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第1篇：光學應用技術范文

【關鍵詞】信息技術數學教學應用

目前，傳統的教學模式已經遠遠不能滿足教改發展的需要。豐富多彩的信息技術教學已被廣泛采用,它以其特有的圖、文、聲、像、景并茂的優勢，為學生思考、探索、發現和創新提供了空間，為激發學生學習興趣，優化課堂教學提供了更加理想的操作平臺。在以數與形為主的數學教學中，信息技術更顯示了巨大的優越性。

1.開展信息技術教學的必要性

隨著計算機信息技術的發展，計算機在教育領域的應用日趨廣泛，傳統教學與簡單的教學技術在現代化課堂教學中就顯得力不從心，而信息技術教學以它特有的魅力刺激學生的多重感官，調動學習的積極性，在提高教學效率等方面發揮著重要作用。數學教育不僅培養學生計算、演繹等嚴格的邏輯思維能力,還培養學生的直覺判斷、形象思維、分析歸納，綜合構建等非常形式的思維推理能力。信息技術為實現這一數學教育思想創造了很好的條件，因而 開展信息技術教學是時代的需要、是學校教育的必然選擇。

2.信息技術在數學教學中的推廣應用

2.1 有助于數學情境的創設。

利用情境、協作、會話等建構學習環境，充分發揮學生的主動性、積極性和創造精神，最終達到使學生有效地實現對當前所學知識理解性建構的目的。為此，需要創設問題發現、提出、分析、解決的情境。信息技術在教學上的應用為教學情景的設計提供了很好的技術。信息技術將文、圖、聲、像等各種教學信息有機地組合在一起，直觀、形象、生動地呈現教學內容，已成為當今學校提高教學質量、改善教學條件的重要手段之一。信息技術作為營造教學場景的重要技術之一，將其使用與情景化教學有機地結合，利用它的錄像、圖片、動畫等功能，實現情景教學中課堂教學情景的設計。它可以將認知與情感、抽象與直觀、教與學巧妙地結合起來，充分發揮課堂教學中學生的積極性、主動性和創造性。通過直觀、形象、生動的知識點表現和豐富、深刻、具體的實踐鍛煉，激發學生的學習情趣，培養學生的主動學習態度。

2.2 有助于優化數學教學效果。

信息技術各有特色，我們應根據教學目的和教學內容的需要進行選擇設計和組合應用，從而優化教學。

2.2.1 圖形和圖形運動教學的優化。在圖形和圖形運動的教學中，利用多媒體演示可使學生更加容易理解教學內容。我在《平面向量的基本概念》及《平面向量的坐標表示》的教學中，利用Powerpoint 制作動態的平面向量課件，學生通過探索，發現了平面向量的基本概念，深刻理解了平面向量坐標表示的意義和作用。在教學中我還利用三維立體幾何畫板導入基本圖形，制作旋轉運動的空間四邊形圖形，現場添加線條，在旋轉運動過程中讓學生感受空間立體圖形的形象，培養學生的空間觀察能力和思維能力，從而使他們在觀察圖形的過程中留下深刻印象，在解決其他有關問題時不致出錯。

2.2.2 函數圖像教學的優化。信息技術在函數圖像教學中可起很大的輔助作用。在畫矩形、多邊形、直線、圓及雙曲線、拋物線、三角函數等圖像及其他特殊的曲線時,都可以用多媒體，這樣直觀明了、說服力強，使學生易懂，并且加深記憶。例如在在二次函數圖像關系及平移規律的教學中，先畫出二次函數 的圖像。再畫出 ， 等圖像。 然后用平移命令移動二次函數 的圖像，使它與其他幾個圖像重合或者讓其他幾個圖像移動后與二次函數 圖像重合。從而得到二次函數 圖像與二次函數 的圖像的關系及平移規律。

2.2.3 幾何教學的優化。在講解幾何時，利用信息技術不僅能認識各種幾何圖形，如平行線、等腰三角形、圓和行四邊形及它們的性質，而且還能進行圖形運動，使圖形平移、翻折、旋轉和中心對稱。這樣，不僅使那些呆板、枯燥的圖形變活了，而且增加了學生的學習興趣，使學生有了用運動的觀點來處理數學問題的意識，開闊了他們的思維能力。

2.3 有助于重難點的突破。

中學生的思維正處在由具體形象思維向抽象思維過渡的時期，這就構成了中學生思維的形象性與教學的抽象性之間的矛盾。利用信息技術進行教學能夠成功地實現由具體形象思維向抽象思維的過渡。例如在二次曲面的馬鞍面、拋物面、旋轉曲面等的教學中，學生若不參照實物則不好想象，用手工的方法難以畫準確，有些圖形手工根本無法畫出，而這些圖形對理解教學內容有較大作用，只有借助多媒體和數學軟件中的繪圖語言則可很快繪出立體圖形，其內部還可用不同顏色來區分，圖形一目了然，如用Mathematica繪制的三維曲面圖形，形象生動逼真的立體效果，有助于學生盡快理解圖形特點及體積的計算方法，很快地突破重難點,激發了學生的學習興趣，使課堂氣氛進入。

2.4 有助于解題方法總結與復習。

在總結求極限(證明不等式)等的某類問題時，信息技術可顯示方法的系統結構、例題題目與練習題。這樣既可以節約時間，又可以體現"教師是主導，學生是主體"的教學原則，做到精講多練、勤練。通過多做題綜合訓練學生的猜想能力、邏輯思維能力（抽象與概括能力）、計算能力、分析與綜合能力和歸納與演繹能力，達到復習、鞏固、運用和深化所學內容的教學目的。當學生有疑惑時，通過一對一的輔導，探明學生問題根源，抓住其實質，作有針對性的指導。并通過總結一些題型和一題多解，培養學生的數學思想和各種能力：邏輯思維能力、計算能力、分析問題和解決問題能力、創新能力。

第2篇：光學應用技術范文

關鍵詞：光信息科學與技術；物理學；關鍵技術

中圖分類號：B82-057文獻標識碼： A 文章編號：

近年來，隨著信息技術的快速發展，人們的工作與生活都逐漸的進入了信息化。而這一發展變化依賴的就是信息技術當中的一些單元技術的重大技術突破。例如：激光技術、光纖技術以及人工智能技術等等，這些構成了信息技術快速發展的重要支撐。光技術在通信領域的大量應用，使得這個時代迎來了信息技術的第。

一、光信息科學與光信息技術

隨著光學的廣泛應用與發展，作為信息科學與技術的重要組成部分，光信息科學與技術顯現出越來越高的應用價值。信息科學不同于研究物質或者能量的其他科學，其研究對象是信息，正是因為這一個特殊的研究對象，使其成為獨立的研究學科。

二、光纖通信技術

二十世紀七十年代以來，光纖通信技術已近逐漸步入了實際應用階段，并取得了重大成果。相對于傳統的通信材料，光纖具有傳輸損耗低、頻帶寬等優點，這使其在大容量的長途通信系統中應用十分廣泛，并一躍成為長途電話傳輸的關鍵部件。但是，由于光器件的制作技術尚未完全成熟，以前應用的系統多為強度調制一直接檢波 (IM―DD) 方式，這種技術簡單，容易出現，但通信速率較低、容量較小，光纖傳媒的巨大頻帶寬度遠沒有得到開發和利用，屬于光纖通信的初級階段。隨著經濟的發展，社會對通信需求越來越人，也由于科技水平的不斷提高，光纖通信正朝著大容量、遠距離、全光化和超小型方向迅速發展，新技術不斷涌現。例如，在引入光纖促使用戶充分體驗到高速數據傳輸所帶來的盡善盡美的服務，整個電信網將進入全光纖化：光波復用、副載波復用可大幅度提高通信容量；相干光通信、

超長波長光纖通信和光孤子通信的實現超長 xF 禽的通情：光纖放人器將使得光纖傳輸系統的全光化與小型化。這將大大改變通情網的現狀、為寬帶綜合業務數字網 (B―ISDN) 的實現提供有力的保證。

三、新型光信息存儲技術

信息存儲量隨著信息技術的快速發展，已經成指數增長，并且，對其存儲量提升的研究工作已經成為當前的研究重點。目前，主流的三種存儲技術(磁存儲、半導體存儲和光存儲)中,光存儲具有存儲密度大、信息保存時間長、生產成本低、潛力巨大等特點,因此被視為最有發展前途的存儲方法。傳統的光存儲技術雖然已經成熟,但受波長衍射極限和物鏡數值孔徑的限制,存儲容量和存儲密度已經接近極限。 隨著與光存儲相關的幾門學科(光學技術、微電子技術、材料科學、細微加工技術、計算機與自動控制技術)的發展,目前出現了很多新興的光存儲技術,如：體全息存儲、光譜燒孔存儲、雙光子吸收三維存儲、散斑復用光存儲、波導多層光存儲、熒光多層光存儲、固體浸沒透鏡近場存儲、超分辨率近場結構存儲、探針型近場光存儲、光學雙穩態、多階光存儲、多波長光存儲、光波混頻的相位共軛光存儲、光折變存儲、光致變色光存儲、電子俘獲光存儲等。然而，由于光的衍射現象．造成光不可能聚焦在一個體積小于 1012cm3 左右的材料上，因此，目前的光存儲系統存在一個大小約為 108bit/cm2 的存儲密度上，于此相對應，1bit所占據的空間含有 106-107倍。為實現分子存儲，除了要求穩定性之外，還要求具備選擇或識別每個分子的方法，持續光譜燒孔技術正是利用光活性分子所處的周圍環境的不同而引起對應能量的差別來識別不同分子的。持續光譜燒孔PSBH 應用于光信息存儲，可以是光的頻率成為存儲維，將傳統的二維光信息存儲發展成為三維光信息存儲。

四、全息信息存儲技術

擁有巨大的信息存儲容量優勢的光盤存儲系統與磁盤等設備一樣，都需要光學頭相對記錄介質進行一定的機械運動，這樣一來，就對記錄信息為的密度增強產生了嚴重的制約，其只能控制在機械條件的精度范圍之內，而且，存取時間也受到頗多限制，大概在毫秒范圍之內。在現今的計算機中，將毫秒機械系統和高速度電子線路進行組合是非常不合適的兼顧模式，其中的很多功效無法全面的發揮出來。而如果將這一情況進行改變的話，目前能力范圍內，需要付出相當大的代價。因此，必須找到既可以節約存取時間，又可以大幅度降低信息為價格，并且，大量提升存儲量的一類設備。光全息存儲為這一問題的解決提供了令人滿意的答案。二十世紀六十年代，激光全息術的突破與發展，使得大幅度提升存儲設備的存儲密度成為可能。全息存儲系統能夠有效的縮短存取時間以及改善存儲系統，并在價位上占據一定的優勢，其相對于同價位的傳統存儲設備性能更好，存儲量更大。全息信息存儲的大容量是利用傅里葉變換全息圖，制作直徑為 1mm 的小全息圖，排成列陣，或者像唱片那樣排列在旋轉的圓盤上。另外，全息信息存儲同時還具備再現快以及高可靠性等優勢，尤其其記錄方式是分布式，一旦全息圖受到一定的損傷，亦不會影響設備的正常工作，對系統中信息位、字或頁的快速問址，則可通過在時間上比任何機械系統更短的激光束無關性電子控制來完成。

五、總結

隨著光信息科學與技術的研究工作逐漸開展，相關的信息通信應用領域也得到了極大的促進與發展。作為信息聯系的重要工具，信息的傳輸則顯得尤為重要。當今社會，社會信息的傳輸量以及速度顯著提升，這也為信息通信技術改革提出了更高要求。本文重點探索光信息科學與技術中的一些關鍵技術及其應用。由于作者的能力有限，文中的不足之處，敬請指正。

參考文獻：

[1] 薛東旭,楊勇,張慧敏,趙星,袁小聰.一種改進型視角投影圖像彩色計算全息術的三維重構算法[J].光子學報.2011(10)

[2] 榮彰,林舒,黃嚴,李滔,徐晶.一種制作具有一定可視角度的傅里葉變換計算全息圖的新方法[J].半導體光電.2010(06)

[3] 徐建程,王輝,柴立群,許喬.抑制相干噪聲的環形光源技術[J].中國激光.2010(12)

第3篇：光學應用技術范文

【關鍵詞】  衛生適宜技術; 穴位埋線技術; 培訓

study on training in and extended effects of pointfiber insertion technology sun hui1, wang li2, bai yana3. 1.fuyang health school, fuyang 236015, china; 2.department of pediatrics, fuyang sixth people's hospital, fuyang 236015, china; 3.institute of epidemiology and health statistics, school of public health, lanzhou university, lanzhou 730000, china

【abstract】 objective to analyze the situation of training and extending of pointfiber insertion technology, and explore the feasibility of the technology to be promoted in the rural areas. methods intensive education was conducted to train the medical staff from the counties concerned in lanzhou. after the training, the trainees went back to their own departments to use and propagate the technique. then the relevent data were collected and tested statistically. results after the intensive training, acquainting rates increased to 84.29% and average scores reached at 83.21±1.18. all of the participants believed that they had grasped the technique. the total promoted utilization rate was 27.45% (14/51), and gross effective rate in application was 95.16% (118/124). total training cost per capita was 367.47 yuan. direct training cost per capita was 299.17 yuan. total training cost and direct training cost per capita were 38.97 yuan and 31.73 yuan uspectively while the acquainting rates increased one percentage point. total training cost and direct training cost per capita were 32.15 yuan and 26.17 yuan respectively while the average scores increased one. total spreading cost of per capita was 159.34 yuan. direct spreading cost of per capita was 131.24 yuan. total spreading cost and direct spreading cost of per capita were 1.67 yuan and 1.38 yuan respectively while effective rate increased one percentage point. conclusions results from this study suggests that pointfiber insertion technology is in accord with the requirements of proper health technique for rural areas,and suitable for use in the rural areas.

【key words】 proper health technique; pointfiber insertion technology; training

穴位埋線技術是建立在中醫基礎上的新興技術[1]，是將不同型號的羊腸線根據需要有選擇地埋入穴位，利用羊腸線對穴位的持續刺激作用達到治療疾病目的的外治方法[2]。由于此方法施術簡單、療效持久、價格低廉，臨床應用廣泛，發展較快。本文分析該技術培訓、推廣效果和成本效果，探討該技術在農村推廣使用的可行性，為該技術進一步培訓推廣提供參考信息和科學依據。結果報告如下。

1 對象與方法

1.1 對象 于2005年8月從甘肅省兩示范點臨洮縣和靜寧縣自愿報名并具有正規醫藥學校中專以上畢業學歷、在臨床科室從事臨床服務3年以上、能長期在當地從事醫療衛生服務的在職醫療衛生人員中，按每個鄉鎮和每個縣級醫療單位各隨機抽取1～2名醫務人員作為培訓對象和技術推廣使用人員，共51名。

1.2 調查方法

1.2.1 培訓和推廣方法 培訓對象在培訓前、課堂講授后和互動強化后均采用相同試卷按規定進行考試，獲得知曉率和培訓成績。培訓結束后，使用由項目組統一編制的《滿意度調查表》對培訓對象進行培訓效果調查。共發放認知問卷51份，回收有效問卷49份，問卷回收率96.08%;共發放滿意度問卷51份，回收有效問卷46份，問卷回收率90.20%。

培訓對象在使用該技術時及時填寫推廣應用登記表和推廣效果登記表，且對抽取的部分培訓對象進行小組訪談，了解該技術推廣應用情況。

1.2.2 成本效果分析方法 根據財務報表、知曉率、平均成績、技術推廣使用率和有效率進行培訓、推廣投入、產出研究，分析適宜技術培訓推廣的成本效果。

根據成本可追蹤性，分直接成本和間接成本：

培訓直接成本：被培訓人員食宿費、專家食宿費、專家授課費、專家交通費、教材費等。

培訓間接成本：工作人員食宿費及勞務補貼、被培訓人員交通補助、專家接待費、醫療器械費、藥品費、其他費用(包括打印、紙張、辦公等費用)。

推廣成本：培訓成本+技術配套設備費用(醫療器械和藥品等費用)。

1.3 統計學處理 使用spss 13.0軟件對數據進行錄入，采用方差分析、spearman等級相關分析、χ2檢驗等方法進行統計學處理。

2 結果

2.1 培訓效果

2.1.1 知曉率變化情況 見表1。培訓對象對穴位埋線技術知識的知曉率從培訓前的72.86%提高到課堂講授后的82.45%及互動強化后84.29%，差異有統計學意義(χ2=22.95,p<0.01)。

2.1.2 培訓成績變化情況 培訓對象的平均成績在培訓前、課堂講授后和互動強化后分別為表1 培訓對象對穴位埋線技術知識知曉率變化情況分，培訓不同階段平均成績差異有統計學意義(f=26.03，p<0.01)。

2.2 主觀認知情況 80.43%(37/46)的學員急需穴位埋線技術，認為該技術學習很難、容易的培訓對象分別占2.17%(1/46)、41.30%(19/46)，學員全部掌握了該技術，39.13%(18/46)的學員需要再培訓，80.34%(37/46)的學員認為該技術適用，對互動強化滿意的占73.91%(34/46)。對培訓對象的主觀認知情況(學習難易程度、技術掌握程度、對互動強化滿意度和對培訓方式的滿意度)按學歷、職稱、執業類別、醫院級別分別進行相關分析，經統計學檢驗均無統計學意義(p>0.05)，即學員學習該技術的難易程度、對該技術的掌握程度、對互動強化的滿意度和對培訓方式的滿意度與學員的學歷、職稱、執業類別、醫院級別均無關。

2.3 推廣應用情況

2.3.1 推廣使用率 該技術在臨洮縣的推廣使用率為13.04%(3/23)，在靜寧縣的推廣使用率為39.29%(11/28)，總的推廣使用率為27.45%(14/51)。

2.3.2 推廣使用效果 穴位埋線技術在臨洮縣應用于7名病人，5人使用有效;在靜寧縣應用于117名病人，113人使用有效，推廣使用有效率為96.58%。兩縣總的推廣使用有效率為95.16%(118/124)。穴位埋線技術在兩示范縣治療效果差異有統計學意義(f=84.36，p<0.01)。見表2。表2 穴位埋線技術在兩示范縣治療效果

3 成本效果

3.1 培訓成本效果 共培訓51人，培訓總費用18 741.04元，培訓直接費用15 257.50元，培訓間接費用3 483.54元，培訓直接費用/培訓總費用為81.41%。人均培訓總成本367.47元，人均培訓直接成本299.17元，人均培訓間接成本68.30元。人均培訓成本認知提高效果分析顯示，知曉率提高9.43%，知曉率每提高一個百分點，人均培訓總成本38.97元、人均培訓直接成本31.73元、人均培訓間接成本7.24元。人均培訓成本平均成績提高效果分析顯示，平均成績提高11.43分，平均成績每提高一分，人均培訓總成本32.15元、人均培訓直接成本26.17元、人均培訓間接成本5.98元。

3.2 推廣成本效果 技術推廣使用有效率95.16%(e%)。推廣總成本19 757.71元，推廣直接成本為16 274.17元，推廣間接成本3 483.54，推廣直接成本/推廣總成本為82.37%。人均推廣總成本(c1)159.34元，c1/e=1.67元;人均推廣直接成本(c2)131.24元，c2/e=1.38元;人均推廣間接成本(c3)28.10元，c3/e=0.29元。

4 討論

培訓后，學員對穴位埋線技術知識的知曉率和平均成績均明顯提高，培訓效果較好。培訓對象全部掌握了該技術，80.00%以上的學員認為省項目辦選擇的這項技術正是他們所急需的，而且這項技術對設備無特殊要求，操作簡單，成本低，效益好，特別適合在經濟欠發達的農村地區使用。另外，學員的學歷、職稱、執業類別、醫院級別對培訓效果無影響。提示該技術不僅簡單、易學，而且對培訓對象的學歷、職稱、醫院級別等要求不高，適合在技術力量相對薄弱的農村基層醫療衛生機構中培訓推廣使用。

本研究顯示，穴位埋線技術在兩示范縣共用于124名病人，有效率為95.16%，有效率較高。但同時顯示，臨洮縣推廣使用情況較差，使用病人數較少，僅用于7名病人。反饋的信息顯示，臨洮縣推廣使用情況較差的原因主要有兩方面：①示范縣對該技術的宣傳力度不夠，許多病號不了解、不認可這項技術，不愿意接受;②掌握該項技術的醫生受經濟效益的影響，不愿意使用這項收費低的技術。所以，為了擴大該技術的推廣使用范圍，首先要進一步加大對該技術的宣傳力度，使廣大患者及家屬了解并認可這項技術;其次要從政策、制度上予以支持，既要保證和提高基層醫療衛生人員學習和使用該項技術的積極性，又要保證他們的收入不降低。

成本效果分析的目的是在成本和效果之間尋找一個最佳平衡點[3]，就是要做到以最少的投入(成本)獲得最大的產出(效果),即成本效果比最低。本研究顯示，學員對穴位埋線技術知識知曉率每提高一個百分點，人均培訓總成本38.97元、人均培訓直接成本31.73元;平均成績每提高一分，人均培訓總成本32.15元、人均培訓直接成本26.17元。技術推廣使用有效率95.16%(e%)，人均推廣總成本(c1)159.34元，c1/e=1.67元;人均推廣直接成本(c2)131.24元，c2/e=1.38元。可見，無論是從培訓效果，還是從推廣使用效果看，穴位埋線技術的成本效果比均較低。因此，該技術適合在廣大農村地區，特別是經濟水平較低的農村地區推廣使用。

綜上所述，穴位埋線技術不僅培訓推廣效果好，而且成本效果比低，符合農村衛生適宜技術“簡、便、驗、廉”[4]的要求，適合在基層和廣大農村地區推廣使用。

【參考文獻】

 

[1] 梁萬增. 穴位埋線療法臨床應用近況 [j]. 中醫藥信息, 2002,19(1):1821.

第4篇：光學應用技術范文

關鍵詞:農業；技術推廣；作物栽培；教學

自古以來,我國是農業大國,農業問題不僅關系著廣大農民百姓的生活,更影響著我國的社會經濟的建設與發展,其中,農業院校無疑已經成為開展農業教學的重要中心。現代農業快速發展的背景下,農業院校逐漸呈現出學科齊全、人才集中等特點,為我國的農業發展輸送大量優秀的人才,推動了農業技術的應用與普及,通過應用最先進的農業科學技術成果,也將潛在的生產力轉化為現實的生產力。

1推廣農業技術的意義

1.1應用科學技術成果

只有農業技術在進行廣泛推廣之后,將農業技術應用在實際生產過程中,則可以充分地顯示出農業技術所具有的價值。由此可以看出,農業科技的推廣,為科研成果的轉化為現實的生產力提供重要保障,推動了農業現代化的實現,增加了農業產值,增長了農業的收人,改善了農民的生活狀況。只有在農業的實踐活動中應用農業科技成果,才能夠促進農業的快速發展。而農業院校成為農業技術推廣的場所,大量的教師會進行研發農業技術,時刻關注著農業的發展的狀態。所以,教師在授課的過程中,可以向廣大的學生傳授最新的農業技術與農業技術的相關信息。

1.2糧食安全的保障

隨著我國的人口的迅猛增長,然而,土地則逐漸地減少,人地矛盾日益突出。因此,需要積極地采取有的措施以提升農業生產的效率,提升單位面積的農作物產量,提升資源的利用效率。此外,人們的生活狀況日益改善,對農產品的質量提出更高要求,這就需要相關的部門加大對農業技術推廣力度,在有限的土地上,生產出人們生活所需要各種農產品。通常情況下,農業專業的學生比較關注于自己家鄉的農業發展的狀況,更傾向于向廣大的父老鄉親傳播自己所學的農業的知識,充分地發揮出農業技術的價值。農學院學生在傳播農業新技術方面起非常重要的作用,實現對農業技術的推廣。

1.3實現產學研的緊密相連

所謂農業技術推廣實質上是指將現有的農業科研的各項成果,應用在農業生產的實踐活動中,進而在科學實驗以及生產應用中檢驗農業科研成果。農業院校組織廣大學生進行各種的教學實習、企業鍛煉以及社會實踐活動等,進而與產學研的結合的過程相互接觸,將自己所學的農業知識,應用在生產活動中,對一部分難題作出一定解釋,進而表明自己的看法,進一步地完善產學研模式中存在的漏洞,實現學以致用的教學目標。

2農業技術在作物栽培教學中推廣的措施

2.1傳授農業新技術知識

作物栽培學屬于應用性較強的課程,教師在授課過程中,需要補充大量的實例,對所學的知識內容進行充實與解釋。所以,教師應介紹更多的農業新技術,奠定農業技術推廣的基礎,如:在講解環境與作物間關系章節時,可以知道,作物在生長過程中,會受到溫度的影響,一旦選擇不合適品種,一方面,會致使作物無法順利地完成生長周期,在生長的過程中則會死亡,另一方面,即使作物順利地完成整個生命周期,同樣會出現作物顆粒無收狀況。此外,如若未能夠選擇合適的品種與播種時間,作物則會出現不長莖稈、不會開花與結出果實等問題,降低作物的產量,甚至會出現作物顆粒無收的狀況。此外,選擇不合適的水稻品質,或者在不合適的播期進行播種,則會導致水稻顆粒無收。而上述現象則誘發各種農業的糾紛。因此,教師在對上述現象產生的原因作出解釋時,還可以簡要地講解生產中可以進行大面積種植的各種類型的農作物的名稱,且在農作物的種植的過程中,需要格外地注意一些事情,方便學生與親朋好友就農業問題展開更加深刻的討論,將農業技術的推廣的作用發揮至淋漓盡致。

2.2農業實驗課教學的開展

教師在開展作物栽培實驗的教學過程中,應當致力于提升起點、增加設計內容,提高實驗的綜合性,需要注意的是,教師應盡量選擇本地區的農業生產過程中的實際問題作為主要的實驗對象,提升學生的發現問題、思考問題、分析問題以及解決問題的能力,實現農業技術知識的推廣。例如:教師在開展實驗課堂的過程中,針對田間出現的倒伏狀況,引導學生進行仔細地觀察與研究,并且深人地分析出現倒伏形象的原因,一方面,讓學生開動腦筋想出致使出現倒伏現象原因,另一方面,則讓學生對作物產量所造成的影響進行預測,幫助學生加深對生活中的技術問題與技術措施理解。

3結語

綜上所述,作物栽培學教學過程中,對農業技術進行推廣具有重要意義。教師應解放思想、開動腦筋,在農業教學中在課堂教學中貫穿農業技術教學,提升課程教學的實踐性與應用性。在課程教學過程中,進一步地推廣農業技術,提升學生的未來的就業競爭力。作物栽培學成為農業院校的重要專業課程,實踐性與應用性較強。通過作物栽培學課程的應用,可以推動農業技術的推廣。

參考文獻:

[1]邵慶勤,楊安中,牟筱玲,李孟良.淺議農業技術推廣在作物栽培學教學中的體現葉科技視界,2013,(32):19,44

[2]凌啟鴻.論中國特色作物栽培科學的成就與振興葉作物雜志,2003,(1):1一7-

第5篇：光學應用技術范文

一、前言

隨著光電子技術的快速發展，其應用越來越深入到社會生活的各個方面。傳統的理論教學已經不適合新的教學形式。因此，要打破原有的教學方法，改革原有的人才培養模式，著力提高學生實踐能力。項目教學法[1]是以項目為主線，以授課教師為主導，以學生為主體的教學模式。它是將具體項目貫穿于教學始終，以項目的形式引入基本原理[2]，在組織課堂教學過程中采用案例教學法注重對基本概念和基本原理的掌握，在進行實踐教學過程中以項目和任務為主要形式，為學生提出循序漸進、由表及里的學習方法和途徑，提高學生的創新精神與實踐能力，為社會培養優秀的應用型人才。

二、基于光電子技術課程的項目教學法的教學思路

在傳統的光電子技術教學過程中，以課堂為中心、以光電子技術理論知識點為線索，教師向學生單向講授理論知識。實踐教學環節多采取簡單模擬與驗證的方式進行，學生的實踐能力較差，創新精神薄弱。

為徹底改革上述教學模式上的不足，我們將項目教學法融入光電子技術的實際教學過程中。通過案例分解、項目遞進優化、項目完善完成等手段與方法，促使學生主動學習光電技術的基本概念、基本原理，掌握基本公式與基本計算，掌握光電技術的基本應用。在此過程中培養學生認真學習的鉆研精神，提高實際光電工程技能。按照項目的實際要求，從原理上進行綜合歸納與分析，確立方案。并根據方案進行具體的項目實施，在實施過程中，學生以學習小組的形式，充分發揮每個成員的潛能與素質，通力合作，最終完成項目的任務。

三、基于光電子技術課程的項目教學法的教學流程

1.第一階段：項目預備階段。首先，將項目的任務導入課堂教學中。教師在光電子技術課程整體上設計出一個或幾個基于光電子技術教學大綱基本要求的科研項目。此科研項目應該基本包括光電子技術的全部基礎理論的主要知識點，或者說涵蓋光電子技術教材的全部章節的主要內容，并且將項目分解成若干模塊，每一個模塊可以視為整體項目的子項目。每一個模塊應該是光電子技術教材的一個章節或幾個章節的內容的高度濃縮，而子項目為與本模塊相對應的需要具體解決的問題，其舉例說明見表1所示。表中所列的幾個子項目，又可以形成一個完整的較大項目：“可實現激光傳聲搖控即時顯示的海底機器人多功能探測系統”。其次，開始制訂項目的任務方案。在制訂過程中，學生小組成員要積極查閱各種學習資料，并進行詳細討論，深入分析本小組的項目任務。教師必須做出引導，指導學生采用正確的光電原理知識，建立并制訂合理的項目計劃。

2.第二階段：項目實施階段。要培養學生的協同創新思想，強調團隊的角色定位能力，確保協同溝通創新能力的培養。首先，需要進行項目分工與角色扮演，各個項目小組成員可以根據自己的興趣愛好進行分工，并確定好各自所扮演的角色與需要完成的任務，讓每一位成員都能參與其中。其次，需要創設情景并提出項目任務，教師可以通過多媒體教學手段，將學習內容與項目緊密結合，激發學生的學習熱情。最后，分組執行項目任務，教師根據每位同學的興趣愛好及自身的能力進行分組，以便在項目任務執行過程中能夠更好地發揮優勢互補作用。例如：“設計并制作一個激光傳聲裝置”小項目組共有六位同學，有兩位同學性格內向，對基本理論知識很扎實，主要負責資料的查閱與原理的理解；另外兩個同學對電路比較感興趣，熱衷于電路元器件及電路的搭建與調試；最后兩位同學注重整體的把握與項目進度的調整和掌控。他們各有側重，但又互相協調、通力合作，保證了項目的順利實施。

教師之間、學生之間、老師與學生之間形成協同創新關系。這時，學習過程已經初步成為人人參與的創造性的實踐活動，它注重的不是最終的結果，而是完成項目的全過程。其目的是在“項目優化”過程中把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發掘出學生的創造潛能，培養學生的自學能力、觀察能力、動手能力、科學研究和分析問題能力、協作和互助能力、交際和交流等綜合能力[3]。要求學生對每個模塊及模塊間進行多次的分析、設計與優化，循序漸進，最后圓滿完成項目。在項目分解、設計、分析、優化和完成的過程中，可以使原本模糊的理論知識更加清晰，從而加深學生對理論知識的深刻理解，更好地完成實際項目的優化與實際問題的解決。

3.第三階段：項目完善與總結階段。在第二階段結束之后，要求對整體項目進行遞進優化，從項目全局角度來分析、優化與提升。學生需要充分理解和掌握項目任務，運用互聯網技術對項目成果進行階段性小結，各個小組之間互相交流討論，從解決項目任務的關鍵點著手，完成項目實施工作。在項目實施的過程中進行組內的學習交流，并進一步完善項目任務學習成果。教師在這一階段主要扮演引導者的角色，確保各小組項目任務的順利完成。還是以“設計并制作一個激光傳聲裝置”小項目為例。在第二階段已經初步完成了項目之后，就要對項目結果進行完善與總結，包括電路性能、器件功能、激光調制方式、激光傳輸效率、項目作品外觀及其實用性等等方面；在提升項目作品性能與拓寬光電功能方面下功夫。在順利完成項目任務后，每一位學生都需要對自身的角色扮演以及項目完成情況進行回顧和總結，通過總結、報告或者主題演講等方式完成項目成果的交流。最后進行項目評價，評價的形式主要包括學生的個人評價、小組評價以及教師評價三種，通過評價結果對學生的學習成果進行最終的總結。

第6篇：光學應用技術范文

關鍵詞：仿真技術光纖通信實驗技術應用

隨著通信技術的迅猛發展，光纖通信作為通信專業的一門重要必修課程，在培養通信人才能力的角色中扮演著越來越重要的作用[1]。光纖通信是一門物理學和通信學的交叉學科，其中涉及很多物理學和通信學科的基礎理論和基礎知識，這給學生學習掌握好這門課程帶來很大的挑戰。

光纖通信作為一門工程學科，不僅僅教授理論內容，其實踐內容也占有非常重要的地位。由于資金的限制，電信級的設備無法購入，因此光纖通信實驗課基本以試驗箱為主，再配合其他測試儀器完成實驗教學，這種模式存在諸多問題，比如實驗設備具有使用壽命、易老化；實驗項目方法單一、缺乏靈活性；很難進行綜合性開發、二次開發；難以深入了解其內部工作原理等。隨著計算機仿真技術的發展，國內外高校越來越重視該技術在實驗教學中的應用，目前各大高校已經陸續開始建設虛擬仿真實驗室。本文將Optisystem和Matlab聯合仿真技術引入光纖通信實驗教學中，不僅克服了傳統實驗教學的弊端，還帶來了實驗開設的便利性、重復性、精準性等優勢，取得了良好的教學效果。

1.Optisystem仿真系統

Optisystem是加拿大Optiwave公司推出的一款計算機仿真系統[2]，主要用于光纖通信系統的器件仿真、系統設計等。Optisystem提供了良好的可擴展性，可與Matlab進行聯合仿真，只需要在仿真系統中添加一個Matlab組件即可，使用起來方便簡單[3]。在使用Optisystem與Matlab協同仿真的時候，首先要了解Optisystem的信號輸入Matlab工作空間的格式。

其數據格式如圖1所示。

圖1Matlab空間數據格式

由圖1（a）可以看出，Optisystem的信號格式包括“TypeSignal”，字符類型，表示該信號的類型為光信號、電信號或二進制信號；“Sampled”，結構體，Optisystem的信號就包含在該字段當中。“Parameterized”，結構體，參數化字段，表示一些與時間平均有關的量，如平均功率、中心波長、偏振態等；“Noise”，結構體，表示噪聲數據；“Channels”，表示該信號的波長，是指中心波長。

如果選擇的是頻率抽樣信號，則Sampled的數據格式如圖1（b）所示。如果選擇的是時間抽樣信號，則Sampled的數據格式如圖1（c）所示。到底是時間信號還是頻率信號，由具體問題決定。使用Matlab在時域對信號處理時，就選擇時域抽樣，否則，選擇頻域抽樣。由圖1（b）、圖1（c）看出，Smapled包含兩個字段，一個是Signal字段，該字段是信號在抽樣點的值，另一個是Frequency或Time字段，該字段是抽樣點的頻點或時間點。

2.頻域的Optisystem與Matlab聯合仿真

為了進一步說明Optisystem與Matlab聯合仿真技術在光纖通信實驗教學中的應用，用以下例子做說明。本部分是頻域的聯合仿真，第3部分是時域的聯合仿真。在本部分的例子中，我們使用Matlab代碼，對連續波激光器的輸出光譜進行右移1THz的操作。其搭建的Optisystem系統如圖2所示。

圖2光譜右移Optisystem系統

圖2中，連續波激光器發出的激光，輸入Matlab組件，使用Matlab組件對其進行頻移操作。注意：需要把Matlab組件中的“Sampledsignaldomain”設置為“Frequency”，表示在頻域采集信號。把Matlab組件中的“RunCommand”設置為Matlab腳本的名字。以下是編寫的Matlab腳本代碼，名字為frequench_shift.m

OutputPort1=InputPort1；

f=InputPort1.Sampled.Frequency；%輸入光信號的頻譜

OutputPort1.Sampled.Frequency=f+1e+12；%輸出光譜頻率右移1THz

使用光譜儀分別測試連續波激光器的輸出光譜和經過Matlab組件處理過后的光譜，分別如圖3（a）和（b）所示。

（a）（b）

圖3（a）連續波激光器光譜；（b）Matlab組件輸出光譜

通過比較圖3（a）和（b）可以看出，連續波激光器的輸出光譜中心頻率位于193.1THz處，而Matlab組件的輸出光譜位于194.1THz處，這說明光譜被Matlab組件右移了1THz。僅僅使用了三行Matlab代碼即實現了頻移操作，非常簡潔方便有效。

3.時域的Optisystem與Matlab聯合仿真

在時域的Optisystem與Matlab聯合仿真中，以光信號的幅度調制為例。搭建的Optisystem系統如圖4所示。

圖4Matlab實現的光信號幅度調制

在圖4中，連續波激光器輸出的光信號和調制信號輸入Matlab組件，Matlab組件完成對信號的光幅度調制。搭建Matlab組件時，需要設置兩個輸入端口，其中一個電端口，一個光端口。調制信號采用1Gbit/s的偽隨機序列，使用NRZ模塊產生1Gbit/s的NRZ格式的偽隨機序列。把偽隨機序列和連續波激光器輸出的光信號同時輸入Matlab組件，用來產生幅度調制光信號。對于光信號的幅度調制，其數學表達式為：

Eout（t）=Ein（t）.[modulation（t）]1/2

其中Eout（t）是輸出的光幅度調制信號，Ein（t）是輸入的連續波光信號，modulation（t）是調制電信號。

Matlab腳本代碼如下，名字為am.m

OutputPort1=InputPort1；

[is，cs]=size（InputPort1.Sampled）；

len=length（InputPort1.Sampled）；

forcounter=1：cs

OutputPort1.Sampled（1，counter）.Signal=...

InputPort1.Sampled（1，counter）.Signal.*...

sqrt（InputPort2.Sampled（1，counter）.Signal）；

end

（a）（b）

圖5（a）偽隨機序列時域波形；（b）光幅度調制時域波形

運行Optisystem系統，進行仿真，仿真結束，使用電域示波器（OscilloscopeVisualizer）觀測1Gbit/s的偽隨機序列NRZ碼時域波形。使用光域示波器（OpticalTimeDomainVisualizer）觀測Matlab組件的輸出時域波形，如圖5所示。

其中圖5（a）是偽隨機序列的時域波形，圖5（b）是經過Matlab處理之后的光幅度調制時域波形。通過對比圖5（a）和（b）可以知道，使用Matlab組件實現的幅度調制器，能夠正常地把偽隨機序列碼調制到光波上，從而實現數字光信號的幅度調制。

4.結語

本文以Optisystem和Matlab聯合仿真為例，介紹了仿真技術在光纖通信實驗教學中的應用。通過頻域聯合仿真和時域聯合仿真兩個實例，分析了在Optisystem中如何使用Matlab組件進行聯合仿真。使用聯合仿真技術，可以大大拓展Optisystem的使用范圍，學生通過使用仿真技術，不僅能夠把課堂上學習的理論知識應用于實踐，知其然也知其所以然，還能夠鞏固學習效果，提高能力，為培養應用型人才打下良好的基礎。

參考文獻： 

[1]王秋光，張亞林，胡彩云，趙瑩琦. OptiSystem仿真在光纖通信實驗教學中的應用[J].實驗室科學，2015（2）. 

[2]韓力，李莉，盧杰.基于Optisystem的單模光纖WDM系統性能仿真[J].大學物理實驗，2015（10）. 

第7篇：光學應用技術范文

關鍵詞：信息技術采納；網絡學習；應用與推廣

中圖分類號：G431 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）24-256-01

隨著計算機和網絡的普及，人們的工作方式和學習方式正在產生著巨大的改變。利用網絡進行學習對于實現終身學習有著重要的現實意義。在我國對于網絡學習的研究中，重點對于網絡學習環境的設計、學習方法和學習資源的使用以及相關的網絡學習理論的建設進行了探討，同時采用思辨的研究視角對網絡學習這一行為進行解釋。在我國現有的教育中，計算機教育已經在一程度上促進了現代教育的發展，利用計算機進行網絡學習不僅能夠顯著的改善教學效果，加快教學進度，同時也能夠增強學生的信息技術使用能力。

一、網絡學習的特點

1、學習過程具有非線性的特點

在傳統的教學環境中，通常采用教師主導，學生配合教師的教學活動的方式，學生在進行學習的過程中需要按照教師規定的學習內容和學習環節進行學習。這些環節在學習中需要按照一定的順序進行實施。學生在網絡環境中進行學習，學習過程具有非線性的特點，主要是由學生的學習特點決定的。學生能夠根據自身的需要，采用自身的學習方法將學習資源進行有效組合。網絡學習過程中的非線性的特點和學生學習過程中的即時性和隨機性緊密結合，符合學生學習中行為產生的特點。

2、學習過程的自主性

在網絡學習的過程中具有和傳統學習過程相同的特點，即都是在外在環境的刺激下形成的，但在學習的過程中，學生所扮演的較色卻產生了根本性的轉變。在傳統的學習中，學生所受到的刺激主要來自于括教師、學習環境和學習資源，而在網絡環境中學生受到的刺激則來自于計算機，通過網絡進行資源的交換和學習。學生的學習行為因此產生了轉變，學生能夠對學習環境進行自主控制，在這一學習過程中充分體現了人類進行學習的本質所在，學習是學生進行個體完善的行為實踐。

3、學習互動的生成性

網絡環境具有較強的開放性和匿名性的特點，這就為學生提供了自我表達和深度交互的有利條件。學生在網絡環境中進行學習能夠有效減少學生在學習過程中的焦慮感和約束感，為學生和學生之間、學生和教師之間進行交流提供了有力的條件，同時也能夠促進非預期性互動的形成，從而激發學生的思維能力，增強學生的學習興趣，提高學習效果。

二、網絡學習的應用和推廣

1、平臺選型

在進行平臺的選擇時對國內外的網絡學習平臺進行綜合比較和考察，對于平臺建設的過程中使用到的技術和平臺的功能、實用性進行了分析，對于教師的使用情況進行充分的了解，建立起了具有良好使用功能的平臺。平臺的選擇要能夠滿足全面的使用功能、對學生的學習起到良好的幫助、易于操作的要求，使學生在學習的過程中能夠對平臺進行積極的利用，為后期學習效果的提高打下堅實的基礎。

2、試點應用

在建立起了網絡平臺后，要在各教學活動中進行試點應用，同時要對能夠使用的教師提供有力的支持。在試用過程中，要積極爭取各使用教師的意見，對網絡進行不斷的改進，為之后的大范圍的應用提供有力的條件。對于一些具有較高的信息技術水平的教師，要充分發揮其帶頭模范作用，將網絡學習進行大力推廣。

3、使用擴展

在平臺的使用和推廣過程中，將學科建設和網絡學習進行有效結合，加強網絡在學習中的作用。在以往的教學過程中，網絡在學習中只是用于對課程進行展示，在教學過程中將教學任務和教學資源進行充分結合，能夠有效地提高教學效果。

4、課程建設

在網絡學習的推廣過程中采用激勵的方式是提高學習效果的重要措施。將網絡學習作為學校教學中的重要部分，通過其建設水平對學校的課程建設作出準確的評價。利用網絡學習對于學校的課程建設有著十分重要的影響。學生在進行網絡學習的過程中對教學資源的利用程度和師生之間的互動也是課程建設中的重要組成部分。在學校中的各個學科要利用課程建設制定出符合自身課程特點的網絡教學和學習模式。

5、支持服務

在進行網絡學習的推廣過程中，需要加大對于教師的培訓力度，進一步轉變教師的教學理念，促使教師能夠掌握住正確的教學方法和信息技術的操作、使用方法。針對這種情況，就需要采取相應的措施，建立起完善的支持服務。首先是為教師提供教育技術的培訓機會，為教師的網絡教學提供更加有效的建議。其次，根據學校中的教學實際情況對教師進行培訓，以基本的教學應用為基礎，切實解決教師在教學過程中產生的問題。最后，為教師提供全面的使用支持。在教師遇到教學難題時要進行及時的解決，保證教師使用網絡教學的效果。

三、結束語

在現代的教育方式中，網絡教育雖然并沒有得到全面的實施，成為主要的學習方式，但已經在教育過程中呈現出主流的發展趨勢，學習不僅僅可以在校園內，同時也可以采用虛擬的學習方式進行知識的學習。網絡學習對于現代人類的生活和學習方式產生了巨大的影響，也將會是建設學習型社會的主要動力。對網絡學習進行進一步的推廣能夠為人們提供更多的學習機會和學習資料。在今后的研究過程中，將對網絡學習進行更加全面的探討，從而促進網絡教育更好的發展。

參考文獻：

[1] 周 巖.基于TRA和TAM的大學生網絡學習行為模型構建[J].中國電化教育.2009（11）：58-62.

第8篇：光學應用技術范文

關鍵詞 棱鏡 全反射 折射率

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.01.045

0 引言

各類光學材料的折射率測量，是光學測量中最基本測量技術之一。通常測量折射率的主要方法是最小偏向角法和棱鏡法等。棱鏡的方法需要樣品具有一個完整的90切角（枰匝方刑厥獾募庸ぃ拍芄皇迪終庋耐昝狼薪恰6疚母齙睦餼雕詈戲ǘ員徊庋繁礱婀飩嘍紉約把沸巫吹囊蠖際親畹偷摹？

棱鏡耦合法可以實現對加工好的光學襯底材料進行非破壞性測量，他僅要求被測樣品具有一個光潔度稍好的表面就可以了。

本文介紹了這種測量方法的詳細理論和測量裝置。用這樣的一種方法可以通過簡單的樣品的撤換，簡單地實現對所有種類的光學襯底的折射率的測量。這種方法是基于光的全反射現象。通過對不同的材料所產生的折射率數值的變化，加深學生對光的折射和全反射臨界角現象的理解，更好地認識光的折射現象。也使得學生們對棱鏡本身的物理參數對光的折射所產生的影響有更進一步的認識。

1 測量原理

當1個直角對稱棱鏡，如圖1放置的時候，如果，，分別為棱鏡、空氣隙和光學襯底的折射率，為光束入射角，為入射面棱鏡角。實際測量中，當入射角變化到某一角度的時候，入射光線在棱鏡內將發生全內反射。

全反射是當光射到兩種介質界面，只產生反射而不產生折射的現象。

根據光的折射定律，入射角的正弦與折射角的正弦之比和入射角的大小無關，只與兩種介質的折射率有關，有： = = ，式中，、分別是入射空間介質和折射空間介質的折射率。

所以，產生全反射的條件是：（1）光必須由光密介質射向光疏介質；（2）入射角必須大于或等于臨界角。

所謂光密介質和光疏介質的概念也是相對的。兩種物質相比，折射率較小的，光速在其中傳播就比較快，為光疏介質；折射率較大的，光速在其中傳播就比較慢，為光密介質。

臨界角是折射角為90度的時候對應的入射角，也就是說，只有光線從光密介質進入光疏介質的時候，而且入射角大于或等于臨界角的時候，才會發生全反射現象。

利用折射定律和反射定律，在全發射發生的時候，真空中的波數和波導傳播常量之間滿足如下的關系，/ = ，可以推導出下列關系式①： =

顯然，已知棱鏡折射率，及棱鏡角，只需測得全反射臨界角，即可根據上邊的式子算出襯底的折射率。一般測量中使用的標準棱鏡，其物理參數和幾何參數都是確定已知的。入射光源一般為單色光源。按照圖中光路方向，大于0，上式取“+”。②

2 實驗誤差分析

由誤差理論可以得出折射率測量的絕對誤差公式

由此式可知，采用標準的棱鏡測量時，它的折射率和頂角的誤差 ， 是很小的。所以，襯底折射率的測量精度，主要取決于入射角的測量精度。入射光照射到棱鏡上以后會產生發散，這個發散角就可以引起全反射點的漂移。整個實驗引入的誤差也主要來源于此。實驗中可以使用激光器作為光源，經準直后其發散角可小于1- 4，進一步提高折射率測量的精度量級。有利于全反射點的測定。

3 結束語

綜上所述，棱鏡耦合法可以用于測量光學襯底材料的折射率，并且預期其測量精度也是可以令人滿意的。這種方法對被測樣品要求簡單，是一種非破壞性的測量方法，還可以用于測量各類光學薄膜參數的測定。改測量方法沒有中間步驟，避免了中間步驟產生的誤差，從而提高測量的精度。這種綜合的設計性的現代實驗內容，加深了同學們對理論知識的理解。

本文的棱鏡耦合法理論模型可以進一步引申，利用轉移矩陣的方法推導出色散方程，分析出空氣層厚度對測量結果的影響。得出需要特定精度時，空氣層厚度需要滿足的條件。③

基金項目：同時感謝國家自然基金（61108023），吉林省科技廳項目（20100702），以及教育部博士點基金（20110061 120056）項目給予的支持

注釋

① 李晶，李錫善，蔣安民，夏青生.棱鏡耦合法測波導襯底折射率.光學學報，1993.

第9篇：光學應用技術范文

關鍵詞：近場光學 顯微技術 發展 應用 展望

中圖分類號：O43 文獻標識碼：A 文章編號：1007—3973（2012）009—066—02

1 近場光學顯微技術概述

近場光學的作用主要是對束縛在物體表面的非輻射場進行探測。普通光學的分辨率與近場光學的分辨率存在不同。在理論上，由于衍射極限的限制，使得普通光學成像的分辨率低于入射光波長的一半，根據估算大概在200 nm左右。近場光學的分辨率是根據衍射場的非輻射量而得到提高，大概在一個波長以下，其實它的工作原理是將掃描系統的頻帶拓寬。

近場光學原理在應用中最常見的便是掃描近場光學顯微鏡，通過對衍射分辨率的突破，然后收集納米材料表面的光學信息。掃描近場光學顯微鏡（SNOM）它主要是由探針、信號采集和處理、探針—樣品間距反饋控制、X—Y掃描以及圖像處理幾部份組成。對于SNOM來說，如果要完成超衍射分辨率的工作，必須要能夠精確的掌握及控制探針—樣品間距。截至目前為止，實現精確控制探針—樣品間距主要有激光光點反饋模式和剪切力反饋模式。這兩種模式存在主要的區別便是光的問題。激光光點反饋模式是利用激光在探針接近物體表面時產生的光斑來確定探針—樣品間距。剪切力反饋模式就是根據樣品間的作用力，使得探針針尖在接近物體表面時發生變化，根據這樣的原理使得探針控制在z=5nm～20nm的范圍之內。運用剪切力反饋模式的原理得出的光學成像更具有真實性。

另外一種以近場光學原理為主的光學顯微鏡是光子隧道掃描顯微鏡，這種顯微鏡具有更高的分辨力，它的工作原理是利用光線探針接近近場光信號，分辨率取決于物體表面上光線點的面積。

2 近場光學顯微技術中的問題

2.1 納米級探針的制作

進場光學顯微技術是利用探針收集光場的信息，分辨率取決于探針尖的粗細和探測信息的精細結構。但是如果探針尖端過細，那么就會導致光的靈敏度降低。因此，在制作納米級探針時，必須要做到具體問題具體分析，必須要解決兩個問題：探針削尖化和亞波長孔徑的制造。

（1）探針削尖的方法。

通常情況下，在探針削尖的過程中，可以有兩種方法：

腐蝕法。這種方法被廣泛使用，可以利用HF酸和氨水對光纖芯進行腐蝕進而制作出不同的探針尖，但是這種方法具有高度的重復性。探針的圓錐角是可以改變的，取決于HF酸和氨水的綜合比例（1：X），當X由0.5增大到1.5時，針尖的圓錐角由15霸齟蟮？0啊5竊擻酶捶ㄖ譜魈秸耄溝霉庀嘸獯嬖諉絳緯煞稚⑹降納⑸渲行摹8薟歡涎芯糠⑾鄭殼翱梢栽擻靡恢止庀吮；ぬ錐怨餳飩懈矗傭貿齙奶秸爰獗冉瞎饣？

熔拉法。這種制作方法的原理是利用二氧化碳熔融光纖，在光纖兩端作用力使其形成絲狀，在用大力迅速將其拉斷，這樣形成的斷面是錐面，也可以用作探針尖。運用這種方法形成的探針尖比較光滑，在相同孔徑的情況下，腐蝕法卻比熔拉法的傳輸效率更高。熔拉法可以制作不同種類或形狀的針尖，但是相對來說成本高，設備昂貴。

（2）亞波長孔徑的制造方法。

納米光刻法：首先對要制作的光纖尖鍍膜，然后對其采用化學方法進行腐蝕，進而使用納米光刻法制成亞波長孔徑。

探針制造法：首先以二氧化碳激光加熱單模光纖，利用熔拉法使光纖頂端形成拋物面型的傳輸鋁尖，然后以5%的HF腐蝕探針尖端的細纖絲，這樣得到的探針的針尖更適合近場光學探測。

2.2 納米級樣品—探針間距的控制

為了保證近場光學中的超高分辨率，必須要保證探針在探測過程中對樣品的探測是無接觸掃描探測，這就要求必須要掌控好樣品—探針的間距。

在樣品—探針間距控制的過程中，剪切力調制是一種最常用的方法。它的工作原理是在亞波長范圍內保證探針—樣品間距的可靠性和穩定性，這種方法是一種非光學調制法。

剪切力通常是通過光纖頭與樣品表面的振動頻率探測得出的。當探針尖靠近樣品時，光纖頭的振動幅度是隨著樣品—探針間距和剪切力發生變化的，以此來測得探針—樣品間距的大小。在實際生活中，樣品—探針間距是通過壓電陶瓷的壓電效應測得的。

實際中通常采用壓電陶瓷的壓電效應測控樣品—探針間距。將高頻振動壓電管分為上下兩部分，下半部分以交流電壓激勵振動；上半部分有兩個電極，用于探測壓電陶瓷管（DPT）的振幅。由于剪切力對于探測振動的阻礙，DPT內部產生張力；又由于壓電效應引起感應電壓，將感應電壓作為反饋信號，經鎖相放大器達到控制樣品—探針間距的目的。利用這種方法，可以使得近場光學顯微技術更簡單化。除了此種方法可以測得樣品—探針間距，還可以利用電容傳感器、電壓—聲學法等來測得樣品—探針的間距

3 近場光學顯微技術的應用

3.1 物理領域的應用

近場光學顯微技術是物理領域重要的一部分，并且應用范圍極廣。

（1）光學可以成像，利用近場光學可以使得成像的分辨率達到納米量級。

（2）應用近場光學顯微技術，可以使得物理領域的光譜學研究更加深入。

由于研究發現的限制性，目前的光譜研究都處在宏觀水平，即使利用微區光譜也只能達到微米的程度。但是利用近場光譜儀器，可以實現納米級的測量，并且能夠區分納米量子線的光發射極多個量子線的發射譜。近場光學顯微技術可以在研究納米晶體、量子點、量子球方面發揮獨特而優越的作用。

3.2 生物領域的應用

近場光學顯微技術在生物領域的應用也是很廣泛的。利用近場光學顯微技術的超高分辨率，可以更清晰的測得生物標本中細胞膜和細胞壁的厚度以及它們的內部存在結構，并且還可以測得細胞膜內部與外部結構在不同環境下的不同變化。根據生物技術的發展，國外已經利用PSTM測得納米生物標本噬苗體細菌圖像的橢圓頭直徑為100 nm，圓柱尾直徑為10 nm。這樣精確的分辨率是以前的生物領域中不能做到的。

4 近場光學顯微技術未來前景展望

近場光學顯微技術使得衍射分辨率突破極限，并且促進了納米光學的發展，而且帶動了高密度光儲存、檢測生物單分子、細胞組織生命探測研究等多個領域的發展。

對于近場光學顯微技術未來的前景展望，應進一步研究樣品表面離激元產生機理，將更深入近場光學成像技術的創新和應用，包括亞波長和納米材料的應用。表面等離子晶體的新型納米光子學器件將得到迅速的發展，表面光波導將會引起科學領域的高度重視。在生命科學領域，TIRFM和SNOM的結合應用會獲得高分辨率的生物單分子光學圖像。另外，在大規模集成電路當中，利用反射式NSOM，對SRAM芯片進行表現成像來測量電路的線寬，將有非常廣泛的應用前景。

對于近場光學顯微技術的前景展望有著不可估量的飛躍，也必定會為各個領域的科學研究帶來更大的作用。

參考文獻：

[1] 王海潼，劉斐.近場光學顯微技術[J].應用光學，2005（5）.