光学工程（精选12篇）
光学工程 篇1
引言
工程光学是测控专业一门重要的专业技术基础课。通过该课程的学习，学生应具备分析和解决工程技术上常见的光学问题的能力。考虑到工程光学课程的重要性, 根据该课程理论性较强、概念较抽象的特点, 我们从教学内容的调整、现代教学手段的运用以及实践环节的加强等方面, 对工程光学进行了教学改革[1]。实践证明, 这些措施的综合采用有助于提高教学质量和提升学生独立思考和解决实际问题的能力, 提高了学生学习工程光学的积极性。
1 教材的选择和教学内容的调整
教材的选择应具有测控专业特色，较高精度的测控仪器设备都具有光学系统，后续专业课程如“传感器”、“检测技术”等要求学生具备坚实的光学基础。经过考虑，我们将原教材更换为“十五”国家级规划教材机械工业出版社出版郁道银主编的“工程光学”(第二版)。
根据教学大纲的要求并考虑学时少的限制，我们对该教材的内容做了如下调整：保证基础内容的前提下，压缩了经典光学的内容[2]，删除了与普通物理学课程重复的内容(如光的干涉与衍射)，为增加现代光学内容(如激光测量)赢得了时间，创造了条件。
结合测控专业特点，突出知识体系的重点和难点，对与测控精度联系紧密的光学放大和干涉技术等内容重点介绍。
重视教学和科研的结合并拓展学生的知识面，比如介绍典型光学系统内容时，提出“基于人眼虹膜的身份识别系统研制”科研课题。讲授广角物镜时介绍电影拍摄中气势恢宏的战争场面的摄制。
2 充分运用现代教学手段合理使用教具
工程光学课程的特点是公式多，光路图多，以往的光学教学中，教师在黑板画光路图，图形缺乏立体感[3]，无法动态反映光路的成像过程，繁琐的公式推导常使教学过程枯燥，学生提不起兴趣。
我们在教学时穿插一些演示实验，使平面的图形立体化、动态化。比如用氦氖激光器将光的干涉图样打在墙上，让学生对干涉条纹的形状看的很清楚。对概念的引入、公式的推导采用多媒体教学课件教学。多媒体课件的引入使枯燥的内容生动起来，能够充分激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛。对一些成像过程，采用动画进行演示(见图1)，让学生对复杂的过程有一个直观的把握。
介绍一些光学零件特性时，作为教具及时展示，使书本上的图形符号和实物对应起来，增强教学的直观性并提高学生的学习效果。必要时可用一些光学零件搭建典型的光学系统，进一步提高教学效果，比如用一片透镜做放大镜，解释其视觉放大率;用两片透镜搭建显微镜和望远镜，解释两者的成像原理及其放大率公式的推导。
3 开发新实验项目，加强实践教学
为促进学生对课堂知识的消化吸收，加强学生的动手能力、创新意识并拓展知识面，设置实验环节。
我们在课堂教学中引入一些生动的演示实验，比如讲授平面系统时演示“隔镜吹灯”的魔术，实验器材由一块透明平板玻璃和两支蜡烛组成。玻璃平板垂直桌面布置，两支蜡烛直立于平板两侧并关于玻璃平板对称，演示者两手同时打火并点燃两支蜡烛，然后，不可思议的事情发生了，演示者竟能从玻璃一侧同时吹灭两支蜡烛。原来，玻璃后面的蜡烛并没点燃，只是前面蜡烛的火焰通过平面镜(玻璃)成像于后面蜡烛上，造成了后面蜡烛也被点燃的假象，如此“隔镜吹灯”也就理所当然了。
通过实验室中学生自己动手接触光学仪器并搭建实验系统，增强学生的测试技能、动手能力及实际问题的分析能力。比如利用光具座搭建变焦摄影系统[4]，能够将深奥的变焦理论变得生动起来，避免枯燥的公式推导，提高教学效果。
4 加强师生沟通，及时反馈改革效果
我们采用口头交流，书面不记名问卷调查，网上测评的方式，加强与学生的沟通和互动，及时发现问题及时改进。教和学两方面的互动能激发学生和教师的积极性，显著提高教学效果。调查结果显示，我们的初步改革是比较成功的，得到了学生的认可。
5 结束语
通过测控专业工程光学课程的改革，我们总结了教学过程中的经验和教训，在充分调动学生学习积极性的基础上，把这项改革不断推向深入，最终取得比较圆满的结果，为培养测控专业新世纪的高级专门人才作出贡献。
摘要：当前工程光学教学存在与测控专业的应用相脱节的问题, 在课程改革中我们坚持提高学生专业素质和综合应用能力, 吸收利用最新教学研究成果, 同时介绍光学在测控领域最新研究动态, 合理调整教学内容, 充分运用现代教学手段。从而提高了课程的专业应用性, 增强了学生的工程设计能力和创新能力。
关键词：测控专业,工程光学,课程改革
参考文献
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[4]郁道银.工程光学[M].北京:机械工业出版社, 2006.
光学工程 篇2
孙宇声 0804520133
再次回到熟悉的金陵城，发现大学的课程已经寥寥无几了，生产实习已经是我们倒数第二门课了，而且有机会了解我们未来可能的工作环境，所以我们还是很期待的。
我们第一站来到了位于新模范马路的南京解放军1002厂。一直听说我们专业和军工有着不解之缘，看来这是真的。而且听带队的乌兰老师说她在南理工学习的时候也是来这里实习的，看来和我们专业的缘分更是不浅。
所以1002厂对我们也是蛮重视的，第一天给我讲课的就是1002厂的公会主席。胡主席先是给我介绍了1002厂的长久的历史，才发现这个厂比我们学校的“年纪”还大，早在国民时期就诞生了，那时候由于战乱这些精密仪器从国外进口的难度很大而且价格不菲，所以当时的1002厂是国内精密仪器的主要生产者，而且具有相当的规模，很受当时政府的重视。印象中中国第一台水准仪就是这里生产的，前一段时间新模范马路这边要进行展览，组织者特意来1002厂希望能借出那台水准仪，不过厂领导经过慎重的考虑还是不借出，毕竟这个东西就这么一台，一进一出很难不磕磕碰碰的，如果一定需要的话，可以仿造一台用来展出。这足以见得这台仪器的珍贵。接着胡主席为我们深入的讲解了水准仪和经纬仪的原理和构造，老爷子对我们非常的负责，一直讲了一个上午，我们发现我们学的东西原来只是一点点的皮毛。
下午我们分批参观了工厂里的车间，我们终于有机会近距离的观察仪器了，而且是仪器的每个部分。说实话看来某一份的时候反应不出来那是神马部分，但是经过讲解才发现就是我们应该知道的。接着我们回到教室，我们即将面对的是我们最期待的，就是动手拆装水准仪和经纬仪。我们平时都只是看看书然后考考试，最多就是几个光学实验。所以动手能力不足的现实就完全暴露出来了，螺丝刀用的就有点笨。不过师傅说装要不拆难很多的，开始我们还不当回事，以为按部就班的装就好了。但是等我们拆完了，面对这么一大堆的零件就傻眼了，根本无从下
手了，因为你完全不知道它们的顺序，只好想师傅求助了。最后在师傅的帮助下，我们完成了装配，不过还是多出来几个螺丝。之前听乌兰老师说每届学生装完后都会多出来几个螺丝，开始我们还不信，这下子完全信了。看来我们真的还是缺乏足够的实践，以后我们要抓住一切的机会来好好锻炼自己。
我们的第二站也是最后一站，就是院办光学工厂天冠有限公司。印象中我们在上何勇老师的零件工业学课程的时候也来这里参观过。由于1002厂并不是完全意义上的光学工厂，所以我们看到的关于光学的东西相对有限，而天冠公司是完全的光学工厂，进行各种光学零件的加工。首先我们来的是粗磨车间，这里是对毛坯料进行加工的第一道工序。由于毛坯料只是进行了简单的测量和切割，所以会有一分左右的误差，这远远达不到我们的要求，因此要进行粗磨。这样可以减少误差，不过更多的是要使表面变得光滑平整，为了精磨做准备。接着我们来到了精磨车间，发现这里和粗磨车间相差不大，所以我们就感到很费解，于是向师傅请教其中的奥秘。乔师傅先是把我们带到机器旁边，他解释道，两个车间主要有这几个区别。一是磨料的选择，粗磨车间的是介于一比一和一比二之间的甲醇和沥青的混合物，而精磨这边是金刚砂，还有就是金刚砂还分不同的型号，代表不同的颗粒大小。二是转动速度，精磨的速度要慢于粗磨，而且要经常拿下来校准。
经过精磨的原料要拿到检验科进行检验，不合格的话还要重新加工。而且师傅说道只有检验科的检验结果才是最终结果，其他的都是浮云。检验合格的原料要先进行刷漆，因为这是要生产角锥棱镜，所以一个正方体原料可以切割成两个角锥。不过在切割的时候需要跟好的固定，这样难免要接触光学表面，而这样很容易对其造成不可恢复的损伤。因此在切割之前要进行一次刷漆，在光学表面上涂上虫胶，这样就不怕被磨损了。切割之后再讲切口处理一下，最后化学法除去虫胶，这样角锥棱镜就生产出来了。
基于变换光学的光学重叠效应 篇3
基于变换光学理论，提出了一种新型的各向异性均匀的压缩变换介质。通过坐标变换，该压缩变换介质将一片选定的均匀各向同性的自由物理空间“压缩”至一个小的变换区域，并通过补偿介质（ε=μ=-1）来补偿除了压缩区域之外的那片自由空间，以保持空间场分布的连续性。当两个分离的点光源分别处于该压缩变换介质之中的时候，它们能够形成完美的光学重叠效应，即形成完美的光学相干效应。利用有效介质理论，可以进一步简化变换介质参数，获得各向同性均匀的压缩变换介质实现光学重叠效应。该研究在高能相干激光中具有潜在的应用。
关键词：
变换光学； 光学重叠； 有效介质理论
中图分类号： TN 2文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.02.007
Abstract：
In this paper，based on transformation optics，a new anisotropic and homogenous compressible transformation media is proposed.By using the coordinate transformation，such compressible transformation media can be able to compress the selected isotropic and homogenous free space into a small transformation regime.Meanwhile，the corresponding compensating medium（ε=μ=-1） is introduced into the selected free space（except for the transformation regime） in order to keep the continuity of the field distribution.When two separated point sources embedded in such a transformational media，all of them can overlap with each other，leading to the perfect optical interference effect.By using the effective medium theory，such transformational media can be further simplified，and an isotropic and homogenous compressible transformation media is obtained to realize the overlapped optics.Our investigation may have potential application in high power coherent laser beams.
Keywords： transformation optics； overlapped optics； effective medium theory
引言
近十几年来，超颖材料技术的发展，使得人们可以任意操控电磁波的振幅、偏振、相位以及传播路径等。该技术为人们探索新的物理机制，设计新的物理器件提供了一条崭新的途径。2006年Pendry等[1] 和 Leonhart[2]分别提出了一套精确调控电磁波的理论—变换光学理论。目前，变换光学为设计基于超颖材料的电磁波调控新器件提供了理论依据。利用变换光学方法并假设在虚拟弯曲空间中传播的电磁波是沿着弯曲路线传输，那么我们就可以构建实际物理空间和虚拟弯曲空间的一一对应关系。根据麦克斯韦方程的变换不变性，在实际物理空间中获得电磁波沿着弯曲路线传输所需要的变换介质，通过设置相应的变换介质实现电磁波的精确调控[3]。其中，隐身大衣作为变换光学的一个典型应用，在变换光学理论提出之初即引起了广泛的研究，包括圆形隐身大衣、方形隐身大衣、椭圆形隐身大衣和任意形状的隐身大衣[48]。此外，根据变换光学理论，人们还研究了波集中器、波旋转器、波连接器、波分束器以及人工电磁黑洞等[913]。
最近，赖耘等基于变换光学和负折射材料提出了空间折叠原理，并由此设计出基于补偿介质的外部隐身大衣[14]。与传统隐身大衣不同，该类型的隐身大衣可以实现被隐藏的物体看到外界的物体，而电磁波却探测不到被隐藏的物体。基于空间折叠原理，赖耘等又提出了幻觉变换介质，该介质可以实现将一个物体变换成另一个物体的光学幻觉效应（如将一个勺子变成一个杯子）[15]。同时，基于空间折叠原理，徐亚东等提出了基于补偿介质理论的光学重叠效应（即反镜像效应），形成两个形状不同的物体的相互重叠幻觉效应[16]。此外，我们已在此基础上实现了两个形状相同的物体的相互重叠幻觉效应，并实验验证光学完美相干效应[1718]。到目前为止，以上报道的所有光学重叠效应均基于各向异性均匀或者非均匀介质实现，导致材料参数和实验制备相当复杂。能否利用各向同性且均匀的变换介质获得光学重叠效应是目前的一大挑战。基于此，本文提出了另一类新型压缩变换介质并结合有效介质理论，实现了层状化的各向同性且均匀的变换介质并诱导产生光学重叠效应。
2结果及分析
通过COMSOL软件计算，可以得到自由空间和存在压缩幻觉介质时的磁场分布。图2（a）给出了频率为1 THz的TM波在45°斜入射情况下，自由空间和各向异性均匀幻觉介质（介质参数满足式（9）～（12））中的磁场分布。图2（b）给出相同频率的TM波在45°斜入射情况下，在自由空间中传播的磁场分布。由变换式（1）～（4）可知，自由空间Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ和 Ⅶ被压缩进变换区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ，所以变换区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ包含了自由空间Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ和 Ⅶ中的场分布（即图2（a）中区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ中的场等效于图2（b）中黑色实线区域中的场）。同样，变换区域Ⅲ、Ⅳ、V也包含了自由空间Ⅲ、Ⅳ、V和 Ⅶ中的场分布（即图2（a）中区域Ⅲ、V、Ⅵ中的场等效于图2（b）中黑色虚线区域中的场）。由此可知，自由空间Ⅶ被同时压缩进上下两个变换介质区。为了保证空间的连续性，必须在区域 Ⅶ中设置相应的补偿介质（介质参数如式（8）），这样，就能保证补偿介质区域Ⅶ中的磁场分布传播方向与外部自由空间上的磁场传播方向正交。
比较图2（a）和（b），可以发现电磁波在透过变换幻觉介质后，其场分布和自由空间上传播的电磁波完全一样。此外，由于自由空间Ⅶ被同时压缩进上下两个变换介质区，所以压缩区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ和压缩区域Ⅲ、V、Ⅵ必将有部分区域是相互重叠的，其重叠部分表现在自由空间如图2（b）中实线黑色区域和虚线黑色区域的交叠部分。根据这一特性，我们设计的幻觉变换介质可以实现光学重叠效应。
图3（a）为自由空间中分别处于（0，0.5 mm）和（0，-0.5 mm）的两个完全相同的点源的磁场分布（相应的振幅均为1 V，波长为0.33 mm）。从图3（a）的磁场分布可以看出，分离的两个完全相同的点源在自由空间上产生了相干效应（包括相长干涉和相消干涉）。图3（b）为嵌入在移动介质Ⅰ区域（0，0.5 mm）处和Ⅳ 区域（0，-0.5 mm）处的两个完全相同的点源的磁场分布（相应的振幅均为1 V，波长为0.33 mm）。而图3（c）为自由空间中处于（0，0）处振幅为2 V，波长为0.33 mm的单个点源的磁场分布。比较图3（b） 和图3（c）可以发现，两者在变换区域外的场分布完全一致。这表明图3（b）两个振幅均为1 V，波长为0.33 mm的分离的点源，在移动介质的作用下，全部移动至（0，0）处，并完全重叠在一起，等效于一个振幅为2 V，波长为0.33 mm的点源，实现了压缩变换介质的完美光学重叠效应。
由于很难找到各向异性均匀的介质实现以上所述的完美光学重叠效应，为此从实际应用角度出发进一步简化介质参数。根据第一部分的讨论，结合坐标变换和有效介质理论，将原先的各向异性均匀的介质变换成各向同性均匀的层状介质，以符合实际应用。图4（a）为各向同性均匀的层状变换压缩介质产生的光学重叠效应，嵌入在层状移动介质I区域（0，0.5 mm）处和Ⅳ 区域（0，-0.5 mm）处的两个完全相同的点源（振幅为1 V，波长为0.33 mm）的磁场分布等效于图4（b）中自由空间中处于（0，0）处振幅为2 V，波长为0.33 mm的单个点源的磁场分布。这表明，我们所设计的层状各向同性均匀的变换压缩介质同样可以实现完美光学重叠效应。
3结论
通过变换光学理论及基于坐标变换，我们设计了一类压缩变换介质。利用该压缩变换介质，我们实现了两个点光源的空间完美相干效应（相长相干）。通过将坐标变换和有效介质结合，实现了各向同性均匀的层状压缩变换介质。经COMSOL数值仿真，对压缩变换介质形成的光学完美相干效应/光学重叠效应进行了验证。
参考文献：
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[2]LEONHART U.Optical conformal mapping[J].Science，2006，312（5781）：17771780.
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光学工程 篇4
(1)由于学生中学的光学知识少而简单,还有少数学生是文科生,与大学的工程光学知识跨度很大;
(2)概念很多,并且抽象难记;
(3)数学公式推导繁杂,望而生畏,难以提起兴趣;
(4)理论多而实验少,大多停留在传统的教师讲、学生听、满堂灌、填鸭式的封闭教学模式;
(5)教材和课堂教学与实际应用、与当今光学领域的前沿技术脱节,学生对光学的工程运用和前景感到迷茫。
因此,加强对工程光学基础课的教学研究、适应教学要求和学生学习要求,对充分调动学生的学习积极性,提高教学质量十分必要,也是我们任课教师义不容辞的责任。为此,我们针对教学对象的特点和该课程的特点进行教学改革和探索,其目的是找到解决问题的方法。
一、加强学习目的的教育,使学生明确学习这门课的必要性
只有需要的事物才能引起人们的兴趣,这是一般人的心理特点。教学也是一样,只有学生感到是有用的教学内容,才能引起学生的求知欲,学生才会积极主动地去学习它,掌握它。因此,要取得良好的教学效果,首先要使学生充分认识到学习这门课的必要性。在讲序言时应明确指出工程光学课的教学目标和内容结构:它是测控技术与仪器专业的一门重要专业基础课,是学习专业理论课和进行教学实习的必不可少的基础知识,很多光电技术、仪器仪表技术、精密计量和检测技术少不了工程光学基础。光电子器件的更新也是工程光学基础知识和其它知识的新应用。因此,作为未来的光电子产业的“高级蓝领”,只有学好工程光学基础才能为学好专业课打下基础,才能掌握现代化的光电子先进技术。只有学生对此有了深入了解,才能知道学习什么、为什么学习,从而产生学习的欲望和动力。为使学生对此有更深刻的认识,上绪论课时应联系实际进一步说明工程光学知识的重要性及学好这门课的必要性。
二、尝试多种教学方法,提高课堂教学质量
1. 由忘而入门
在工程光学概念学习中,学生往往对一些未经教授的物理概念有一套自己的想法和观点,并用这些想法和观点来解释或理解一些新的科学概念和实际问题,并且这种现象非常顽固,学生对同一概念出现类似的错误想法,经老师指正后,过一段时间,还是原来的错误想法占主导地位。如学生总把凸透镜看作是会聚透镜而把凹透镜看作是发散透镜、人离平面镜越远像越小、在圆屏衍射现象中,学生总是以光的直线传播来看问题,认为圆屏几何影子的中心是一个暗点、由于自然光的振动电矢量是关于轴对称的,没有哪个方向特殊,所以它不具有偏振性。因此,学生要真正地理解光学概念,就必须学会忘却以前所认知的错误知识,重新接受科学的光学概念。
2. 由问而提高
课堂提问是课堂教学的重要手段,也是课堂教学的有机组成部分。要做到科学合理地提问。充分发挥课堂提问的作用,达到课堂教学的目的并非一件容易的事情。设计课堂提问是教师备课的一项重要内容,设计环节应有机地融入上课前的备课过程之中。讲求课堂提问的科学性、计划性、合理性,避免随意性、盲目性。提什么问题,以什么形式提问,对谁提问,什么时候提问,都要根据教学内容、教学目的与要求,教学中的重点、难点、疑点,教学对象的特点进行精心设计,以提高课堂提问的效果,达到课堂提问的目的。
在共轴球面系统的物象关系这一章中,物象的共轭关系作为这一章的重点和难点,学生对于非焦点处的物象关系一般来说理解问题不大,但是焦点的共轭点在什么位置,学生还是有一些迷惑。通过上课反复强调,物方焦点的共轭点位于像方无限远,而像方焦点的共轭点位于物方无穷远。学生从概念上理解了这样一个共轭的概念,但是学生缺少感性的认识,所以我通过课前给学生布置如下问题。
例:作图并用文字说明AB的共轭线段(见图1)。
课前的预习加上课上的反复强调,要求学生上黑板作答,通过教学实践,多数学生都能够通过作图法找到A、B两点的共轭点,但是这个时候问题出现了,究竟线段A B的共轭线段是哪一段呢(见图2)?
学生的回答为A’B’。得到这样的回答时先不讲解,而是要求学生画出过F点的焦平面,焦平面交A B于C点。当看到辅助点C点时,学习成绩比较好的学生至少已经意识到线段AB的共轭线段肯定不是A’B’,因为它上面存在一个点C,其共轭点是在无限远处。课堂提问到了这个时候,由教师点出正确答案:AB的共轭线段为A’到无穷远和B’到无穷远。学生对于共轭的概念有了比较深刻的理解。
3. 由思而掌握
对于学生而言,光学不是一门依靠上课听讲就能完全掌握的学科,它有自己学科特点:概念很多,并且抽象难记;数学公式推导繁杂;理论多而实验少,提倡学生有自由的思考时间,进行大量的课外阅读和课外习题的练习。这是提高学生自发、主动学习的重要形式。阅读内容包括光学领域的书刊,最新成果的介绍资料,光学科普读物等。在课外阅读和练习活动中,要求学生多动脑,多问为什么,除了将课上的内容掌握外,还要记好读书笔记,并定期检查,在评定学习成绩时占有一定的比例。
三、运用现代教学手段,巩固教学成果,展望光学前沿
1. 多媒体教学
计算机辅助的多媒体教学具有能够综合文字、图像、声音、动画和视频,实现立体教学的能力,非常适合人的思维习惯和记忆规律。通过声音、图像多维教学,使得课堂上教与学的交流更为流畅、学生思维更为敏捷、学生的学习效率和自主学习的积极性更为提高。在工程光学课程教学中引进多媒体教学,与传统教学方法相比,具有以下优点:
(1)极大激发学生学习兴趣。例如我们要得到圆孔的夫朗和费衍射光强分布公式,其数学推导过程是非常繁杂的,如果用计算机的数值运算结果代替光强分布公式,运算结果用直观的曲线图表示出来,这会使得本来枯燥乏味的数学推导变得简单有趣,极大地激发学生学习兴趣。
(2)课堂信息量大。比如在讲解光学成像及典型光学系统时,若利用传统的板书,则讲解效率低,学生直观性不强,对光路的理解和计算一知半解;若借助多媒体教学,将光学成像过程用动画或者视频直观的讲解.则大大提高了教学效率,课堂信息量也大大增强。
(3)容易实现教学互动。在强调“以人为本”教学的今天,教学过程中学生的积极参与是不可缺的,传统的教学往往是重教师主导,轻学生参与,不容易实现教学互动。而多媒体教学的交互性是多媒体技术最具特色和优势的根本特性,也是多媒体教学的核心。
(4)复杂问题简单化。多媒体教学可以在一定程度上突破时间和空间的限制,充实直观内容、强化直观效果、丰富感知材料、抽象问题直观化。如可以将课堂演示实验中有危险性或操作性不强的实验通过播放录像的形式演示出来。
2. 光学前沿知识讲座
拟由任课老师或聘请有关专家讲授光学前沿知识,这样比传统教材更具活力和现代气息,跟上时代发展的步伐。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态,开阔视野,启迪思维,进一步拓宽学生的知识面,使他们的知识结构更趋合理。
3. 开放光学实验室
光学实验室对学生开放,提供基本的光源,光学元器件、材料、仪器等物品,给学生提供一个动手的机会,对光学现象建立鲜明的感性知识,培养学生独立思考问题的能力,提高对光学学科的兴趣。
四、结束语
以上是我们从近几年的教学经验和调查研究中得到的一些关于工程光学教材和课堂教学的看法和改进途径。其中,有些想法还在初步实验,不是很成熟,有待在以后的教学中继续改进,争取对现在的教学改革贡献一份力量。
摘要：工程光学有其自身的课程特点:概念很多,抽象难记,数学公式推导繁杂,理论多而实验少。本文针对工程光学的课程特点,结合教学经验,对工程光学的教学提出了一些改进意见,以期提高工程光学的教学质量
关键词：工程光学,教学方法,多媒体,提问
参考文献
[1]石智伟.工程光学教材及其课堂教学改革探讨[J].广东工业大学学报(社会科学版),2004,4
[2]沈常宇.光学原理课程多媒体教学的优点及误区[J].辽宁行政学院学报,2007,5:148～149
2018年南京邮电大学光学工程 篇5
博士后科研流动站招聘简章
一、招收学科
光学工程
二、合作导师及研究方向（按姓氏笔划排序）
1.马延文
主要研究方向：先进碳材料与新能源 招收博士后拟承担的主要研究任务：金属锂电池关键材料与技术研究、新型储能材料与柔性电池研究。
招收人数： 1-2人
联系方式：iamywma@njupt.edu.cn /*** 导师介绍：马延文，教授，博士生导师，材料科学与工程学院党委书记。2005年在南京大学获博士学位，2005年-2007年在南京大学从事博士后研究，2007年-2012年在南京邮电大学任副教授，2012年至今任教授，2013年-2014年在Duke大学做访问学者，入选江苏省六大人才高峰（A类）、“青蓝工程”学术带头人；被聘为中国石墨烯标准化委员会委员、南京市工业和信息化专家库专家；担任Recent Patents on Materials Science杂志编辑顾问、Nano Reports杂志副主编。主要从事先进碳材料与新能源研究。在Adv.Mater.、Angew.Chem.Int.Ed.、Adv.Funct.Mater.、Energy Environ.Sci.、ACS Nano等国际著名的材料、化学和能源类学术期刊上发表SCI论文80余篇，被SCI引用4000 余次，9篇文章为“Highly Cited Paper”，13篇文章引用超过100次，单篇最高引用为470余次，入选2015RSC期刊“Top1%高被引中国作者”榜单；主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等省部级以上项目6项；作为学术骨干参加国家重点基础研究发展计划项目1项。
2.王丹
主要研究方向： 能源材料
招收博士后拟承担的主要研究任务：多壳层结构金属氧化物锂电池正极材料的研制。招收人数： 1-2人
联系方式：danwang@ipe.ac.cn /*** 导师介绍：王丹，中国科学院过程工程研究所研究员、博士生导师，中科院“百人计划”入选者，国家杰出青年科学基金获得者（2013），科技部“中青年科技领军人才”（2014年），中组部“万人计划”（2016年）。1994年7月获吉林大学无机化学专业学士学位，1997年7月获吉林大学无机化学专业硕士学位，师从冯守华院士；2001年3月获（日本）山梨大学材料科学与技术专业博士学位。2001年4月至2003年3月先后在（日本）高知大学水热化学研究所、日本地球环境技术产业研究机构做博士后，2003年4月至2004年1月在（日本）京都大学化学研究所任JSPS外国人特别研究员，2004年入选中国科学院“百人计划”回国工作，2009年7月起兼任佛山市高明区（中国科学院）新材料专业中心主任。迄今已发表学术论文117篇，包括Nature Energy, Chem.Soc.Rev., Adv.Mater., Angew.Chem.Int.Ed., ACS Nano, Energy Environ.Sci., J.Am.Chem.Soc., Nano Lett.等国际知名期刊。
3.王瑾
主要研究方向：光通信网络、器件与技术，有机及无机光电材料与光波导器件 招收博士后拟承担的主要研究任务：
1）利用金属有机骨架（MOF）构建光学各向异性氟化聚合物光波导材料，光学各向异性光波导器件制备与表征。
2）超结构光波导结构中表面等离子激元模式的传输特性及新功能器件的研究。招收人数： 1-2人
联系方式：jinwang@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：王瑾，博士，教授，德国卡尔斯鲁厄大学（德国首批三所精英大学之一）电子与通信工程系毕业，获硕士、博士学位。2008/06-2011/12在德国弗劳恩霍夫通信研究所即海因利希·赫兹研究所（光通信领域世界顶级研究所）做博士后研究，高级研究员，现任南京邮电大学光电工程学院教授，光电集成课题组组长。江苏省双创团队（事业创新类）核心成员，江苏省“六大人才高峰”第十一批高层次人才。2007年获“中国国家优秀自费留学生奖”，2003年获德意志研究联合会奖学金，2002年获海因利希·赫兹奖学金。
主持国家自然科学基金-面上研究项目1 项，主持江苏省自然科学基金-面上研究项目1 项，教育部留学回国人员科研启动基金1项，江苏省前瞻性产学研项目1项，主持韩（国）德（国）国际合作项目1 项（韩国政府资助），参与欧盟框架项目2 项，德国政府科教部项目3项，柏林未来基金项目1 项。在国内外刊物及会议上发表了近100篇学术论文（其中第一作者或通信作者51篇），申请国家发明专利 6 项，授权2 项。出版一本英文专著1本及英文科技著作的1 章。
美国电气电子工程师学会(IEEE)会员，美国光学协会(OSA)会员，中国光学学会高级会员，中国光学学会纤维光学与集成光学专业委员会委员，中国光学学会光电技术专业委员会委员，南京光通信与光电子技术学会理事。
4.韦玮
主要研究方向：光电信息功能材料与器件，特种光学玻璃与光纤，光纤光栅传感与光通信技术
招收博士后拟承担的主要研究任务：新型光电功能材料的制备及其新能源器件研究；特种光纤材料及器件的设计制备及应用研究；光纤光栅传感系统与紫外光通信技术研究。
招收人数：2人
联系方式：weiwei@njupt.edu.cn /189 5189 6239 导师介绍：韦玮，女，博士、博士生导师，现为南京邮电大学电子与光学工程学院教授，江苏省“光通信工程技术研究中心”主任，中央/地方财政高校发展专项“特种光纤的制备与应用研究中心”主任；南京（邮电大学）“特种光纤材料制备与应用工程技术研究中心”主任等多个职务。1982年毕业于西安交通大学，并先后获得硕士和博士学位。1999-2001年获日本国早稻田大学访问教授和通产省大板工业技术研究所JISA fellowship。2002-2004年任国家自然科学基金委员会信息科学部光学与光电子学科流动项目主任。
多年来一直致力于新型光电信息功能材料与器件的设计制备、光物理性能和器件结构等方面的研究。在新型掺稀土纳米发光材料制备和光谱性能、特种光纤材料及光纤结构的设计制备与光学性能、全固态光伏薄膜电池及钠离子电解质的制备及器件等方面开展了系统的研究，取得了一系列创新性成果。已主持国家自然科学基金项目6项、国家重大研究计划专项子项目1项，国家863、973项目各1项；科技部攀登计划项目1项；省部级科研项目以及中兴通讯等多项课题。已获中国发明专利授权40余项。在国外重要学术刊物：Optic Letter，Optic Express, Applied physics Letter, Advanced Materials, Nanoscale, J.of Chemistry Materials, Applied Physics B等发表SCI论文100余篇，SCI他引2000余次，出版激光专著1本（二章）；2010年获中科院陕西省分院科技进步一等奖;2012年获江苏省科技进步二等奖。
5.刘淑娟
主要研究方向： 有机光电子学
招收博士后拟承担的主要研究任务：有机/聚合物光电功能材料的设计、制备与应用。招收人数： 2人
联系方式：iamsjliu@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：刘淑娟，博士，教授。2006年6月毕业于复旦大学先进材料研究院获博士学位，导师为黄维院士，研究方向为基于过渡金属配合物的新型有机/聚合物光电功能材料与应用。2006年7月至今于南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院/材料科学与工程学院工作。2013年被破格提升为教授。
多年来一直从事有机光电子学领域的研究，尤其是围绕有机/聚合物光电功能材料的设计、合成及其在光电器件、生物成像等领域的应用开展了一系列研究工作。近年来在包括Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Advanced Optical Materials、Chemical Communications等在内的国际著名学术期刊发表100余篇高水平SCI论文。受Wiley和Springer出版社邀请撰写多部专著章节。多篇文章入选ESI高被引论文。研究工作多次被Wiley出版社的MaterialsViews和MaterialsViewsChina网站进行专题推荐介绍。发表在Advanced Materials、Advanced FunctionalMaterials等期刊的论文被Wiley出版社选为“OrganicElectronic”领域的“Hot Topic”文章。多篇论文被期刊选为“Hot Paper”，或成为期刊点击率最高、引用最高的文章。研究成果获教育部自然科学奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖、江苏省高校科学技术研究成果奖自然科学奖一等奖等科技奖励。作为项目负责人承担了多项国家和省部级科研项目。入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才（A类）、江苏省中青年学术技术带头人等计划。
6.李兴鳌
主要研究方向：光电信息材料与器件 招收博士后拟承担的主要研究任务：钙钛矿太阳能电池的制备、多铁性纳米材料的制备、磷化物、硫化物等纳米材料的制备及其应用研究。
招收人数：3-4人
联系方式：iamxali@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：李兴鳌，教授，南京邮电大学教授、博导。主要研究领域涉及物理学、材料学、光学工程等学科领域，研究方向为光电信息材料与器件等。
长期从事光电功能材料的制备及应用研究，对磁控溅射制备半导体薄膜、多铁性薄膜、多铁性纳米材料有了较为深入的研究，近年来也开始进行太阳能电池的制备及应用研究、金属磷化物、硫化物等纳米材料的制备及其应用于可见光解水的研究。近年来在国内外学术期刊上公开发表SCI、EI收录论文100余篇，主持和参与国家级、省级科研项目10余项，申请专利近20项。
7.余柯涵
主要研究方向：光电薄膜材料及器件
招收博士后拟承担的主要研究任务：石墨烯等二维材料的制备及器件应用；石墨烯储能器件的设计制备及应用。
招收人数： 1人
联系方式：kehanyu@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：余柯涵，博士，教授。2004年毕业于复旦大学物理学专业，获学士学位；2007年毕业于复旦大学信息科学与工程学院，凝聚态物理专业，获硕士学位；2012年毕业于美国University of Wisconsin-Milwaukee机械工程系，获博士学位。2012-2014在美国Case Western Reserve University化工系从事博士后研究工作；2014年11月加入南京邮电大学，现任电子与光学工程学院教授。担任Wiely、RSC、ACS旗下30余种国际著名SCI期刊审稿人，并担任多个国际学术期刊的编辑编委。入选2015年江苏省“六大人才高峰”培养对象，2017年“江苏省特聘教授”。
近年来主持国家自然科学基金1项，江苏省自然科学基金1项，参与美国国家自然科学基金、美国能源部、美国大型企业研发项目多项。在国际著名学术期刊上发表SCI论文70余篇（包括Applied Physics Letters，Advanced Materials，Journal of Physical Chemistry Letters，Nanoscale，Nature: Scientific Reports等），论文总引用数2800次以上，单篇最高他引256次（入选ESI高被引论文1%），h-index达到27。并多次在高级别国际学术会议上演讲和做特邀报告。
8.辛颢
主要研究方向：光电功能材料及应用
招收博士后拟承担的主要研究任务：参加课题研究，课题1：聚合物-小分子，小分子-小分子全有机太阳能电池。通过吸光层的形貌对电池性能的影响机制，并通过形貌控制和界面工程将电池效率提高到13%以上。课题2：柔性无机薄膜太阳能电池。通过优化制备条件和工艺，制备高效柔性铜锌锡硫和铜铟镓硒薄膜太阳能电池。
招收人数： 2人
联系方式：iamhxin@njupt.edu.cn/025-85866352，*** 导师介绍：2003年获得北京大学理学博士（无机化学）学位，研究内容为稀土配合物的光致发光和电致发光。2003-2006以JST和JSPS研究员身份分别在日本物质材料研究机构（NIMS）和北路先端科学技术大学（JAIST）进行博士后研究，研究内容为新型层状化合物的合成及复合发光材料。2006-2015在美国华盛顿大学先后任研究助理、讲师和研究员，先后开展了聚合物有机太阳能电池和铜锌锡硫薄膜太阳能电池的研究，其中在非肼溶剂法制备铜锌锡硫太阳能电池领域的研究处于世界领先水平。2015年以高层次人才加盟南京邮电大学材料院。现为南京邮电大学教授，博士生导师。在JACS, Adv.Energy Mater., ACS Nano, Nano Lett.等国际期刊发表SCI论文40多篇，他引次数超过2400次，H-index28。获得授权中国专利一项，授权日本专利两项，授权国际专利一项。在包括MRS, IEEE PVSC, ACS, APS 在内的国际学术会议做邀请报告多次。长期担任Journal of Materials Chemistry, Chemical Communications, Organic Electronics, RSC Advances, Journal of Materials Chemistry C, Physical Chemistry Chemical Physics, Journal of Nanomaterials等期刊的审稿人。
9.汪联辉
主要研究方向：生物光电子学，纳米生物技术，生物光电材料
招收博士后拟承担的主要研究任务：纳米光电材料与器件，生物医学传感技术。招收人数：2--3人
联系方式：iamlhwang@njupt.edu.cn /025-85866333 导师介绍：汪联辉，男，1964年12月出生，教育部长江学者特聘教授。1988年毕业于成都科技大学高分子材料系，1993年获福建师范大学高分子化学与物理专业硕士学位，1998年获浙江大学高分子化学与物理专业博士学位。1998年赴新加坡国立大学化学与生物分子工程系从事博士后研究工作，2000年3月起先后在新加坡国立大学分子和细胞生物研究院任研究员、助理教授。2005年回国受聘复旦大学，任复旦大学先进材料实验室教授、博士生导师、教育部“985”先进材料科技创新平台高级PI。2011年初以“高层次人才”引进加盟南京邮电大学，现任南京邮电大学材料科学与工程学院 院长、教授、博士生导师。
长期在分子与纳米光电材料、纳米生物学、生物光电子学等交叉领域从事科研教学工作。先后主持国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目、973课题、国家科技重大专项等十多项科研项目。在分子与纳米光电材料方面，首创微波辅助水相量子点制备技术，实现量子点的可控生长和量子点尺寸与分布的精确控制，制备了具有优异发光性能和良好生物相容性的多种结构量子点；利用具有高稳定性和高亮信号特性的量子点作荧光标记物，构建多种 4 新型“量子点－生物分子”纳米生物复合探针，成功用于细胞的特异性标记和肿瘤标志物的高灵敏分析。此外，基于导电高分子的分子导线特性和信号倍增效应，设计合成了不同结构和功能的导电高分子，发展了多种化学和生物传感材料与器件。在化学生物学方向上，提出并证明了“猝灭群体感应”防治细菌侵染动植物的新概念，为动植物细菌病害的防治开辟了一条全新的途径；同时以群体感应信号分子为靶分子，设计合成多种无耐药性的抗菌药物，为开发新的高效抗菌药和细菌感染的防治奠定良好的基础。相关研究成果以第一或通讯作者发表在Nature、Advanced Materials、J.Am.Chem.Soc.、Angew.Chim.Int.Ed.、ACS Nano等著名学术刊物上，并获得同行高度评价。已发表200余篇SCI学术论文，被SCI文章他引6000余次；已授权和公开2项美国发明专利和30项国家发明专利。先后获得教育部“长江学者”特聘教授、“国家杰出青年科学基金”获得者、“万人计划”领军人才、“百千万人才工程”国家级人选、国家级“有突出贡献中青年专家”、教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队学术带头人、江苏省创新团队学术带头人、江苏省“333高层次人才工程”第一层次培养对象等荣誉。
10.陈润锋
主要研究方向：材料、光电功能材料 招收博士后拟承担的主要研究任务：面向降低能耗和产生能源的新型有机功能材料与器件的设计、制备与应用研究。主要包括：有机光电材料的设计和理论模拟计算、新型有机光电材料的合成及其光电性质研究、高效光电器件的制备与优化。招收人数： 2人
联系方式：iamrfchen@njupt.edu.cn /025-85866826 导师介绍：陈润锋，男，教授，博士后导师。2006年起任教于南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院/材料科学与工程学院。荣获江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省杰出青年基金、江苏省六大高峰人才等。长期从事新型光电功能材料设计、制备、计算模拟和器件应用领域研究，包括杂原子修饰有机光电功能材料和激发态调控等，提出了杂芴和动态共振智能调控材料的概念，首次成功制备了室温超长发光寿命（秒级）的纯有机长余辉材料（Researcher ID: G-4878-2010）。先后主持江苏省教育厅基础研究计划面上项目1项、江苏省高校自然科学基础研究面上项目1项、江苏省杰出青年基金项目1项、国家自然青年科学基金项目1项、国家自然科学基金面上项目2项。在Nature Materials、Nature Nanotechnology、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie-International Edition、Advanced Materials、Chemical Communications、Organic Letters、Journal of Physical Chemistry A/B/C等国际期刊上共发表SCI收录论文100余篇，IF>3.0的60余篇，他引近3000次，单篇最高他引200余次，获授权中国发明专利7项；科研成果获江苏省科技进步二等奖1项、南京市自然科学优秀学术论文2项；教学成果获南京邮电大学和江苏省高等教育教学成果奖一等奖各1次。担任Nature communications, Journal of the American Chemical Society, Advanced materials、Nanoscale、Organic Letters、Organic Electronics、Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry、Dyes and Pigments和Journal of Physical Chemistry等杂志审稿人，中国化学和中国光学学会会员，Scientific Reports 编委。
11.陈淑芬
主要研究方向： 有机光电器件 招收博士后拟承担的主要研究任务：从事钙钛矿量子点发光器件、非铅钙钛矿太阳电池及稳定性研究。
招收人数： 1人
联系方式：iamsfchen@njupt.edu.cn/ *** 5 导师介绍：陈淑芬，研究员，博士生导师。南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院˙塑料电子研究所所长，材料科学与工程学院材料物理系主任（2010-2013年间曾任信息显示系主任），入选江苏省杰出青年人才计划、江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人。主要从事有机/聚合物半导体光电器件基础与应用研究，重点围绕钙钛矿量子点发光器件、石墨烯有机发光器件、钙钛矿太阳电池开展了大量创新性和系统性的研究工作，在包括Adv.Mater.、Sci.Rep.、Adv.Opt.Mater.、Appl.Phys.Lett.、Nanoscale等国际著名期刊发表学术论文70余篇。
12.范曲立
主要研究方向：有机电子学/纳米生物传感
招收博士后拟承担的主要研究任务：参与各项目的研究合成与应用。主要研究方向：开发生物相容性好、组织穿透深、荧光量子效率高、肿瘤微环境pHe智能响应、光热疗效果好的基于共轭高分子的光诊疗一体化探针。
招收人数： 3人
联系方式：iamqlfan@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：范曲立，教授/博士生导师，南京邮电大学大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地。南京邮电大学副院长、副主任。
在1992/09-2004/06期间，都是在南京大学化学化工学院攻读的本科和硕士学位，随后在新加坡国立大学师从黄维院士取得了博士学位。博士毕业后，我作为黄维院士团对成员和助手，先后在复旦大学和南京邮电大学工作，帮助建成了先进材料研究院和国家重点实验室培育基地。我们现在所在的南邮材料院就是这样从零做起白手起家的，现在已经成为国家重点实验室培育基地。
在教学科研方面，作为信息材料与纳米技术研究院纳米生物研究所所长带领青年学者，并指导博士生、硕士生开展研究工作，尽心尽力地完成研究生与本科教学。在原有的科研基础开拓创新，主持国家重点基础研究发展计划项目（973项目）课题1项，承担国家自然科学基金面上项目1项、优秀青年科学基金1项、新世纪优秀人才计划、学校物联网重大专项等项目，新获1项面上项目支持，并在美国斯坦福大学从事有机光电/生物成像的合作研究。近五年，在国际期刊上共发表SCI收录论文76篇，IF>4.0的42篇，他引1568次，以第一或通讯作者发表文章32篇，单篇最高他引74次，并新获4项授权专利。赴法国、新加坡等地参加5次国内外学术会议，担任江苏省新材料专家委员会专家等学术兼职。
13.赵强
主要研究方向： 有机光电材料与应用
招收博士后拟承担的主要研究任务： 设计和合成高性能有机光电材料，并开展其在光电器件和生物医学成像中的应用。
招收人数： 1-2人
联系方式：iamqzhao@njupt.edu.cn 导师介绍：赵强，教授，2007年毕业于复旦大学获博士学位，随后前往日本名古屋大学从事博士后研究。2008年10月加盟南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院/材料科学与工程学院。入选国家“万人计划”青年拔尖人才、教育部“长江学者奖励计划”青年学者、教育部新世纪优秀人才、江苏省“333高层次人才培养工程”第二层次，并获得江苏省杰出青年基金的支持。率领的研究团队入选江苏高等学校优秀科技创新团队。研究成果获教育部自然科学奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖、江苏省高校科学技术研究成果奖自然科学奖一等奖、江苏青年光学科技奖等科技奖励。作为项目负责人承担了多项国家和省部级科研项目。
主要从事有机光电子学领域的研究，重点围绕金属配合物磷光材料的设计、制备、激发态调控及其在高性能光电器件和生物医学应用方面开展了大量系统性和创新性的研究工作。近年来，作为通讯或第一作者在Nature Communications、Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、Angewandte ChemieInternational Edition、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Chemical Science等国际权威学术期刊发表SCI论文120余篇。论文被SCI引用超过6000次，h-index为43。
14.胡芳仁
主要研究方向：光电信息工程、光微机电系统与光电子器件 招收博士后拟承担的主要研究任务：研究硅基化合物半导体DFB激光器和ZnO激光器的制备与性能测试。
招收人数： 2人
联系方式：hufr@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：胡芳仁2011年12月被南京邮电大学作为海外高层次人才从日本东北大学微纳米中心引进回国并被聘为特聘教授。自2004年加入日本东北大学微纳米中心羽根研究室以来率先在国际上开展氮化物半导体与硅基光微机电系统集成制备新型光电子器件方面的研究。在Journal of Micromechanics and Microengineering, Nanoscale ResearchLetter, Semiconductor Science andTechnology等国际核心刊物上发表SCI收录（或接收）的论文55篇。作为负责人获得国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省六大人才高峰、日本文部省学术振兴会的基金项目和南京邮电大学人才引进项目等7项，参与项目3项。并于2012年12月作为核心成员之一获得2012年江苏省创新团队-南京邮电大学Peter Grünberg创新团队的支持。在以上项目的支持下，胡芳仁在氮化物半导体集成硅微机电系统制备新型光电子器件方面进行了很多有益的研究探索，设计并制备了几种具有重要学术和经济价值的新型核心光电子器件。
15.夏瑞东
主要研究方向： 有机光电子学 招收博士后拟承担的主要研究任务： 钙钛矿材料的光电子学性能研究及有机/钙钛矿激光器件设计、.高效率钙钛矿太阳电池设计与制备。
招收人数： 2人
联系方式：iamrdxia@njupt.edu.cn/*** 导师介绍：夏瑞东，信息材料与纳米技术研究院，教授，博士、硕士导师，江苏省双创人才。分别获得吉林大学物理系学士，北京科技大学材料系硕士和英国诺丁汉大学电子工程系博士。夏瑞东多年来跟随有机LED发明人、权威学者、英国伦敦帝国理工科研校长Donal Bradley教授，先后承担了数项英国皇家工程物理学会重大跨学科攻关项目、欧共体F6框架项目、及国际重大合作项目, 在有机光增益材料、激光器件、光放大及光伏器件领域取得了国际领先的研究成果，受到学术专家和产业界同行高度评价。她曾成功地展示了红、绿、蓝三基色聚合物光泵浦激光器；在国际上首次发表了光通讯用红外与可见光的聚合物转换开关的研究成果，被欧共体专家认为是新一代塑料光纤通讯系统开发的突破性进展。在纳米光伏器件研究方面，她与华南理工曹镛院士的课题组合作，对光伏材料体系化学结构变化、能带变化、给受体比例等引起的微观形貌变化及其对迁移率、器件性能的影响等方面进行了深入系统的实验研究。多项研究成果已发表在Nature Materials, Advanced Materials, Advanced Energy Materials，Advanced Functional Materials, Applied Physics Letters, OrganicElectronics, Materials Chemistry and Physics, Applied Materials &Interfaces等国际权威学术刊物上。夏瑞东多次在国际学术会议上做邀请报告，还是多种SCI收录国际学术刊物（包括Advanced Materials，Advanced FunctionalMaterials, 等）的审稿人及 7 Journal of Photonics、Journal of Nanomaterials的编委、特邀编辑。2012年回国后已申请、被授权、转让数项技术专利，获得数百万省部及以上科研基金资助，还获得了省科技奖和双创人才资助。
16.赖文勇
主要研究方向：有机光电子学，印刷电子，柔性电子，光电功能高分子
招收博士后拟承担的主要研究任务：主要从事有机电子、印刷电子、柔性电子等方向的科学研究工作，承担可印刷塑料电子材料的设计开发、大面积柔性电子器件的印刷制作与性能评价以及有机半导体激光材料与器件的研制等科研任务。
招收人数： 5人
联系方式：iamwylai@njupt.edu.cn 导师介绍：赖文勇，博士，教授，复旦大学高分子化学与物理专业毕业；南京邮电大学印刷电子研究所所长、有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地教授（二级）、博士生导师。
赖文勇教授长期致力于有机电子、印刷电子、柔性电子领域的研究工作，近年来，发表研究论文140余篇，其中以第一/通讯作者发表SCI论文100余篇；发明专利60余项；在国内外重要学术会议作邀请/口头报告50余次。主持包括青年973、国家优青、江苏重点项目等国家级/省部级项目20项。
相关成果得到了广泛关注和认可。其中，“有机半导体的设计原理、高效制备与光电器件”等研究成果先后获得国家自然科学奖二等奖（第二完成人）、中国青年科技奖、江苏省科学技术奖（2项）、江苏省创新争先奖、江苏省青年科技奖等；入选万人计划科技创新领军人才、百千万人才工程国家级人选、科技部中青年科技创新领军人才、青年973 首席科学家、长江学者奖励计划青年学者、国家优秀青年科学基金获得者、教育部新世纪优秀人才、江苏特聘教授（重点支持类）、江苏省杰出青年基金获得者、江苏省333中青年领军人才等；获得国家“有突出贡献中青年专家”、江苏省有突出贡献中青年专家、江苏青年五四奖章、江苏省留学回国先进个人、江苏省“十大青年科技之星”等荣誉和奖励。领衔印刷电子材料与器件创新团队入选江苏省高校优秀科技创新团队。
17.解令海
主要研究方向：分子系统与有机器件、有机高分子宽带隙半导体、电致阻变技术
招收博士后拟承担的主要研究任务：有机材料合成；激子与光子学；柔性器件制作；人工智能。
招收人数： 2-4人
联系方式：iamlhxie@njupt.edu.cn /*** 导师介绍：解令海，教授，2006年7月毕业于复旦大学高分子化学与物理专业，师从黄维院士，获理学博士学位，同月到南京邮电大学工作至今，2012年9月至2013年9月公派到新加坡南洋理工大学做访问学者。现任南京邮电大学第四届校学术委员会委员、材料科学与工程学院副院长、光电材料研究所所长、分子系统与有机器件中心（CMSOD）负责人、教授、博士生导师。同时担任国家自然科学基金会评审专家、中国博士后科学基金评审专家、全国材料新技术发展研究会常务理事等学术职务。系“国家优秀青年科学基金”获得者，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”（2011年）、江苏省“333高层次人才培养工程”（2013年，第三层次；2016年，第二层次）、江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象（2012年）和创新人才团队培养对象（带头人）（2016年）、“江苏省高等学校优秀科技创新团队带头人”（2013年）、“江苏特聘教授”（2014年）、“江苏省有突出贡献中青年专家”（2015年）及江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师培养对象（2008年）等项目或计划支持。目前已在Prog.Polym.Sci., J.Am.Chem.Soc., Adv.Mater.等杂志上公开发表SCI 8 论文150余篇（其中一作和通讯作者101篇，H因子为33），他引近2000次；撰写专著（章节）5篇，获授权发明专利23项，大会/邀请/口头报告30余次。主持包括国家优秀青年科学基金项目在内的国家级及省部级科研项目10余项，参与国家科技部“973”项目2项。荣获2013年国家自然科学二等奖（3/5）、2012年江苏省科学技术二等奖（4/7）及2013年江苏省教学成果一等奖（2/10）等荣誉奖项。
18.樊春海
主要研究方向：生物传感与DNA纳米技术
招收博士后拟承担的主要研究任务： DNA纳米技术及应用。招收人数： 1人
联系方式：iamchfan@njupt.edu.cn/ *** 导师介绍：樊春海，南京大学生物化学学士(1996年)、博士(2000年)，加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)有机固体研究所和加州纳米系统研究所博士后(导师：2000年诺贝尔化学奖得主Alan J.Heeger教授)。2004年1月起任中国科学院上海应用物理研究所研究员。2013年获聘南京邮电大学高层次引进人才（柔性）。获中国科学院百人计划（2004），国家杰出青年基金（2007），科技部重大科学研究计划（纳米）首席科学家（2012）。兼任美国化学会ACS Applied Materials & Interfaces副主编，ChemBioChem, Journal of Materials Chemistry等杂志编委，Advanced Materials客座编辑。主要研究方向为生物传感器、DNA纳米技术与DNA计算和生物光子学。已发表论文300余篇，论文引用18,000余次。多篇论文在JACS, Angew.Chem., Adv.Mater.等杂志以封面论文形式发表。多次应邀在Chemical Reviews, Account of Chemical Research, Chemical Society Reviews等权威杂志撰写研究综述。已申请八项美国、国际专利和三十余项中国专利。
19.魏昂
主要研究方向： 纳米材料与技术
招收博士后拟承担的主要研究任务：新型功能材料的制备及应用。招收人数： 1人
联系方式：iamawei@njupt.edu.cn/***，导师介绍：魏昂，教授。研究领域：纳米功能材料制备及其应用。在国内外重要刊物发表论文数四十余篇，包括RSC Advances、Materials & Design、Applied Physics Letters、Nanotechnology等刊物，文章被他人引用1300余次。申请发明专利23件，已获授权12件。主持各级各类项目16项，总金额400余万元。江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师培养对象。
研究兴趣：新型微米/纳米半导体材料的生长机理及其电学、光学特性，探索其在信息显示、能量转换、生物传感等领域的应用；印刷电子学、柔性电子学中相关功能材料（纳米银、纳米铜、介电材料）。
具体研究方向：光催化、电致变色、印刷电子相关材料及技术。
三、招收条件
凡近三年在国内外获得博士学位，品学兼优，身心健康，原则上年龄在35周岁以下，具有良好的学术背景、较强的创新活力和学术潜能、符合导师招收条件的人员均可申请进站从事博士后研究工作。
定向委培、在职人员以及现役军人身份的进站人员需脱产从事博士后研究工作，经所在单位同意后，方可申请进站。党政机关领导干部不得在职从事博士后研究工作。
为鼓励人才交流，避免学术上的“近亲繁殖”，我校博士毕业生不得申请我校同一一级学科流动站做博士后。
四、待遇
1.进站后两个月内人事档案必须转递至我校。
2.学校按照不少于12万元/人/年（税前）的标准发放博士后薪资，发放期2年。3.学校参照在编人员为博士后缴纳社会保险和公积金，在站期间享受在编人员同等医疗待遇，博士后子女享受学校教职工子女同等入园待遇。
4.进站后可按规定申请租住学校博士后公寓，租住期为2年，如学校无房源，可按学校相关规定按月领取租房补贴，发放期为2 年。
五、申请材料
符合条件的申请者需登录中国博士后网站注册后从“办事者进入”窗口进入，填写有关博士后申请信息，并提交申请，按办公系统要求下载打印相关申请材料，并按要求向我校提交以下书面申请材料（统一使用A4纸，申请材料恕不退还）：
1.《博士后申请表》（3份）； 2.《博士后进站审核表》（3份）；
3.《博士后科研流动站设站单位学术部门考核意见表》（3份）；
4.身份证、护照（外籍人员）、港澳台人员提供该地区身份证（复印件3份）； 5.《博士学位证书》（复印件3份）；
（1）博士毕业6个月内人员可先提供学校或单位学位主管部门出具的同意授予博士学位证明（非答辩通过证明或答辩决议）办理进站，进站6个月内需将博士学位证书交博士后管理工作办公室核验及备案，未按时提交学位证书人员应按退站处理。
（2）国外、境外、中外合作办学获得博士学位的申请人需提供教育部留服务中心出具的学位认证书（外籍人员也可提供中国驻外使领馆出具的学位认证），博士毕业6个月内人员进站时可暂不提供，进站6个月内需将认证书交交博士后管理工作办公室核验及备案，未按时提交认证书人员应按退站处理。
6、定向、委培和在职人员以及现役军人申请从事博士后研究工作，需在《进站审核表》中由在职工作单位或者所在部队同意其脱产从事博士后研究工作或提供相应证明；
7、辞职（调动）人员需提供原单位人事部门解除人事（劳动）关系证明或《辞职证明》，国家公务员辞去公职须提供《公务员辞去公职批准通知书》，上述材料需按照干部管理权限原则出具。
* 提交网上进站申请时请按照系统提示上传所需材料原件扫描件
六、申请程序
1.博士后申请者首先进行网上申请，然后将申请材料递交南京邮电大学博士后管理工作办公室审核。
2.博士后导师同意接收后，组织进站考核。
3.考核通过，报江苏省人社厅审批，通过后办理进站手续。
4.被录取的博士后必须按期进站报到。如有特殊情况，应提前一周向博士后管理工作办公室请假。未经请假，无故逾期两周，将取消进站资格。
七、联系方式
联系单位：南京邮电大学人事处博士后管理工作办公室 联 系 人：谢秋丽
缅怀光学专家 篇6
今年7月21日，著名光学专家王大珩先生永远离开了我们。
王大珩先生是我国著名科学家、“两弹一星功勋奖章”获得者、中国科学院院士、中国工程院院士、国际宇航科学院院士，是我国光学界公认的学术奠基人。他为开拓我国光学研究及光学仪器制造事业，特别是为我国国防光学工程的发展作出了重大贡献，为国家科技战略决策发挥了积极的作用，产生了深远的影响。
学业有成勿忘报效祖国
我第一次见到王大珩先生是1978年。他应邀到长春光学精密机械学院为恢复高考后的第一批大学生作学术报告。我是那批学生之一。他的渊博学识和对年轻人的殷切期望给我留下了深刻印象。
王大珩先生早年就读于清华大学物理系，曾与钱三强、何泽辉、于光远等著名学者为同班同学。1938年，他考取中英“庚子赔款”董事会第六届留英公费生，赴英国伦敦大学帝国理工学院物理系攻读光学专业研究生；1941年入英国谢菲尔德大学攻读玻璃专业博士研究生。在英国留学和工作期间，他取得了多项研究成果，受到光学科技界的广泛关注。1948年，王大珩先生怀着报效祖国的强烈愿望回国，为开拓和发展中国光学事业奋斗了60余年。
从王大珩先生的科学生涯中我们不难看出，他的工作与贡献很大部分都和国防事业有关：主持研制大型光测设备、参与“两弹一星”研制、联名提出“关于跟踪研究外国战略性高技术发展”建议（即“863”计划）、建议开展国产大飞机研制、倡议成立中国工程院等都均有强烈的国防背景。他非常关心和关注兵器工业光学企业和军用光学事业的发展，关心中国兵工学会的学术建设和人才建设。他曾多次参加中国兵工学会举办的光学和测试技术领域的学术会议，亲自担任中国兵工学会主办的光学和测试技术国际会议主席并在会上发表主题学术报告；他还数次参加兵器系统两院院士的推荐和提名工作。王大珩先生为兵工和国防科技事业倾注了很多心血。
殚精竭虑指引国防发展
8年前，我曾和王大珩先生等多位著名学者参与起草“国防科技发展战略建议”工作，在整个工作过程中，我有幸和王大珩先生密切接触，亲耳聆听了先生的教诲，切身感受到了老一辈科学家身上那种强烈的爱国情怀。王大珩先生很多关于国防科技的战略思想，对我们今天所从事国防科技工作仍有极其深刻的启迪作用。
2003年春，伊拉克战争爆发。中国科协书记处提议组织国内科技界就能源和国防问题两个重大命题开展座谈讨论，形成意见后上报中央。恰好我正和兵工领域的一批专家学者酝酿召开一个关于伊拉克战争的学术研讨会，科协遂决定由中国兵工学会牵头组织撰写关于国防科技方面的建议。
当时正值非典肆虐时期，上级要求在4月底之前不允许召开任何会议，只能靠电话联络。当我邀请王大珩先生参加时，他非常愿意，并表示此项工作相当重要，他正有一些想法要表达。
活动先期采取分头征求意见的方式，形成提纲后陆续召开了五次规模不等的座谈会和研讨会，而王大珩先生参加了其中的三次，他每次都精心准备，发表了很多重要意见。
王大珩先生的基本思想是：要面向未来战争和战场需求，务实求是，传承辟新，寻优勇进；要大力抓创新，抓基础，要瞄准国外高技术，知难而上，不要被西方束缚住手脚；在发展国防科技的过程中，由于特殊需要，可能不计成本，不惜代价，那是特殊时期，今后必须注重军民结合，要有长远发展规划；要注重人才培养，加强爱国主义教育；国防科技工业改革，既要体现国家意志，又要满足市场经济要求，要在确保国家安全的前提下，实现政府行为和市场行为的高度协调统一。
王大珩先生的上述观点对建议的最终定稿起了重要的指导作用。
我作为起草人之一，根据其他学者如：杨家墀、陈能宽、杜祥琬、王越、张履谦、胡光镇、何德全以及由9个全国学会推荐的近30余名学者发表的重要意见，形成初稿后经过反复讨论，最终将建议书的标题确定为：“在不对称状态下我国国防科技的发展战略建议”。
7月24日，我按约定到王大珩先生家去取他为“伊拉克战争学术研讨会”论文集题写的书名，同时带上杨家墀、陈能宽两位院士为论文集写的序。王大珩先生完全赞同两位院士的序。他那天谈了很多对于国防现代化建设的独到见解。后来（2003年8月6日），他在 “伊拉克战争学术研讨会”也表达过同样的意见。他指出，历史的经验证明，国防不是哪一个部门的事情，是全国的事情。我国国防工业有非常好的传统，在完成“两弹一星”任务中所体现出来的热爱祖国、无私奉献、艰苦奋斗、大力协同、勇于攀登的精神，应该在新时期焕发出勃勃生机，激励新一代科技工作者奋力拼搏、忘我工作。他还说，我们对外宣传，要讲以经济建设为中心，不能讲“以国防为中心”，但是，对于国防的重要性，必须有清醒的认识。他这样形容国防对于国家的重要性：“一个人三天不吃饭，死不了；如果三分钟没有空气，就会死掉。经济建设对于一个国家，好比粮食对人的作用；国防对于一个国家，就好比空气对人一样重要。”
2003年8月上旬，该建议书连同附件由中国科协上报国家有关部门。建议中的很多观点，后来陆续体现在我国政府发布的《国防白皮书》和国防科技工业产业政策中，对指导有關部门制订发展规划、促成某些国防重点专项立项发挥了一定的作用。2006年，该建议获得第五届全国优秀建议一等奖。
王大珩先生不但是一位成就卓著的科学家，更是一位把个人的科学生命和国家命运紧密联系在一起的爱国主义者，是一位知识渊博、胸怀远大的科技战略思想家。
在他老人家96华诞时，笔者曾赋诗一首，现录于此，以为纪怀。
忆秦娥•贺王老96华诞
——依叶帅《祝科学大会》词原韵
精光学，
微观宏宇应心着。
应心着，
汗洒千滴，
渊识一握。
珩老志在九天跃，
抛把粒子西方愕。
西方愕，
惊我华夏，
月揽鳖捉。
工程装备光学仪器的防霉防雾研究 篇7
工程装备光学仪器大多是光、机、电的综合体,其中光学系统往往为仪器的核心部分,是仪器的“眼睛”。光学仪器在长期使用和储存过程中,由于使用过程中的使用方式不当、使用后保管方式不合理或者天气潮湿等原因,其光学表面(镜片)会缓慢地生成霉和雾。光学表面一旦生霉、生雾,就会使光线在玻璃表面发生散射,降低仪器的透光率和鉴别率,从而导致目标成像模糊不清,甚至使仪器完全丧失其使用能力。光学仪器生霉生雾是一种缓慢出现并且不断发展的疵病,最终将导致仪器报废,因此分析光学仪器生霉生雾的原因,正确合理地对光学仪器进行使用、存储和维护保养是保证光学仪器精度和延长其寿命的重要方法。
1光学仪器生霉的原因及危害
光学仪器生霉实际上是一种蜘蛛丝状微生物,即霉菌在光学表面上蔓延繁殖的菌丝体。用显微镜观察,这种蜘蛛丝状物是由菌丝、菌丝的分泌液和凝聚在外层的雾状物组成的(见图1),它比菌丝本身大100倍以上,并能腐蚀玻璃[1]。
霉菌在光学仪器中的繁殖过程和一般农作物(如小麦)相似,生活周期也有很多的共同点,如图2所示。
由图2可以发现,两者所不同的是,农作物可以从土壤中吸收营养物质,依靠光合作用来维持生命,而霉菌只能依靠动植物身上的某些东西或它们的尸体残骸来生活,并且霉菌的体积小,生活周期短,繁殖比较快。
光学仪器的生霉过程必须具备4个基本条件,即霉菌孢子、温度、湿度和营养物,具体条件如表1所示。
光学仪器镜片生霉后会降低仪器的透光率,影响观察(如分划镜上生霉),使视觉疲劳(如目镜组上生霉)。轻度生霉会影响仪器的观察(观测)效果,重度生霉将使仪器无法使用,需重新抛光镜片,因而缩短了仪器的使用寿命。
2光学仪器防霉的方法
霉菌孢子、温度、湿度和营养物是光学仪器生霉的4个基本条件,一般而言,只要控制或者去掉霉菌赖以生长的条件中的一个,霉菌就无法生长和繁殖。
2.1 抑制或杀死孢子
孢子进入光学仪器的途径一般有3种:①在光学仪器装配或待装配时,孢子落在仪器内部的零件上,随后被“装入”仪器;②霉菌孢子随着空气的流动进入仪器内部;③寄附在一些小虫身上,当这些小虫进入仪器寻找食物、水源和脱壳地点时随着一起进入。
孢子进入仪器是一种自然现象,要完全防止孢子进入仪器内部是不现实的,所以使用化学药品(杀菌剂)杀死或抑制仪器内部的孢子是较好的选择。用以防霉的杀菌剂基本上有两类:熏蒸杀菌剂(水杨酸甲酯、2.5二甲苯、对硝基甲醛等)和接触性杀菌剂(五氯酚苯汞、醋酸苯汞等)。
2.2 控制温度
霉菌最宜于生长的温度为25 ℃～35 ℃,如果将温度降低到12 ℃以下或升高到40 ℃以上,就可以抑制大多数霉菌的生长。但这种方法对工程装备光学仪器的防霉并没有使用价值。
2.3 控制湿度
霉菌最宜于生长的相对湿度为80%～90%。如果使相对湿度降低到70%以下,就可以基本上抑制霉菌的生长。具体的做法有:①尽可能在相对湿度低于70%的条件下装配仪器;②在仪器内放置可更换的干燥剂(如硅胶),但由于数量小,硅胶本身的吸湿能力有限,需要经常更换;③仪器装配时,采用良好的密封材料,如用温室硫化硅橡胶代替原来的地蜡性密封油灰,但在工艺上还有一定的局限性;④仪器装配好后,充灌干燥空气或氮气,但由于仪器“呼吸”导致内外气体交流,有效期也不很长;⑤改进仪器的密封结构,这属于设计制造新仪器的问题。
2.4 控制营养物质
在无营养物的条件下,孢子只能发芽而不能继续生长,因而不会造成对仪器的危害。要控制霉菌营养物的来源,重点应放在仪器的生产制造和修理过程,要点是保证仪器内部零件清洁、使用经过防霉、脱脂处理的材料、副料以及在装配过程中防止使已擦干净的零件重被污染。
3光学仪器生雾的原因及危害
雾是指光学零件的抛光面上呈现出“露水”似的物质,这些物质有的是油质点子构成的,称为油性雾(见图3(a)),有的是由水珠或水与玻璃发生化学反应形成堆积物构成的,称为水性雾[2](见图3(b))。一般情况下,水性雾和油性雾同时混合存在。
光学仪器生雾和自然界生雾的过程基本上是一样的:即空气中的微尘将多余的水蒸气聚集成雾滴。刚开始形成的雾,随着仪器的受热,内部的湿度降低是可以蒸发的,并且这种雾也可以擦掉。水汽的凝结不仅会在化学零件上发生,更多的是发生在镜筒的内壁上。随着时间的推移,仪器内部潮湿的水汽和光学零件上的雾滴与玻璃表面进行化学作用,使光学零件腐蚀。这时形成的雾就不能蒸发,也擦不掉,需要重新抛光。此外,由于仪器内部的油脂的某些成分在受热后蒸发或扩散,在光学零件上凝结的雾,同样能在光学零件表面上进行一系列的化学作用。
光学零件上的生雾是与玻璃成分、凝结核心、潮湿的空气和油脂蒸发及扩散密切相关的。生雾的各种因素见表2。
光学仪器生雾后会严重影响视线,阻碍对目标的清晰观察。在大多数情况下,光学仪器生雾和生霉是同时存在的。长时间生雾会引起光学仪器生霉,生霉后的光学仪器,在菌丝壮大后,便在菌丝体周围产生分泌物,这些分泌物有的是液状的,在液状分泌物外围便形成雾,生雾和生霉相互促进形成恶性循环,最终导致仪器的报废。
4光学仪器防雾的方法
针对引起光学仪器生雾的主要因素,应采取以下措施:
(1) 减少容易挥发或蠕散的油脂物质,使油性雾减少。其方法是使用质量好的油脂、油灰,要求其挥发度低、蠕散的成分少。目前试验使用的硅油型防尘脂性能较好。
(2) 减少或清除滞留在光学零件表面的油脂,使擦拭印痕引起的生雾现象减少。其方法是使用合格的擦拭副料、正确保管和使用副料、精心擦拭光学零件、采用清洗光学零件的新工艺(如酸洗-蒸汽清洗、超声波清洗)等。
(3) 提高光学玻璃表面的化学稳定性。具体采取的方法有:①在光学镜片上镀高化学稳定性的膜层,如对光学玻璃进行微酸处理、酸—石蜡处理、镀有机硅的憎水膜(乙基含氮硅油和KH-550,乙基含氢二氯硅烷等);②改进光学玻璃的成分,提高其稳定性。
(4) 减少仪器内部的水蒸气,防止水蒸气在玻璃表面上的凝结。其方法是:①加强仪器密封,使用较好的密封材料,如室温硫化硅橡胶,采取良好的工艺措施;②在使用保管中,应尽可能满足湿度低、温差小的条件,注意防止温度的突变等;③尽可能在干燥的条件下进行装配或对装备好的仪器进行干燥处理,如充干燥氮气或空气,以及放置干燥剂。
5结论
光学仪器生霉、生雾的机理是复杂的,但是只要按照规律办事,严格合理地使用与保养光学仪器,大部分的霉雾问题还是可以避免的。
摘要：工程装备光学仪器是指供作战和训练人员观察、测量和瞄准用的侦查器材,光学零件生雾、生霉为光学仪器的一种常见疵病。光学零件表面一旦生霉、生雾,就会使光线在玻璃表面发生散射,降低仪器的透光率和鉴别率,导致目标成像模糊,甚至使仪器完全丧失其使用功能。探讨了仪器生雾、生霉的原因及产生发展的条件,并从霉、雾产生和发展条件入手,研究防霉防雾的方法和措施。
关键词：光学仪器,防霉,防雾
参考文献
[1]中国人民解放军总后勤部军械车船部.光学仪器防霉防雾教材[M].北京:解放军出版社,1976.
[2]陈宗华,钟嵘.光学仪器的防霉防雾保养[J].品牌与标准化,2010(24):16-17.
光学工程 篇8
1) 绝缘结构复杂、体积大、成本高。
2) 存在磁饱和。造成电流互感器二次电流数值和波形的严重失真而导致继电保护误动作。
3) 电流测量线性范围小。当电流过大或过小时,比差和相差等测量误差会加大。
4) 互感器二次侧输出开路时,二次侧的感应电动势有可能达到数千伏。这不但危及人身设备安全,还有可能使二次绕组和二次设备的绝缘遭到损害,甚至使铁芯因过热而损毁。
5) 过载能力差。电流互感器二次侧负载超过所容许的数值时,励磁电流会大大增加,使得铁芯进入饱和状态,从而影响测量精度。长时间运行还会使铁芯损耗增大、发热严重甚至烧坏绝缘。当绝缘和散热介质为矿物油时,还存在因绝缘击穿而可能导致的燃烧、爆炸的危险。
6) 输入功率大,功率损耗大。
7) 无法保证暂态测量的精确度,给继电保护的可靠性和灵敏性构成威胁,这也是目前变电站综合自动化系统中测量和保护不容易实现数据完全共享的主要根源。
基于光学传感技术的光学电流互感器(Optical Current Transformer, OCT)与罗氏线圈或低功耗铁芯线圈式的电子式电流互感器(Electrical Current Transformer,ECT)一直受到国内外的广泛关注和深入研究。OCT与ECT均具有无磁饱和、安全性高等特点,被公认为是替代电磁式电流互感器的理想产品。按照敏感环方式的不同,OCT又可分为磁光玻璃式和全光纤式两种型式。二者基本原理一致。全光纤式(Fiber Optical Current Transformer, FOCT)采用全光纤光路通过一个相位调制器实现电流信号的闭环检测,从而大大提高了传感器的测量精度和长期稳定性,性能比磁光玻璃式好,成为国际上OCT发展的主流方向。
本文在介绍FOCT原理及特点的基础上,着重分析了FOCT在工程应用中所面临的问题并提出了解决措施。
1 FOCT的原理、特点及研究现状
1.1 磁光法拉第效应
磁光法拉第效应是指当一束线偏振光沿着与磁场平行的方向通过磁光材料时,线偏振光的振动平面将产生偏转(见图1)。线偏振光振动平面偏转角θF与磁场强度和光在磁场中所经历的路径距离成正比,用数学公式表达为
θF=∫VHdl (1)
式中:θF为通过介质的光的振动平面偏转角的大小;V为维尔德(verdet)常数;H为磁场强度;l为光在磁场中所经历的路径距离。
如果敏感路径是闭合环路,那么穿过敏感环路的电流所产生的磁场将作用于闭合环路,根据安培环路定律,可得:
式中:Nl为敏感路径的圈数(或匝数);I为通过环路的总电流数。
式(2)表明,通过磁光材料(光纤或者磁光玻璃)线偏振光振动平面的偏转角大小,与光学环路的匝数及穿过光学环路的总电流成正比。如果能够检测到光信号的偏振旋转角,也就能得到对应的被测电流值,这就是磁光法拉第效应电流互感器的基本原理。
1.2 FOCT的组成及工作原理
FOCT的工作原理如图2所示,光源发出的连续光经过耦合器到达偏振器后被转化为线偏振光,以45°角进入相位调制器,分解为两束正交的线偏振光,沿光纤的两个轴(X轴和Y轴)传播。在相位调制器上施加合适的调制算法,两束受到调制的光波进入了光纤线圈,在电流产生的磁场的作用下,两束光波之间产生正比于载体电流的相位角。经反射镜反射后两束光波返回到相位调制器,到达偏振器后发生干涉,干涉光信号经过耦合器进入光电探测器,探测器输出的电压信号被信号处理电路接收并运算,运算结果通过数字接口输出。当汇流排没有电流时,两束光信号的相位差为零,信号处理电路输出也为零。当有电流通过时,两束光信号存在一个相位差Δφi=4NVI,其中,N是光纤的匝数;V是维尔德常量;I是被测电流。信号处理电路对相位差进行解调,得到被测电流的数字值并输出。
此电流检测方案的优点在于:①“全对称”的互易光路设计,互易是指两束光波走过的是同一条路径,如基于萨格耐克(Sagcac)效应光纤陀螺光路。此方案通过一个反射镜可以使两束光波在同一条路径上严格“同步”,这就是“全对称”光路,可以大大降低温度、振动对光路的影响,使得光路稳定性提高;②可以利用自动控制、滤波等算法,通过数字处理系统对相位调制器进行负反馈控制,保证整个系统的工作点稳定,从而实现了高的灵敏度以及在大测量范围内的精度;③可以通过软件增加多个附加控制模块来抑制由于光电器件随时间老化带来的误差,提高系统的长期稳定性和工作寿命。
1.3 FOCT的主要特点
与传统电磁式电流互感器相比,FOCT存在以下优点。
1) 绝缘性能好、安全性高。
FOCT一次侧与二次侧之间通过绝缘性能很好的光缆连接,使其绝缘结构大大简化,也不存在电磁式电流互感器二次开路带来的安全隐患。实际应用中,电压等级越高,其优势越明显。而且也没有因充油而产生的易燃、易爆炸等危险。
2) 动态范围大、测量精度高。
在电力系统中,故障电流往往是正常运行电流的几十倍。传统电磁式电流互感器由于存在磁饱和问题,难以实现电流在大范围内的精确测量。OCT具有很宽的动态范围,可同时实现测量和继电保护的需要,免除采用电磁感应式互感器时需多个测量通道的复杂结构。一个测量通道额定电流可测到几十至几千安培,过电流范围可达几万安培。FOCT采用了闭环检测技术,在全量程范围内均能保证很好的测量精度(样机型式鉴定试验中,50 kA电流信号下的复合误差达到0.8%)。
3) 频率响应范围宽。
FOCT闭环系统传递函数是一阶惯性环节,是完全线性的,其3 dB带宽达10 kHz,可以准确地进行电网暂态、高频大电流与直流的测量,这对简化继电保护判据、提高保护的可靠性、快速性具有十分重要的意义。
4) 敏感环制作柔性强,适用面广。
与磁光玻璃式OCT不同,FOCT敏感环制作是在非磁性金属骨架上绕制光纤,制作柔性强,敏感头仅数公斤,适用于传统的绝缘支柱式、悬挂式应用,还可组合到GIS、断路器高压设备中,共用支撑绝缘子,由此可减少变电站占地面积和工程费用。
5) 绿色环保、成本潜力大。
FOCT与传统电磁式电流互感器相比,金属耗材少、占地面积小(组合式甚至不占地方)、重量轻、无充油气、符合绿色环保要求。连接通过少量光缆,使电缆沟和电缆大为减少,占地可减少15%,一次投资可减少20%,寿命周期成本可降低25%以上[1],给用户较高综合性价比。
由于FOCT的绝缘结构简单,因此FOCT在110 kV以上电压等级中,已经具备很强的价格竞争力。目前FOCT的价格在110 kV及以下电压等级中与传统电磁式电流互感器相比较贵。但是,虽然采购成本高一些,其综合成本并不高,而且,FOCT是一项光、机、电一体化的新技术,随着产品成熟度和产量的增加,产品成本还会逐渐降低。
6) 能适应电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。
FOCT一般以弱功率数字量输出,适应日趋广泛采用的微机保护、电力计量数字化及自动化发展的潮流。
FOCT有传统电磁感应式电流互感器无法比拟的优点,符合未来电站、变电所发展的需要,是传统电流互感器较为理想的更新产品。
1.4 国内外对FOCT的研究现状
国外对OCT的研究工作开展较早,20世纪90年代瑞典ABB、德国西门子等公司研制成功了开环方案的磁光玻璃式OCT并得到一定的应用,但由于其测量精度的长期稳定性和产品的可靠性存在较大隐患,ABB公司又开始了技术更为先进的FOCT的研发工作。2004年,加拿大Nxtphase和ABB分别报道了其研制的新型闭环光纤电流互感器的研究成果。通过解决光路稳定性和数字处理等多项关键技术,他们开发的系统产品均通过IEC的相关标准,并在多处发电厂、输变电站完成了挂网试运行,并在运行过程中表现出了高可靠性和高精度。
国内对OCT的研究始于20世纪90年代初期,由于磁光玻璃式OCT实现较为简单,其光路设计和相应的数字处理比较容易,多家研究机构对此方案开展了大量的研究工作。而FOCT由于数字闭环处理过程相对复杂,国内只有个别单位开展了研究工作,南瑞航天(北京)电气控制技术有限公司所研制FOCT产品于2008年初通过了武汉高压研究院的电子式互感器型式鉴定试验并进行了挂网试运行。
2 FOCT对继电保护的有利影响
1) 促进继电保护新原理的研究。目前的保护算法多基于采用电流的工频分量,这需要经过滤波,就不可避免地会产生延时。为了提高保护动作速度,可采用故障后的暂态分量构成高速保护。传统的电磁式电流互感器由于频响范围较窄而不能完全再现一次电流波形,而FOCT测量的频响范围宽,能够真实地反映一些高频信号,为暂态量保护提供可靠的数据,促进高速保护的发展。
2) 提高继电保护的可靠性。电流互感器饱和一直是影响保护正确动作的重要因素。例如, 在保护出口短路时,常规电流互感器可能会在一次侧大电流下饱和,使得二次电流不能正确反映一次电流而使保护拒动。由于FOCT在大的动态范围内能保持良好的线性,其二次侧能正确地反映一次电流的值,从而提高继电保护的可靠性。
3) 为保护提供新的功能。由于FOCT的动态范围大,正常和故障时均可较准确地反映一次大电流的值,因此许多测量的功能可在保护中实现。另外,由于FOCT频率特性好,可以记录故障初瞬间和断路器预分合时刻的波形,从而具有录波和断路器状态监视的功能。
4) 提高现场的安全性。进出FOCT的都是弱的光信号,因此二次侧开路时不会产生危险的高电压,提高了现场人员的安全和设备的可靠性。
5) FOCT 的稳态精度和暂态精度都可达到0.2级,使继电保护的灵敏度、选择性和快速性得到显著提高,从而提高故障测距的精度。此外,由于稳态测量精度和暂态测量精度相同,从而可以建立厂站统一的综合数据网,保护系统与测量系统共享数据也为保护下放提供了方便的条件。
6) FOCT 的输出信号为数字信号,容易与数字式保护/仪表接口,省去了微机保护装置中的小电流互感器及模数转换模块,使得微机保护装置的硬件显著简化,也降低了成本。
3 FOCT在工程应用中存在的问题及解决途径
与传统电磁式电流互感器相比,FOCT在理论上存在着较大的优势,但在工程实际应用中所面临诸多新问题,阻碍了FOCT的实用化进程。国内经过多年的理论研究及工程实践,摸索出解决这些问题的一些行之有效的措施,为FOCT的工程应用奠定了技术基础。以下为针对这些主要问题并给出已证明是较为有效的解决途径。
3.1 FOCT的使用寿命
制约FOCT使用寿命的有光学元器件、电子元器件及光路工艺。目前,光学元器件在光通信中广泛应用,其使用寿命普遍可在10 a以上,大量的加速寿命与可靠性试验也验证了这一点。而电子元器件可使用寿命为10～15 a。FOCT采用全光纤光路,各断点处采用专用熔接设备进行熔接并采取保护措施因而具有较高的可靠性。事实上,寿命不仅和设计有关,和材料元器件选择,生产过程的工艺和质量控制也密切相关。
3.2 温度的影响
温度变化对光源、光纤光路、敏感环以及由此对光学器件及光纤光路带来影响,并最终体现在测量误差中。对这些影响采取如表2中措施,最终准确度可控制在0.2级以内。
3.3 长期运行稳定性
互感器在长期运行中均面临稳定性的难题,对任一种OCT来说,电子器件、光学器件性能的缓慢变化将影响互感器的测量准确度,如放大电路缓慢漂移,光源功率的衰减,光路损耗的增大,敏感材料双折射的缓慢变化,以及FOCT调制器效率的漂移等。FOCT的长期稳定性是其实用化必须解决的问题,也是很多家研究单位遇到的难题。我们通过多项设计和工艺处理,较好地解决了稳定性问题。
4 结语
光学电流互感器OCT和电子式互感器ECT与传统电磁式电流互感器相比,均具有明显的技术优势,随着OCT与ECT广泛的工程应用,替代传统电流互感器的趋势已很明显。其中,全光纤电流互感器FOCT以其更为先进的技术特点和使用优势成为新型电流互感器发展的主流方向。
摘要：介绍了全光纤电流互感器(FOCT)的基本原理、主要特点,并与罗氏线圈、磁光玻璃式电流互感器进行了较为详细的对比。分析了FOCT的广泛应用对继电保护带来的有利影响,还分析了FOCT在工程应用中所面临的主要问题,并提出了解决措施。
关键词：全光纤电流互感器,特点,工程应用
参考文献
[1]刘青,王增平,徐岩,等.光学电流互感器对继电保护系统的影响研究[J].电网技术,2005,29(1):13-14.
[2]滕林,刘万顺,李贵存,等.光学电流传感器及其在继电保护中的应用[J].电网技术,2002,26(1):31-33.
光学工程 篇9
特别是在工程光学这门课中，由于工程光学课程涉及大量的光路图、原理示意图、光学现象等图像，采用Flash、Photoshop等绘图软件做成三维动态课件，使“看不见”的看得见了，“动不了”的动起来了，使原来较为抽象、复杂的知识变得生动、直观，提高了学生的空间想象力，加深了学生对课堂内容的理解和记忆，提高了学生学习的兴趣。
一、传统工程光学教学中存在的问题
长期以来在工程光学教学中，黑板、粉笔、示意图等作为传统的教学手段占有主导地位，并在教学活动中发挥了重要的作用。但采用传统的方法在几何光学部分，特别光学系统成像过程中的讲解存在很多弊端：1.不能给出实际的成像装置及成像过程;2.对复杂的光学系统不能定量画出光路图;3.不能给出其动态的成像过程;4.当光学系统的某一参数变化时，须重新画出光路图，这在传统课堂上是无法完成的;5.不能针对不同学生的特点进行教学。
光学是一门以实验为基础的科学，它的兴起和发展是在实验的基础上取得的。因此，在物理光学教学中，为了进一步获得深层次思维水平的理性认识，必须以感性认识为基础，这对于培养学生具有实验的逻辑思维方法和解决实际问题的能力，具有十分重要的意义。然而光学有异于其他学科，在光学实验中存在着较大的困惑，其主要表现在于：1.本底噪声大。在物理光学实验中，相当一部分演示实验的本底噪声大，为了改善可见度，通常演示实验要在良好的遮光条件下进行。而且，由于教学范围大，学生人数多，成像屏幕小，大多数学生难以观察，因此给学生课堂教学带来了极大的困难。2.弱、精、微无法演示出来。物理光学实验现象的信息———条纹通常是微弱和精细的，有的甚至需要通过显微镜才能观察到。由于可见度差，课堂难以演示或根本无法呈现。3.动态过程无法捕捉。光学现象有许多属于瞬间而逝，连续变化或彩色渡越的动态过程，即使采用放大显示，也无法取得良好的效果。
利用多媒体技术的动画、绘图、声音、图像等技术，可以很好地体现光学系统的成像过程，多媒体课件在理论和实践之间架起了桥梁，使学习者由被动变主动，可按照自己的思维控制教学节目播放，学习方法灵活。多媒体课件还有内容丰富多彩、交互方式多样、存储量大、便于出版发行等优点。
二、多媒体课件制作
多媒体课件的制作过程中，主要应围绕着两个内容进行，即多媒体课件的设计规划和课件的功能实现。
（一）多媒体课件的设计规划
多媒体课件的设计规划是多媒体课件制作的第一个步骤，同时也是整个课件制作的指导步骤。主要包括稿本设计、脚本设计、收集制作多媒体素材以及用软件集成课件这四个过程。
稿本设计时应根据教学规律创作稿本，设计思想要能充分发挥学生的主动性，立足于为学生提供探索知识的途径，培养学生的创造力。脚本是制作课件的直接依据，是一项烦琐而又细致的工作，设计脚本就是把将选定的教学内容编写成思路清晰、内容精练、重点难点突出、易于计算机表达的脚本。对于文本，凡能标明字形、字色的都应尽量标明;图形要尽量注明线型、线色，对于动画，要绘制出动画的初始状态，包括背景在内，对每个动画要画出它的典型位置，还要考虑课件界面、屏幕对象、风格等艺术性设计要求。收集制作多媒体素材主要是文本制作、背景制作、音频制作和动画制作。最后，用多媒体创作工具将已准备和制作好的文本、图形、图像、动画等素材，根据课件设计的要求进行链接，形成多媒体课件。要求课件中动画部分合理地搭配和连接，使其有效结合成一个整体。
稿本设计是整个课件设计的核心部分，是课件的实体，课件内容必须符合现行教学大纲，与学生的教学课本紧密结合，选择所需的媒体必须具有易控制，操作简单，能生动形象表现教学内容，并设计出所选信息媒体的播放顺序。
根据工程光学教学大纲的安排，教学内容主要分成上下两篇。上篇为几何光学，主要包括几何光学基本定律、理想光学系统、平面系统、光学系统中的光束限制和典型光学系统;下篇为物理光学，主要包括光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射和光的偏振以及晶体光学基础。
（二）脚本设计
多媒体教学软件的脚本能体现软件的系统结构和教学功能，是软件的直接依据。只有依据好的脚本，才能制作出使用方便、教学效果好、受欢迎的多媒体教学软件。脚本的内容应包括软件系统结构说明、知识单元的分析、屏幕的设计、链接关系的描述等。
1.软件系统结构说明。根据教学内容的知识结构流程图，并考虑教学软件在实际应用中的具体情况，建立软件的系统结构。它反映了整个教学软件的主要框架及其教学功能。
2.知识单元的分析。知识单元是构成多媒体教学软件的主要部分。其划分要考虑知识内容的属性和知识内容之间的逻辑关系。
3.屏幕的设计。屏幕设计应包括屏幕版面设计、显示方式设计、颜色搭配设计、字体形象设计等。应该做到布局合理，整洁美观，生动形象，符合教学要求。
4.链接关系的描述。多媒体教学软件的超媒体结构是通过链接关系来实现的。从“进入页方式”和“离开页方式”来描述页与页之间的联系。
（三）素材收集及创作
媒体素材包括文字、图形、图像、音频、动画和视频等，是构建多媒体课件的基础。
1.图片收集。依据脚本内容，该课件涉及的图形、图像分为结构图、实物照片、计算机绘图三类。
第一类：各种光学仪器及实验设备的结构图，主要来源于光学教材及光学仪器和设备的说明书。
第二类：仪器及设备的实物照片和操作过程分解动作图。主要来源于实景彩色照片。同样用扫描仪进行采集。
第三类：计算机绘制的图形。不同光学系统的成像示意图，光路图等，需要用计算机在绘图软件中绘制。
2.动画收集。动画是多媒体系统中非常重要的表现形式。可以创造虚拟环境，还可以活跃学习气氛。不同格式的动画文件包含的信息不同。
3.声音收集。多媒体音频制作包括制作声音、编辑声音和将声音融入节目中。形式主要采用数字音频。本课件涉及的音频分为解说和音乐两种。音乐素材从现有的多媒体素材光盘中选取适当的音乐片段文件，作为软件的背景音乐和光学仪器的操作声音模拟使用;解说录音工作的硬件支持远用声卡和麦克风，软件选用Windows自带的录音机软件。
4.视频收集。视频分为模拟视频和数字视频。录像带上记录的为模拟视频，计算机的视频属于数字视频。本课件中包括了光学仪器的操作，必须采用录像形式展示，展示仪器的使用。
（四）多媒体的集成
采用Microsoft公司的Power Point多媒体开发平台。它的主要任务是将文字、图像、图形、声音、动画和视频等媒体素材按照脚本设计的要求组合在一起，在它们之间形成各种链接。
Power Point的特点为：为创作交互式教学软件而设计，为非程序员设计，可与其他多媒体产品配合使用，多平台支持，模块化功能，方便互联网发布。
多媒体集成后，多媒体课件编制完成。之后为课件调试，该步骤是课件制作过程中不可缺少的步骤，包括课件制作过程中每个阶段对每个模块的反复调试以及整个课件集成后进行的全系统调试。调试主要从正确性、可靠性、可维护性、易用性等几方面考虑。经过调试后的程序，还要在教学过程中进行试运行，发现问题及时对软件进行修改和补充，使课件趋于完善。
最后，将程序打包，使之能脱离开发环境独立运行，以便满足用户运行环境的需要，并将应用程序和有关的其他文件一起刻录到光盘上，多媒体课件的制作基本完成。
（五）教学应用及效果
该课件在完成后，已经为两届本科生授课、为两届研究生提供教辅资料，共200余人次，受到本科生、研究生及后续课程教师的较好评价，并在校内外推广。反馈调查显示认为非常有效、有益于学习的学生占78.6%，认为有利于学习、便于理解的占20.8%，无所谓的学生仅占0.6%。
在工程光学教学中使用多媒体课件，不仅要让学生了解其中的一些实验现象，更应该让学生充分理解它的物理实质及研究方法，并从中得到思维能力的培养。为了达到最优的课堂教学效果，确定课题非常重要，因为光学教材中的很多内容能用多媒体，也有很多不适合多媒体教学，应该选择在最关键的部位，动用多媒体技术辅助教学，强化重点，突破难点。
摘要：工程光学是测控技术与仪器专业的学科基础课, 涉及了大量的物理、数学知识, 内容晦涩, 难以理解, 学生难于全面掌握。本文探索了在工程光学教学中多媒体课件的制作、应用, 使原来较为抽象、复杂的课堂讲解变得生动、直观, 提高了学生的空间想象力, 加深了学生对课堂内容的理解和记忆, 提高了学生学习的兴趣。
关键词：多媒体课件,工程光学,PowerPoint
参考文献
[1]郑世旺, 李彦敏, 王建波.多媒体技术在光学教学课件制作中的融合应用[J].商丘师范学院学报, 2008, (3) .
[2]方明.多媒体技术在光学教学中的实践[J].锦州师范学院学报 (自然科学版) , 2003, (4) .
[3]杨亚琴, 查兵.浅谈多媒体技术在光学教学中的应用[J].九江职业技术学院学报, 2004, (4) .
[4]魏爱俭, 连洁, 范书振等.新颖特色的现代化光学实验多媒体课件[J].大学物理实验, 2003, (3) .
光学工程 篇10
《光电工程》编辑部选送的论文中, 《光电工程》2007年第1期的“风标式激光导引头光电建模与仿真”一文 (作者:高智杰, 张安京, 史国华) 荣获了“大珩杯”光学期刊优秀论文称号。
“大珩杯”优秀论文评选活动于2008年在王大珩先生的支持下开始举办, 其宗旨是希望有更多的光学优秀成果发表在中国的光学期刊上。
本次“大珩杯”光学期刊优秀论文评选活动继续遵循科学、严谨、公平、公正、公开的原则, 采取专家定性评审与科学计量指标定量评价相结合, 作者自荐和编辑部推荐的方式进行, 对入选文章采用核心期刊引用分、中国光学期刊网下载分、SCIE期刊引用分、成果奖励分、专家评审分等多种评分相结合的方式评选, 最终评选出40篇得分最高的论文。获奖文章所在单位基本覆盖我国高水平光学及激光研究机构。
中国光学学会秘书长倪国强教授在中国光学学会2010年学术年会上宣读了获奖论文名单, 中国科协书记处书记冯长根教授、中国光学学会理事长周炳琨院士、副理事长徐至展院士等为入选论文的作者代表颁发了证书。
此次参加评选的候选期刊包括中国光学学会所有会刊及中国光学期刊网所有入网期刊共计38种, 其中《中国激光》、《光学学报》、《Chinese Optics Letters》、《激光与光电子学进展》、《光子学报》、《大气与环境光学学报》、《中国光学与应用光学》、《光学精密工程》、《光电工程》、《量子电子学报》共10种期刊推荐了文章参评。
如何学好初中光学知识 篇11
关键词：直线传播；反射；折射；光的颜色；成像
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）09-0035
我们的眼睛是如何看到物体的呢？首先，让我们来了解眼睛是如何成像的。实际上眼睛成像是透镜成像规律的重要应用。照相机与眼睛有相似的结构，自制照相机能使学生对利用凸透镜成缩小的实像有较直观、深刻的印象。因此，对眼睛成像的认识，可以从自制照相机开始。通过生理学中的眼模型或课件，将生理眼抽象成简化眼模型。将自制照相机与简化眼对比，使学生认识到眼睛可以看成是精巧的照相机，眼球中的角膜和晶状体的共同作用，相当于一个“凸透镜”，视网膜相当于照相机的底片。从物体发出的光线经过人眼的凸透镜在视网膜上形成倒立、缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了，这就是眼睛成像的基本原理。因此，必须有光线进入到我们的眼睛才能引起视觉。
我们看到影子和光的直线传播是有很大的关系的。光从光源传播出来，当光遇到不透明的物体时，部分光线会被物体吸收，部分光线会被反射，而其他未被物体挡住的光线，会继续前进，有光的地方有反射光线进入人的眼睛，在不透光的物体后面受不到光照射的地方就就没有反射光线进入人的眼睛，而呈现阴影的现象，所以形成了影子。例如，日食月食的形成是影子形成的例子。所以说，要是没有光，哪会有影子呢？
我们又是如何看清物体呢？那也是物体把各部分光线反射进入人的眼睛才能看见。例如，我们在教室内可以看到黑板上的字，是因为反射光线进入到我们的眼睛；黑板不光滑，光照到黑板上会向各个方向反射，发生了漫反射，所以坐在教室里的我们都能从各个方向看到黑板上的字。在一般情况下，光线是直线传播的，但是光导纤维却能让光线通过在内部的数次反射，走过一条“弯曲”的路线。类似地，如果能够发明出一种隐身器的表面材料以及合理的外形，使得光能够沿表面发生弯曲，绕过物体并继续沿直线传播，所以有反射光线进入人的眼睛，那么我们就可以看到物体背后的东西。同时，虽然隐身器就在我们面前，但是没有光线从其上反射到我们眼里，我们是看不到隐身器的。显然这个隐身器应该是球形，这样在各个方位都能达到“隐身”的目的。实际上物体是实实在在存在的，只是人的眼睛感受不到而已。
我们从水面上看水中物体，看到的是比物体的实际位置偏高（浅）的虚像，这是因为当光从水中射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线向水面偏折，位置降低，折射光线进入我们的眼睛，而我们认为光是沿直线传播的，所以看到的像比物体的实际位置偏浅。同理根据光路的可逆性，我们可以解释为什么潜水员从水中看水面以上的物体，看到的位置比物体的实际位置偏高的原因。
很多人认为我们能看到实像是因为光线进入人的眼睛，而我们看到虚像并没有光线进入人的眼睛，这种说法是错误的。因为无论我们看到的是实象还是虚象，都有光线进入我们的眼睛，只是他们的区别是：1. 成像原理不同：物体射出的光线经光学元件反射或折射后，重新会聚所成的像叫做实像，它是实际光线的交点。在凸透镜成像中，所成实像都是倒立的。如果物体发出的光经光学元件反射或折射后发散，则它们反向延长后相交所成的像叫做虚像。2. 承接方式不同：虚像能用眼睛直接观看，但不能用光屏承接；实像既可以用光屏承接，也可以用眼睛直接观看。人看虚像时，仍有光线进入人眼，但光线并不是来自虚像，而是被光学元件反射或折射的光线，只是人们有“光沿直线传播”的经验，以为它们是从虚像发出的。虚像可能因反射形成，也可能因折射形成，如平面镜成等大的虚像，凸透镜成放大的虚像。例子：我们看到的镜子里的像就是虚象，我们用相机照出来的就是实象。我们是如何看到物体的颜色的呢？为什么物体有各种各样的颜色呢？是物体吸收了特定的光，而反射了部分的光，那为什么物体会吸收特定的光呢？我们知道光是一种电磁波，不同的光对应着不同的波长，物体不管是有机物还是无机物，其原子、电子都有一定的能量当某一波长的光照射在这些物体表面而能引起物体表面原子、电子发生共振时，光就被吸收了，原子、电子就得到了光的能量，当一个连续波长的光。比如说是太阳光照射到物体表面能发生共振的波长的光被物体吸收了，其他的光则被原子挡在外面并反射出去，然后这些光经过组合原理就形成我们看到的物体的颜色。如果物体不吸收光也不反射光，而是让光通过，那物体就是透明的。在日常生活中，人们能看到各种色彩，如蓝蓝的天空、绿色的草原、朵朵白云、鲜红的玫瑰花瓣、绿色的庄稼、黄色的油菜花等。所有这些颜色都是在白天才能看见、分辨，也就是说只有在光线照射的条件下才能呈现出来。总之，透明物体的颜色就是它透过色光的颜色。不透明物体的颜色就是它反射色光的颜色。同时人们还注意到，在太阳光下看见某一物体呈现某种颜色，如果再把它放在白炽灯下（特别是某种彩色灯下），该物体的颜色就发生了改变。于是，人们推断人眼之所以能看到色彩，是由于有光的存在.颜色都是光作用在物体表面后，发生了不同的反映，再刺激人的眼睛后产生的。不同的光会产生不同的刺激，所以眼睛看到不同的物体就会有不同的颜色感觉。在黑暗条件下，人眼看不见不发光物体颜色的，只有当外来的光线照射在其表面后，它的颜色才能被人眼感知。所以，颜色是光照射到物体表面后的结果。但最终必须有光线进入人的眼睛，才能感受多彩的世界。
总之，无论是日、月食，还是岸上的人看到的是比物体的实际位置偏浅，还是看到物体的颜色，还是我们看到的是实象还是虚象，都是是否有光线进入人的眼睛的结果，都是是否能引起眼睛的视觉，都是眼睛惹的祸。正因如此，我们学会了光的反射、折射以及它们的应用，从而丰富了我们的认识。
光学工程 篇12
1943 年,美国心理学家亚伯拉罕·马斯洛在《人类激励理论》一文中提出了马斯洛需求层次理论,①②该理论是组织行为学中的一个重要概念。在现代诸多管理理论中,需求层次理论占有重要的地位。由低到高,马斯洛把个人的需要归纳为生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要和自我实现需要,共五个层次。在当今社会中,人的生理、安全、社交和尊重四种需求较为容易满足,继而人们开始追求实现自我价值、自我满足。需求层次理论的提出,在世界上引发了巨大的反响,各行各业纷纷把这一理论应用于生产实践中。③④理论提出人马斯洛认为:只有真正调动个人的内部动机,才能够发挥人的潜能和创造力。从激励的角度来说,需求层次理论对任课教师如何有效调动学生的课堂学习内在积极性具有重要的启发意义。
“工程光学”课程是光电技术和测控技术的主干专业课程,学习该课程对于提高学生的专业技能和专业素养具有重要的作用。本校电子科学与技术专业和测控技术及仪器专业均设置了该课程,且均作为必修课程进行教学。该课程是一门理论性较强的科学,内容较多且自成系统,需要扎实的先期数学和物理基础,因此,被学生认为是一门“难学的科学”。在当前的课程教学和学习过程中,由于课程的难度以及教学内容的设置,教学效果不佳。如何让学生对枯燥、深奥的光学知识产生浓厚的兴趣并学好它,教学内容的设置至关重要。
本文以马斯洛需求层次理论为指导,探究“工程光学”课程的教学改革。根据马斯洛需求层次理论,从学生的心理需求和专业人才培养目标(社会的人才需求)两个方面出发,激发学生的内在学习动机,提高课堂教学效果,提升学生的专业素养。
2 根据马斯洛需求层次理论进行分层次教学
“工程光学”课程作为一门理论性较强的学科,由于其自身逻辑性比较严密,教师在讲授时一般会花费大量的课堂时间阐述重要概念和推导公式,这使得学生认为该课程相关知识点概念生涩高深,相关理论过于抽象,当较多的难点积累到一定程度时,学生会对后面知识的学习形成畏惧心理,认为自己学不会该课程,最终丧失了学习“工程光学”的兴趣。由于本校电子科学与技术专业和测控技术及仪器专业是在不同的年级设置的该课程,学生具有不同的前期专业知识和不同的课程认知,所以任课教师在进行教学设计时,需要考虑到学生已具有的知识基础,区分学生的需求动机,采用区别对待的原则,对应地选择相关教学内容,调动学生的学习积极性。
测控技术与仪器专业的学生是在二年级上学期开设该课程,此时学生还未完成大学物理课程,对一些相对基本的光学知识尚未建立起相关概念。该专业学生尚未接触过光学类实验,在课堂教学中,光学知识点、光学现象对学生来说无法切实感受到,不容易直观建立起相关概念。在大学校园这一环境中,对学生来说,身体的安全需求都能满足,但是从学业的角度来看,心理的安全需求主要来自该课程的成绩高低,或者是能否通过期末考试。由于“工程光学”课程的难度较大,目前该专业大部分学生在学习中处于仅有心理安全需求的阶段。在学习过程中,关注的重点是重要概念的理解,以及关键公式的应用,尚未到达和其他只是融会贯通的境界。究其原因,无非是因为学生们不知道学习“工程光学”中的相关内容在今后的生活与工作中的用处,只把它作为大学里的一门必修课来看待。基于该专业的教学现状,授课教师需弱化知识点的难度,让学生从繁琐的公式推导中脱离出来,重点理解相关概念及知识点的应用,提高学生对该课程的对自身专业修养有益的心理认知,在掌握知识的基础上进一步提高专业应用,满足一定的高层次需求。
电子科学与技术专业是在三年级上学期开设“工程光学”课程,先修课程中已经学习过相对复杂的数理知识,比如电动力学和数学物理方法等,此时已经有相对比较完备的基础知识体系;另外,该专业的学生也已经对光学的相关知识有了一定的了解,对课程中的相关基本概念有了一定的认知。三年级学生经过了一到两年的大学学习后,已经比较熟悉大学课堂教学的特点,学习动机更加明确。现行课堂教学缺乏创造性和延续性,所授内容仅限于课本知识,并没有和该专业后继课程相联系。由于当前教学学时的限制,授课教师无法将当前科技发展融入到课堂教学中,这就造成了学生仅限于学习基础知识,通过考试,而个人的成就需求和未来的社会需求等高层次需求并没有得到满足。在这种情况下,高层次心理需求被低层次心理需求取代,而这种低层次需求对于学生来说基本不用通过努力就可以满足,这就使学生慢慢失去了学习兴趣。教师可在教学内容上进行改革,对于学生熟悉的教学内容,比如,波的叠加和光的干涉部分,电子科学与技术专业的学生已在大学物理部分重点学习过,所以已掌握的知识可简要带过,利用节省出来的时间组织两次专题讲座,把所授知识点与当前科技发展动态联系起来,例如将光的干涉和光纤火灾、瓦斯报警系统相结合,满足该专业学生的成就需求等高层次需求。
所以,针对两个不同的专业,在授课内容的设置上,需要结合学生的先修课程基础,进行分层次教学。教师应该在进行课堂教学时,需要结合二年级和三年级学生的学习特点,在课堂教学实施过程中运用分层次教学,既满足测控技术及仪器专业的学生通过考试的低层次心理需求,又满足电子科学与技术学生的成就需求等高层次心理需求,真正激发学生的内在学习动机,提高教学效果。
3 根据马斯洛需求层次理论进行教学内容改革
教学目标是在教学过程中教师和学生预期达到的学习效果,它具有预期性和激励功能。激发动机功能能否实现,取决于该课程的应用价值能否被学生认同。只有课程教学目标和学生的内部需要相一致,才能够充分地激发学生的学习动机,提起学生的学习兴趣,将该动机转化为学生积极参与课堂教学活动的动力。学生个人的高、低层次需求已成为激发学生参与“工程光学”学习的主要动机,因此该课程教学内容的安排应该从是否满足学生的专业人才培养目标和马斯洛需求层次理论中的社会需求,从该角度激发学生的学习兴趣。
“工程光学”的专业人才培养目标是和学生的社会需求等高层次需求密切相关的。对于专业人才培养目标,电子科学与技术专业主要面向光电信息器件研发和以此为基础进行应用系统开发的高层次技术人才的培养需求,而测控技术及仪器专业主要面向培养掌握机、光、电、计算机相结合的现代测控技术、精密仪器设计制造、测量与控制方面基础知识、具有技术创新和较强实践能力的复合型高级工程技术人才。从人才培养目标来看,两个专业对“工程光学”的要求差距较大。简单来说,前者的目标是培养研究型人才,而后者的目标是培养技术型人才。具体来说,电子科学与技术专业的学习目标是掌握扎实的光学理论,为后继其他光学类专业课程的学习打下坚实的基础,对未来光电器件类的研究和开发进行知识储备。需要该专业的学生不仅能够应用相关知识,还需对相关知识的内在本质透彻理解。而测控技术及仪器专业的学习目标是运用光学知识进行测量或者是从事精密仪器的开发和应用,该课程在该专业的知识体系中和其他电学类专业具有相同的地位,学生只需要掌握相关知识的应用,而对相关理论来源无需掌握,一定程度上满足该专业学生的社会需求。
当前“工程光学”的教学内容与专业培养目标有所割裂,在课程授课内容上过多地考虑到光学学科本身的完整性和逻辑性,而缺乏服务功能,和该专业其他的专业课程设置联系不多。结合两专业人才培养目标,教师在对两个专业的授课内容设置上应把握学生的社会需求目标,授课重点有所区分。比如,“声光效应”这一知识点,电子科学与技术专业的学生需要从光学本质出发,透彻理解声光栅的产生过程,以及该光栅的周期和外加电压之间的关系,分析该声光栅对从其中传输的光的作用,最后了解声光效应在光学器件制造中的应用动态;测控技术及仪器专业的学生无需对上述要求完全满足,只需明白声光效应的应用,例如可以形成声光调制器,将连续光调制为脉冲光应用于光通信系统或光纤传感系统。从上述例子可以看出,两专业对“工程光学”课程中知识点的社会需求这一高层系需求相差甚远。
所以,“工程光学”课堂教学内容的设置应主动贴近学生的专业,充分参考专业人才培养目标,在诸多知识点的讲授中区分侧重基础和应用,将授课内容和其他专业知识融合,尽力解决“学为所用”这一问题,使学生对该课程的学习更好地适应社会的需求,和该专业学生的需求(深造/就业)紧密结合。
4 结束语
本文从教育心理学角度,探讨了马斯洛需要层次理论对“工程光学”教学的启示。马斯洛需要层次理论对工程光学教学有积极、重要的指导意义。以马斯洛需求层次理论为指导,根据不同专业学生的学习基础和学习需求,将课程内容设置紧贴人才培养计划,将最相关的科学技术成果及其应用引入到授课内容中,改变目前相对孤立的课程内容设置。提高学生的学习兴趣,达到教师易教、学生易学的效果,增强学生光学知识的运用能力,实现学生的全面健康发展。
摘要：文章运用马斯洛需求层次理论,探讨“工程光学”课程教学改革。根据电子科学与技术专业和测控技术及仪器专业的学生的先期知识基础和心理需求,参考不同专业的人才培养目标,对教学内容进行分目的、分层次设置。对两专业的教学内容进行区分与侧重,最终调动学生学习的内在积极性,提高课程教学效果。
关键词：马斯洛需求层次理论,工程光学,教学改革
注释
11陈兴淋.组织行为学[M].北京:北方交通大学出版社,2006.
22 朱志强.马斯洛的需求层次理论评述[J].武汉大学学报(社会科学版),1989(2):124-126.
33 刘喆.马斯洛的需求层次理论在高效实践教学上的应用[J].经济研究导刊,2013(6):310-312.