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綜述
(1)受激輻射耗盡熒光顯微鏡的原理與實(shí)驗(yàn)裝置研究進(jìn)展 于建強(qiáng) 袁景和 李英駿
(15)ingan基發(fā)光二極管光效下降效應(yīng)研究進(jìn)展 汪延明 徐林煒 談健 許亞兵
大氣與海洋光學(xué)
(22)哈特曼-夏克波前傳感器的插值重構(gòu)算法 李晶 鞏巖
(29)雙尺度法下改進(jìn)分形海面電磁散射特性研究 陳瑜 林濤 胡云安 王宏偉
(35)利用激光降水粒子譜儀觀測(cè)北京夏季雨滴譜特征 徐文靜 蘇德斌 伽麗麗 于麗萍 許仕清 李棟
光纖光學(xué)與光通信
(43)基于光開(kāi)關(guān)和后向反饋技術(shù)的c或c+l波段可選擇的ase光源 王秀琳 黃文財(cái) 蔡志平
(47)基于sbs的填充液體的光子晶體光纖溫度傳感器 李紅兵 金艷云 方靖淮 施建珍 崔榮華
全息
(53)低頻全息光柵條紋方向的斜率研究 蒲利春 劉武棟
(59)基于快速傅里葉變換的相位解包裹算法 張志會(huì) 王華英 劉佐強(qiáng) 黃敏 劉飛飛 于夢(mèng)杰 趙寶群
(66)同軸數(shù)字全息相位恢復(fù)算法采樣距離優(yōu)化研究 韓冰 肖文 潘鋒 叢琳 戎路
圖像處理
(72)余弦型相位光瞳濾波器縮小徑向偏振光焦斑 郭玲 李勁松
儀器,測(cè)量與計(jì)量
(77)偏振光反射法測(cè)量薄膜參數(shù) 周進(jìn)朝 余文芳 黃佐華
(83)蓋革模式雪崩光電二極管光子計(jì)數(shù)探測(cè)原理研究 王弟男 陳長(zhǎng)青 王挺峰
(89)線偏振光反射法測(cè)量介質(zhì)材料折射率的方法 王澤斌 周進(jìn)朝 黃佐華
(94)3m長(zhǎng)折轉(zhuǎn)光管光軸平行性檢測(cè)新方法 張堯禹 李岷
(98)便攜式激光遠(yuǎn)程語(yǔ)音監(jiān)聽(tīng)裝置設(shè)計(jì) 黃貞 吳林富
集成光學(xué)
(102)高品質(zhì)二維三角晶格光子晶體90°弧度彎曲波導(dǎo) 唐發(fā)林 劉桂強(qiáng) 黎磊 龔麗霞 陳元浩 黃寬
激光器與激光光學(xué)
(107)海洋激光雷達(dá)水下目標(biāo)探測(cè)的蒙特卡羅仿真分析 吳方平 章曦 李配軍 吳王杰 蔣敏 李大鵬
(114)激光誘導(dǎo)氯化銅溶液等離子體特征參數(shù)的研究 羅文峰 鄭曉敏 朱海燕 李冬冬
(119)閥芯端帽工作面激光合金化tic工藝及性能研究 李淑玉 田新國(guó) 李成彪
(124)激光噴丸誘導(dǎo)三維殘余應(yīng)力場(chǎng)的二級(jí)模糊綜合評(píng)判 蔣素琴 葉鴻偉
(130)激光沖擊強(qiáng)化“殘余應(yīng)力洞”測(cè)試驗(yàn)證及抑制方法研究 薛彥慶 周鑫 李應(yīng)紅 賴志林
光學(xué)設(shè)計(jì)與制造
(138)基于短相干光干涉的平行平板型光學(xué)元件面形測(cè)量 王軍 陳磊 吳泉英 臧濤成
(144)基于dmd的紅外景象模擬投影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 董家寧 牟達(dá) 徐春云 李全勇 王文生
 
; (149)含有諧衍射面的單片式膠囊內(nèi)窺鏡光學(xué)設(shè)計(jì) 王軍華 盧景紅 徐敏
(155)雙視場(chǎng)長(zhǎng)波紅外光學(xué)系統(tǒng)無(wú)熱化設(shè)計(jì) 陳建發(fā) 王合龍 劉欣 潘枝峰
光學(xué)器件
(159)大型太陽(yáng)模擬器的散熱器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 段潔 安志勇 孫向陽(yáng) 張國(guó)玉
薄膜
關(guān)鍵詞:光電子技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革;教學(xué)方法
作者簡(jiǎn)介:李忠洋(1983-),男,山東棗莊人,華北水利水電學(xué)院電力學(xué)院,講師;邴丕彬(1982-),男,山東青島人,華北水利水電學(xué)院電力學(xué)院,講師。(河南 鄭州 450011)
基金項(xiàng)目:本文系華北水利水電學(xué)院2011年教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)10-0165-02
光電子技術(shù)是激光技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖傳感、光纖通信等眾多領(lǐng)域的交叉學(xué)科,它以電磁波為基本信息載體,通過(guò)對(duì)電磁波的控制、調(diào)制、接收、存儲(chǔ)、處理和顯示等技術(shù),獲取所需要的信息。“光電子技術(shù)”課程是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)課,承擔(dān)著鞏固基本原理、拓寬專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要作用。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠建立起有關(guān)光電子技術(shù)的基本概念,獲得與光電子技術(shù)相關(guān)的基本理論和基本技能,為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及今后從事本專業(yè)的工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生加深對(duì)“光電子技術(shù)”理論知識(shí)的理解和鞏固,通過(guò)對(duì)實(shí)物的觀察和研究,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),深化對(duì)光電子技術(shù)深層次規(guī)律的理解和領(lǐng)悟。開(kāi)展“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察記錄、分析推理等方面的能力十分有利。然而現(xiàn)在面臨的情況是一方面隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,光電子技術(shù)信息量成爆炸式增加;另一方面由于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的改革,使“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)數(shù)進(jìn)一步減少。這種矛盾的出現(xiàn),要求教師必須及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段等進(jìn)行改革與優(yōu)化,努力提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,以便在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi),將豐富的信息傳遞給學(xué)生,提高學(xué)生的動(dòng)手能力,保質(zhì)保量地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。
一、當(dāng)前“光電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題及原因分析
目前,隨著國(guó)內(nèi)高校高級(jí)教育人才的不斷引進(jìn),“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量不斷提高,但是隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)課程仍然存在著一些問(wèn)題。
1.對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性認(rèn)識(shí)不夠
部分學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)受傳統(tǒng)“應(yīng)試教育”思想的影響,長(zhǎng)期以來(lái)重視理論教學(xué),輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅是作為理論知識(shí)的驗(yàn)證,是理論教學(xué)的附屬品。基于上述錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)越壓越少。從實(shí)驗(yàn)教師的角度來(lái)講,實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)于理論教學(xué)難度大,實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但需要教材,而且需要實(shí)驗(yàn)器材;不但需要?jiǎng)幽X,而且需要?jiǎng)邮郑徊坏枰c校內(nèi)各部門打交道,而且有時(shí)還需要聯(lián)系校外有關(guān)單位。另外,實(shí)驗(yàn)教師在評(píng)優(yōu)、評(píng)職稱等方面機(jī)會(huì)較少、難度很大,因此很多教師沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上投入較多精力。
2.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)儀器落后陳舊,科技含量普遍較低;實(shí)驗(yàn)室面積不足,使得目前實(shí)驗(yàn)條件難以滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。以華北水利水電學(xué)院電力學(xué)院為例,光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室面積不足40平方米,實(shí)驗(yàn)臺(tái)只有4個(gè),每次只能滿足8位同學(xué)同時(shí)做實(shí)驗(yàn),而一個(gè)年級(jí)光電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生有120余人,所以實(shí)驗(yàn)室面積的不足嚴(yán)重限制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。另外,有些光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)需要使用激光器、光學(xué)探測(cè)器、光譜分析儀等貴重儀器,而實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有足夠的經(jīng)費(fèi)購(gòu)買這些儀器,因此實(shí)驗(yàn)器材的短缺嚴(yán)重制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織管理和考核問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理制度不夠完善,因此出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)多個(gè)部門都管而實(shí)際上誰(shuí)都管理不善的現(xiàn)象。教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系不夠健全,學(xué)生實(shí)驗(yàn)課成績(jī)考核不夠細(xì)致,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求遠(yuǎn)沒(méi)有對(duì)理論教學(xué)要求的嚴(yán)格,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量難以保證。
由于上述各方面的因素,高校現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、教學(xué)方法,以及各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套設(shè)施等都存在著與現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才要求不相適應(yīng)的地方。為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要,培養(yǎng)創(chuàng)新型、高素質(zhì)人才必須重視和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。
二、“光電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的對(duì)策分析
華北水利水電學(xué)院的“光電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)由電力學(xué)院電子教研室承擔(dān),在教學(xué)過(guò)程中,該教研室積極響應(yīng)教改要求,從自身水利水電的特色出發(fā),針對(duì)上述問(wèn)題積極探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,對(duì)如何提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了深入探討,逐步形成了一套自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。
1.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞在一定程度上取決于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施的優(yōu)劣。提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,必須加大投入,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),爭(zhēng)取讓每一個(gè)學(xué)生都有實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)和平臺(tái)。在設(shè)施精良的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)探索能力,無(wú)疑會(huì)極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更好地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,因此實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性不言而喻。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),一方面可依托學(xué)科基礎(chǔ),積極申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)資金,通過(guò)項(xiàng)目資助的方式逐步推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè);另一方面可積極尋求與相關(guān)單位的合作,以項(xiàng)目合作的形式取得雙方共贏,在鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ耐瑫r(shí),也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。學(xué)校有關(guān)職能部門要把好關(guān),根據(jù)學(xué)校的開(kāi)課情況做好實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃,提前落實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各項(xiàng)措施。實(shí)驗(yàn)教師要千方百計(jì)的提高實(shí)驗(yàn)室利用率,避免資源閑置和浪費(fèi)。
2.構(gòu)建一支精良的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍
一支高水平的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在,因此建設(shè)一支理論水平高、實(shí)驗(yàn)技術(shù)精湛、年齡結(jié)構(gòu)合理、責(zé)任心強(qiáng)、具有奉獻(xiàn)精神的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍刻不容緩。基于此,高校在引進(jìn)教師時(shí)應(yīng)盡可能引進(jìn)既具有較高專業(yè)理論知識(shí)又有較強(qiáng)實(shí)踐能力的綜合型人才。對(duì)剛參加工作的青年教師進(jìn)行職業(yè)道德和實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn),使青年教師樹(shù)立職業(yè)道德觀念,提升業(yè)務(wù)水平;聘請(qǐng)業(yè)內(nèi)知名專家對(duì)青年教師進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn),使青年教師學(xué)習(xí)新思想、新方法,掌握新設(shè)備、新技術(shù),提高青年教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。改善和提高從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作教師的待遇,提高廣大實(shí)驗(yàn)教師的積極性,吸引廣大教師尤其是高職稱教師積極參與實(shí)驗(yàn)教學(xué),使實(shí)驗(yàn)教學(xué)崗位成為能夠吸引人才和留住人才的崗位。
3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法,精煉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,改變傳統(tǒng)的“教師講,學(xué)生聽(tīng)、教師演示,學(xué)生觀看”的方法,以新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生探索未知世界的興趣。如在講到非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)時(shí),先提出問(wèn)題:一束不可見(jiàn)的激光在一定條件下能不能產(chǎn)生各種顏色的可見(jiàn)光,這樣會(huì)激起學(xué)生的興趣,使學(xué)生集中精力繼續(xù)聽(tīng)下去;然后通過(guò)教師的實(shí)驗(yàn)演示可看到在不同的實(shí)驗(yàn)條件下,不可見(jiàn)光可以轉(zhuǎn)換成紅橙黃綠青藍(lán)紫各種顏色的光。這樣在強(qiáng)烈興趣的引導(dǎo)下,學(xué)生會(huì)迫不及待的探索實(shí)驗(yàn)、了解實(shí)驗(yàn)原理,因此好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法會(huì)起到事半功倍的作用。
4.以興趣帶動(dòng)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
在人才教育中,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣尤為重要。興趣在學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)過(guò)程中起著巨大的內(nèi)驅(qū)作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要想方設(shè)法地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,讓學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程,并在參與中體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和成功的喜悅,真正調(diào)動(dòng)起學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。通過(guò)參加實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)給學(xué)生提供自我展示的平臺(tái),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為了給學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),華北水利水電學(xué)院光電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)立了激光開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、光纖傳感開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、光譜分析開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室、光學(xué)探測(cè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生在課外時(shí)間提供了廣闊的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),吸引了一大批學(xué)生進(jìn)入到各個(gè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下主動(dòng)探索未知領(lǐng)域,在鞏固理論知識(shí)的同時(shí)又鍛煉了學(xué)生們的實(shí)際動(dòng)手能力。在近幾年學(xué)校組織的光電子類和機(jī)電類的競(jìng)賽中華北水利水電學(xué)院取得了較優(yōu)異的成績(jī)。
5.改革實(shí)驗(yàn)考核方式,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展
傳統(tǒng)的考試題型和方式只適合對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的評(píng)價(jià),而實(shí)驗(yàn)?zāi)芰t是學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的綜合能力,傳統(tǒng)的題型和方式顯然無(wú)法勝任評(píng)價(jià)任務(wù),因此對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核要探索新的方式。為了使學(xué)生畢業(yè)后能更好地適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求,在探索實(shí)驗(yàn)考核的新方式時(shí)一定要注意與社會(huì)職業(yè)技能鑒定接軌,要建立起基本技能、專業(yè)技能及綜合技能考核體系,鼓勵(lì)學(xué)生參加各種職業(yè)技術(shù)能力考試,取得社會(huì)公認(rèn)的職業(yè)技能資格考試證書(shū)。另外,還要培養(yǎng)學(xué)生良好的從業(yè)規(guī)范和職業(yè)素質(zhì),使其在畢業(yè)時(shí)能達(dá)到勞動(dòng)準(zhǔn)入制度所要求的相關(guān)技能等級(jí)。
三、教學(xué)效果
本文通過(guò)分析“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題,從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教師隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)考核等多個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了深入分析,提出了改革方案。實(shí)踐證明,改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效激發(fā)學(xué)生的興趣,使學(xué)生在鞏固理論知識(shí)的同時(shí)又鍛煉了動(dòng)手能力,有效提高了“光電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。
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英文名稱:Chinese Journal of Electron Devices
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主辦單位:東南大學(xué)
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國(guó)際刊號(hào):1005-9490
國(guó)內(nèi)刊號(hào):32-1416/TN
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CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
SA 科學(xué)文摘(英)(2009)
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Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
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期刊簡(jiǎn)介
本刊主要向國(guó)內(nèi)外介紹有關(guān)電子學(xué)科領(lǐng)域的新理論、新思想、新技術(shù)和具有國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的最新研究成果和技術(shù)進(jìn)展。本刊發(fā)揚(yáng)學(xué)術(shù)民主,堅(jiān)持,為促進(jìn)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流、促進(jìn)電子科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。 本刊主要刊登真空電子學(xué)、微波電子學(xué)、光電子學(xué)、薄膜電子學(xué)、電子顯示技術(shù)、激光與紅外技術(shù)、半導(dǎo)體物理與器件、集成電路與微電子技術(shù)、光纖技術(shù)、真空物理與技術(shù)、表面分析技術(shù)、傳感技術(shù)、電子材料與元器件、電光源與照明技術(shù)、電子技術(shù)應(yīng)用,并涉及電子科學(xué)領(lǐng)域里的最新研究動(dòng)態(tài)。
主要欄目:
真空電子學(xué)
微波電子學(xué)
光電子學(xué)
電子顯示技術(shù)
激光與紅外技術(shù)
半導(dǎo)體物理與器件
集成電路與微電子技術(shù)
光纖技術(shù)
獲獎(jiǎng)情況
中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所“寬帶微波信號(hào)產(chǎn)生與傳輸?shù)墓庾蛹夹g(shù)”項(xiàng)目摘得2016年中國(guó)光學(xué)工程學(xué)會(huì)科技創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的桂冠。消息一出,人們?cè)陉P(guān)注和熱議這項(xiàng)創(chuàng)新成果的同時(shí),對(duì)于其背后的科研團(tuán)隊(duì),也是好奇心泛濫。
據(jù)了解,完成這項(xiàng)科研成果的牽頭單位,是中科院半導(dǎo)體研究所微波光電子團(tuán)隊(duì),由祝寧華研究員組建于1998年,是集成光電子學(xué)國(guó)家聯(lián)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院固態(tài)光信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分,目前有核心成員16人,在讀博士和碩士研究生30余人,主要致力于光電子技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究。
可以說(shuō),這是一支碩果累累的研究團(tuán)隊(duì)――至今為止,他們研制的高速激光器、高速探測(cè)器、窄線寬激光器等系列產(chǎn)品在中國(guó)電科集團(tuán)、航天集團(tuán)等50余家大型知名企業(yè)成功應(yīng)用,好評(píng)連連;他們?cè)诟咚倌M直調(diào)激光器的研究上已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平;他們出版了3部專著,發(fā)表了200余篇高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文,僅獲得的國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利就有近百項(xiàng)。
也可以說(shuō),這是一支低調(diào)的科研隊(duì)伍――在有點(diǎn)事兒就要“上熱搜”、“上頭條”的今天,他們瞄準(zhǔn)國(guó)家重大任務(wù)需求,專注探索前沿基礎(chǔ)科學(xué)和高新技術(shù)。就連這次獲獎(jiǎng),除了象征性地發(fā)了通稿之外,媒體上就再?zèng)]見(jiàn)關(guān)于他們的過(guò)多描述。
這種“猶抱琵琶半遮面”的神秘感,更是增加了人們的好奇和猜測(cè),他們?yōu)槭裁慈绱说驼{(diào)?他們究竟在研究什么?
瞄準(zhǔn)行業(yè)缺口
事實(shí)上,微波光電子團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)象―微波光電子技術(shù)、高速光電子技術(shù)―并不像人們想象的那樣神秘,嚴(yán)格來(lái)說(shuō)都屬于光電子技術(shù)的交叉方向,目前在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而這種交叉融合的方式,也是近年來(lái)光電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
光電子技術(shù),確切地應(yīng)該稱為信息光電子技術(shù),是光子技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合而成的高新技術(shù),涉及光顯示、光儲(chǔ)存、激光等領(lǐng)域,是未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù),也是我國(guó)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè),在國(guó)防工業(yè)、能源、汽車、信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著戰(zhàn)略性的作用。
1998年,受中科院“百人計(jì)劃”感召,祝寧華舉家從德國(guó)回到中國(guó),并在中科院半導(dǎo)體所組建微波光電子研究團(tuán)隊(duì)。此后近20年,這支隊(duì)伍在祝寧華的帶領(lǐng)下,逐漸成為我國(guó)光電子技術(shù)領(lǐng)域的代表性研究團(tuán)隊(duì)之一,并在高速半導(dǎo)體激光器等光電子器件及應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷取得創(chuàng)新突破,有效提高了我國(guó)光電子器件及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展水平。
最為稱道的成績(jī)之一,是他們提出了高速光電子器件動(dòng)態(tài)特性精確測(cè)試方法。祝寧華表示,芯片高頻特性的精確測(cè)試,一直是困擾業(yè)界的老大難問(wèn)題之一。“因?yàn)楣怆娮有酒某叽绶浅P。L(zhǎng)度僅有200~300微米,波導(dǎo)寬度僅有2~6微米,這使得芯片與測(cè)試夾具尺度之間相差了數(shù)百倍,并且芯片與測(cè)試儀器本身還存在嚴(yán)重的阻抗失配(激光器3~8歐,探測(cè)器和調(diào)制器數(shù)百歐),所以在原來(lái)的技術(shù)水平下,要想實(shí)現(xiàn)精確測(cè)試難度非常大。”
微波光電子團(tuán)隊(duì)在祝寧華帶領(lǐng)下,針對(duì)這一難題開(kāi)展研究攻關(guān),有效解決了微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)中的相位不確定性、校準(zhǔn)方程相關(guān)性、頻率限制等關(guān)鍵問(wèn)題。這一突破讓扣除測(cè)試儀器和夾具的影響變?yōu)榭赡埽瑸楂@得較為準(zhǔn)確的高頻特性參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。
據(jù)悉,光電子器件高頻響應(yīng)測(cè)試主要分為兩類―采用微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量器件在某一驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度和不同頻率下的響應(yīng)特性,以及采用誤碼分析儀測(cè)量器件在不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)幅度和某一速率時(shí)的響應(yīng)特性。
據(jù)祝寧華介紹,一直以來(lái),業(yè)界都沒(méi)有能適用于不同頻率和不同驅(qū)動(dòng)幅度下響應(yīng)特性的測(cè)試方法和分析模型。意識(shí)到這一需求缺口,微波光電子團(tuán)隊(duì)在前期所獲突破的基礎(chǔ)上繼續(xù)展開(kāi)研究,首次提出了激光器動(dòng)態(tài)P-I特性曲線/曲面的概念,并給出了相應(yīng)的測(cè)試方法。一系列測(cè)試證明,采用該方法商用儀器能夠獲得器件特性的直觀描述,從理論上解決了工作參數(shù)優(yōu)選的問(wèn)題,為獲得最佳高頻響應(yīng)特性提供了技術(shù)保證。
大膽決策創(chuàng)新
正所謂“蛇無(wú)頭而不行,鳥(niǎo)無(wú)翅而不飛”,每個(gè)隊(duì)伍都有其靈魂人物,并且作為隊(duì)伍的核心,其實(shí)力也極其重要。對(duì)于微波光電子團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),這個(gè)人無(wú)疑是祝寧華,他專注科研、淡泊名利的精神一直感染著團(tuán)隊(duì)里的每一個(gè)人。
在從事高速光電子學(xué)理論、器件及系統(tǒng)研究的30多年里,祝寧華修正了光電子器件的模場(chǎng)理論,建立了器件優(yōu)化設(shè)計(jì)分析模型,提出了一系列測(cè)試和封裝設(shè)計(jì)方法,組織了光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的研究和實(shí)施,為我國(guó)光電子學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
多年來(lái),微波光電子團(tuán)隊(duì)之所以能夠頻頻在光電子研究領(lǐng)域取得創(chuàng)新和突破,一定程度上與祝寧華這個(gè)帶頭人多次敢為人先的大膽決策息息相關(guān),封裝技術(shù)的創(chuàng)新就是一個(gè)很好的例子。
封裝技術(shù),是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù),也可以是指半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼,發(fā)揮著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用,同時(shí)也是溝通芯片內(nèi)部與外部的橋梁―芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此,對(duì)于很多集成電路產(chǎn)品而言,封裝技術(shù)是非常關(guān)鍵的一環(huán)。
TO封裝是激光器比較常用的一種成本較低的封裝技術(shù),一直以來(lái)業(yè)界普遍認(rèn)為,這項(xiàng)技術(shù)只適合封裝低速率半導(dǎo)體激光器。祝寧華卻不這么認(rèn)為,他向863專家組提出了研制高速TO激光器的大膽建議。
隨后,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)展開(kāi)攻關(guān),提出了一種光電子芯片本征動(dòng)態(tài)特性參數(shù)提取方法,可以扣除芯片電極和封裝所引入寄生參數(shù)的影響。同時(shí),他們還提出了封裝設(shè)計(jì)潛在帶寬分析的概念,據(jù)此發(fā)展了封裝寄生參數(shù)影響的綜合評(píng)估技術(shù),為芯片及模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有效手段。
這些創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路后來(lái)被微波光電子團(tuán)隊(duì)成功應(yīng)用于激光器、探測(cè)器和調(diào)制器的封裝設(shè)計(jì)中,研制出10Gb/s和40Gb/s數(shù)字通信激光器模塊,并與華為、中興、光迅、海信等公司合作,開(kāi)發(fā)了一系列高速光收發(fā)模塊,近五年累計(jì)創(chuàng)造了近20億元的新增銷售。
與此同時(shí),祝寧華長(zhǎng)期從事高速激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究,在意識(shí)到這一光電子器件的發(fā)展前景時(shí),他在我國(guó)率先提出了研究高速激光器的建議,并從1998年開(kāi)始,先后主持研制了2.5GHz、10GHz、18GHz高速激光器相關(guān)項(xiàng)目,使我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)水平從起步到跟蹤發(fā)展再到國(guó)際領(lǐng)先,為我國(guó)多個(gè)重大型號(hào)任務(wù)中核心元器件的自主可控做出了貢獻(xiàn),相關(guān)成果獲2013年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。他將這些研究整理成《光電子器件微波封裝和測(cè)試》、《光纖光學(xué)前沿》等專著并出版,為我國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了指導(dǎo)和借鑒。
超前布局規(guī)劃
多年來(lái),微波光電子團(tuán)隊(duì)都能夠在激烈競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī),對(duì)所處行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)判,并提早部署研究計(jì)劃。這已經(jīng)成為他們的制勝法寶。最具代表性的,就是他們對(duì)光電子發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)判。
眾所周知,全球已經(jīng)步入信息經(jīng)濟(jì)時(shí)代,信息產(chǎn)業(yè)成為了許多國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)。而光電子技術(shù)的發(fā)展在很大程度上決定著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。祝寧華介紹說(shuō),高速光電子器件在光通信系統(tǒng)的各個(gè)層次都有重要應(yīng)用,如高速光傳輸、大容量光交換、寬帶光接入和微波光子技術(shù)等,是實(shí)現(xiàn)高速光信息生產(chǎn)、傳輸、放大、探測(cè)、處理等功能的器件,是寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的核心,而激光器則是光通信系統(tǒng)的“心臟”。
祝寧華很早之前就曾指出,隨著光網(wǎng)絡(luò)和光通信技術(shù)向大容量、低功耗和智能化方向發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)更高速、更寬帶光通信傳輸系統(tǒng),光電子集成將會(huì)成為高速光電子器件的發(fā)展趨勢(shì)之一,同時(shí)也是突破速率和能耗兩大制約光通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展瓶頸的有效途徑,而高速激光器的研制也會(huì)成為行業(yè)焦點(diǎn)。
意識(shí)到這一發(fā)展方向的重要性,2009年左右,祝寧華組織實(shí)施了“信息光電子學(xué)”系列研討會(huì),以及863計(jì)劃和基金委“十二五”、“十三五”光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究,促成了多個(gè)863主題項(xiàng)目和國(guó)家基金委重大項(xiàng)目的立項(xiàng),積極推動(dòng)了高速光電子集成芯片的發(fā)展。
不僅如此,祝寧華還帶領(lǐng)微波光電子團(tuán)隊(duì)針對(duì)高速光電子集成器件在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展深入探索研究,取得了突破性進(jìn)展。他們提出了光電子集成芯片陣列三維封裝技術(shù),解決了光電子集成芯片封裝過(guò)程中面臨的微波阻抗嚴(yán)重失配、模場(chǎng)失配和串?dāng)_等難題。美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)刊物OPN以《中國(guó)光子集成》為題對(duì)微波光電子團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究進(jìn)展做了大篇幅封面報(bào)道,進(jìn)一步提升了我國(guó)在這一前沿領(lǐng)域的國(guó)際影響。
成績(jī)證明實(shí)力
在過(guò)去的近20年,祝寧華帶領(lǐng)的這支隊(duì)伍在高速光電子器件領(lǐng)域的研究中,為我國(guó)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)創(chuàng)新突破,但他們卻很少對(duì)外提及。對(duì)他們來(lái)說(shuō),科研需要沉浸其中,而他們有限的時(shí)間只夠用來(lái)投入研究,再無(wú)暇顧及其他。所以這些年,這支隊(duì)伍證明自己實(shí)力的方式“簡(jiǎn)單”、“粗暴”―不斷創(chuàng)新、不斷突破,不斷刷新成果記錄:
他們?cè)诠馔ㄐ藕凸饩W(wǎng)絡(luò)的核心器件高速光波導(dǎo)調(diào)制器的研制方面,采用保角變換法和點(diǎn)匹配法,很好地解決了以有限元為代表的常用數(shù)值計(jì)算法難以精確描述光調(diào)制器電極邊緣效應(yīng)的難題,確保了光波和微波傳輸特性測(cè)試分析的精確度,為器件設(shè)計(jì)和制備提供了有效保證。
他們首次將變分理論用于光波導(dǎo)傳輸特性分析,有效解決了采用數(shù)值分析法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)面臨的異常困難,建立了光波導(dǎo)基膜和高階模場(chǎng)分布的解析表達(dá)式,并在此基礎(chǔ)上獲得了導(dǎo)模數(shù)目和模式傳播常數(shù)等參數(shù),在不同結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)分析中成功應(yīng)用,相關(guān)成果榮獲中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)三等獎(jiǎng)。業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)稱:“該方法表達(dá)式簡(jiǎn)單、參數(shù)確定方便、精確度高,為完善光波導(dǎo)理論體系作出了重要貢獻(xiàn)。”
他們創(chuàng)新性地提出基于頻率分束法的光外差技術(shù),將光譜結(jié)構(gòu)分析從光域轉(zhuǎn)到電域,解決了傳統(tǒng)Michelson干涉儀光譜分析法存在的光束發(fā)散、透鏡振動(dòng)等限制問(wèn)題,將光譜分辨率由105提高到了1017。借助這一方法,他們研究了光波列(構(gòu)成光譜的基本單元)的線寬和長(zhǎng)度,以及時(shí)間和頻率分布規(guī)律,建立了半導(dǎo)體激光器超精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)模型。同時(shí),基于該理論,他們還提出了非對(duì)稱耦合腔的單片集成激光器機(jī)構(gòu),能夠?qū)⒕€寬壓榨到35KHz以下,比常規(guī)DFB激光器小了2個(gè)量級(jí)。航天五院測(cè)試后確認(rèn)其滿足航天定標(biāo)要求,意味著我國(guó)在該類核心器件的研發(fā)上實(shí)現(xiàn)了自主可控。
他們還大膽提出頻率相干性概念,完善了波長(zhǎng)不同的兩束光相干性描述,明確雙光束拍頻產(chǎn)生微波信號(hào)的頻譜線寬取決于光束相干性,與光束本身光譜線寬無(wú)關(guān),以及兩個(gè)單片集成激光器的輸出光也具有頻率相干性,并首次實(shí)現(xiàn)了基于微波光子技術(shù)的單片集成窄線寬微波源芯片,具有體積小、調(diào)諧范圍大、不需要微諧振器等特點(diǎn)。
這種可調(diào)諧激光器在5微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了DC~40GHz的快速掃頻,與傳統(tǒng)電子學(xué)微波源技術(shù)相比,大大拓寬了頻帶快讀,掃頻速率提高了3個(gè)量級(jí)。這一突出成果一經(jīng)發(fā)表,便立刻獲得了UrekAlert和總參某部的高度關(guān)注,認(rèn)為該方法為實(shí)現(xiàn)高效電子對(duì)抗裝置及系統(tǒng)提供了可能。
…………
在科研上,這支隊(duì)伍的表現(xiàn)其實(shí)很高調(diào)―提出大膽建議的是他們,提前判斷發(fā)展趨勢(shì)的是他們,打破國(guó)外禁運(yùn)限制的也是他們,這些華麗的成果是他們非凡實(shí)力的最佳佐證。低調(diào),只是為了屏蔽一切干擾和雜念,心無(wú)旁騖地沉浸在科研的世界中。
對(duì)于光電子技術(shù)的未來(lái),祝寧華表示,光電子技術(shù)發(fā)展至今,已經(jīng)對(duì)國(guó)家的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響,大到軍工、航天、國(guó)防等領(lǐng)域,小到家用電器的信號(hào)傳遞、燈光照明等。全球光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模已超1萬(wàn)億美元,我國(guó)的光電子技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)也始終保持著兩位數(shù)的高速增長(zhǎng),市場(chǎng)可觀、潛力巨大。
在信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程中,通信工程是非常具有前景的一個(gè)領(lǐng)域。其涉及到光纖通信、數(shù)字移動(dòng)通信,以及現(xiàn)在人們都廣為熟知的互聯(lián)網(wǎng)通信工程。這些通信工程在傳遞和獲取信息方面,都是非常便捷的而且具有極高的效率。所以,通訊工程又被認(rèn)為是極具活力的領(lǐng)域。現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入到了信息時(shí)代,也被稱為是“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”時(shí)代,這些都與通信工程存在著密切的關(guān)系。到上個(gè)世紀(jì)末為止,互聯(lián)網(wǎng)就已經(jīng)廣泛地被使用了。這就是昭示著通信工程的已經(jīng)在此時(shí)嶄露頭角。與此同時(shí),在互聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下,通信工程也開(kāi)始迅速崛起。目前,寬帶已經(jīng)遍布千家萬(wàn)戶,人們坐在家里面,就可以環(huán)游世界,獲得自己所需要的各種各樣的信息,而且還可以及時(shí)處理。信息產(chǎn)業(yè)所涵蓋的范圍非常廣泛,一些當(dāng)今所最為流行的領(lǐng)域幾乎都會(huì)與其有直接或者間接的關(guān)系。諸如各種信息交流所通過(guò)的媒介以及在進(jìn)行信息處理的時(shí)候所需的各種器件設(shè)備,甚至于原材料從生產(chǎn)到銷售的各種流程,以及與電子相關(guān)的各種新技術(shù)等,成為了引領(lǐng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)力量。通信工程的迅速興起,帶動(dòng)著通信產(chǎn)業(yè)在全球持續(xù)發(fā)展,從而將人類社會(huì)帶進(jìn)了知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代。
2電子技術(shù)與通信工程之間的關(guān)系
電子技術(shù)與通信工程之間的關(guān)系是相輔相成的。從原理上來(lái)分析,電子技術(shù)與通信工程之間存在著密切的關(guān)系,而且是相互依賴的。從應(yīng)用領(lǐng)域上來(lái)分析,電子技術(shù)與通信工程可以相互促建,并且實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用領(lǐng)域上的密不可分。這主要體現(xiàn)在電子技術(shù)與通信工程相結(jié)合,帶動(dòng)著相關(guān)的學(xué)科,如物理電子、光電子學(xué)以及微電子學(xué)等等進(jìn)一步向應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展,構(gòu)建了現(xiàn)代信息社會(huì)的工程領(lǐng)域。其為社會(huì)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步,奠定了良好的基礎(chǔ)。電子技術(shù)可以用來(lái)解決電子元器件、集成電路以及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等等的工程技術(shù)問(wèn)題,而信息技術(shù)所處理的工程性問(wèn)題都與信息的傳輸、交換以及信息的處理和檢測(cè)信號(hào)有直接關(guān)系。實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)與通信工程的合作,在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),還在中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮了巨大的不可替代的作用。電子技術(shù)與通信工程相結(jié)合,將時(shí)代推進(jìn)了一個(gè)新的發(fā)展階段。從工程技術(shù)的角度來(lái)看,其所涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域遍及社會(huì)的各個(gè)角落。移動(dòng)通信與個(gè)人通信,寬帶通信與寬帶通信網(wǎng),這些都是人們生活中所直接接觸到的,甚至于一些通信網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)語(yǔ)音處理并且實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。在媒體通信中,使用信號(hào)處理及其應(yīng)用技術(shù),可以滿足人們的各種高質(zhì)量需求。還有光電子學(xué)與光纖通信工程、微波工程、真空電子工程和納米材料與技術(shù)等,都是電子技術(shù)與通信工程相結(jié)合科技成果。
3總結(jié)