激光原理論文精選(九篇)

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第1篇：激光原理論文范文

關(guān)鍵詞 激光原理 教學(xué)改革 課程建設(shè)

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2012）24-0004-02

激光是二十世紀(jì)人類的重大科技發(fā)明之一，被譽(yù)為繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明，被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”，它對人類社會生活產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響。作為高技術(shù)的研究成果，它不僅廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)研究的各個前沿領(lǐng)域，而且已經(jīng)在人類生產(chǎn)和生活的許多方面得到了大量的應(yīng)用，與激光相關(guān)的產(chǎn)業(yè)已在全球形成了超過千億美元的年產(chǎn)值。由于各行各業(yè)都應(yīng)用激光進(jìn)行技術(shù)改造和新技術(shù)的開發(fā)研究，除了文科的幾乎所有理工農(nóng)醫(yī)的高等院校都開設(shè)了激光原理和應(yīng)用的課程。

《激光原理》是光信息科學(xué)與技術(shù)和應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生對激光的基本概念、基本技術(shù)和基本器件有比較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程技術(shù)問題的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。然而，《激光原理》又是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程物理概念抽象和理論性強(qiáng)，基礎(chǔ)知識面廣，學(xué)生往往因缺乏感性認(rèn)識，不易理解，感到難學(xué)，這對老師的教學(xué)水平和教學(xué)方法提出了考驗(yàn)。筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，從以下幾個方面對《激光原理》課程教學(xué)改革進(jìn)行了探索。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

《激光原理》課程主要介紹激光的產(chǎn)生條件、激光器的工作原理和激光器的輸出特性，這部分內(nèi)容理論性強(qiáng)，需要應(yīng)用原子物理、量子力學(xué)、熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理、光學(xué)和高等數(shù)學(xué)等課程的結(jié)論和基礎(chǔ)，公式繁多、推導(dǎo)復(fù)雜、理論抽象，具有相當(dāng)?shù)碾y度和深度。在《激光原理》的教學(xué)過程中，我們還增加了部分激光技術(shù)的內(nèi)容，比如激光器輸出的選模技術(shù)、激光器的穩(wěn)頻、激光束的光束變換，以及激光的調(diào)制、偏轉(zhuǎn)、調(diào)Q和鎖模技術(shù)等，這部分內(nèi)容是從事光信息科學(xué)與技術(shù)人員必須掌握的基本知識，通過對這些知識的學(xué)習(xí)能夠加深學(xué)生對激光器原理的理解和掌握。為了進(jìn)一步加深印象，我們對典型的激光器進(jìn)行了介紹，比如紅寶石激光器、汝玻璃激光器、Nd：YAG激光器等固體激光器，He-Ne激光器、CO2激光器、Ar+激光器等氣體激光器，以及燃料激光器和半導(dǎo)體激光器等都做了簡要的介紹。

在教材方面，我們選擇了上海理工大學(xué)陳家璧教授編寫的《激光原理及應(yīng)用》（電子工業(yè)出版社）作為教材。這本教材的內(nèi)容章節(jié)安排合理，知識點(diǎn)覆蓋面廣，理論體系較為完整，同時這本教材是在大學(xué)的普通物理學(xué)的基礎(chǔ)上編寫的，從激光的物理學(xué)基礎(chǔ)出發(fā)，著重闡明物理概念以及激光輸出特性與激光器的參數(shù)之間的關(guān)系，盡量避免過多的理論計(jì)算，以掌握激光器的選擇和使用為主要目的。因此這本教材的內(nèi)容對學(xué)生來講不難理解，所講授的內(nèi)容比較容易掌握。我們還增加了一本國際公認(rèn)的經(jīng)典教材作為參考書：Christopher C. Davis編寫的《Lasers and Electro-Optics：Fundamentals and Engineering》， Cambridge University Press。

二、教學(xué)手段的改革

在教學(xué)過程中建立師生平等的民主教學(xué)氛圍。改變“教師為主，學(xué)生從屬”的教學(xué)模式，本著師生平等的原則，以參與者的身份在教學(xué)活動中創(chuàng)造一種愉快輕松的氛圍，挖掘和調(diào)動學(xué)生的潛力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

教學(xué)方式以課堂授課為主，同時考慮到激光中有很豐富生動的現(xiàn)象，注重和提倡采用多種手段進(jìn)行多種形式的教學(xué)，充分體現(xiàn)光學(xué)這門課豐富多彩、形象生動的特性，輔助的教學(xué)手段主要是利用計(jì)算機(jī)的多媒體功能。比如為了增強(qiáng)激光原理教學(xué)中關(guān)于激光器的光場分布的直觀性，采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程，計(jì)算模擬激光器的光場分布，可以直觀地給出三維穩(wěn)態(tài)分布圖，融合計(jì)算機(jī)的靈活性、新穎性和光學(xué)現(xiàn)象的直觀性及趣味性。通過演示實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們觀察到各種激光現(xiàn)象，展現(xiàn)了“百聞不如一見”的效果，使學(xué)生進(jìn)一步加深了對課程內(nèi)容的理解，激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心，刺激同學(xué)們的思考。

另外，在教學(xué)過程中開展啟發(fā)式和討論式教學(xué)。從人才培養(yǎng)的角度來說，學(xué)生與老師應(yīng)該具有互動性。開展啟發(fā)式和討論式教學(xué)，甚至適當(dāng)運(yùn)用跳躍式的教學(xué)方法來組織教學(xué)內(nèi)容。給學(xué)生留出鉆研的空間。這不僅有利于提高教師教學(xué)研究的積極性，更能挖掘?qū)W生的開放性思維和獨(dú)立、大膽地學(xué)習(xí)和思考問題的能力，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生全面的科學(xué)素質(zhì)和教學(xué)相長的目的。

三、考核方式的改革

考核方式已成為課程改革的一部分，與課程的實(shí)施方法相輔相成。傳統(tǒng)理工科院校的考核主要以閉卷筆試加平時成績的形式進(jìn)行。在實(shí)際的考核過程中，我們逐漸加大平時成績的比例，減少閉卷筆試成績的比例。平時成績的考核形式可以多種多樣。比如，在授課過程中，對課程中某幾個重要的知識能力點(diǎn)，設(shè)立幾個小課題。讓學(xué)生們查找資料，撰寫論文，通過讓他們深入實(shí)踐，促進(jìn)對知識點(diǎn)的掌握，強(qiáng)化學(xué)生自己思考的過程，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)意識、獨(dú)立科研意識和能力，達(dá)到素質(zhì)型人才培養(yǎng)之目的。

如何提高《激光原理》課程的教學(xué)質(zhì)量，如何優(yōu)化和深化理論教學(xué)是一個長期的課題。針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核方式等方面進(jìn)行改革，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維、從事科學(xué)研究和撰寫學(xué)術(shù)論文的能力，提高他們的綜合素質(zhì)和競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳家璧，彭潤玲主編.激光原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]馬再如.關(guān)于提高激光原理與激光技術(shù)課教學(xué)質(zhì)量的探討[J].高等教育研究，2012，（1）.

[3]袁杰，王飛，趙洪常，楊開勇，羅暉，張斌，許光明.淺談在本科生基礎(chǔ)課程《激光原理》教學(xué)中的幾點(diǎn)體會[J].中國教育導(dǎo)刊，2009，（34）.

第2篇：激光原理論文范文

你的天方夜譚，我來成全

23年前，34歲的譚立英在北京圖書館查閱資料，準(zhǔn)備她的碩士畢業(yè)論文。查閱了上千篇資料后，有關(guān)衛(wèi)星激光通信的數(shù)據(jù)讓她眼前一亮――衛(wèi)星與衛(wèi)星間、衛(wèi)星與地面間用“光”連接起來，可以形成空間的信息高速公路。要是能在浩瀚空間建立一個無線光網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時進(jìn)行高速信息傳輸，這將是一件多么了不起的事情??！

這個想法令譚立英興奮不已，可當(dāng)她著手去做這件事情時，難度大于想象。彼時，她是哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系的教師，一個5歲孩子的媽媽，每天一邊上課，一邊做碩士論文，還要照顧孩子。丈夫加同事馬晶遠(yuǎn)在日內(nèi)瓦深造。在當(dāng)時那個年代，衛(wèi)星微波通信還不成熟，更不要說是衛(wèi)星激光通信，幾乎所有的人都認(rèn)為譚立英的想法是天方夜譚，包括譚立英當(dāng)時的導(dǎo)師。

導(dǎo)師勸她：“方向雖好，但難度太大了，難以畢業(yè)。你要堅(jiān)持做這個，碩士論文所需的研究費(fèi)用還要你自己解決?！弊T立英點(diǎn)點(diǎn)頭，說：“會想到辦法的?！逼鋵?shí)，她一點(diǎn)辦法都沒有，她只是怕絲毫猶豫都會讓心中燃燒的激情之火熄滅。她34歲了，不想在這個能有所成就的年紀(jì)里，提前老氣橫秋。

譚立英沒有想到，為了她的項(xiàng)目，丈夫提前回國。他把家里所有存款取出來，一共不到2萬元，對她說：“沒經(jīng)費(fèi)，我們就用家里的錢，我陪著你一起干?！?/p>

久別重逢，夫妻倆的卿卿我我就是通宵地討論那片科學(xué)的空白之地。5歲的女兒聽得厭煩了，嫉妒地對爸爸說：“你都有一年多沒看到我了，我還是沒有你們的課題重要，我真想變成天上的衛(wèi)星，讓你們天天研究研究我?！迸畠旱脑挘逊蚱迋z逗笑了。譚立英親親女兒，牽牽丈夫的手，看看窗外的夜空，想想自己即將要做的連結(jié)天與地的事情，她的幸福神圣而隱秘。

連接天地的幸福，神圣隱秘

創(chuàng)業(yè)之初的日子無比艱難。他們的實(shí)驗(yàn)室設(shè)在一間地下室里，潮氣重，所有的紙質(zhì)材料因浸入了潮氣而變得綿軟，難以翻閱。馬晶放了一個除濕機(jī)，每天都能抽出三箱水來。

家里的積蓄和微薄的工資是全部科研經(jīng)費(fèi)，譚立英不得不算計(jì)著花。為了節(jié)省費(fèi)用，譚立英出門能步行絕不坐公交，坐火車也只買硬座，餐桌上長年是白菜土豆。女兒三番兩次抗議后，每周的土豆燉白菜里可以出現(xiàn)幾片肥瘦相間的肉，算是改善了伙食。以至于女兒說：“在咱們家，實(shí)驗(yàn)是親生的，我是馬路上撿來的。”

盡管如此，困難依然接踵而至。建立理論模型需要實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證，沒有經(jīng)費(fèi)就沒有最基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，初步的原理驗(yàn)證無法進(jìn)行。一天，馬晶略帶得意地安慰妻子：“咱們的儀器有了。”他賣起關(guān)子說，這是個秘密。

兩天后，馬晶神秘地把妻子帶到實(shí)驗(yàn)室。拉開實(shí)驗(yàn)室門的一剎那，譚立英驚呆了――地上擺了一堆破爛。馬晶如數(shù)家珍：“這是教學(xué)實(shí)驗(yàn)室報(bào)廢的儀器，有些修一修興許能用?！弊T立英半信半疑。之后的幾天，夫妻倆在實(shí)驗(yàn)室忙活開了。他們首先將這些破爛整理歸類，湊成了幾件“整尸”，然后“解剖”“移植”“再造”“重組”，它們重新變成了實(shí)驗(yàn)設(shè)備。七天之后，實(shí)驗(yàn)設(shè)備開始集體工作，半個月后，他們完成了測試驗(yàn)證。譚立英獲得了有效的發(fā)射測試數(shù)據(jù)，完成了她的畢業(yè)論文。

論文寫下最后一個句號時，譚立英不得不為當(dāng)天的晚餐發(fā)愁――研究已經(jīng)花光了家中全部的積蓄，晚餐在哪里都成了問題。為了安慰女兒，馬晶對女兒說：“媽媽的論文完成了，這是個非常值得祝賀的日子，按照行規(guī)，今天得吃白水煮面，意味著萬事順順利利?！币患胰谟瞄_水干杯，以白水煮面條充饑。

當(dāng)晚，女兒睡后，馬晶對譚立英說：“研究衛(wèi)星激光通信是一個從無到有的工作，以后還會有更多的困難，你要做好思想準(zhǔn)備。你只要記住一條，我一直在你身邊，你不是一個人?！?/p>

譚立英看看熟睡的女兒，滿心愧疚。馬晶拍拍她的肩膀，說：“她會理解的，你應(yīng)該想到這個過程本身對她就是一種富養(yǎng)。”

有種浪漫，身心相伴

1995年，“彈盡糧絕”的秋天，譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便面住進(jìn)了北京阜成路8號航天部招待所。倔強(qiáng)的她要給這個研究項(xiàng)目跑出一筆經(jīng)費(fèi)來。

跑經(jīng)費(fèi)的日子也是譚立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情，冷言冷語也是常聽的，很多時候譚立英轉(zhuǎn)身出門時，淚水就滴在了衣襟上。作為一個知識分子，她的自尊不允許她在別人面前以眼淚獲得支持。每一次，當(dāng)眼淚于人前奪眶而出時，她都借口去衛(wèi)生間，哭夠了，再回來繼續(xù)陳述她的研究。

沒有任何門路的譚立英完全是用研究熱情打動了航天部的工作人員。幾乎每一個看了她論文的人都會驚奇地問：“是誰支持你做衛(wèi)星激光通信研究的？”“我丈夫。我們沒有項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持，是拿自己家里錢做的?！?/p>

陳芳允院士――中國衛(wèi)星測量、控制技術(shù)的奠基人之一，“兩彈一星功勛獎?wù)隆鲍@得者，863計(jì)劃的倡導(dǎo)者之一，讀了譚立英的畢業(yè)論文，了解了他們所做的工作之后，激動地說：“你們做得非常好！國家需要衛(wèi)星激光通信，也一定會支持你們的研究工作。希望你們能繼續(xù)做下去，不要有任何顧慮?！贝撕?，馬晶和譚立英陸續(xù)獲得了來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)和航天五院的科研基金，建立了團(tuán)隊(duì)，研究工作也逐步進(jìn)入正軌。

試驗(yàn)進(jìn)入收尾階段時，由于估計(jì)不足，科研經(jīng)費(fèi)又一次出現(xiàn)了短缺。大家自帶行李，擠進(jìn)了租來的簡易房。馬晶、譚立英把家里的電視機(jī)、窗簾、大米、土豆等一股腦地搬進(jìn)了這個“新家”。所有研究人員每天中午只吃6元的盒飯。到了晚上，譚立英又變身為廚師，她拿出科研精神鉆研廚藝，每天不重樣地為大家做上一頓像樣的飯菜。

2011年10月25日，讓譚立英夫婦銘記一生的日子，那是中國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗(yàn)成功的日子。試驗(yàn)現(xiàn)場的大屏幕上，“海洋二號”衛(wèi)星以時速2萬余千米的速度疾馳而來，它經(jīng)過試驗(yàn)區(qū)域的時間只有幾分鐘。衛(wèi)星光信號與地面光信號準(zhǔn)確對準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤。

11秒！地面終端就成功捕獲到星上終端發(fā)出的光信號。這一刻，譚立英期盼了太久。馬晶說，20年，比他想象的時間還要短些，他甚至做好了打30年或者50年持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。

這次試驗(yàn)的成功是中國衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑。它標(biāo)志著中國在空間高速信息傳輸這一航天高技術(shù)尖端領(lǐng)域走在了世界發(fā)展前列。這也是世界上首次星地直接探測高速激光通信鏈路新技術(shù)試驗(yàn)取得圓滿成功。這為在空中搭建無線光網(wǎng)做好了準(zhǔn)備。

第3篇：激光原理論文范文

關(guān)鍵詞：激光加工，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造

 

1.激光加工技術(shù)概述

激光加工技術(shù)是一種高度柔性和智能化的先進(jìn)加工技術(shù), 它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果, 技術(shù)涉及范圍廣。激光加工技術(shù)是指各種以高能密度激光束為手段, 通過激光束與材料之間的物理和化學(xué)等作用, 實(shí)現(xiàn)改變物質(zhì)形態(tài)或性質(zhì)的先進(jìn)材料加工技術(shù)。激光加工涉及激光物理、材料、電子、機(jī)械和工程傳熱等多門學(xué)科, 綜合了激光、制造、控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù), 已成為多學(xué)科交叉和多技術(shù)綜合的一種典型的先進(jìn)制造技術(shù)。激光加工具有非接觸、無污染、熱影響區(qū)域小、加工精度高以及可選區(qū)加工等特點(diǎn), 而且在特定的加工情況下是其他制造方法不可替代的。因此, 激光加工技術(shù)在許多行業(yè)中都得到了重要而廣泛的應(yīng)用。由于其獨(dú)特的性能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用, 在誘變育種、增強(qiáng)種子活力、促進(jìn)生長發(fā)育、提高產(chǎn)量和品質(zhì)、平地整地、提高節(jié)水灌溉能力、防治病蟲害等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

2.激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

21世紀(jì)是一個以信息、生物等高科技為支柱的知識經(jīng)濟(jì)時代, 我國農(nóng)業(yè)只有加快現(xiàn)代化進(jìn)程, 才能在國際競爭中立于不敗之地。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)少不了農(nóng)業(yè)機(jī)械的支持, 制造技術(shù)成為其重要的組成部分。當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械由于其自身應(yīng)用的特點(diǎn)和工作對象的復(fù)雜性, 尤其是農(nóng)機(jī)制造行業(yè)的設(shè)計(jì)加工手段比較落后, 使其創(chuàng)新少, 新產(chǎn)品開發(fā)周期長, 成本高,制造質(zhì)量比較粗糙, 產(chǎn)品壽命相對較短。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。為了大力提高農(nóng)機(jī)的制造技術(shù), 并與其他機(jī)械制造業(yè)平行發(fā)展, 必須加大激光等先進(jìn)制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)制造中的應(yīng)用力度, 提高農(nóng)機(jī)制造企業(yè)的現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)水平。

2.1激光快速成型技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

快速成型技術(shù)即直接根據(jù)CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的技術(shù)總稱。它集成了技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、撒光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果, 是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分 。其原理產(chǎn)品三維CAD模型一分層離散—按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料生成實(shí)體模型。它能根據(jù)CAD模型電子模型自動、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件, 在不同模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件, 解決了從設(shè)計(jì)到制造的快速對接問題。因此, 該技術(shù)可以對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評價及修改, 有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期, 降低了開發(fā)成本, 滿足了當(dāng)今競爭日益激烈的市場對新產(chǎn)品快速開發(fā)和快速制造的要求, 提高了產(chǎn)品的市場競爭力和企業(yè)的綜合競爭能力。其中, 激光選區(qū)燒結(jié)是快速成型制造中的重要工藝方法之一。這種制造方法具有成型速度快、精度高、表面質(zhì)量好、后置處理簡單和省時等特點(diǎn), 是一個具有生命力的技術(shù), 為制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一種新方法。

農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)過程具有特殊性。零件多具有較復(fù)雜的形狀, 如耕地機(jī)械、整地機(jī)械和收獲機(jī)械等。此外, 復(fù)雜曲面較多, 如犁體曲面、旋耕機(jī)旋刀、水泵葉輪和送料螺旋等, 而且根據(jù)具體的生產(chǎn)情況不同, 其形狀還需相應(yīng)調(diào)整。因此,利用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法研制這種農(nóng)業(yè)機(jī)械零件, 不僅研制開發(fā)時間長, 加工工藝復(fù)雜, 而且很難達(dá)到理想的效果。運(yùn)用先進(jìn)的激光快速成型集成技術(shù), 不僅大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期, 降低開發(fā)成本, 而且制造質(zhì)量也優(yōu)于傳統(tǒng)制造方法。

2.2激光表面強(qiáng)化與熱處理技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

激光表面強(qiáng)化與熱處理技術(shù)是一種新型的材料表面處理技術(shù)。激光表面強(qiáng)化技術(shù)的原理是利用激光穿透能力極強(qiáng)的特點(diǎn),當(dāng)把金屬表面加熱到僅低于熔點(diǎn)的臨界轉(zhuǎn)變溫度時, 其表面迅速奧氏體化, 然后急速自冷淬火, 金屬表面迅速被強(qiáng)化川。激光熱處理是傳統(tǒng)熱處理技術(shù)的發(fā)展和補(bǔ)充, 它可以解決其他表面處理方法無法解決或不好解決的材料強(qiáng)化問題。經(jīng)過激光處理后, 可以提高其抗磨損、抗疲勞、耐腐蝕和防氧化等性能, 延長其使用壽命?？傊? 激光表面技術(shù)對于提高零部件的表面綜合機(jī)械物理性能, 改善產(chǎn)品的性能、使用壽命,增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭能力起著至關(guān)重要的作用。

農(nóng)業(yè)機(jī)械量大面廣, 種類繁多, 每年由于表面破壞和失效帶來的損失非常巨大。資料表明, 農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的失效破壞,約60%有是由零件表面的腐蝕和磨損造成的。如耕作、播種和收獲機(jī)械的許多零部件, 直接與土壤接觸, 其腐蝕和磨損相當(dāng)嚴(yán)重, 導(dǎo)致故障增多、生產(chǎn)率下降, 作業(yè)成本明顯上升。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。農(nóng)用動力中的氣缸、氣門、曲軸, 因磨損和腐蝕常會導(dǎo)致功率下降, 污染增加。各種農(nóng)用泵、風(fēng)機(jī)和葉片在表面磨損后, 工作性能下降, 壽命降低。因此, 在農(nóng)機(jī)行業(yè)中大力推廣先進(jìn)、實(shí)用的表面技術(shù), 可顯著提高零部件的抗氧化、耐腐蝕、耐磨損和耐疲勞性能, 能最大限度地延長農(nóng)機(jī)具的使用壽命己對于已損壞的產(chǎn)品, 采用表面修復(fù)工藝, 可大大節(jié)省資金,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

此外, 激光熱處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用極為廣泛, 在許多關(guān)鍵零件上如缸體、缸套、曲軸、凸輪軸、排氣閥、農(nóng)技服務(wù)年閥座或活塞環(huán)等幾乎都可以采用激光熱處理。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中, 機(jī)器的工作條件是多種多樣的, 有些機(jī)器犁、中耕機(jī)、播種機(jī)和收割機(jī)直接在磨料介質(zhì)中工作, 使許多零件磨損很快。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。另一方面, 為了獲得足夠的強(qiáng)度, 機(jī)器的材料用量較大,不僅浪費(fèi)材料, 而且顯得笨重。對于此類零件, 激光硬化處理后的硬度比常規(guī)淬火硬度高5%一20%, 激光合金化可以根據(jù)要求選擇加人新材料, 形成以基材為基礎(chǔ)的新合金層,以獲得滿意的性能。此外, 由于處理后性能的提高, 可以選用低性能的基材, 從而減少了基材的質(zhì)量。

2.3激光技術(shù)在農(nóng)機(jī)零件修復(fù)中的應(yīng)用

激光技術(shù)在農(nóng)機(jī)零件修復(fù)中主要是應(yīng)用激光熔覆技術(shù)。激光熔覆技術(shù)是一種新型的表面改性技術(shù), 是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化, 并快速凝固后形成稀釋度極低, 與基體成冶金結(jié)合的表面涂層, 顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法, 從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的, 既滿足了對材料表面特定性能的要求, 又節(jié)約了大量的貴重元素。與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比, 激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)。

因此, 激光熔覆技術(shù)可以提高材料表面的耐磨與耐蝕等性能, 主要用于零件磨損后的修復(fù)及增強(qiáng)新制造零件的性能。對于重要零件如農(nóng)機(jī)中的汽缸套和活塞等,由于工作量大, 高溫、高壓、侵蝕以及不同程度的摩擦, 其磨損量是很大的, 零件需要定期報(bào)廢和更換。對于耕地機(jī)械、整地機(jī)械和收割機(jī)械如犁、中耕機(jī)、播種機(jī)和收割機(jī),作業(yè)時局部磨損很快, 零件報(bào)廢是因?yàn)榫植康膿p壞。為了提高零件的使用壽命, 修復(fù)工作有著極大的意義。激光加工具有選區(qū)作用的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn), 而且激光熔覆可以方便地修復(fù)磨損部位, 使零件不因?yàn)榫植繐p壞而報(bào)廢, 提高了零件的可靠性和使用壽命,在投人費(fèi)用最小的情況下重新達(dá)到更佳的性能要求。此外,用激光對模具進(jìn)行修復(fù), 可以大大提高模具的壽命, 又不受形狀和尺寸的限制, 在農(nóng)機(jī)制造中也應(yīng)大力推廣和采用。

3.激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

3.1激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用在我國尚不普遍, 主要是該行業(yè)對激光技術(shù)的應(yīng)用還存在不同程度的神秘感和偏見。另外, 對激光技術(shù)的宣傳也不夠, 缺乏實(shí)踐。因此, 農(nóng)機(jī)企業(yè)應(yīng)盡快引進(jìn)吸收工業(yè)生產(chǎn)中成熟的科研成果,利用好工業(yè)中已建立的多功能激光加工中心, 使其為更多的農(nóng)機(jī)企業(yè)服務(wù)。

3.2激光加工技術(shù)的引人可以大幅度提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造水平。但對加工類型的選擇及激光器的使用, 要從基礎(chǔ)做起, 只有在充分掌握這種先進(jìn)加工方法的情況下, 才能更好地改進(jìn)傳統(tǒng)工藝, 發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢。激光加工技術(shù)集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果,技術(shù)涉及范圍廣。因此, 農(nóng)機(jī)企業(yè)在上激光制造項(xiàng)目時, 一定要分析企業(yè)自身?xiàng)l件和需求, 向其他機(jī)械企業(yè)咨詢, 看準(zhǔn)方向, 找到結(jié)合點(diǎn), 循序漸進(jìn)地進(jìn)行。

3.3近年來, 大功率激光器和輔助設(shè)備的制造技術(shù)日益提高, 其基礎(chǔ)理論及生產(chǎn)技術(shù)日益成熟, 與其他加工設(shè)備相比, 大功率激光器的價格也不是很高。因此, 激光加工技術(shù)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用具備了一定的外部條件。另外, 隨著農(nóng)業(yè)工業(yè)化的決速發(fā)展, 農(nóng)業(yè)制造企業(yè)的實(shí)力明顯增強(qiáng), 對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高, 為激光加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用提供了內(nèi)部動力和條件。因此, 目前激光加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用具備了條件。從農(nóng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域來看,快速成型、熔覆及熱處理是激光加工技術(shù)應(yīng)用的主要內(nèi)容。

第4篇：激光原理論文范文

關(guān)鍵詞：LiDAR；鐵路勘察設(shè)計(jì)，DEM；DLG

中圖分類號：TN958.98文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 03-0000-02

Airborne LIDAR Technology in Railway Survey and Design Application and Benefit Analysis

Han Zujie

(Railway Third Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Tianjin300142,China)

Abstract:Airborne laser radar technology (LiDAR) is a new remote sensing technology,because of its high precision and efficiency,in terms of rapid development of topographic mapping,currently nearly 20 sets of LiDAR systems.This paper studies LiDAR technology in railway engineering survey and design the content,products,and effects,on the basis of aerial photogrammetry and traditional methods are compared to prove LiDAR technology in the railway survey and design of the feasibility and superiority.

Keywords:LiDAR;Railway survey and design;DEM;DLG

一、引言

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)（LiDAR）是一種全新的遙感技術(shù)，自上世紀(jì)90年代在德國首次出現(xiàn)商用樣機(jī)系統(tǒng)以來，因其高精度和高效率，在地形測繪方面得到快速發(fā)展。目前，全球已經(jīng)有幾十套商用系統(tǒng)在使用，主要實(shí)用系統(tǒng)有：Topscan、Optech、TopEye、Saab、Fli-map、TopoSys、HawkEye、Leica ALS50/60系列、Falcon等。

上世紀(jì)90年代中后期至今，美國、德國、加拿大、澳大利亞、瑞典和芬蘭等國家，先后成功應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了地形測量、森林資源調(diào)查與評估、三維城市建模等試驗(yàn)與工程實(shí)踐。特別是芬蘭和德國，已經(jīng)采用這項(xiàng)技術(shù)建立了全國或者大部分國土的DEM，達(dá)到了理想的效果。目前在國內(nèi)已經(jīng)有接近20套LiDAR設(shè)備，其中，北京星天地信息科技有限公司、山西亞太數(shù)字遙感新技術(shù)有限公司、廣西桂能信息工程有限公司、廣州建通測繪技術(shù)開發(fā)有限公司以及東方道邇公司等單位已經(jīng)先后開展了實(shí)驗(yàn)和工程飛行，主要用于生產(chǎn)數(shù)字高程模型（DEM）、正射影像（DOM），進(jìn)而制作線劃圖（DLG）等。本研究將使用LiDAR技術(shù)對鐵路勘察工程設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與試驗(yàn)，介紹其主要產(chǎn)品及應(yīng)用并對經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評價。

二、機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

（一）機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)簡介

LiDAR系統(tǒng)是一種新型的綜合應(yīng)用激光測距儀、IMU、GPS的快速測量系統(tǒng)，可以直接測得地面物體各個點(diǎn)的三維坐標(biāo)。機(jī)載的激光雷達(dá)系統(tǒng)通常還集成高分辨率數(shù)碼相機(jī)，用于獲取目標(biāo)影像。從功能上看，機(jī)載激光掃描系統(tǒng)是基于激光測距技術(shù)、GPS技術(shù)和慣性導(dǎo)航技術(shù)這三種技術(shù)集成的一個軟硬件系統(tǒng)，其主要目的是為了獲取高精度的數(shù)字表面模型（DSM）。

目前，LiDAR提供的直接數(shù)據(jù)產(chǎn)品為：點(diǎn)云數(shù)據(jù)，DSM，DEM，DOM。經(jīng)過后處理可以快速生成等高線、高程點(diǎn)、橫縱斷面圖，完成路線設(shè)計(jì)需要的專項(xiàng)測繪內(nèi)容（如架空管線的凈空、交叉角度測繪等），并提供工程設(shè)計(jì)模型和景觀設(shè)計(jì)模型等。

（二）LiDAR的主要系統(tǒng)構(gòu)成

主要系統(tǒng)構(gòu)成包括：

1.掃描儀組件：激光發(fā)射器、激光信號接收器、機(jī)械組件、掃描鏡及窗口、接口板。

2.設(shè)備支持系統(tǒng)：系統(tǒng)控制器、飛機(jī)位置及姿態(tài)測量系統(tǒng)、檢流控制器、激光電源、電源分配器、控制計(jì)算機(jī)、連接電纜。

3.附屬軟件：包括項(xiàng)目飛行設(shè)計(jì)及對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理（濾波、分類等）處理。

4.控制/顯示器：激光發(fā)射指標(biāo)器、音頻告警器、電路熔斷器、系統(tǒng)診斷數(shù)據(jù)輸出、控制接口。

（三）主要工作原理

通過DGPS（或PPP）和IMU求得航機(jī)線上任意采樣時刻激光發(fā)射中心的空間坐標(biāo)和設(shè)備的空間姿態(tài)，內(nèi)插后能夠獲取任意時刻激光光束的姿態(tài)和發(fā)射中心的空間坐標(biāo)，通過激光測量激光發(fā)射中心到地面的距離，可以求得每一個激光腳點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)。另外，利用DGPS/IMU可以直接獲取每一張照片的外方位元素，可以快速制作DOM成果。最后將激光點(diǎn)數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像進(jìn)行聯(lián)合處理得到高精度的正射影像和數(shù)字高程模型。

三、機(jī)載激光雷達(dá)的應(yīng)用

機(jī)載激光雷達(dá)能夠快速獲取數(shù)字地表模型（DSM），同時，配套的中畫幅數(shù)碼相機(jī)可以獲得同步的數(shù)碼相片，經(jīng)過加工處理可獲得數(shù)字高程模型、分類信息、航空相片的立體像對和正射影像圖。目前還沒有成熟的專業(yè)接口供鐵路勘察設(shè)計(jì)工程中使用機(jī)載激光雷達(dá)成果，因此，如何將機(jī)載激光雷達(dá)勘測成果與眾多設(shè)計(jì)專業(yè)手段無縫結(jié)合，從海量基礎(chǔ)信息中快速提取或檢索有用的信息為各專業(yè)設(shè)計(jì)所用，是機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于鐵路勘察設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

結(jié)合鐵路勘察設(shè)計(jì)特點(diǎn)和工程應(yīng)用實(shí)踐，一方面將機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)成果進(jìn)行加工，提供滿足專業(yè)應(yīng)用的專題成果，另一方面，改進(jìn)專業(yè)設(shè)計(jì)勘察設(shè)計(jì)流程，提出新的設(shè)計(jì)理念，以便更加有效地利用海量的基礎(chǔ)信息，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

利用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)提供的高精度、高分辨率數(shù)字地面模型和正射影像圖，結(jié)合鐵路專業(yè)設(shè)計(jì)要求，主要生產(chǎn)以下幾種產(chǎn)品（見圖4）：

1.工點(diǎn)地形圖。它是針對鐵路設(shè)計(jì)的控制工點(diǎn)，在施工圖階段做的更加詳細(xì)的勘測工作，以保證設(shè)計(jì)資料的精度和準(zhǔn)確性。如：橋址地形、隧道進(jìn)出口等；

2.斷面圖。主要包括縱斷面和橫斷面，一般它們的精度高于地形圖的精度。主要用于保證設(shè)計(jì)線路的平順性和計(jì)算工程數(shù)量的準(zhǔn)確性；

3.數(shù)字正射影像地形圖。這是線劃圖的替代產(chǎn)品，通過將正射影像圖疊加等高線、專業(yè)調(diào)查的地質(zhì)界線、自然保護(hù)區(qū)等矢量信息，而形成的一種地形圖，它的信息量更加豐富，更加直觀；

4.專項(xiàng)測繪。針對特殊的專業(yè)需求而進(jìn)行的詳細(xì)勘測工作。如：水文斷面、涵軸測量、電線垂度等；

5.工程中的土石方自動計(jì)算、坡度、坡向的計(jì)算等；

6.快速構(gòu)建三維虛擬場景，城市建模等。

此外，還可利用高分辨率的影像進(jìn)行專業(yè)調(diào)查、地質(zhì)判視等，便于指導(dǎo)外業(yè)工作，提高外業(yè)勘測的針對性和合理性。

四、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用前景

（一）機(jī)載激光雷達(dá)測量技術(shù)與常規(guī)航測方法的經(jīng)濟(jì)比較

1.兩種技術(shù)手段外業(yè)控制測量的比較。LIDAR所需的外業(yè)控制點(diǎn)與常規(guī)航測外控的比較，以II級地形1：2000航測地形圖測繪（常規(guī)航測單航帶100km）為例。

（1）首級平面和高程控制網(wǎng)工作內(nèi)容和數(shù)量是基本相同的。

（2）LIDAR系統(tǒng)要求每5-7km測量一個平面和高程控制點(diǎn)，每30km測量一處高程校正區(qū)，這樣100km線路需要布設(shè)平高控制點(diǎn)17個，高程校正區(qū)3個。而常規(guī)航測方法，采用150mm焦距的航攝儀拍攝，需要75個平高控制點(diǎn)；采用210mm焦距的航攝儀拍攝，需要150個平高控制點(diǎn)。

（3）LIDAR系統(tǒng)不因地形等級的變化而改變外業(yè)平高控制點(diǎn)的數(shù)量（適當(dāng)?shù)膶挾龋绮淮笥?0km）。而常規(guī)航測方法會隨著寬度的增加而成倍增加外控點(diǎn)的數(shù)量。

2.橫斷面切繪的經(jīng)濟(jì)比較。以張?zhí)畦F路定測為例，相對于采用Lidar技術(shù)平均1000-1200個橫斷面/人天的工作效率，常規(guī)航測方法每人每天只能切繪300-400個橫斷面，可見工作效率提高了3-4倍，對企業(yè)發(fā)展帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.地形圖制作的經(jīng)濟(jì)比較。以II級地形1：2000地形圖測繪為例。

因?yàn)長IDAR具有高效生成DEM的優(yōu)勢，所以在生成等高線、高程點(diǎn)等具有高程信息的地形信息時具有更高的效率，在這個方面，采用Lidar技術(shù)平均效率為12-15平方公里/（人.天），常規(guī)航測方法每人每天只能測繪2-3平方公里；

航測方法在立體模型下獲?。ǔ雀呔€、高程點(diǎn)之外）矢量信息具有更大的優(yōu)勢，而LIDAR則因其自身離散性獲取能力比較弱，適合于小面積的（除等高線、高程點(diǎn)之外）矢量信息獲取。

（二）成功案例及分析

經(jīng)過試驗(yàn)與實(shí)踐，LiDAR技術(shù)已成功用于多個鐵路項(xiàng)目的勘測設(shè)計(jì)項(xiàng)目，減少了內(nèi)業(yè)制圖的壓力，縮短了項(xiàng)目工期，在鐵路各專業(yè)使用中反映良好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。以某工程為例，泛亞鐵路某段全長257Km，由于距離遙遠(yuǎn)，地處國外，而且鐵路過境區(qū)域存在大量地雷區(qū)域，給外業(yè)工作帶來極大不便。考慮到地理因素和方案局部變動的因素，項(xiàng)目在實(shí)際操作中拋棄傳統(tǒng)外業(yè)測量加航測制圖的作業(yè)方式，直接采用機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)，一次性獲取鐵路過境區(qū)域長257km，寬4km的雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)圓滿完成了無外業(yè)控制測量情形的1：10000和1：2000的地形圖成圖任務(wù)，不僅避免了人力物力消耗和地雷區(qū)作業(yè)的危險(xiǎn)性，而且在內(nèi)業(yè)成圖中，大膽使用數(shù)字正射影像地形圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DLG，取得了制作者和使用者均滿意的雙贏局面。

（三）推廣應(yīng)用前景

機(jī)載激光雷達(dá)測量技術(shù)具有巨大的發(fā)展空間和潛力，作為一種新技術(shù)，還有許多發(fā)展空間，特別是在數(shù)據(jù)處理算法以及軟件和系統(tǒng)的開發(fā)等方面。隨著用戶數(shù)量的增加，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V，特別是隨著激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將促進(jìn)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的革新。在鐵三院于2009年率先在國內(nèi)將機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于鐵路勘察設(shè)計(jì)并取得巨大成功后，今年鐵一院、鐵二院、鐵四院都陸續(xù)定購了機(jī)載激光雷達(dá)并加大了人力投入，可見由于其精度高、成本低、周期短等特點(diǎn)在鐵路行業(yè)已經(jīng)被廣泛關(guān)注。鐵路行業(yè)之外，水利、公路、電力、農(nóng)林等行業(yè)也在積極開展相關(guān)的研究和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王長進(jìn).基于機(jī)載激光雷達(dá)的鐵路勘測技術(shù)研究[J].高速鐵路精密測量理論及測繪新技術(shù)應(yīng)用國際學(xué)術(shù)研討會論文集

[3]高文峰,王長進(jìn).鐵路勘測中使用機(jī)載激光雷達(dá)測繪橫斷面相關(guān)問題的探討[J].鐵路航測,2010

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第5篇：激光原理論文范文

關(guān)鍵詞：GPS建筑變形，監(jiān)控

 

近年來，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，高層建筑在形體和結(jié)構(gòu)上顯得日益復(fù)雜，加之施工工藝不斷改進(jìn)，這就對建筑物的變形監(jiān)測提出了很多新的要求。由于高層建筑物有很多不利的監(jiān)測環(huán)境，而施工工藝的改進(jìn)又對形變監(jiān)測工作提出了快速、高精度的要求，這些都讓傳統(tǒng)監(jiān)測方法工作時顯得力不從心，所以利用新的技術(shù)手段和研究新的監(jiān)測方法尤顯重要。GPS系統(tǒng)由衛(wèi)星星座、接受機(jī)和地面控制站三大部分組成。作為20世紀(jì)一項(xiàng)高新技術(shù)，它因速度快、全天候、自動化、測站間無需通視、可同時測定點(diǎn)的三維坐標(biāo)及精度高等優(yōu)點(diǎn)，而獲得了廣泛應(yīng)用。

1 GPS與傳統(tǒng)測定方法的比較

1.1傳統(tǒng)方法測定高層建筑動態(tài)變形的特點(diǎn)

在測定高層建筑變形量時，傳統(tǒng)的測定方法有加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測量技術(shù)等。論文寫作，GPS建筑變形。

加速度傳感器法所測得的位移誤差較大。激光鉛直儀法只能提供建筑物局部的、相對的變形信息，測量精度較低，易受氣候、風(fēng)等因素影響。對較低的建筑物較為適用，對于高大建筑物(高度300 m以上)，精度會受到較大的影響。全站儀法測定的是建筑物的絕對變形信息，可用于各類建筑物，但在惡劣氣候條件(如臺風(fēng)、大雨等)下，因激光跟蹤目標(biāo)困難，所以使用受到限制。近景攝影測量技術(shù)由于攝影距離不能過遠(yuǎn)，大多數(shù)的測量部門不具備攝影測量所需的儀器設(shè)備，因此，尚不能普及應(yīng)用。

所以不難看出，加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測量技術(shù)等觀測技術(shù)，在精確度、自動化程度等方面，已不能滿足高層建筑的動態(tài)監(jiān)測要求。

1.2 GPS測定高層建筑動態(tài)變形的優(yōu)勢

隨著軍用技術(shù)轉(zhuǎn)民用的限制逐漸降低和高速發(fā)展的硬件和軟件技術(shù)，GPS技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)越來越明顯。

(1)可以全天候觀測。實(shí)時動態(tài)(簡稱RTK)測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時差分GPS(RTD GPS)測量技術(shù)。可通過實(shí)時計(jì)算定位結(jié)果，便可監(jiān)測基準(zhǔn)站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，從而可實(shí)時地判定解算結(jié)果是否成功。

(2)儀器精度高。GPS相對定位精度在50 km內(nèi)達(dá)； 100～500 km達(dá)，1000km以上可達(dá)。且獨(dú)立布點(diǎn)不會有誤差積累，測量過程自動進(jìn)行，不會有人為因素造成的錯誤，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。

(3)自動化程度高。用GPS接收機(jī)進(jìn)行測量時，僅需一人將天線準(zhǔn)確地安置在測站上，量測天線高，接通電源，啟動接收機(jī)，儀器即自動開始工作。在結(jié)束測量時，只需關(guān)閉電源，收起接收機(jī)，便完成野外數(shù)據(jù)采集。

(4)可減少誤差。在變形監(jiān)測中，只要天線在監(jiān)測過程中能保持固定不動，接收機(jī)天線的對中誤差、整平誤差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會影響變形監(jiān)測的結(jié)果。

(5) 操作方便。儀器體積小，重量輕，容易攜帶搬運(yùn)，勞動強(qiáng)度小，外業(yè)工作量小。

(6)應(yīng)用前景廣。GPS技術(shù)具有全球、無誤差積累等優(yōu)點(diǎn)。使觀測工作效率大大提高，同時也節(jié)省了大量的人力和物力。

2GPS變形監(jiān)測技術(shù)

2.1　GPS變形監(jiān)測模式

GPS用于變形監(jiān)測的作業(yè)模式可概括為周期性和連續(xù)性兩種。當(dāng)變形體的變形速率相當(dāng)緩慢，在局部時間域和空間域內(nèi)可以認(rèn)為穩(wěn)定不動時，可利用GPS進(jìn)行周期性變形監(jiān)測，監(jiān)測頻率可為數(shù)月、一年或甚至更長時間。連續(xù)性變形監(jiān)測采用固定監(jiān)測儀器進(jìn)行長時間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)系列，此時監(jiān)測數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時間分辨率。周期性監(jiān)測模式一般采用靜態(tài)相對定位測量方法。論文寫作，GPS建筑變形。連續(xù)性監(jiān)測模式，適用于對自動化要求高，數(shù)據(jù)采集周期短的監(jiān)測項(xiàng)目。在數(shù)據(jù)處理方法上，可選擇靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位兩種方法。在一些高層建筑物等工程的動態(tài)監(jiān)測中，可運(yùn)用GPS連續(xù)監(jiān)測模式。論文寫作，GPS建筑變形。該模式實(shí)現(xiàn)24小時的連續(xù)觀測，使監(jiān)測、監(jiān)控、決策實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，但該模式要求GPS接受設(shè)備必須永久固定在變形點(diǎn)上成本較高。

2.2　GPS在變形監(jiān)測中的測量方法

按監(jiān)測對象及要求不同，GPS在變形監(jiān)測中可選擇靜態(tài)測量法，快速靜態(tài)測量法和動態(tài)測量法三種。

1)靜態(tài)測量法：靜態(tài)測量法，就是把多于3臺GPS接收機(jī)同時安置在觀測點(diǎn)上同步觀測一定時段，一般為1小時至2小時不等，用邊連接方法構(gòu)網(wǎng)，用后處理軟件解算基線，經(jīng)平差計(jì)算求定觀測點(diǎn)三維坐標(biāo)。這種方法定位精度高，適用于長邊，測邊相對精度可達(dá)。論文寫作，GPS建筑變形。論文寫作，GPS建筑變形。

2)快速靜態(tài)測量法：這種方法尤其適用于對監(jiān)測點(diǎn)的觀測。其工作原理是：把兩臺GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)點(diǎn)上固定不動連續(xù)觀測，另1～4臺接收機(jī)在監(jiān)測點(diǎn)上移動，每次觀測5～10分鐘(采樣間隔為2秒)，經(jīng)事后處理，解算出各監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

3)動態(tài)測量法：該方法又分準(zhǔn)動態(tài)測量方法和實(shí)時動態(tài)測量法。實(shí)時動態(tài)測量方法原理是：在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時地發(fā)送給在各監(jiān)測點(diǎn)上移動觀測(1～3秒鐘)的GPS接收機(jī)，移動GPS接收機(jī)在接收GPS信號的同時，通過無線電接收設(shè)備基準(zhǔn)的觀測數(shù)據(jù)，再根據(jù)差分定位原理，實(shí)時計(jì)算出監(jiān)測點(diǎn)三維坐標(biāo)及精度。

一般基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)采用靜態(tài)測量方法，當(dāng)基準(zhǔn)網(wǎng)的邊長超過10 km，要考慮基準(zhǔn)網(wǎng)的起算點(diǎn)與國際IGS站聯(lián)測，基線向量解算時采用精密星歷，保證基線解算的精度。對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測量時，可采用快速靜態(tài)測量法。在橋梁監(jiān)測時，可選擇實(shí)時動態(tài)測量，如果距離近，基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)有5顆以上共視GPS衛(wèi)星時，精度可達(dá)1～2 cm。

3　GPS測量數(shù)據(jù)處理

GPS數(shù)據(jù)處理過程可劃分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段。

GPS基準(zhǔn)網(wǎng)的基線解算，應(yīng)采用GAMIT或Bernese軟件和IGS精密星歷。平差計(jì)算應(yīng)采用PowerADJ科研辦軟件。對高精度GPS的數(shù)據(jù)處理分為兩個主要方面：一是對GPS原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得同步觀測網(wǎng)的基線解；二是對各同步網(wǎng)進(jìn)行整體平差和分析，獲得GPS網(wǎng)的整體解。這些軟件數(shù)據(jù)處理的重點(diǎn)都在于同步網(wǎng)的基線處理，而在網(wǎng)平差分析方面，特別是多個子網(wǎng)的系統(tǒng)誤差分析、粗差分析及隨機(jī)誤差處理方面，暫無好的處理方法。

4 結(jié)語

GPS這種全新的定位手段，在工程實(shí)踐中已逐步得到認(rèn)同。目前，我國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史性的發(fā)展時期，各種基礎(chǔ)設(shè)施的大量建設(shè)，各種新材料、新技術(shù)的采用，使建筑工程這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)勃勃生機(jī)。論文寫作，GPS建筑變形。隨著GPS技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)，特別是有關(guān)高層建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)包括基礎(chǔ)理論的研究、實(shí)踐方法的探索、信號接受手段的更新、信號處理方法和軟件的開發(fā)等的發(fā)展，再加上若干工程的應(yīng)用、積累和提高，GPS技術(shù)將成為在高層及超高層建筑方面廣泛使用的方法。

參考文獻(xiàn)

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[3]羅志才等.GPS用于監(jiān)測高層建筑物動態(tài)特征的模擬研究[J].武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（8）：20-22.

第6篇：激光原理論文范文

時安平,1967年生,1990年畢業(yè)于第一軍醫(yī)大學(xué)軍醫(yī)系,1996年畢業(yè)于第一軍醫(yī)大學(xué)研究生班,一直在南方醫(yī)院整形外科工作至今,共發(fā)表醫(yī)學(xué)論文十余篇。[摘　要]　目的:觀察激光脫毛的臨床效果?！》椒?應(yīng)用Q開關(guān)Nd:YAG固體四波長激光對86例多毛患者進(jìn)行治療,波長選擇1064nm,光斑選擇8mm或6mm,對應(yīng)的能量為2.2J/cm2或3.8J/cm2。每位脫毛者每3周～8周脫毛一次。　結(jié)果:86例患者分別在脫毛3～6次后均達(dá)到理想的脫毛效果?！〗Y(jié)論:MEDLITE四波長激光脫毛效果可靠,無明顯并發(fā)癥,是目前較好的一種脫毛方法。

[關(guān)鍵詞]　激光　脫毛

[中圖分類號]R454.2　[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A　[文章編號]1008-6445(2000)05-0349-03

THE OBSERVATION OF EFFICACY OF TRICHOMADESIS WITH

MEDLITE ND:YAG FOUR WAVES LASER

SHI An-ping　TANG Ai-rong　LUO Sheng-kang et al.

(Department of Plastic Surgery,Nanfang Hospital,the first military

medical university(Guangzhou　510515)

[Abstract]　Objective:To observe the effect of trichomadesis by MEDLITE ⅣYAG Laser.　Methods:Nd:YAG solid four waves laser was applied in trichomadesis,the treatment wave is 1064nm,the flence is 2.2J/cm2 or 3.8J/cm2 corresponding the spot size of 8mm or 6mm.Every patients was treated one time in 3～8 weeks.　Results:86 cases obtained satisfactory results in 3～6times later.　Conclusion: MEDLITE Nd:YAG solid four waves laser may achieve the better result for trichomadesis,with less complication or side effects than the conventional methods.

[Key words]　Laser　Trichomadesis

目前傳統(tǒng)的脫毛方法難以達(dá)到根治多毛的目的,還有較多的副作用。我們自1999年3月引進(jìn)美國MEDLITE四波長激光系統(tǒng),將激光脫毛技術(shù)應(yīng)用于臨床,取得了滿意的效果,現(xiàn)報(bào)告如下。

1　臨床資料脫毛者共86例,其中男性25例,女性61例。年齡為16歲～46歲。脫毛部位為:發(fā)際10例,下頜9例,上唇部8例,手臂25例,胸背部4例,腋部10例,會3例,腿部30例,耳再造多毛5例,皮瓣毛2例。

2　方法

2.1　術(shù)前準(zhǔn)備　備皮刮毛時毛孔外可殘留短毛茬,以便操作時觀察毛孔的變化。對于顏色較淡的毳毛區(qū)域可均勻涂擦特制的碳霜,毛發(fā)色澤深、生長密的部位則不需涂,15分鐘后,用酒精紗布擦去碳霜,這時可見浸有碳霜的毛孔呈黑色點(diǎn)狀分布。

2.2　治療　激光波長選擇1064nm,光斑選擇為8mm或6mm,能量密度對應(yīng)為2.4J/cm2或3.8J/cm2,換上脫毛專用手柄,即可進(jìn)行操作。將手柄套口貼住皮膚,緩慢均勻進(jìn)行縱向和橫向的移動,可見治療區(qū)域毛孔殘留的毛茬顏色變白或浸有碳霜的毛孔黑色顆粒消失,同一部位一般重復(fù)操作3～4次即可中止治療。

3　治療結(jié)果

3.1　療效觀察指標(biāo)　由于目前還無統(tǒng)一的激光脫毛療效評定標(biāo)準(zhǔn),我們采取治療前記錄治療部位毛發(fā)的密度、粗細(xì)、顏色;下次治療時記錄毛發(fā)再生長的時間,并觀察再生毛發(fā)的密度、粗細(xì)、顏色的變化。療效的制定以毛發(fā)密度減少的百分率及毛發(fā)的有關(guān)生長特性的改變作為綜合評定標(biāo)準(zhǔn)。

3.2　療效觀察

3.2.1　再生長時間　一般的體毛在第一次脫毛后約1～2個月會長出新的毛發(fā),但新生個別生長旺盛區(qū)域(如下頜、發(fā)際)的毛發(fā)在治療后2周～3周即可重新長出,隨著治療次數(shù)的增多,毛發(fā)再生的時間會逐漸延遲。根據(jù)毛發(fā)再行的速度決定治療的次數(shù)。對于四肢毛、腋毛、軀干毛等,可間隔1～2個月治療一次,常治療4～5次;而對于唇毛、下頜毛及發(fā)際毛等,則數(shù)周～1個月脫一次,最長需脫10余次。

3.2.2　毛發(fā)密度的變化　不同部位毛發(fā)密度的改變也不同,四肢毛、腋毛、軀干毛1次治療后毛發(fā)密度約減少30%,2次治療可達(dá)50%左右,最終治療結(jié)果能達(dá)到減少80%以上(圖1,2)。毛發(fā)密度高及生長旺盛部位,毛發(fā)密度減少率較低,如胡須,一次治療毛發(fā)密度減少約10%,最終治療的減少率僅為40%～50%。

3.2.3　毛發(fā)生長特性的變化　四肢及軀干部位的毳毛治療后,新生的毛色澤明顯變淡,毛干也較細(xì)小,多次治療后更為明顯,但對于下頜及發(fā)際部位的硬毛在治療后,新生毛在顏色及粗細(xì)上并無多大改變。

3.3　結(jié)果　因部位不同,毛發(fā)密度減少至40%～80%,治療部位再生毛發(fā)變細(xì),顏色變淺,再生時間明顯延遲,患者感官上予以認(rèn)可,達(dá)到了臨床上較理想的脫毛效果。

4　討論

4.1　目前國內(nèi)外常用脫毛方法有刮毛法、臘脫毛法、機(jī)械脫毛法、鑷取法、化學(xué)制劑脫毛法、電解法、熱分解法及激光脫毛法等。前5種方法雖能去除毛干,但不能破壞毛囊,因此不能永久脫毛,而且使用這些方法反復(fù)脫毛易使毛孔變大,毛發(fā)增粗變黑。電解法及熱分解法雖能有效破壞毛囊,但需逐個對毛囊進(jìn)行破壞,故操作繁瑣,耗時長,痛苦大,對面部等光滑部位有遺留疤痕和色素沉著的可能,而對于生長濃密的大面積體毛來說,難以使用上述方法脫毛。激光脫毛是選用對毛囊和色素細(xì)胞特別敏感波長的激光對多毛區(qū)域進(jìn)行照射,可高效地大面積破壞毛囊,速度快,痛苦小,不留疤痕,脫毛效果持久。

4.2　激光脫毛原理　激光脫毛是基于有選擇性的激光損傷原理,在脫毛應(yīng)用中,被激光選擇性摧毀的目標(biāo)為毛囊中豐富的黑色素。毛囊中的黑色素在吸收了激光的能量后,溫度急劇升高,產(chǎn)生局部微觀"爆炸",導(dǎo)致周圍毛囊組織的破壞,從而達(dá)到永久性脫毛的效果。

4.3　目前臨床應(yīng)用脫毛的激光主要有紅寶石(694nm)激光、綠寶石(755nm)激光和半導(dǎo)體(800nm)激光,由于正常皮膚中黑色素細(xì)胞對這幾種波長吸收較強(qiáng),因此,上述激光對黑色素細(xì)胞較少的白種人脫毛效果最佳,而對亞洲人則有不同程度色素減退的副作用發(fā)生的可能。

4.4　MEDLITE四波長激光系統(tǒng)含有532nm、585nm、650nm和1064nm四種波長,選擇其中對正常皮膚黑色素細(xì)胞吸收較小的波長1064nm進(jìn)行脫毛,則可避免對正常皮膚可能引起的色素減退的副作用。此外,對于色澤淡的體毛還可采用含有微小顆粒(1～5μm)的碳霜對治療區(qū)域的皮膚進(jìn)行涂沫,能夠使大量的微小碳粒沿毛孔滲入到毛發(fā)和毛囊部位,在滲入毛孔的碳顆粒的幫助下,毛囊部位的黑色素密度和深度得到加強(qiáng),從而增加了激光照射時的選擇性破壞作用。因此,MEDLITE四波長激光脫毛更適合于亞洲人。

4.5　1064nm波長激光脫毛療效分析　由于1064nm激光脫毛的靶組織是毛囊中的黑色素細(xì)胞,而毛囊生長周期中僅生長期含有大量黑色素,因此激光只對此期發(fā)揮作用,這是激光脫毛需多次治療的理論依據(jù)。激光脫毛的療效依賴于毛囊中黑色素顆粒吸收能量后產(chǎn)生的微觀爆炸對周圍毛囊生發(fā)細(xì)胞的破壞程度,因此毛囊的深淺及毛囊中黑色素顆粒的含量直接影響到脫毛的效果。四肢及軀干毛有較好的脫毛效果可能與該部位毛囊淺、激光照射后毛囊生發(fā)細(xì)胞破壞程度大有關(guān),而下頜及發(fā)際等部位,由于毛發(fā)密度高,毛囊大而深,激光照射后毛囊生長細(xì)胞破壞少、再生快,故脫毛效果差,但具體的相關(guān)機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。總之,同傳統(tǒng)的脫毛方法比較,激光脫毛有其獨(dú)特的療效及優(yōu)勢。由于我們開展激光脫毛僅1年余,故對其更遠(yuǎn)期的療效還需進(jìn)一步觀察。

[參考文獻(xiàn)]

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3　任秋實(shí),畢志剛.MEDLITE四波長美膚激光在治療色素性和血管性病變中的原理及應(yīng)用.臨床皮膚科雜志,1998,27:340

第7篇：激光原理論文范文

關(guān)鍵詞：光纖通信；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0167-03

當(dāng)代信息高速公路的骨干網(wǎng)絡(luò)是由光纖通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，若沒有光纖的發(fā)明及相關(guān)有源和無源光纖器件的發(fā)明和發(fā)展，當(dāng)今的高速信息網(wǎng)絡(luò)是無法想象的。但是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展得益于微電子學(xué)、光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信工程等多門學(xué)科的快速發(fā)展及它們之間的交叉融合。因此，要想成為一名信息技術(shù)領(lǐng)域的電子信息工程師、計(jì)算機(jī)工程師或通信工程師，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g的其他相關(guān)主要知識，比如光纖通信網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)器件等。本文從光纖通信技術(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)中的光纖通信課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

一、光纖通信技術(shù)簡介

1960年，美國人梅曼（Maiman）發(fā)明了第一臺紅寶石激光器[1]，給光通信帶來了新的希望。和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無線電波相似，是一種理想的光載波。繼紅寶石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出現(xiàn)，并投入實(shí)際應(yīng)用。激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個嶄新的階段。

1966年，英籍華裔學(xué)者高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖（Optical Fiber）進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信――光纖通信的基礎(chǔ)[2]。在以后的10年中，波長為1.55μm的光纖損耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。1970年，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬小時（約11.4年），外推壽命達(dá)到100萬小時，完全滿足實(shí)用化的要求。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使1970年成為光纖通信發(fā)展的一個重要里程碑之年。在今后的幾十年中，光纖通信網(wǎng)絡(luò)的逐步商用化帶動了相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展[3]。

由于在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多[4]，因此相對于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，可見光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光纖通信技術(shù)這門課程不僅是光學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程[5]，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)。

二、光纖通信課程教學(xué)研究

（一）光纖通信課程的理論教學(xué)

電子信息工程專業(yè)的光纖通信課程的理論知識可以分為四個相互關(guān)聯(lián)的層次和內(nèi)容，它們分別是：第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)；第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)；第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)；第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測量。這四個部分的關(guān)系層層遞進(jìn)，逐漸深入。理論學(xué)時總共32學(xué)時。

第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)?？梢韵戎v解光纖通信技術(shù)的一些概念性和歷史性的知識，比如：電信技術(shù)的發(fā)展，光通信的必要性及技術(shù)基礎(chǔ)，光纖通信技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與未來。此處，可詳細(xì)介紹人類對光通信探索的歷史及現(xiàn)代光纖通信技術(shù)從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展里程，并附帶介紹微波通信的發(fā)展里程，然后通過比較使用光波進(jìn)行通信和使用微波進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)及使用光纖材料和使用同軸電纜進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生了解光纖通信的巨大優(yōu)勢。然后可以簡單介紹光纖傳輸?shù)幕A(chǔ)理論――電磁場與電磁波理論中的一些基本概念和現(xiàn)象，重點(diǎn)介紹麥克斯韋方程。最后介紹光纖的模式理論、光纖的結(jié)構(gòu)和類型、光纖的傳輸特性、光纖制造技術(shù)與光纜等知識。其中，光纖傳輸特性包括光纖的損耗特性和色散特性，這是該部分的重點(diǎn)知識?？傊?，筆者認(rèn)為，第一部分內(nèi)容的講解方法和手段是非常重要的，不宜講得深奧，而應(yīng)該結(jié)合動畫或者視頻講解光纖的傳光原理，使學(xué)生易于接受，才能提高學(xué)生對這門課程的興趣，從而繼續(xù)學(xué)習(xí)往后部分的相對枯燥的知識。該部分學(xué)時安排為6H。

第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)。這部分講述光纖通信系統(tǒng)中的有源和無源光通信器件，這些器件是構(gòu)成一個完成的光纖通信系統(tǒng)必不可少的部件，學(xué)好這部分內(nèi)容有利于理解后面學(xué)習(xí)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容。這部分內(nèi)容包括：基本光纖器件、光學(xué)濾波器、光纖放大器和半導(dǎo)體光電子器件?；竟饫w器件包括分波/合波器、光纖活動連接器、光隔離器、環(huán)形器和衰減器等；光學(xué)濾波器的內(nèi)容包括Fabry-Perot濾波器、介質(zhì)膜濾波器、HiBi光纖Sagnac濾波器、Mach-Zender型濾波器、光纖光柵等；光纖放大器的內(nèi)容包括：摻餌光纖放大器（EDFA）、光纖Raman放大器等。半導(dǎo)體光電子器件的內(nèi)容包括：普通的半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）、FP型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器、動態(tài)單縱模激光器、半導(dǎo)體光放大器（OSA）、PN結(jié)光電二極管、PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管等。對于每一個光纖器件，講解內(nèi)容包括這些光纖器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、具體參數(shù)、應(yīng)用場合等，應(yīng)結(jié)合動畫或者視頻講解，甚至如果有條件的話，可以在課題上帶上一些體積很小的光纖器件實(shí)物給學(xué)生講解，比如光纖活動連接器、LD、LED、光纖光柵、PIN光電二極管價格便宜、體積小的光纖器件。該部分學(xué)時安排為10H。

第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。這部分是本門課程的核心和精華部分，包括光纖傳輸系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)、全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展三大部分。其中，光纖傳輸系統(tǒng)的內(nèi)容包含：光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成、光發(fā)送機(jī)組件、光接收機(jī)組件、光放大噪聲及其級聯(lián)、色散調(diào)節(jié)技術(shù)、光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光纖傳輸系統(tǒng)性能評估。光通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類、準(zhǔn)同步數(shù)字系統(tǒng)（PDH）、同步數(shù)字系統(tǒng)（SDH）、異步傳輸模式（ATM）、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、光纖通信網(wǎng)的管理/保護(hù)/恢復(fù)。全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程、全光網(wǎng)絡(luò)中的傳輸技術(shù)（WDM、OTDM、OCDMA和分組交換技術(shù)）、無源光網(wǎng)絡(luò)（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光傳送網(wǎng)（G.709OTN）、自動交換光網(wǎng)絡(luò)、全光網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理、全光網(wǎng)的安全問題。對于每一種光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，講解內(nèi)容包括這些光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用場合等，應(yīng)盡量使用PPT的圖片、動畫進(jìn)行講解，PPT上要盡量避免文字上描述。該部分學(xué)時安排為12H。

第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測量。該部分主要介紹光纖通信工程實(shí)施、檢測中一些常用的設(shè)備和儀器，在本門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都要使用到這些設(shè)備，是培養(yǎng)光纖通信工程師的基礎(chǔ)技能知識部分。該部分的內(nèi)容包括：光功率計(jì)的使用、光纖幾何參數(shù)的測量、光纖衰減測量、光纖色散測量、光纖偏正特性測量、光纖的機(jī)械特性和強(qiáng)度測量、光時域反射計(jì)（OTDR）的使用；光接收機(jī)靈敏度和動態(tài)范圍的測量、光纖通信系統(tǒng)誤碼率和功率代價的測量、眼圖及其測量、光譜分析儀、光纖通信系統(tǒng)的在線監(jiān)測技術(shù)。其中，重點(diǎn)講解光功率計(jì)、OTDR、眼圖示波器、光譜分析儀等儀器設(shè)備的功能和使用方法。該部分學(xué)時安排為4H。

（二）光纖通信課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

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)本身都有很多屬于自己專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程及課程設(shè)計(jì)，因此，筆者認(rèn)為光纖通信技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)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。因而，筆者建議光纖通信課程的總學(xué)時設(shè)置為48學(xué)時，理論教學(xué)學(xué)時為32學(xué)時，7個實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時為16學(xué)r。

根據(jù)筆者10年來給電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生講授這門課的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為具體的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置如下。

1.插入法測光纖的平均損耗系數(shù)。采用插入法測量待測光纖在1310nm和1550nm處的平均損耗系數(shù)。掌握插入法測量光纖損耗系數(shù)的原理，熟悉光纖多用表的使用方法。學(xué)時設(shè)置為2個課時。

2.光時域反射計(jì)（OTDR）測光纖鏈路特性。用光時域反射計(jì)測量光纖鏈路的平均損耗、接頭損耗、光纖長度和故障點(diǎn)位置。了解光時域反射計(jì)工作原理及操作方法，學(xué)習(xí)用光時域反射計(jì)測量光纖平均損耗、接頭損耗、光纖長度和故障點(diǎn)位置。學(xué)時設(shè)置為2個課時。

3.光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及其誤碼率測量構(gòu)建1310nm/1550nm光纖波分復(fù)用系統(tǒng)并測試其誤碼率，了解光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成熟悉誤碼、誤碼率的概念及其測量方法。學(xué)時設(shè)置為2個課時。

4.數(shù)字光纖通信系統(tǒng)信號眼圖測試。構(gòu)建數(shù)字光纖通信系統(tǒng)并且用數(shù)字示波器觀測系統(tǒng)的信號眼圖，并從眼圖中確定數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的性能。了解眼圖產(chǎn)生的基礎(chǔ)，根據(jù)眼圖測量數(shù)字通信系統(tǒng)性能的原理；學(xué)習(xí)通過數(shù)字示波器調(diào)試、觀測眼圖；掌握判別眼圖質(zhì)量的指標(biāo)；熟練使用數(shù)字示波器和誤碼儀。學(xué)時設(shè)置為3個課時。

5.光纖切割與焊接技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)。利用全自動熔接機(jī)向?qū)W生演示光纖熔接的全過程，了解光纖的結(jié)構(gòu)和光纖電弧放電焊接原理；了解全自動焊接光纖的過程和使用方法。學(xué)時設(shè)置為2個課時。

6.光纖光柵光譜特性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。測量光環(huán)行器的插入損耗、隔離度、方向性、回波損耗參數(shù)；利用PC光譜儀、光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光纖光柵光譜特性的測試系統(tǒng)；了解光環(huán)行器的工作原理和主要功能；了解光環(huán)行器性能參數(shù)的測試原理；了解光纖光柵的光譜特性；學(xué)習(xí)PC光譜儀的使用方法。學(xué)時設(shè)置為3個課時。

7.光帶通濾波器的設(shè)計(jì)。測量光耦合器的插入損耗、分光比和附加損耗等參數(shù)；利用光耦合器或者光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光帶通濾波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各項(xiàng)參數(shù)的測試方法。學(xué)時設(shè)置為2個課時。

通過以上實(shí)驗(yàn)課程，能夠使電子信息工程本科學(xué)生對光纖通信系統(tǒng)的基本器件、基本測量系統(tǒng)等有一個比較感觀的認(rèn)識，而且能夠更加深刻地掌握它們工作的基本原理和基本特性，為將來在具體的工程設(shè)計(jì)及進(jìn)一步深造中奠定基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

光纖通信技術(shù)在國家的信息產(chǎn)業(yè)、國防工業(yè)中具有舉足輕重的地位，電子信息技術(shù)與光學(xué)信息技術(shù)的結(jié)合也越來越緊密。對于當(dāng)今的電子信息工程專業(yè)的學(xué)生而言，除了需要掌握本專業(yè)牢固的知識和技能以外，了解和掌握光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識和相關(guān)的技術(shù)發(fā)展趨勢也是必不可缺的。本文通過對電子信息工程專業(yè)特點(diǎn)和光纖通信課程內(nèi)容的分析，討論了該門課程與該專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系，分析其重要性，并根據(jù)筆者10年來在重慶理工大學(xué)電子信息工程專業(yè)講授該門課程的經(jīng)驗(yàn)，提出了本門課程在電子信息工程專業(yè)中的理論及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)方法及課程設(shè)置等方面的一些意見和建議。

參考文獻(xiàn)：

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[3]曲鵬.光纖通信技術(shù)的應(yīng)用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.

第8篇：激光原理論文范文

當(dāng)高強(qiáng)度的激光作用到介質(zhì)時，人們發(fā)現(xiàn)在大量的各種不同的材料中都會觀察到與線性光學(xué)效應(yīng)截然不同的現(xiàn)象，介質(zhì)的折射率會隨著光電場強(qiáng)度的變化而變化，吸收系數(shù)也不再是一個常數(shù)。

Bloembergen 給非線性光學(xué)效應(yīng)的定義作了如下論述：凡物質(zhì)對于外加電磁場的響應(yīng)，并不是外加電磁場振幅的線性函數(shù)的光學(xué)現(xiàn)象，均屬于非線性光學(xué)效應(yīng)的范疇。本論文我們將主要探討一下影響二階非線性光學(xué)效應(yīng)的一些因素，并主要研究一下材料的對稱性結(jié)構(gòu)是如何影響其二階非線性光學(xué)的性質(zhì)的。

在強(qiáng)光作用下，材料的極化強(qiáng)度分量Pi和分子的電偶極距分量μi用愛因斯坦求和形式可以表示為：

其中，ijkl為笛卡爾坐標(biāo)系數(shù)，Ej為外加光場的電場分量，χij(1)和αij分別為材料的一階極化率和分子的一階極化率分量；χijk(2)和βijk分別為材料的二階極化率和分子的一階超極化率（或二階極化率）分量，這兩個張量對應(yīng)著二階非線性光學(xué)效應(yīng)，如二次諧波產(chǎn)生（SHG）、和頻（SFG）、線性電光效應(yīng)（EO）等；χijkl(3)和γijkl分別為材料的三階極化率和分子的二階超極化率分量。這些量的非零值依賴于材料和分子的對稱性結(jié)構(gòu)，它們的獨(dú)立性依賴于光與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn)。

對二階非線性光學(xué)材料的實(shí)際應(yīng)用一般存在以下幾點(diǎn)要求：a.非中心對稱結(jié)構(gòu)；b.良好的熱穩(wěn)定性；c.良好的透明性；d.較大的二階NLO系數(shù)。其中，最基本的要求是非中心對稱結(jié)構(gòu)。

有機(jī)非線性光學(xué)材料的組成分子具有高度離域的可極化π電子體系，故此它的非線性光學(xué)系數(shù)要比無機(jī)材料的高1～2個數(shù)量級。非線性光學(xué)研究的初期，人們關(guān)注的重點(diǎn)就是如何提高材料的非線性活性（即非線性系數(shù)），因此在60年代中期，有機(jī)物就作為除無機(jī)和Ⅲ～Ⅴ族半導(dǎo)體材料之外的第三類非線性光學(xué)材料而受到研究人員的重視。另外，有機(jī)材料的其他一些優(yōu)點(diǎn)也是為研究者所普遍贊同的，如超快的響應(yīng)速度、大的光學(xué)損傷閾值等。還有，有機(jī)分子豐富多變的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得人們可以根據(jù)不同器件集成化的要求對分子進(jìn)行設(shè)計(jì)并就透光波段與非線性效率問題作合理的“剪裁”。

有機(jī)分子共軛結(jié)構(gòu)中π電子的離域特性是產(chǎn)生大的分子光學(xué)非線性響應(yīng)的起源，即使在非共振條件下離域的π電子也能產(chǎn)生大的非線性極化，這就是有機(jī)材料與無機(jī)材料在非線性光學(xué)上最大的區(qū)別。

接下來我們就來看幾種特殊結(jié)構(gòu)的二階非線性光學(xué)材料，首先我們來看一下偶極體系。

1.偶極體系

1.1偶極型材料的二階NLO性質(zhì)

迄今研究的具有二階非線性光學(xué)的有機(jī)分子主要是偶極分子體系，其特征是分子具有固有偶極矩，分子是非中心對稱和各向異性的，有一個給體（D）---受體（A）電荷轉(zhuǎn)移軸，其分子的超極化率β張量也是各向異性的。

分子的一階超極化率β取決于波函數(shù)的不對稱部分和電子分布的奇數(shù)矩。當(dāng)在有機(jī)共軛體系中加上極性取代基后，就會誘導(dǎo)一個分子固有偶極矩μ0。從而通過破壞分子的中心對稱性產(chǎn)生β張量的非零分量。90年代以前的二階非線性光學(xué)材料分子設(shè)計(jì)就主要集中在一維電荷轉(zhuǎn)移分子。這類分子的主要特點(diǎn)是：其中間有一個共軛π電子體系（電荷轉(zhuǎn)移軸），兩端分別是電子給體（D）和電子受體（A），如圖1。

因此這類偶極型分子常常被稱為D-π-A體系[7]。

1.2偶極型材料的理論研究

前面我們介紹了偶極分子體系的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，接下來我們就從理論上具體的研究一下。

D-π-A體系的一階超極化率β可以用在電荷轉(zhuǎn)移方向的一個顯著的分量來表示。描述這類一維電荷轉(zhuǎn)移分子最簡單和相對適用的理論就是Qudar和Chemla等人提出的雙能級模型。這個模型可以用基態(tài)和一個激發(fā)態(tài)之間的電子電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)來描述非線性特征和分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。對于二次諧波（SHG）來說，這個最顯著的分量表示為：

第9篇：激光原理論文范文

論文摘要:建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)，知識是學(xué)習(xí)者在一定的情景下借助學(xué)習(xí)過程和他人的協(xié)助，通過意義建構(gòu)而獲得的;認(rèn)為學(xué)習(xí)的途徑是同化和順應(yīng)認(rèn)為學(xué)習(xí)過程中學(xué)生是學(xué)習(xí)的認(rèn)體，是意義的主動建構(gòu)者，應(yīng)發(fā)揮其主體作用，而教師是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、意義建構(gòu)的幫助者和促進(jìn)者。因此，教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，注重依據(jù)建構(gòu)主義的理論原則，葉學(xué)生的科技創(chuàng)新活動予以指導(dǎo)。

一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的主要觀點(diǎn)

建構(gòu)主義作為認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一個重要分支，在多媒體計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，生命力越來越旺盛，成為在世界范圍內(nèi)日漸流行的學(xué)習(xí)理論，并且在教學(xué)實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用。下面，從“教”和“學(xué)”兩個方面簡要說明建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的主要觀點(diǎn)。

1.建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀

(1)學(xué)習(xí)究竟是什么?

建構(gòu)主義認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定情景下即社會文化背景下，借助學(xué)習(xí)獲取知識的過程及在他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助下，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式獲得的。也就是說，學(xué)習(xí)者應(yīng)根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)背景，對外來信息進(jìn)行加土和處理，從而獲得所需知識。此時學(xué)習(xí)者獲取知識的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)去建構(gòu)相關(guān)知識的能力，而不取決于學(xué)習(xí)者記憶或背誦教師講授內(nèi)容的能力，這種意義下的學(xué)習(xí)是廣泛而全面的。

(2)學(xué)習(xí)的兩個途徑—同化和順應(yīng)

建構(gòu)主義認(rèn)為，同化和順應(yīng)是學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化的兩個途徑，其中同化是指學(xué)習(xí)者將外在的知識信息納人到自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去，是量的積累;而順應(yīng)則是認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的質(zhì)變，當(dāng)學(xué)習(xí)者已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與外在的知識發(fā)生沖突時引起原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的變化，從而建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程即為順應(yīng)。由此可以看出，學(xué)習(xí)不再是簡單的信息輸人、存儲和提取，而是學(xué)習(xí)者原有的知識由于新知識的進(jìn)人而發(fā)生調(diào)整和改變的過程，是由量變到質(zhì)變的過程。

(3)關(guān)于學(xué)習(xí)的方法

建構(gòu)主義提倡在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心開展教學(xué)，教師由。傳道、授業(yè)、解惑”者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、意義建構(gòu)的幫助者和促進(jìn)者;學(xué)生是信息加工的主體，是意義的主動建構(gòu)者，應(yīng)發(fā)揮其主體作用。在學(xué)習(xí)的過程中，要善于用探索法發(fā)現(xiàn)間題，主動收集相關(guān)資料和信息，努力提出假設(shè)并設(shè)法加以驗(yàn)證，并且應(yīng)注意在解決問題時盡量將當(dāng)前學(xué)習(xí)的內(nèi)容與已有的經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系，不斷加強(qiáng)量的積累，注意向質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

2.建構(gòu)主義的教學(xué)觀

(1)師生角色的轉(zhuǎn)變

(2)自主學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生對教師有很大的依賴性，許多學(xué)習(xí)上的事情讓教師包辦代替，主動學(xué)習(xí)知識、發(fā)展興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的意識比較差。建構(gòu)主義教學(xué)模式力求改變這種現(xiàn)狀，著力培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

自主學(xué)習(xí)是主動地、有主見地學(xué)習(xí)，不是沒有目標(biāo)的、放任自流的學(xué)習(xí)。教師可根據(jù)具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇不同的教學(xué)方法，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如:采用支架式教學(xué)，首先應(yīng)根據(jù)“最鄰近發(fā)展區(qū)”理論，圍繞實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)建立一個相關(guān)的概念框架，然后讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過自主學(xué)習(xí)，掌握知識，使其智力發(fā)展由一個水平到另一個更高的水平。由于學(xué)生的智力發(fā)展水平有所不同，其最鄰近發(fā)展區(qū)也不完全相同，所以在教學(xué)中應(yīng)注意因材施教。采用拋錨式教學(xué)，可根據(jù)教學(xué)目標(biāo)在實(shí)際情景中確定一個真實(shí)的問題(“拋錨”)，然后讓學(xué)生圍繞該問題展開學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中，可以先提出假設(shè)，然后進(jìn)行論證，根據(jù)論證的結(jié)果制訂解決問題的方案并加以實(shí)施，實(shí)施過程中需要不斷地補(bǔ)充、完善，最終將問題解決。

(3)強(qiáng)調(diào)協(xié)作學(xué)習(xí)

英國大文豪肖伯納曾作過一個著名的比喻。他說:“倘若你有一個蘋果.我也有一個蘋果，我們彼此交換蘋果，那么，你和我仍然各有一個蘋果。但是，倘若你有一種思想，我也有一種思想，而我們彼此交換這些思想，那么，我們每個人將各有兩種思想。由此可見交流的重要。所以，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)通過協(xié)作學(xué)習(xí)展開交流和討論，有助于發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，最終使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)。

(4)資源的有效利用

為了使學(xué)生能夠主動探索和完成意義建構(gòu)，必須為他們提供必要的資源(包括多媒體、網(wǎng)絡(luò)、圖書等)。在將資源的選擇、使用和控制權(quán)交給學(xué)生的過程中，教師應(yīng)對學(xué)生加以指導(dǎo)，幫助他們學(xué)會如何獲取信息、加工信息和利用信息，提高他們處理信息的能力。

二、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論對學(xué)生科技創(chuàng)新活動的指導(dǎo)

1，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論轉(zhuǎn)變了教育觀念，為開展科技創(chuàng)新活動莫定了理論墓礎(chǔ)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以教師為中心，教師講，學(xué)生聽，學(xué)習(xí)過程主要靠教師傳授，作為認(rèn)知主體的學(xué)生在教學(xué)過程中始終處于被動狀態(tài)，其主動性、積極性根本得不到發(fā)揮。這樣的教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，所以要想使科技創(chuàng)新活動蓬勃開展，必須轉(zhuǎn)變教育觀念，深化教育教學(xué)改革。近幾年來，筆者所在學(xué)校堅(jiān)持把培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力作為教學(xué)的中心任務(wù)，在教學(xué)中堅(jiān)持把學(xué)生作為教學(xué)的主體，提高學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生潛能。例如:電子與信息技術(shù)專業(yè)實(shí)行學(xué)分制改革以來，積極探索有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的現(xiàn)代化課程模式，在課程的設(shè)置上采用了“寬基礎(chǔ)、活模塊”的教改思路，在保證上好公共基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課、為今后發(fā)展提供寬廣基礎(chǔ)的前提下，將專業(yè)課程設(shè)置了若干個模塊，包括:電子聲像設(shè)備模塊、數(shù)字視頻設(shè)備模塊、通信技術(shù)模塊等，供學(xué)生根據(jù)自己的特點(diǎn)、愛好和今后發(fā)展的意向進(jìn)行選擇。這種選課制度有利于學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，在學(xué)習(xí)過程中充分調(diào)動了學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)造欲望，為學(xué)生開展科技創(chuàng)新提供了保證。

2建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為提高學(xué)習(xí)興趣、開展科技創(chuàng)新提供了有利的支持

建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生是信息加工的主體，是意義的主動建構(gòu)者，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生應(yīng)始終處于主體地位，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的“學(xué)”，而不是以教師為中心的“教”。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生很自然地會發(fā)現(xiàn)問題，引起學(xué)習(xí)的興趣，此時作為教學(xué)指導(dǎo)者的教師，應(yīng)及時將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)動機(jī)，激勵他們更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)，有效地開展科技創(chuàng)新活動。

例如:現(xiàn)在有些教師常常使用激光筆代替教鞭在課堂上使用，就是這在黑板上跳動的紅色的小點(diǎn)點(diǎn)，引起了一名同學(xué)的興趣。起初他對激光筆很好奇，后來他發(fā)現(xiàn)當(dāng)快速擺動激光筆時，打在墻上的光點(diǎn)會“點(diǎn)動成線”，甚至呈現(xiàn)出圓形，這種激光筆擺動后形成的軌跡與在《電子測量》課上老師用示波器演示的波形有相似之處。帶著對激光筆成像的興趣，他認(rèn)真研究了激光的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)激光具有集中力強(qiáng)、不散光的優(yōu)點(diǎn)，而且激光筆容易使用、價格低廉。在老師的幫助和啟發(fā)下，他采用激光束代替電子束，用兩只電動式揚(yáng)聲器組成X軸、Y軸掃描偏轉(zhuǎn)器，利用揚(yáng)聲器驅(qū)動杠桿和反射鏡組成機(jī)械系統(tǒng)，將揚(yáng)聲器紙盆的平動轉(zhuǎn)換為反射鏡的轉(zhuǎn)動，使激光束人射角發(fā)生變化，反射后投影到屏幕上的光點(diǎn)產(chǎn)生位移，從而使激光束沿X軸、Y軸掃描，最終形成圖象。經(jīng)過不懈的努力，最后他發(fā)明了“電動式李沙育圖形激光演示儀”。由這個事例我們可以看到，建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的“學(xué)”，有利于促使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)其對科學(xué)知識的濃厚興趣，為開展科技創(chuàng)新提供了有力的支持。

3.通過問題解決方式進(jìn)行學(xué)習(xí)是開展科技創(chuàng)新的必由之路

“通過問題解決來學(xué)習(xí)”是建構(gòu)主義的一條核心思路。建構(gòu)主義認(rèn)為，通過問題解決，學(xué)習(xí)者便可以深刻地理解相應(yīng)的概念、原理，建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，解決問題的途徑遵循同化和順應(yīng)規(guī)律，是量變到質(zhì)變的過程。

例如:我校銅管樂隊(duì)的一名隊(duì)員，他雖然喜歡音樂，但對音樂知識了解得并不多。當(dāng)老師介紹音階、音程、和弦等知識時，他感到記憶起來比較困難，因此提出設(shè)想:能否設(shè)計(jì)一種簡單的設(shè)備，把音階之間的關(guān)系表示出來，既方便查找，又容易掌握。在老師的啟發(fā)下，他提出了音樂計(jì)算尺的設(shè)想，即將手拉計(jì)算尺的方法用于音階、音名的查找，將音階、音名、頻率按照一定的關(guān)系刻在計(jì)算尺上，這樣就很容易找出它們之間的相互關(guān)系，這種方法的確簡單易行。第一個問題解決后，馬上又產(chǎn)生了新的問題，即音樂和弦的組合比例復(fù)雜，像二度和弦、五度和弦記憶難度高，在音樂知識教學(xué)中也是一個棘手的問題，如何將音樂計(jì)算尺加以改造，從而解決這一難題呢?帶著這個問題，他杳閱了大量的資料，進(jìn)行了大膽的設(shè)想和實(shí)踐，最后決定在計(jì)算尺的設(shè)計(jì)過程中除配置動尺、定尺外，又設(shè)置了滑動尺，利用透明的滑動尺把各種和弦表現(xiàn)得一清二楚。音樂計(jì)算尺的發(fā)明很好地解決了學(xué)習(xí)音樂知識過程中的難題。成功激發(fā)了他科技創(chuàng)新的激情，為了使音樂計(jì)算尺在使用過程中更加生動，他設(shè)想能否在拉動計(jì)算尺的同時產(chǎn)生相應(yīng)的音響效果，能否將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到音樂計(jì)算尺中。為此，他請教老師，上網(wǎng)查找資料，刻苦鉆研，和其他同學(xué)在一起開展廣泛的交流。情動于衷，金石為開。最后，他終于通過將“MIDI音樂大師’，技術(shù)軟件引人音樂計(jì)算尺，解決了這一難題，使音樂計(jì)算尺在使用過程中更加完善、更加生動。