(shù)為其方位角、棱鏡常數(shù)、大氣改正值或氣溫、氣壓值，接著量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀，就可以瞄準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標(biāo)。第四，利用單棱鏡系上線繩當(dāng)做懸掛棱鏡，保持棱鏡懸掛時平衡。

1.3 大比例尺數(shù)字測圖技術(shù)

大比例尺數(shù)字測圖技術(shù)正以其成圖速度快、測圖精度高等優(yōu)勢逐步取代傳統(tǒng)的以平板為主的模擬測圖。大比例尺度數(shù)字測圖技術(shù)的應(yīng)用使得測繪的結(jié)果不僅是繪制在紙上的地形圖，更重要的是可以提交可供處理、傳輸、共享的、以計算機磁盤為載體的含有線型、坐標(biāo)、各種圖塊符號的地形圖數(shù)據(jù)即數(shù)字線劃地形圖（DLG）。如今大比例尺數(shù)字測圖伴隨GPS（RTK）實時動態(tài)定位技術(shù)、自動跟蹤全站儀的推出，正處于蓬勃發(fā)展的時期，在應(yīng)用的過程中要注意關(guān)注地物、地貌的準(zhǔn)確測繪、各等級平面控制點（或GPS點）、埋石，圖根導(dǎo)線的布設(shè)、各類房屋屬性、地理名稱的調(diào)注、平面及高程控制網(wǎng)的布設(shè)，水準(zhǔn)點的選點、繪圖信息的準(zhǔn)確表達(dá)、實施觀測（包括儀器檢校、距離測量、水平角觀測、三角高程測量、水準(zhǔn)測量），觀測成果的記錄、整理、檢驗和計算等過程。因此其數(shù)據(jù)成果質(zhì)量不僅表現(xiàn)在必須具有良好的數(shù)學(xué)精度、真實的地理信息上，還表現(xiàn)在數(shù)據(jù)組織、等高線的屬性、高程賦值、分層與分類代碼的正確性，采用大比例尺數(shù)字測圖技術(shù)的地形圖成為城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫最基本的數(shù)據(jù)源。

2 測繪工程新技術(shù)在應(yīng)用中體現(xiàn)的特點

隨著電子技術(shù)、激光技術(shù)、計算機硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測繪方法正在發(fā)生巨大的變化，新技術(shù)和在測繪界得到廣泛使用為測繪帶來了一場革命性的變化測繪工程更加操作簡便，觀測迅速，加快了整個工程的周期。新技術(shù)不僅使數(shù)據(jù)獲取的手段發(fā)生了變化，而且使數(shù)據(jù)儲存管理方式和應(yīng)用也發(fā)生了改變，同時測繪工程也表現(xiàn)出新的特點，測繪技術(shù)設(shè)計方法表現(xiàn)為動態(tài)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和計算機輔助設(shè)計，數(shù)據(jù)設(shè)計成為重要的組成部分。

3 新技術(shù)在現(xiàn)代測繪工程技術(shù)設(shè)計的思路

21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)的時代，為了適應(yīng)時代的發(fā)展，針對現(xiàn)代測繪技術(shù)設(shè)計的特點，客觀上要求產(chǎn)生與之相適應(yīng)的設(shè)計方法和思路。一般的測繪工程技術(shù)設(shè)計思路如圖所示：

測繪技術(shù)設(shè)計工作模式

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷革新進(jìn)步中，測繪工程新的技術(shù)在不斷的改進(jìn)并應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，在新時代的背景下，我們要不斷開發(fā)和研究新技術(shù)，深化測繪及其相關(guān)學(xué)科理論的研究，有效地控制指導(dǎo)測繪的工程質(zhì)量和進(jìn)度，為測繪新儀器和新技術(shù)指明方向，促進(jìn)測繪領(lǐng)域的不斷發(fā)展進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王書芳,徐向舟,徐飛龍.實驗地貌的觀測方法研究進(jìn)展[J]. 測繪科學(xué).

[2] 周檢英.測繪的發(fā)展現(xiàn)狀及在工程測量中的應(yīng)用[J]. 科技信息. 2011年12期.

[3] 楊凡,婁妍,孫現(xiàn)申.現(xiàn)代精密工程測量技術(shù)及儀器[J]. 測繪科學(xué). 2011年03期.

作者簡介：

第7篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

摘要：

聚酰胺-胺樹狀大分子（polyamidoaminedendrimer,PAMAMD）因具有高度枝化、結(jié)構(gòu)可控、單分散性等特點，已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。靶向分子修飾后的PAMAMD可作為各種客體分子的靶向載體，顯著提高客體分子的生物相容性、分散穩(wěn)定性和靶向性，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于癌癥成像診斷和靶向治療研究。本文介紹了PAMAMD靶向系統(tǒng)特點，并綜述了近年來該系統(tǒng)在卵巢癌診斷和治療中的應(yīng)用，包括在循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulationtumorcells,CTCs）捕獲、卵巢癌成像診斷和靶向治療中的應(yīng)用，最后討論了該系統(tǒng)在卵巢癌研究中所面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：

卵巢癌；聚酰胺-胺樹狀大分子；靶向系統(tǒng)；診斷；治療

卵巢癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，由于缺乏特異性的臨床癥狀和敏感的生物學(xué)標(biāo)志物，60%卵巢癌患者被發(fā)現(xiàn)時已是晚期（Ⅲ~Ⅳ期），且大多數(shù)卵巢癌患者在治療過程中可能出現(xiàn)化療耐藥，是目前病死率最高的婦科惡性腫瘤[1-2]。因此尋找更有效的卵巢癌篩查和早期診斷方法以及特異性治療方案，對提高治愈率和降低死亡率尤為重要。靶向分子修飾后的聚酰胺-胺樹狀大分子（polyamidoaminedendrimer,PAMAMD）可作為各種靶向系統(tǒng)載體：當(dāng)其作為磁分離載體，能快速捕獲并分離CTCs，為卵巢癌早期診斷提供技術(shù)手段；作為造影劑載體，能提高各種成像技術(shù)的對比度和敏感度，利于卵巢腫瘤準(zhǔn)確定位及定性；作為藥物或治療基因載體，提高腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物或治療基因濃度，實現(xiàn)卵巢癌靶向治療。此外，PAMAMD為載體的靶向系統(tǒng)同時兼具良好的生物相容性、穩(wěn)定性和低毒性等特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于卵巢癌基礎(chǔ)研究。

1PAMAMD靶向系統(tǒng)的特點

PAMAMD是一類由中心向外對稱發(fā)散而高度枝化的新型納米大分子化合物，可通過迭代的Michael加成和酰胺化反應(yīng)合成不同代數(shù)（G0-G10）[3-4]。PAMAMD不僅可利用豐富的表面官能團連接多種具有特異性的靶向分子，而且可通過內(nèi)部空腔的包裹作用或表面官能團的化學(xué)偶聯(lián)作用結(jié)合磁性粒子[5]、小分子藥物[6]、造影劑[7-8]或者治療基因[9-10]等客體分子，通過增加客體分子的生物利用度及選擇性作用于腫瘤細(xì)胞可提高藥物功效、增加圖像分辨率和減少傳統(tǒng)化學(xué)治療的毒性。目前，有研究表明PAMAMD靶向系統(tǒng)可用于卵巢癌早期診斷[5]，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能增加化療藥物對耐藥卵巢癌細(xì)胞的毒性，為耐藥卵巢癌患者的治療帶來曙光[6,11]。

2PAMAMD靶向系統(tǒng)在CTCs捕獲中的應(yīng)用

外周血CTCs的檢測有助于卵巢癌的早期診斷、判斷預(yù)后、評估抗腫瘤藥效及制定個體化治療方案，是一種具有高度可行性和可重復(fù)性的非侵入性診斷手段[12]。免疫磁性分離技術(shù)是目前最常用的CTCs分離和富集技術(shù)，該方法可實現(xiàn)全血中高效率和高選擇性捕獲CTCs，然而，由于該方法需要長達(dá)1h的靜態(tài)反應(yīng)條件而常常受限于各個領(lǐng)域。Banerjee等[5]借助超支化G4PAMAMD表面64個伯氨鍵能同時連接多個官能團的能力，以Cy5為顯像劑分子、轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferring,Tf）為靶向分子及磁珠（MNPs）為磁分離分子，形成MDNS復(fù)合物，該復(fù)合物能迅速捕獲（5min）轉(zhuǎn)鐵蛋白受體表達(dá)陽性（TfR+）的腫瘤細(xì)胞，即使腫瘤細(xì)胞的濃度低至0.001%，其捕獲效率仍可高達(dá)80%。PAMAMD因獨特的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，使以其為載體的靶向系統(tǒng)具有良好的靶向性及分散性，可快速和特異性捕獲CTCs，有望成為臨床顯著檢測CTCs的一種新方法。

3PAMAMD靶向系統(tǒng)在卵巢癌成像中的應(yīng)用

影像學(xué)檢查，如經(jīng)陰道超聲、計算機X線斷層掃描成像（computedtomography,CT）、磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）、正電子發(fā)射斷層顯像（positronemissiontomography,PET）等在卵巢腫瘤的定位及定性中發(fā)揮重要作用，成像對比度和敏感度的高低直接影響卵巢癌的早期診斷、分期及手術(shù)和化療方案的選擇[13]。隨著醫(yī)療水平的不斷提高，傳統(tǒng)小分子造影劑開始暴露其不足之處，如半衰期短、特異性差、用途單一及肝腎毒性等。PAMAMD靶向系統(tǒng)適用于多種成像技術(shù)，如光學(xué)成像（opticalimaging,OI）、CT、MRI和雙模態(tài)成像等，歸因于其可同時結(jié)合靶向分子和大量造影劑，使造影劑特異性地在腫瘤部位富集，提高對腫瘤組織的成像對比度和靈敏度，加快顯像時間，并減少肝腎毒性。

3.1光學(xué)成像光學(xué)成像在腫瘤研究中扮演重要角色，然而腫瘤靶向特異性光學(xué)探針的設(shè)計是當(dāng)今該技術(shù)研究領(lǐng)域的難點。Modi等[14]用熒光素（FITC）標(biāo)記的PAMAMD偶聯(lián)卵泡刺激素肽（FSH33）合成靶向光學(xué)分子探針，對卵巢癌細(xì)胞及裸鼠移植瘤模型進(jìn)行光學(xué)成像，發(fā)現(xiàn)該探針可以與卵巢癌細(xì)胞表面的卵泡刺激素受體（FSHR）特異性結(jié)合而用于卵巢癌的靶向診斷。Zhu等[15]將熒光標(biāo)記的PEG化PAMAMD注射至荷卵巢癌裸鼠體內(nèi)，由于PEG的修飾，該系統(tǒng)具有高效的腫瘤被動靶向能力，注射1h后腫瘤組織能從正常組織背景中區(qū)分出來，24h熒光信號達(dá)到高峰，48h后才有輕微衰減，且PEG化程度越高，熒光信號越強。以PAMAMD為載體的靶向光學(xué)成像探針可在腫瘤部位聚集，具有很強的熒光信號，為實時動態(tài)監(jiān)測細(xì)胞及腫瘤提供強有力的實驗手段，有望用于手術(shù)實時成像。

3.2計算機X線斷層掃描成像利用PAMAMD獨特的三維結(jié)構(gòu)和其表面的易修飾性，可以制備多功能化的納米顆粒，以滿足特定的應(yīng)用需求。國內(nèi)彭琛等[16]以表面修飾葉酸（fo-licacid,FA）的PAMAMD為模板，加入金鹽，利用PAMAMD內(nèi)部空腔截留合成的金納米粒子，制備得到多功能化的靶向CT造影劑。在此基礎(chǔ)上該研究者[17]，將金納米粒子（AuNPs）和含碘（I）造影劑泛影酸（DTA）同時與FA修飾的PAMAMD結(jié)合，合成雙元素協(xié)同CT造影劑。相較于單一的含Au或I造影劑，該造影劑具有更高的X-射線衰減系數(shù)和CT信號強度。該研究者制備的以上兩種造影劑均顯示出良好的體外癌細(xì)胞及體內(nèi)腫瘤模型靶向性能和X-射線衰減性能，并且可作為探針，用于過表達(dá)葉酸受體（folatereceptor,FR）腫瘤的靶向CT成像。

3.3磁共振成像磁共振成像是臨床上常用的無侵入性腫瘤診斷技術(shù)，通常需要借助造影劑對腫瘤進(jìn)行早期診斷。與小分子造影劑相比，大分子MRI造影劑具有成像對比度強、敏感度高和診斷成像時間長等優(yōu)點，現(xiàn)已受到研究者們的廣泛關(guān)注。早在1997年，Wiener等[18]在靶向分子FA修飾的PAMAMD表面偶聯(lián)T1MRI造影劑釓，合成大分子靶向MRI造影劑。該造影劑具有合適的r1弛豫率，且對過表達(dá)FR的卵巢癌細(xì)胞具有較好的靶向特異性。隨后研究者[7]將該靶向MRI造影劑注入荷卵巢癌裸鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)FR表達(dá)陽性的卵巢癌MRI信號顯著增強，且與單用非特異性的釓特醇（Gd-HP-DO3A）造影劑相比，對比度增強33%。在此基礎(chǔ)上，Ye等[19]將FA通過PEG共價偶聯(lián)至PAMAMD，再修飾Gd-DTPA，合成可降解的、具有腫瘤靶向性的樹枝狀造影劑FA-PEG-G2-DTPA-Gd。與醫(yī)用造影劑馬根維顯相比較，該大分子造影劑具有較高的弛豫率（r1=17.1mM−1s−1），聚乙二醇的引入進(jìn)一步提高其生物相容性和血液循環(huán)時間，降低免疫原性和Gd3+滯留，且以FA為靶向分子后表現(xiàn)更好的腫瘤靶向性，是一種潛在的腫瘤靶向成像用MRI造影劑，特別適用于腫瘤早期診斷。

3.4雙模態(tài)成像PAMAMD通過將兩種不同的分子影像探針“合二為一”，使其能同時用于兩種分子影像技術(shù)成像，不僅克服了單一分子影像技術(shù)的應(yīng)用局限，而且使不同分子影像技術(shù)的優(yōu)勢疊加，為卵巢癌的早期診斷和轉(zhuǎn)移病灶的發(fā)現(xiàn)提供可能。光學(xué)成像分辨力低、穿透力弱，與PET連用能夠評價腫瘤形態(tài)及微環(huán)境變化，為臨床腫瘤的診斷與治療提供重要依據(jù)。臨床研究表明，HER2在卵巢癌中高表達(dá)，Wang等[8]將PAMAMD作一個平臺，以anti-HER2親和體分子ZHER2:342為靶向分子、近紅外熒光（NIRF）CY5.5為光學(xué)成像分子、64Cu-DOTA為PET成像分子組裝靶向雙模態(tài)成像探針（簡稱64Cu-DPCZ），用該探針對SKOV3細(xì)胞進(jìn)行熒光染色，在細(xì)胞膜和胞內(nèi)區(qū)均觀察到強熒光信號。隨后將該探針經(jīng)尾靜脈注入荷卵巢癌的裸鼠體內(nèi)，1h后，無論是NIRF成像還是PET成像都可對異體移植瘤清晰顯影，且γ射線對組織的穿透能力強，基本不受組織深度的影響，可應(yīng)用于盆腔深部卵巢癌的成像。鑒于CT對于實性組織比較敏感，而MRI具有優(yōu)良的軟組織對比及功能成像特性，CT和MRI的聯(lián)合應(yīng)用能夠提供病灶部位的高空間分辨率和時間分辨率。Chen等[20]以葉酸為靶向分子、樹狀大分子為載體合成納米金顆粒，并螯合Gd3+形成CT/MR雙模態(tài)成像造影劑，通過分析表明PAMAMD上螯合28個Gd3+，包裹193個金原子。FR表達(dá)陽性的荷瘤裸鼠實驗結(jié)果表明在每個時間點，不論是CT值還是MR信號強度，該靶向探針比無葉酸修飾的非靶向探針高得多，且在腫瘤組織中造影劑的保留時間更長。靶向探針顯示出了作為MR成像方式的弛豫效能和作為CT成像方式的X射線衰減特性，能夠用于FR表達(dá)陽性腫瘤的CT/MR靶向雙模成像，且具有較長的血液循環(huán)時間，有望應(yīng)用于卵巢癌靶向成像領(lǐng)域。

4樹狀大分子靶向系統(tǒng)在卵巢癌治療中的應(yīng)用

靶向分子修飾的PAMAMD作為藥物或治療基因的靶向給藥載體，可以特異性地結(jié)合到腫瘤細(xì)胞表面，并可以被細(xì)胞內(nèi)化，從而實現(xiàn)靶向治療，提高腫瘤細(xì)胞內(nèi)藥物或治療基因濃度，增加藥效和降低毒副作用，現(xiàn)已成為癌癥治療領(lǐng)域研究的重點課題。

4.1化學(xué)治療大多數(shù)卵巢癌患者原發(fā)性或治療過程中出現(xiàn)化療耐藥，成為卵巢癌治療失敗和復(fù)發(fā)的最主要原因之一。目前認(rèn)為任何能提高腫瘤細(xì)胞內(nèi)化療藥物有效濃度的方法都是克服耐藥的可行方法。Yellepeddi等[6]將生物素化的PAMAMD作為順鉑的靶向給藥載體，體外研究發(fā)現(xiàn)，該靶向給藥系統(tǒng)對四種卵巢癌細(xì)胞株的半數(shù)抑制濃度（IC50）顯著低于游離順鉑，且即使是耐順鉑細(xì)胞株，經(jīng)該靶向系統(tǒng)介導(dǎo)的順鉑攝取量，明顯高于游離順鉑的攝取量。體內(nèi)研究結(jié)果表明，該靶向系統(tǒng)與游離順鉑相比，可在使用低劑量順鉑時達(dá)到有效的抗腫瘤濃度，成功降低了順鉑的劑量依賴性毒性作用。Yabbarov等[11]將阿霉素（DOX）用酸敏感的順式烏頭酸酐（CA）共價連接到重組甲胎蛋白D3結(jié)構(gòu)域（rAFP3D）修飾的PAMAMD上，體外研究發(fā)現(xiàn)，DOX敏感的卵巢癌SKOV3細(xì)胞和DOX耐藥的SKVLB細(xì)胞對經(jīng)該靶向給藥系統(tǒng)介導(dǎo)的DOX攝取量比游離DOX的攝取量高5倍。研究還發(fā)現(xiàn)該靶向給藥系統(tǒng)對SKVLB細(xì)胞IC50為0.53μМ，是游離DOX的1/24，且該復(fù)合物在中性條件下穩(wěn)定，而酸性環(huán)境下釋放出DOX進(jìn)入細(xì)胞核，表現(xiàn)出較強的抗腫瘤活性，可應(yīng)用于耐藥卵巢癌的治療，為耐藥卵巢癌的治療提供新思路。

4.2基因治療研究發(fā)現(xiàn)小干擾RNA（siRNA）可在mRNA水平上敲除目的基因的表達(dá)，成為卵巢癌個體化基因治療研究的新方向[21]。由于siRNA容易被內(nèi)源性RNA酶降解，且因帶大量負(fù)電荷不能自由地穿過細(xì)胞膜及核膜，因此，尋找合適的基因載體成為基因治療是否能在臨床上應(yīng)用的關(guān)鍵所在。Patil等[9]將PAMAMD作為一種新型納米級基因載體，通過表面正電荷與BCL-2siRNA主鏈上帶負(fù)電荷的磷酸基團靜電結(jié)合形成高度穩(wěn)定的復(fù)合物，該復(fù)合物可保護(hù)siRNA避免RNA酶的降解，經(jīng)靶向分子促黃體激素釋放激素肽（LHRH）修飾后，將BCL-2siRNA輸送到過表達(dá)促黃體激素釋放激素受體（LHRHR）的卵巢癌A2780細(xì)胞內(nèi)。RT-PCR結(jié)果顯示靶向組顯著抑制BCL-2基因表達(dá)，抑制率明顯高于非靶向組。Kala等[21]利用PAMAMD這個基因載體，將PI3K/AKT信號通路上AKTsiRNA轉(zhuǎn)染至卵巢癌SKOV3細(xì)胞內(nèi)，不論是在體外細(xì)胞實驗，還是在體內(nèi)卵巢癌模型中，該復(fù)合物表現(xiàn)出良好的腫瘤抑制作用，且第一次報道該復(fù)合物聯(lián)合紫杉醇比單用紫杉醇或PAMAMD-AktsiRNA的腫瘤抑制作用更強，為卵巢癌基因治療和化學(xué)治療聯(lián)合藥物的開發(fā)提供參考。

5結(jié)語與展望

第8篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

科交叉的邊緣科學(xué)，它是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論和方法，研究新材料、新技術(shù)、新

儀器設(shè)備，用于防病、治病、保護(hù)人民健康，提高醫(yī)學(xué)水平的一門新興學(xué)科。

生物醫(yī)學(xué)工程在國際上做為一個學(xué)科出現(xiàn)，始于20世紀(jì)50年代，特別是隨著宇

航技術(shù)的進(jìn)步、人類實現(xiàn)了登月計劃以來，生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。在我

國，生物醫(yī)學(xué)工程做為一個專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中

國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長、我國著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)

科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中

國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會的成立，有力地推進(jìn)了我國生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。目前，我

國許多高校科研單位均設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機構(gòu)，從事著生物醫(yī)學(xué)的科研教學(xué)工作

，在我國生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)事業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

顯微鏡的發(fā)明“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉(zhuǎn)譯而來，其意思是用

刀剖割，肉眼觀察研究人體結(jié)構(gòu)。17世紀(jì)LeeWenhock發(fā)明了光學(xué)顯微

鏡，推動了

解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進(jìn)

一步觀察研究其細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。隨著光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相繼誕

生了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞病理學(xué)，從而將醫(yī)學(xué)研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。

普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力只能達(dá)到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細(xì)胞

的超微細(xì)結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、DNA等大分子結(jié)構(gòu)。而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡，

使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體，研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡和電

子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學(xué)工程研究的成果，它們對推動醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用

。

影像學(xué)診斷飛躍進(jìn)步影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要發(fā)展最快的領(lǐng)域

之一。50年代X光****和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法，而今天由于X線CT技

術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使影像學(xué)診斷水平發(fā)生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水

平。即計算機體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計算機技術(shù)處理人

體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫(yī)生的信息量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通X線照片觀

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經(jīng)問世，能快速掃描

和重建圖像，在臨床應(yīng)用中取代了多數(shù)傳統(tǒng)的CT，提高了診斷準(zhǔn)確率［1］。醫(yī)學(xué)

工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc

e)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(tǒng)(MRI)，它不僅可分辨病理解剖

結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾病在

早期價段的改變，有利于臨床早期診斷?？梢哉J(rèn)為MRI工程的進(jìn)步，促進(jìn)了醫(yī)學(xué)診

斷學(xué)向功能與形態(tài)相結(jié)合的方向發(fā)展，向超快速成像、準(zhǔn)實時動態(tài)M

RI、MRS發(fā)展。根據(jù)核醫(yī)學(xué)示蹤，利用正電子發(fā)射核素(18F，11C，13N)的原理，

創(chuàng)造的正電子發(fā)射體層攝影(PET)，是目前最先進(jìn)的影像診斷技術(shù)。美國新聞媒體

把PET列為十大醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的榜首。PET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫

瘤學(xué)、心臟病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、器官移植，新藥開發(fā)等研究領(lǐng)域的重要價值［2］。

影像學(xué)診斷水平的不斷提高，與20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)

工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。

介入醫(yī)學(xué)問世介入醫(yī)學(xué)是一種微創(chuàng)傷的診療技術(shù)。Dotter和Judkin(1964年

)是最早使用介入技術(shù)治療疾病的創(chuàng)始人，他們用導(dǎo)管對下肢動脈阻塞性病變進(jìn)行

擴張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(xué)(InterventionalRa

diology)，這是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)出現(xiàn)“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功

地進(jìn)行了首例冠狀動脈球囊擴張術(shù)獲得成功以后，介入性診療技術(shù)由于其創(chuàng)傷小

、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀(jì)80年代隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)

展，高精度計算機化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術(shù)以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術(shù)用的各種導(dǎo)管相繼問世，使介入性

診療技術(shù)發(fā)生了飛速進(jìn)步，臨床應(yīng)用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、非血管

管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應(yīng)證，并使診療效果明顯提高

，患者可減免許多大手術(shù)之苦。有人把介入診療技術(shù)視為與藥物診療、手術(shù)診療

并列的臨床三大診療技術(shù)之一，也有人把介入診療技術(shù)稱之為20世紀(jì)發(fā)展起來的

臨床醫(yī)學(xué)新領(lǐng)域--介入醫(yī)學(xué)［3，4］。

人工器官的應(yīng)用當(dāng)人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時，現(xiàn)代臨床醫(yī)

療技術(shù)有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們

稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀(jì)50年代以前，風(fēng)濕性心臟

瓣膜病的治療，除了應(yīng)用抗風(fēng)濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難

修復(fù)改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應(yīng)用人工心肺機體外循環(huán)技

術(shù)，在心臟停跳狀態(tài)下切開心臟，進(jìn)行更換人工瓣膜或進(jìn)行房、室間隔缺損的修

補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復(fù)健康。心外科之所以能達(dá)到今天這樣

的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材

料、新技術(shù)的結(jié)果［5］。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術(shù)已挽救了大量腎病

晚期患者的生命，腎病治療學(xué)也因此有了很大進(jìn)步。

現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工器官的發(fā)展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關(guān)

節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應(yīng)用，使千千

萬萬的患者恢復(fù)了健康?？梢哉f，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，

其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射醫(yī)學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、激光

醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)用電子技術(shù)、計算機遠(yuǎn)程

醫(yī)療技術(shù)等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)和儀器設(shè)備都是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究開發(fā)的成果，綜上

可見，20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，顯著提高了醫(yī)學(xué)診斷和治療水平，有力地推

動著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。

21世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程展望縱觀醫(yī)學(xué)新技術(shù)誕生和發(fā)展的歷史，從倫琴發(fā)現(xiàn)

X線到今天X射線診療技術(shù)的發(fā)展，從朗茲萬發(fā)現(xiàn)超聲波到今天B超診斷的廣泛應(yīng)用

，從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發(fā)明CT到今天

CT成像系統(tǒng)的應(yīng)用，都是以物理學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)需求為前提發(fā)展起來的

醫(yī)學(xué)新技術(shù)。循著20世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的軌跡，我們有理由預(yù)測21世紀(jì)新的醫(yī)學(xué)診療

技術(shù)可能在以下10個方面有重大突破和創(chuàng)新：

(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化，

診療用機器人將被廣泛應(yīng)用。［6］

(2)介入性微創(chuàng)，無

創(chuàng)診療技術(shù)在臨床醫(yī)療中占有越來越重要的地位。激光技

術(shù)，納米技術(shù)和植入型超微機器人將在醫(yī)療各領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。

(3)醫(yī)療實踐發(fā)現(xiàn)單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著

PET的問世和應(yīng)用，形態(tài)和功能相結(jié)合的新型檢測系統(tǒng)將有大發(fā)展。非影像增顯劑

型心血管、腦血管影像診查系統(tǒng)將在21世紀(jì)問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發(fā)展，生物機械結(jié)合型、生物型人工器官將

有新突破，人工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應(yīng)用。

(5)材料和藥物相結(jié)合的新型給藥技術(shù)和裝置將有很大發(fā)展，植入型藥物長效

緩釋材料，藥物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育

材料、生物止血材料將有新突破。

(6)未來醫(yī)療將由治療型為主向預(yù)防保健型醫(yī)療模式轉(zhuǎn)變。為此，用于社區(qū)、

家庭、個人醫(yī)療保健診療儀器，康復(fù)保健裝置，以及微型健康自我監(jiān)測醫(yī)療器械

和用品將有廣泛需求和應(yīng)用。

(7)除繼續(xù)努力加強生

物源性疾病防治外，對精神、心理、社會源性疾病的防

治診療技術(shù)和相應(yīng)儀器設(shè)備的研制受到越來越多的重視與開發(fā)，研制精神分析、

心理安撫、生物反饋型診療技術(shù)和設(shè)備將是生物醫(yī)學(xué)工程的新起點。

(8)創(chuàng)傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創(chuàng)傷防護(hù)裝置、生命急救

系統(tǒng)是未來生物醫(yī)學(xué)工程的重要課題。論文幫

(9)即將迎來的21世紀(jì)是分子生物學(xué)時代，有關(guān)分子生物學(xué)的診療新技術(shù)將快

速發(fā)展，遺傳、疾病基因診療技術(shù)，生物技術(shù)和微電子技術(shù)相結(jié)合的DNA芯片、雪

白芯片和診療系統(tǒng)將被廣泛應(yīng)用。

(10)空氣污染、環(huán)境污染嚴(yán)重危害著人類健康，研究和開發(fā)勞動保護(hù)、家庭保

健、個人防護(hù)用的人工氣候微環(huán)境是未來不能忽視的問題。

1997年我國了關(guān)于衛(wèi)生工作改革與發(fā)展的決定，提出了奮斗目標(biāo)：“到2

000年，基本實現(xiàn)人人享有初級衛(wèi)生保健”，到2010年國民健康的主要指標(biāo)在經(jīng)濟

發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到或接近世界中等發(fā)達(dá)國家水平，在欠發(fā)達(dá)地區(qū)達(dá)到發(fā)展中國家的先

進(jìn)水平。1999年國家科技部召開了“發(fā)展生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)戰(zhàn)略研討會”，國家

工程院開展了有關(guān)發(fā)展我國醫(yī)療器械工業(yè)戰(zhàn)略研究等，對推動生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)

發(fā)展、落實創(chuàng)新工程戰(zhàn)略布置起著重要作用。20世紀(jì)人類與疾病做斗爭，在醫(yī)學(xué)

診療技術(shù)上取得了重大成就；但面向21世紀(jì)的巨大挑戰(zhàn)，我們要動員起來，調(diào)整

政策，制定規(guī)劃，改革醫(yī)學(xué)研究教學(xué)的舊模式，發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)多學(xué)科交叉合作的優(yōu)

勢，創(chuàng)建全新的生物醫(yī)學(xué)，為人民造福。

參考文獻(xiàn)

［1］GeWangMichealWV.PreliminarystudyonhelicalCTalgorithmsfor

patientmotionestimationandcompensation.IEEETran

［2］MinnH,LapelaM,KlemiPJetal.Predicationofsurvivalwithfl

uorin-18-fluorodeoxyglucoseandPETinheadandneckcaner.JNuclMe

d,1997,38：1907

［3］ScheinmanMM.CatheterAblation.Circulation,1991,83：1489-1498

［4］楊于彬，生物醫(yī)學(xué)工程介入性診療技術(shù)，世界醫(yī)療器械，1997，3(9)：5

0-52

［5］KatirciogluF,YamakB

,BattaloglaB,etal.Longtermresultsof

mitralvalvereplacementwithpreservationoftheposteriorleaflet.J

HeartValveDis,1996,5(3)：302

第9篇：光學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用范文

圖1 空間激光無線通訊系統(tǒng)原理框圖

1 總體方案設(shè)計

激光天線通信系統(tǒng)主要由激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡三部份組成（如圖1所示）。其工作原理是：發(fā)射端的軸電纜通過高頻電纜與發(fā)射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發(fā)射機光電轉(zhuǎn)換器相連；碼型變換器與光電轉(zhuǎn)換器均與制式選擇開關(guān)相連，然后經(jīng)信號處理模塊進(jìn)行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入激光驅(qū)動器使激光器組件產(chǎn)生調(diào)制的激光光束，通過激光發(fā)射天線定向向空間發(fā)射。經(jīng)光接收天線收集的調(diào)制激光信號接進(jìn)探測器，轉(zhuǎn)換成信號輸入信號處理模塊，再接進(jìn)制式選擇開關(guān)后分兩路：一路連接激光驅(qū)動器，經(jīng)光纖適配器連接光纖通信線路；另一路則與碼型變換器相接，再接入同軸電纜至電傳輸線路上。對于本系統(tǒng)所設(shè)計的語音激光無線通信系統(tǒng)主要由圖2所示的各部分組成。

2 主要硬件的設(shè)計

2.1 激光器件的選擇

空間激光通信波長選擇主要考慮：盡量避免太陽輻射的影響、減小光束發(fā)射角、減小收發(fā)天線的尺寸、光波在大氣中的透過率以及器件的現(xiàn)實性或預(yù)期的可行性，包括器件性能價格比的預(yù)計。從激光天線通信的角度分析，大氣的透射率是個重要影響因素。在小于300nm的紫外波段，大氣的透過率急劇下降。顯然，紫外線光不利于大氣通信?？梢姴ǘ蔚募す?，例如二次倍頻YAG激光器，也不利于避免太陽光引起的背景輻射噪聲。常用的激光波段有830～860nm、980～1060nm和1550～1600nm，都是良好的大氣窗口。

2.2 光發(fā)射與接收天線

由于光學(xué)天線的功能是將需傳輸?shù)墓庑盘栍行У匕l(fā)向?qū)Ψ讲鱽淼男盘柟飧咝Ы邮?，因此，光天線的設(shè)計是在滿足總體設(shè)計的前提下，保證系統(tǒng)在設(shè)定的通信距離及大氣衰減時能正常工作，合理選取發(fā)射遠(yuǎn)鏡的遠(yuǎn)場發(fā)散角、接收望遠(yuǎn)鏡的接收視場角及光學(xué)系統(tǒng)的其他參數(shù)。下面分別予以介紹。

（1）設(shè)計考慮

主要光學(xué)性能要求：高的光學(xué)質(zhì)量（λ/20RMS）；低的遮擋率；高的光透射率（T≥0.92）；低的散射光。此外，要求材料熱膨脹系數(shù)小、機械強度紡高、重量輕、使用壽命長。

圖3 （a）光發(fā)射天線系統(tǒng)原理圖(b)光發(fā)射天線系統(tǒng)原理圖

光學(xué)設(shè)計考慮：為了滿足空間通信對天線的要求，筆者選擇卡塞格倫天線。主要包括：拋物面初級反射鏡；雙曲線次級反射鏡；聚焦鏡，使成像在天線結(jié)構(gòu)的外部。

（2）性能分析

假設(shè)光源電場強度滿足高斯幅度分布，即

其中，ω為光腰大小，R表示曲率半徑。