生物光电技术篇1

[关键词]物理光学；教学内容；教学方法；教学改革

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2017）03-0073-02

物理光学课程是光电信息科学与工程和电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础必修课[1][2]，是一门实践性很强的课程，强调理论与实践相结合。学好这门课程要求学生全面理解和掌握光的电磁理论、光与物质相互作用基础知识和晶体光学基本知识和技术。[3][4]

随着光电子技术的不断发展，光学和光电子产品也呈飞快的速度发展，光纤通信系统的升级和CCD的不断更新，一些新知识、新技术、新概念不断涌现，体现了新知识经济时代的到来，这些都在一定程度上冲击着传统的工作方式和生活方式。与此同时，对物理光学课程的教学方法也提出了新的挑战。这就要求我们在讲授该课程时，既要保持物理光学理论的基础性和完整性，又要突出其在光电子技术中的特色，并适当反映最新科技成果。[5][6]只有这样，才能为光电信息科学与工程等专业学生进一步学习相关专业课程，如激光原理与技术、光纤通信与传感技术、红外技术、光电检测技术、光电成像原理与技术及纳米光子学等的学习打下坚实的基础。

一、教学内容的安排

课程教学内容的安排共分为九大教学模块：（1）光波的基本特性（6学时）；（2）光波在各向同性介质界面上的反射和折射（4学时）；（3）光波的全反射特性（2学时）；（4）光的干涉（8学时）；（5）光的衍射（8学时）；（6）光波在各向异性介质中的传播特性（6学时）；（7）晶体光学元件及其偏光干涉（4学时）；（8）晶体的感应双折射（6学时）；（9）光的吸收、色散和散射（4学时）。

针对上述重点和难点，在教学实践过程中，采取如下教学方法：

1.融趣味性于知识传授过程中，以提高学生的学习热情和兴趣。例如，在讲解光与物质相互作用的内容时，结合{锟研究光纤在通讯领域运用的事例，以光纤通信发展为例，通过对光与光纤相互作用的深入研究，引导学生了解光纤的“三个窗口”导致了光纤通信系统的几次升级换代，增添了学生学习的兴趣。在讲解光的吸收定律时，介绍了布右厄与朗伯师生关系，用以引起学生的学习兴趣，然后在一定的前提条件下，推导出朗伯-比尔定律的定量公式，强调了“先有条件，后有结论”的规律[7]，并结合煤矿“瓦斯爆炸”这一现象，强调基于朗伯-比尔定律，可开发吸收型瓦斯浓度测量仪器，使学生认识到学好理论知识的重要性，提高了学生的学习热情和兴趣。

2.采用多媒体技术，充分发挥优势资源，提高学生的学习效果。例如，我们把美国麻省理工学院录制的一些开放视频资源，如光的反射、干涉、衍射和光的偏振等运用于教学过程中。这些视频均是一个短小但完整的光学实验，体现了一个完整的知识点，这样做的益处是把复杂的光学知识，以简单、形象的方式展现在课堂教学中，收到良好的效果。另外，我们也充分运用仿真模拟软件，把一些抽象的内容，以仿真结果体现在课堂教学中。如利用Matlab仿真软件把菲涅耳系数及反射率与入射角的变化规律，以及利用COMSOLMultiphysics5.1模拟软件，把光在直角棱镜中的全反射及在发生全反射时的古斯-汉欣位移展现在教学过程中。

3.把教师的科研成果与教学内容有机地融合在一起，以提高教师讲课的生动性和学生学习的兴趣。例如，在讲解倏逝波（消失波或表面波）的特性时，结合发明专利“一种棱镜SPR高灵敏度光纤液体折射率传感器”，以SPR传感器为例，通过对消失波与金属薄膜中电子共振的深入研究，开发了新型的光学传感器，为测量介质折射率的微量变化提供了新的检测手段。由于教学过程中引入了教师在科研过程中的一些趣事，因此，容易激发学生的学习兴趣和启发学生的创新思维。

二、合理选择实验内容和实验仪器，强化培养学生的动手能力

结合物理光学的教学内容和我校光学工程的学科特点，实验内容安排有四大模块：（1）光的干涉、衍射实验（2学时）；（2）偏振光产生与检测实验（1学时）；（3）声光、电光调制参数测定及音频声光、电光通信实验（3学时）；（4）光外差干涉实验（2学时）。在这些实验中，第1实验模块是基础性实验，主要是帮助学生对光的干涉、衍射现象的深入理解与提高。第2实验模块采用了角向偏振片，使学生在实验过程中能观察到光的偏振方向，结合CCD相机和角度计算程序，可精确计算出旋光角度，通过实验可巩固学生对晶体光学元件及其偏光干涉和旋光现象的理解。第3实验模块，主要凸显物理光学在光电子技术中的特色，以巩固学生对晶体感应双折射现象的理解。第4实验模块是一个综合设计性实验，以提高学生综合运用光的偏振、光的干涉、光的衍射知R和晶体光学元件运用的能力，培养学生的创新意识。另外，在实验仪器的选择上，既要保证较多的实验项目，提高实验效率，也要注意在客观上加强学生动手、动脑能力的培养。例如，支撑声光调制实验的声光调制实验仪，能提供显示声光调制波形，观察声光调制偏转现象，测试声光调制幅度特性，显示入射光与衍射光的能量分布，测试声光频率偏转特性，测试声光调制衍射效率、带宽等参数，测量超声波在介质中的声速，模拟基于声光调制的语音信号通讯实验；支撑电光调制实验的电光调制实验仪，能显示电光调制波形，观察电光调制现象，测试电光晶体的调制特性曲线，测量电光晶体的特征参量，模拟基于电光调制的语音光通讯实验。再比如，偏振光产生与检测实验仪，其基本光路采用的是共轴“笼式”结构，可以完成旋光实验、线偏振光产生实验、可视椭圆偏振光检测实验等。在实验过程中，以学生为主，教师适时加以指导，可充分发挥学生主动性，以利于学生动手能力的提高。

三、寓新技术于教学过程中，培养学生的科研意识

光学和光电子技术发展迅速，若完全依靠教材的内容作为教学内容，往往跟不上技术进步的步伐，这就要求教师要紧密关注新技术发展动态。一方面，除了选用最新出版的教材外，还应当在课堂上结合所讲知识，适度补充当前的新知识、新技术等内容，以加深学生对所学知识的理解。比如在晶体的感应双折射教学模块，教材重点论述了声光调制和电光调制原理等，而对其应用论述的比重不大。为了让学生较全面地掌握光调制技术知识，需要补充光调制技术的新应用，如利用声光调制或电光调制技术进行激光大屏幕显示以及基于光外差干涉原理的SPR相位检测技术等。另一方面，要积极引导学生关注相关技术资料，如《中国物理快报》《中国激光》《光学学报》《光子学报》等学术期刊，使学生能了解本领域国内外的前沿动态，培养学生的科研意识。比如在光波的全反射特性教学模块，在讲授古斯-汉欣位移及其特性的同时，引导学生在课后阅读《中国物理快报》2004年文章“Thin-filmenhancedGoos-H？nchenshiftintotalinternalreflection”；在晶体光学元件及其偏光干涉教学模块，在讲授波片和补偿器的同时，引导学生在课后阅读《中国激光》2009年文章《一种标定Soleil-Babinet补偿器的新方法》。这样，在学生了解相关研究和应用动态的同时，也使学生认识到所学知识在科研工作中的重要性，培养了学生的科研意识，提高了学生的学习积极性。

四、结论

对于物理光学课程的教学改革，我们经过多年的探索和创新，形成了一些理论与实践相结合的行之有效的教学方法。以光电信息科学与工程和电子信息科学与技术专业2010、2011、2012、2013级学生为试点，从反馈结果来看，该方法有利于提高学生的学习兴趣，有利于提高课程的教学质量。总之，对物理光学课程教学方法的研究，使我们深刻地认识到只有通过进一步深化教学改革才能有效地提高教学质量，才能培养出能较快适应社会发展需要的研究和应用型人才。同时，我们还深刻地认识到物理光学课程教学内容和方法的研究尚处于探讨阶段，对物理光学课程教学内容和方法的改革是一个不断探索、不断完善的过程，但只要坚持不懈的努力，一定可以获得满意的教学效果。

[参考文献]

[1]徐宁.“物理光学”研究型教学模式探索与实践[J].电气电子教学学报，2012（3）：103-105.

[2]温淑敏，王细军，杜云刚.物理光学与应用光学教学实践与改革初探[J].中国电力教育，2014（21）：77-78.

[3]MAXBorn，EMILWolf.Principleofoptics[M].Cam？鄄bridge：CambridgeUniversityPress，1997.

[4]石顺祥，王学恩，马琳.物理光学与应用光学（第三版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014.

[5]哈斯趿吉，吕志伟，张爱红，何伟明，林殿阳.“物理光学”教学设计的研究[J].电气电子教学学报，2008（4）：91-94.

生物光电技术篇2

【关键词】国内外光伏发电站水土保持评价因子

中图分类号：TK315文献标识码：A文章编号：

一、前言

由于光伏发电站的发电功率在很大程度上是由光照强度决定，这会使得输出功率产生间接性与不稳定性。而且光伏发电采用大量的电子气和电网连接起来，会造成三相电压的不平衡、闪变三相指标的不稳定等情况。研究光伏发电技术已经成为一种新型研究中的主导内容。在光伏发电项目的施工及运行的过程中，会对环境造成较大的破坏，施工期的扰动及运气期的有害物质，使得原生植被、地下水、土壤等受到很大程度的破坏。因此光伏发电站的工作人员需要具有一定的专业知识，能够结合环保意识，进行很好的运营维护，对施工过程及发电废弃物进行有效的处理。本文通过分析国内外光伏发电站环境影响的研究情况，并提出光伏发电站在环境方面的评价因子。

二、光伏发电技术

所谓的光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应将太阳能转换为电能的的技术。这种技术主要是使用太阳能电池，该电池是一种受到封装保护，采取串联的方式得到大面积太阳能电池组件，并且在整个过程中要结合功率控制器，最终形成光伏发电装置。光伏发电的主要优点是能够在较大范围的地域范围内使用，因为阳光是普照大地的。而且光伏系统存在一定程度的可靠性与安全性，并没有噪声存在，对于燃料的消耗也较少，这在很大程度上减少污染情况。

采取光生伏特效应的原理进行光伏发电，其表现出的优点较为突出。在光伏发电系统中，主要存在太阳能电池板、控制器以及逆变器三部分。各部分都是通过一定的电子元器件组成，并不包含机械部件。光伏发电过程中所使用的设备较为可靠精炼，存在较长周期的寿命，并且具有较为方便的安装维护。从理论的角度分析，光伏发电技术可以存在与任何无电源的场合，主要涉及的元件是太阳能电池，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和铜铟镓硒薄膜电池等。如果将光伏发电系统按照电力系统的关系进行划分，主要包括独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。一般是在远离电网的边远地区设立独立光伏发电系统，或是应用于野外移动式便携电源中，能够在很大程度上解决无电的问题。并网光伏发电系统是与电力系统连接在一起的光伏发电系统，像其他类型发电站一样，可为电力系统提供有功和无功电能。

三、光伏电环境影响研究

1、国外光伏电站环境影响研究

通过一定的调查研究发现，太阳能发电技术存在较少的不利方面，能够采取各种有效措施将不利因素的数量进行减少。太阳能发电技术的潜在环境影响，在很大程度上受到设备损失的影响。比如在太阳能发电技术运营以及更换的阶段，总会存在一定程度的视觉影响和噪声。光伏发电产生的环境影响一般是良性的，不会出现很大程度的噪声、火灾、化学污染等。城市环境中可再生能源技术中很重要的一项技术就是太阳能光伏发电技术，能够在很大程度上替代现存的建筑覆膜物质。而且该技术能够很好的应用与自然景区以及国家公园中，不存在电缆塔以及电线阻碍的情况。光伏发电产生的环境影响主要是体现在以下几个方面，土地使用、常规和意外污染物的释放、视觉影响、消耗自然资源、空气污染、噪声干扰、废弃物管理等方面。

2、中国光伏发电系统在水土保持方面的问题

我国在实施太阳能光伏发电的过程中，要充分重视水土保持的相关内容，在最大程度上保证水资源不受到污染，土壤结构不受到破坏，这样才能充分保障光伏发电系统的良好发展。

光伏发电系统产生的废弃物会使环境受到很大程度的破坏，地下水受到污染的可能性也是很大，如果废弃物流散到土壤中，将会使很大面积的土壤结构丧失其本身的功能，其结构会受到较大程度的破坏。这将会造成水土保持方面的内容出现较为严峻的问题。主要是因为光伏发电系统使用的能源是蓄电池，蓄电池很大部分是铅酸蓄电池，其中含有大量的铅、锑、镉、硫酸等有毒物质。因此光伏发电站的工作人员需要具有一定的专业知识，并结合环保意识，在最大程度上保证光伏发电站的科学、合理的运营维护，并对光伏发电产生的废弃物进行有效的处理。由于边远地区主要使用节能灯作为用电设备，但是其灯管主要使用稀土三基色荧光粉和液体汞，一旦灯管发生破碎，就会在很大程度上污染环境，而废弃物污染水源、土壤的可能性也是极大的，主要是因为居民将光伏发电系统产生的废物直接投掷于河道中、与地下水相通的地方或是土壤中。由于这些蓄电池和灯管的寿命都不长，更换的频率比较高，如果不能妥善处理将会污染当地的环境，污染当地的水源与破坏当地的土壤结构。在光伏发电系统中，进行水资源与土地资源的保护是至关重要的。人们的生活与是不能离开水资源以及土地资源，如果水都受到污染，土地受到破坏，那么人类的生存就会受到极大的压力，而且会增加自然灾害的可能性。

四、光伏电站主要评价因子的确定

通过国内外光伏发电项目环境影响的比较，光伏电站对环境的影响，主要包括环境空气、地面水、生态、声、电磁、固体废物等几个方面。其中，施工期主要环境影响有对周围生态环境造成的植被破坏、土壤松动，取土、弃土产生的扬尘和灰尘造成空气问题，施工噪声，施工人员的生活污水和生活垃圾问题。光伏建筑一体化及位于城市地区的光伏电站施工期主要环境影响为噪声、扬尘、灰尘造成的空气问题；远离城区建设的光伏电站施工期主要环境影响为噪声、植被破坏、土壤松动等生态影响。运行期主要环境影响有逆变器中的开关电路及升压站会产生电磁干扰和噪声问题，损坏或废弃的蓄电池进行更换产生的固体废物问题，运行期含油废水、生活污水及太阳能电池板冲洗水产生的废水问题。

光伏建筑一体化及位于城市地区的光伏电站运行期主要环境影响是光污染及噪声、电磁辐射、固废等；远离城区建设的光伏电站运行期主要环境影响是噪声、电磁辐射、固废等。根据光伏电站的容量等级、升压站的电压规模及国家豁免电压等级低于35kV变电站的变压器等电磁环境类评价要求，确定电磁辐射评价因子在运行期是否作为主要评价因子。服务期满后，光伏建筑一体化及光伏电站最主要是废旧的太阳能电池板及蓄电池回收与处理问题。根据施工期、运行期及服务期满后产生影响的对象、范围、持续时间、危害性等对远离城区的光伏电站、城市地区的光伏电站以及光伏建筑一体化评价因子进行分析(见表1)。

五、结语

光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应将太阳能转换为电能的的技术。光伏发电所体现的优点是很突出的，但是在光伏发电技术应用的过程中，会对环境造成一定程度的影响。如果人们赖以生存的水资源都受到破坏的坏，那么就会给人们的生活带来极大的压力。因此我们在发展一门新技术，实现光伏发电系统的过程中，要充分保证环境资源不受到破坏，不要对重要的水资源进行污染。这样才能保证新技术的长期持续发展。

参考文献

[1]赵斌，李晶，许洪华，等．GB／Z19964—2005．光伏发电站接人电力系统技术规定[S】．北京：中国标准出版社，2005．

[2]周军．建筑物雷电防护技术的应用p】．济南：山东大学，2007．

[3]郑军，胡东升．光伏电站的防雷接地技术阴．民营科技，2011(3)：51．

[4]张跃．云南德援光伏电站的防雷接地技术【J】．太阳能，2006，(6)：33-34．

[5]卢邹辉，林中永．土壤电阻率与接地装置的优化设计叨．中国科技信息．2009．9：148—149．

生物光电技术篇3

新兴电子技术是电子技术与其他领域的技术有机结合而形成的新技术。目前电子技术与其他领域技术的结合主要表现在以下三个方面。

1.1生物工程技术

微电子技术与生物工程技术相结合形成生物芯片技术。目前最有代表性的是DNA芯片，采用微电子加工技术，可以在约1cm的硅片上制作包含有10万多种DNA基因片段的芯片。INA芯片的基本思想是通过施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性，从而达到检测基因的目的。

DNA芯片的作用非常巨大，可用于基因学研究、生物医学等，有可能形成微电子生物系统，如同今天的C芯片一样。

1.2微机电技术

微机电技术（MELS是集微型传感器、微型执行器、信号处理和执行电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等物理信号，并且转变电子系统可识别的电信号，而且可以处理这些电信号并形成相应指令，完成一定的功能。如电子耳窝、微型镊子（尖端5可夹起一个红细胞）MEMS技术广泛应用于航空、航天、汽车、生物医学、环境监测及军事等领域。

1.3光电子技术

微电子技术与光子技术结合，形成信息光电子技术和能量光电子技术。光电子技术能够提高信息传输、处理速度和存储容量，是信息社会的主要支撑技术。随着信息光电子技术的发展，可以拉动生物、材料、航天、海洋等新技术的发展。由国际光电子学工业发展协会（PDA）统计预测，到2008年世界光电子产业各分项市场值将超过3000亿美元，4年増长近1倍。我国2005年光电子总产值达80亿美元，年増长率超过50%，预计今后10年将以年均30%左右的速度递増。在技术方面，我国的科研水平较高，但生产工艺技术和器件综合水平较落后，缺乏具有自主P的重大创新成果。目前，长春确定的光谷发展的核心技术是信息显示器件及上下游产品。

新兴电子技术的发展必将成为21世纪发展的支柱产业，将成为新的经济生长点。表现在一方面国家进行科学的宏观规划；另一方面，国家与地方政府加大政策支持和资金投入。以长春市发展光电子技术为例，从重大工程规划上反映了资金投入的力度光电子技术将成为汽车支柱产业之后的又一新的支柱产业。

2.调整专业设置，为振兴东北老工业基地提供人力资源

调整专业设置主要包括两个方面，一是微观上的课程体系改革；二是宏观上的专业方向调整。下面从技术论的观点以及适应产业结构变化来分别加以论述。

2.1课程改革要适应技术转移的要求

每一次技术的转移都将促进教育教学的改革。在技术进步与教育教学相互融合、互相促进的今天，无论是技术的传授者还是技术的学习者，都应该思索如何构造学习者的主体知识架构，以适应未来个性化的知识社会。从上面电子技术发展的历程来看，每一次电子技术的重心转移，势必推动相关课程的改革；而且随着电子技术重心转移过程的加快，相关课程内容整合的相对滞后，使人才培养难以适应职业技能的需要。因此，在课程改革上一方面应注重学科教育的核心课程，拓宽基础，以宽口径的基础课程对学生进行科学素质教育，适应职业技术变化。另一方面，以基础课程够用为主，充分扩展电子技术的应用，重视与职业技术边界相关课程的开发，培养胜任能力。

2.2专业设置要适应产业结构的变化

人力资源需求的变化也是推动学校教育教学（尤其职业类技术学院）改革的原始动力。尽管技术与人才需求表现协调的关系，但在实际中却存在着理论与实际的脱离、时间的滞后。必须把握专业设置与调整契机，以适应技术发展与社会需求的需要，推动技术与社会需求、人力资源的协调发展。对于学校如何从电子技术与其他相关技术结合中形成的新兴技术中，探寻出具有21世纪支柱产业性质的专业群，是学校引领技术潮流，代表先进生产力的具体体现。

以长春市重点发展光电子技术为契机，充分把握时机，进行资源整合，设置或调整专业结构。

2.3新增应用电子技术专业的意义

经过二十多年的实践与探索，我国职业教育有了长足的发展，形成了适合中国特色的职业教育教学模式。在市场无形之手的推动下，从今年起，我国高级蓝领的摇篮一高职教育进入关键性的发展阶段。值得担忧的是，在师资、教学设备没有较大増幅的情况下，社会需求量却在猛増。经济快速发展离不开科学技术成果的运用，科学技术成果的运用是通过生产力最活跃的人力因素来实现，而生产一线人员掌握技术直接由职业教育来完成。在这一链条中，必须构建有效的职业教育教学模式，一方面潜在的推动企业技术的革新与开发；另一方面，适应企业现有技术的发展，以最小的教育投入，培养出大批的技术人才，不仅能够推动企业经济的发展与壮大，而且提高职业教育的有效性，人才发展的时效性，促进职业教育与经济发展的有机融合与平衡。这正是职业院校教育教学创新模式的体现和办学的特色，也是职业教育教学的必然要求。

生物光电技术篇4

关键词：烧蚀等离子体聚合物

中图分类号：O657.3文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0019-01

激光烧蚀技术是通过飞秒-纳秒量级的脉冲激光来将材料表面烧蚀，已经被广泛应用于微加工、外科手术、X射线激光、生物分子质谱以及一些艺术品修复/清洁等领域；对激光烧蚀产生的等离子体的光学/光谱诊断是研究等离子体动力学的主要方法之一。

1激光烧蚀技术的应用

1.1激光烧蚀光谱（LAS、LIBS）技术的应用

近年来光谱领域发展迅速，其中激光烧蚀光谱技术是其中一种比较崭新的分析手段。该技术主要是通过聚焦强激光束激发样品靶面，产生高温等离子体，通过测定等离子体冷却过程中发射光谱的波长与强度来进行定量分析、元素定性。激光烧蚀光谱技术虽然对于痕量元素的分析能力不足，但是该技术并不需要对样品进行繁琐的化学处理，具有破坏性小，具有快速、实时、可远程监测等特点，被广泛应用于地质、冶金、核工业、材料、燃料能源、生物医药等领域；电感耦合等离子体质谱（ICP2MS）

分析技术是一种公认的高灵敏度、强有力的、多元素及同位素分析技术。

1.2激光烧蚀技术在微纳米材料制备中的应用

激光与靶材相互作用后，周围的物理空间便可粗略的分为高温高压等离子体聚集区、液相区和固相区三个区域，如图1所示。等离子体聚集区是由离子、电子以及未电离的中性粒子集合组成，整体呈现电中性，该区域对激光能量的传输障碍比较小。液相区是靠近等离子聚集区的熔融层，材料处于液态或固-液共存态。靠近液相区的是固相区，该区域虽然也吸收了激光能量，能使温度升高，但是能量强度不足以使该层进行熔化。基于激光烧蚀技术制备的各类材料的生长过程，如一维纳米线和零维纳米颗粒、二维薄膜等，几乎都是通过应用高温高压等离子体的成核、生长所完成。因此，激光烧蚀产生的高温高压等离子体在激光烧蚀技术制备微纳米材料中起着重要的作用。

激光烧蚀技术在微纳米材料制备过程中所表现出来的优点主要体现在以下几个方面：（1）可瞬间提供超高温、超高压等极端环境，有利于特殊纳米结构的形成；（2）反应器壁不参与整个反应，因此对产物无污染，保证了产物的纯度；（3）操作可控性好、便利、易于排除杂质；（4）激光能量可以高度集中，反应区与周围环境之间的温度梯度比较大，有利于成核粒子的快速凝结；（5）反应室与激光器相互分离，产物不会对激光造成污染。（见图1）

1.3激光烧烛技术在改变材料表面的性能与制备纳米结构和团族中的应用

高功率的脉冲激光束在材料表面的汇聚可以在瞬间产生非常高的温度，可对材料表面的性能进行修改，比如进行表面修饰、切割、打孔等，特别是随着激光器性能的不断提高，激光用于材料加工受到了国内外研究人员的极大关注。近年来，采用激光烧烛技术制备微纳米结构与团族随着纳米科学与技术的兴起，成为新材料研究领域的一个非常重要的发展方向，高功率脉冲激光烧烛技术具备超快速的光与物质相互作用的特性，并且其不会引入其他的化学杂质，所以在合成制备微纳米材料的领域具有着显著的优势。

1.4激光烧蚀聚合物技术的应用

激光烧蚀聚合物技术在微电子学器件的图形加工和医学的显微外科中有着极其广阔的应用前景。

（1）应用于徽电子学。

通过使用着大量的聚合物或主要由聚合物构成的有机材料可以制备集成电路和徽电子学器件。激光烧蚀聚合物能直接进行图形制作，省去了以往比较繁杂的图形制备工艺。例如，图形加工过程中的各种光致抗腐蚀剂，可以作为大规模集成电路的钝化膜、绝缘层、封装材料，多层布线工艺的平坦化介质及其多片封装中的电介质材料。

（2）应用于激光外科。

激光显微外科以激光对生物组织烧蚀去除为基础，具有良好的应用前景。激光束作为一种良好的手术刀，由于他们可以很好的吸收光子，特别是用紫外激光烧蚀可以切割某些组织，高的激光能量可以通过一种成为分子光致离解的非热过程来断裂组织的分子键，而不会残留烧伤现象。虽然激光显微外科现在还在研究中，还存在很多问题，但是已经引起了人们的广泛注意。

2激光烧蚀技术的进一步研究

激光烧蚀技术根据材料的制备环境，可以分为气相烧蚀和液相烧蚀。液相烧蚀技术和气相烧蚀技术在激光与物质的相互作用机理上是类似的，唯一不同的是激光与材料相互作用时所处的反应环境。在气相烧蚀技术中，主要利用激光烧蚀技术来制备微纳米颗粒、微纳米线和薄膜、纳米管、纳米壁等，还可对相同或不同的多种材料进行激光加工或焊接。在液相中激光烧蚀主要用来对材料的表面进行改造，或进行微纳米颗粒的制备。

3结语

激光烧蚀技术是一门综合固体物理、生物学、微束技术、激光化学等学科的交叉科学，激光烧蚀技术现在发展迅速，与干扰少、灵敏度高的ICP-MS联用，具有更好的性能，称为一种新的技术。作为一种适用于多种类型固体样品的引入方法，开拓了质谱分析技术的新领域。因此，更好的发展这门技术还需要对其进行很好的研究探讨。

参考文献

[1]姜劲锋，徐鸿志，郭伟，等.粉末压饼LA2ICP2MS测定土壤样品中微量元素[J].分析试验室，2007，26（1）：20～24.

[2]王建伟，张娜珍，侯可勇，等.LIBS技术在土壤重金属污染快速测量中的应用[J].化学进展，2008，20（7/8）：1165-1171.

生物光电技术篇5

【关键词】太阳能技术；建筑节能；热水；制冷；光伏

一、太阳能光伏发电技术概述

太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种转化技术，该技术的关键环节是太阳能电池板。太阳能电池经过串联后进行封装，形成大面积太阳电池组件，即光伏发电装置。目前，太阳能电池板主要有有单晶硅、多晶硅、非晶硅及薄膜电池等。

目前，太阳能光伏技术主要为太阳能光热利用与光电利用。太阳能光热利用通常指采暖与制冷。其中，大型供热工程属于太阳能高温利用，而居民生活热水供应属于低温利用；太阳能制冷技术，主要应用于太阳能制冷空调与太阳能通风降温系统中。

二、太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用

根据光伏方阵与建筑结合的紧密程度，通常将光伏建筑分为光伏建筑一体化（简称BIPV）和光伏系统附着在建筑上（简称BAPV）两种形式。

1、BAPV应用形式

BAPV是直接把封装好的光伏方阵安装在建筑物上，组成光伏发电系统。它的主要功能是发电，作为附着在建筑物上吸收太阳光的发电构件，与建筑物的功能不发生冲突，不会破坏或削弱原有建筑物的功能。

图1是BAPV应用的一种形式，利用建筑物屋面安装光伏发电系统。光伏发电系统纵向主支撑型钢采用H型钢，构造简单又具有一定的高度，使光伏电池板与建筑有一定的通风间距，可保证电池板背面温度不致过高，以免降低光电转换效率；横向承接型钢采用C型钢，既简化了施工工序，又解决了构件与线路间的连接问题，方便拆卸，有利于线路的检修。

图2是BAPV应用的另一种形式，利用建筑金属屋面安装太阳能光伏系统支架与太阳能光伏组件，太阳能光伏系统虽不具有建筑屋顶护结构的功能，但增加了建筑物的美感，且具有发电功能。

（二）BIPV应用形式

BIPV是太阳能光伏系统与建筑物同时设计、同时施工和安装，与建筑物形成完美结合。光伏方阵代替建筑物传统的建筑材料成为建筑物的构件，作为建筑物采光顶、外幕墙、外遮阳等结构的一部分，既具有发电功能，又兼顾节能降耗，同时光伏方阵的颜色与建筑物搭配协调，与建筑物完美统一。BIPV是完整意义上的光伏建筑一体化概念。

光伏建筑一体化建筑集发电、隔音、隔热、安全和装饰功能于一身，应用形式主要有光伏幕墙、光伏采光顶、光伏遮阳、光伏雨蓬、光伏栏板等。

1、光伏幕墙

光伏幕墙是最能体现光伏建筑一体化在建筑中应用的一种形式。它通过在玻璃夹层中压入光伏方阵，组成双玻璃光伏组件融合到玻璃幕墙中，替代普通玻璃幕墙的玻璃材料，使玻璃幕墙集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体，为建筑带来额外的绿色概念，体现建筑的智能化与人性化的特点，代表着建筑光伏一体化技术在建筑中应用的最新发展方向。光伏玻璃幕墙作为建筑物的护结

构，直接吸收太阳能的辐射，可以避免幕墙表面温度过高，减小室内外温差，有效地降低空调能耗。但光伏幕墙由于其光伏方阵安装在垂直幕墙面上，偏离了吸收太阳能的最佳角度，光伏方阵的输出功率偏低。

2、光伏采光顶

光伏采光顶是光伏建筑一体化在建筑中应用的最佳形式，它克服了光伏幕墙偏离吸收太阳能的最佳角度的不足，将光伏方阵安装在光照好、周围无高大建筑物遮挡的地方，并将光伏发电系统作为建筑物屋顶结构的一部分，能更有效地收集太阳能，光伏方阵的输出功率较高。目前，市场上已开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，进一步满足了采光顶的采光要求。光伏采光顶与光伏幕墙相比，能更有效地降低太阳光对建筑物的辐射，实现遮阳、节能。

3、光伏遮阳

光伏遮阳是在建筑的遮阳板上安装高转换率的光伏方阵，遮阳板不但遮挡阳光，而且具有发电功能。光伏遮阳有自动跟踪和固定两种类型，固定光伏遮阳是根据建筑物的地理位置设计最佳的朝阳角度，有效地收集太阳能；自动跟踪光伏遮阳是根据太阳高度角、方位角的变化，自动跟踪最佳的朝阳角度，从而最有效地收集太阳能。

三、太阳能光伏发电系统在建筑节能中的推广与应用

目前，太阳能科技发展趋势包括以下两种，即太阳能光电技术与太阳能光热技术相结合，太阳能综合技术与建筑相结合。太阳能建筑一体化是未来建筑发展

的主要形式，它将为人类带来崭新的生活方式。当前，太阳能光伏发电系统的应用非常广泛，例如，北京奥运会、上海世博会、大型加油站、公园等。太阳能光伏发电系统的推广与应用使人类的生活方式更绿色、环保、低碳，以更好的实现可持续生态环境。

1、2008年，北京奥运会鸟巢体育场设有太阳能光伏发电系统总装机容量约为130kW，该系统产生的电力资源直接并入国家体育场的电力供应系统，对缓解奥运场馆的电力供应起到举足轻重的作用。与此同时，对提倡绿色奥运，使用绿色能源、大力控制和节能减排、倡导绿色环保的生活方式起到积极的示范作用。

2、2010年上海世博会，中国馆、主题馆、世博中心、演艺中心等安装的太阳能光伏发电系统总装机容量超过4.68兆瓦，一天的发电量相当于150户居民一个月的生活用电量。太阳能光伏发电带来的“阳光世博”也充分展示了我国太阳能利用的技术水平，极大地推动了我国太阳能相关产业的发展。

结语

综上，太阳能光伏发电技术在建筑节能中的应用前景广阔。由于太阳能自身的优势，以及国家对节能环保的提倡，相信在不久的将来，建筑业会充分利用太阳能光伏技术，使太阳能与建筑成为有机的整体，面向一体化建筑，实现节能效果。

参考文献

[1]李佳.光伏技术与能源建筑的一体化设计及应用[J].有色金属设计.2011（01）

生物光电技术篇6

关键词：物联网；智能社区；关键技术

1研究背景

智能社区，又称数字社区，或称智能小区，英文表达有IntelligentCommunity，IntelligentResidentialDistrict，日本的说法叫SmartCommunity等。是指在社区地域范围内，以住宅小区为平台，有意识的综合利用各类信息通信基础设施和技术手段将网络通信、智能家居、家庭安防、电子政务、远程教育和医疗、物业管理、增值服务等整合在一个高效的系统当中，提供最适合的能源解决方案，涵盖包括水资源、电力、交通、物流、医疗、电信等于人们生活和生产相关的所有公共基础设施和社会资源，为社区内各类群体提供服务，满足社区发展的各类需求，提高居民生活质量，推动和谐社区的构建。

对于社区业主而言，一般期望住宅小区的智能化系统能带来以下几方面的体验：（1）高度的安全性和可控性；（2）舒适的人性化居住环境；（3）实现“三网融合”；（4）提供智能电网服务；（5）家居智能化；（6）方便快捷的网上政务办理和电子购物平台；（7）智能信息化的物业管理模式；（8）提供其他的医疗、教育、购物、文化、娱乐等远程服务。

2关键技术的选择

2.1传感技术部分

从智能社区的技术架构和应用架构出发，对设备感知层和网络层的互联技术，目前现阶段采用的技术包括：RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，包括RFID空中接口、RFID编码技术、RFID集成技术等；M2M技术（machinetomachine）包括近距离无线通信技术、空中接口、M2M架构技术、MTC通信技术等。应用层应采用智能处理和计算技术，重点包括SOA（Service-orientedarchitecture，面向服务架构）架构、云计算、应用软件中间件等。感知识别技术正在向低成本、低功耗、新型化、微型化、智能化、综合化和高可靠性发展。在传感器网络方面，无线传感器网络成为主流。共性技术包括虚拟化技术、资源管理技术、QOS（QualityofService）技术、分布式信息处理技术、网络管理和设备管理技术、无线干扰技术等。

因此可通过宽带或3/4G网络为接入载体，依托由WIFI技术、RF无线传输技术、传感器技术、嵌入式智能及实时数据交换等技术组成的家庭内部物联网。解决现代家庭无线宽带覆盖、家居安防、家居智能、家庭娱乐、咨询服务、电子商务等功能需求。

2.2网络部分

（1）在社区外网接入上采用PON技术。PON（无源光网络）技术是一种新型的光纤接入网技术，其中衍化而成的EPON和GPON技术，将以太网和PON技术相结合，采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供千兆级数据、语音及视频的综合业务接入。EPON目前可提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。特点是：低成本、高带宽、扩展性强、兼容现有以太网。光信号通过分光器把光纤线路终端（OLT）一根光纤下行的信号分成多路给每一个光网络单元（ONU），每个ONU上行的信号通过光耦合器合成在一根光纤里给OLT，如图4所示。因此EPON技术中包括无源网络设备和有源网络设备。无缘网络设备包括单模光缆、无源分光器/耦合器、适配器、连接器和熔接头等。无源网络设备简单稳定、使用寿命长、易于维护。

（2）户内组网部分可采用：（1）无后备电源方案，即AP（AccessPoint，无线访问节点、会话点或存取桥接器）与弱电箱的路由器由家庭220V电源直接供电，该方式无线AP可安装在家庭任意位置；（2）集中供电方式（可配备后备电源），即楼道弱电井对AP、弱电箱直接供电，要求电源功率较高，无线AP必须安装到指定位置。相比之下方案1更灵活一些。随着国家加快推进电信网、广播电视网和互联网融合的脚步，采用PON和AP技术可以很好在技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，向用户提供多样化、多媒体化、个性化的服务。

（3）智能社区解决方案还包含可视对讲功能，通过八芯双绞线即可实现可视对讲，并增加户户通话功能，另外打破传统网络的铺设，可沿用小区现有局域网，既节省施工时间和施工步骤，又降低了工程成本。

3结语

将物联网技术应用在智能社区当中，可以给住户带来明显的生活质量改善，提高效率，增强家居安全性，打造智慧化居住环境。笔者相信在物联网技术的支撑下，在运营商、地产公司、电商公司、社区物业公司等各方面合作建设和经营下，必将迎来智能社区数字化家园的美好明天。

[参考文献]

[1]温锋，温小明，陈柯，张宇眉.可运营智能社区方案研究[J].信息通信技术，2012（4）.

[2]吴成东.物联网技术与应用[M].北京：科学出版社，2012.3.

[3]贾雪松，周悦.基于物联网的智能家居系统研究[A].现代建筑电气，2012（9）.