光电化学技术篇1

电力系统是一个集发电、变电、输电、配电为一体的复杂的系统。为了对电力系统进行科学高效的管理，我国现在正在推动智能电网的建设。而智能电网其中一项重要的内容就是智能化的电力通信系统。这个智能化的电力通信系统具有网络化、信息化、一体化、高效化的特点，对于保障电力运行系统的安全和高效管理具有重要的意义。因此、我们需要运用具有现代化的方式进行电力通信系统的建设。而光通信技术就是这样一个具有科学化、现代化的技术。所以，我们需要对于光通信技术在电力通信系统运用的意义及应用的方法进行科学研究。

1、光通信技术在电力通信系统中的应用意义

现在我国主要应用的是一种新型的ASON光通信技术，它是集传递信号与交换信号为一体的一种技术，对于保障电力通信系统的安全、处理各种线路问题提供了有力的技术支持。除此之外，这种新型的光通信技术还具有网络布置的优点，可以有效的提高我国光传输电网的应用功能与应用质量，全面的为广大的用电群体提供更好的服务。

2、光通信技术在电力通信系统中的应用方法

2.1制定科学的组网方案

光通信技术在电力通信系统中的应用方法是制定出科学的光通信组网方案，实现光通信技术的有效应用。具体的方案主要有两种。第一种方案，利用现代的网络通信技术进行对于目前使用的电力传输网络进行科学化与标准化的改进，融入先进的光通信技术、比如：ASON技术，实现科学化现代化的电力网络通信的建立与完善，形成良好的电力通信系统，全力保障电力的科学运行。第二种方案，利用现代的网路科技对于目前应用的网络传输平面进行网络化的升级与改造，全面的保障电网的有效运行。总之，电力工作人员需要从实际出发、具体问题具体分析，对于需要进行光通信技术应用的地方进行权衡利弊的科学规划，创建一个高效的网络电力通信系统运行模式。

2.2精心挑选光通信技术设施设备

精心挑选光通信技术设备设施也是进行光通信技术在电力通信系统中应用的一个重要方法。目前我国主要进行光通信技术设施设备生产的厂家有华为公司、中兴公司。我们进行现代化、标准化的光通信技术的网络应用，需要从这些知名公司生产的优质产品中进行设施与设备的挑选，以保障质量与应用的要求。同时，进行这些设备与设施的挑选时需要注意以下几个方面。第一，设备设施的网络节点槽位数量規模要很大，总线路带涉及的范围要很广。第二，设施设备要具有良好的安全性能与通用性能，为今后的智能化电力通信系统的建设提供有力的保障。第三，电力工作人员对于卡板的挑选要使其可以保障现阶段工程的要求。第四，卡板要具有热备份的功能。第五，光通信技术应用的设备设施要与低阶业务交叉调度项目的基本要求相适应，保障这些设施设备可以投入到正常运行。第六，在电力通信系统中，多方向线路的应用要尽量在多个业务卡板中，使整个的业务运行出现事故的概率大大降低。

2.3进行高效的业务规划分析

光通信技术在电力通信系统中应用的又一个方法是进行高效的业务规划分析。首先，进行高效的业务分析与规划，拉近业务与业务之间的距离。其次，进行科学的规划、使网络跳数出现的次数要少。再次，进行有效规划、保证网络负载均衡。最后，对于光通信技术的应用情况进行有效的观察与监督，使规划分析的业务与实际的落实情况一致，最大限度的保障光通信技术的功能得以有效发挥。同时，对于光通信技术的应用进行高效规划，对于促进我国经济的发展与保障人民的用电需求也具有重要作用。

3、光通信的发展技术

3.1SON技术

所谓的ASON其实和其它的光信息网络体制一样，就是利用ASON技术来完成信息传输的新型网络。其技术核心是，在光传输信息网络平台上利用ASON技术进人控制平台，以实现网络资源的实时分配计划和按需分配计划。简答的来说，它是一种具有交换功能的新时代电网。ASON技术是可以进行网络连接和自动交换功能的新一代光网技术。传统的网元只具有两个层面：设备层面、网管层面。而ASON加你个控制层面引人其中构成了三个层面。并且将网管层面功能转移到控制层面，采用了分布式的控制将传输、数据和交换结合起来。

3.2OTN

技术。OTN技术是在对SHD技术的借鉴之上，引人了开销理念。在其中OTN技术定义了三个光层概念：OCH、OMSN、OTSN。定义了域内和域间的网络接口。运用了FEC技术增强了线路容差。WDM基础下的OTN技术拥有一套完善的体制结构，其体制内容包括：第一，规定OTN机制下的光层与电层具有网络生存机制。第二，对所有客户进行任意的透明传输。第三，提供FEC纠错能力。第四，OTN技术下的网组具有分级管理特征，对各个层级都具有特定的管理体制。

3.3EPON技术的组网方式

EPON技术的组网方式的组网方式主要是对局端和分散器的连接方式进行改变。其中将局端和分散器的连接方式变为一条光纤，这样减少了局端到用户之间不必要的成本并且提高了传输效率。利用EPON技术的组网方式拥有着维护简单、供高带宽、网络覆盖面积大范围广、网络可靠性高及简化网络乘此的特点。

结语

对于光通信技术在电力通信系统中的应用问题进行科学的研究与实施，可以有效地促进电力通信系统朝着现代化、科技化、信息化、一体化的目标迈进，保障我国智能电网的建设与完善。

【参考文献】：

[1]蒋新平.光通信技术在电力通信系统中的应用与组网方案研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2015，12：265-266

[2]陈启明.光通信技术在电力通信系统的应用[J].通讯世界，2015，21：4-5

[3]郭颂.光通信技术在电力通信系统中的应用与组网方案研究[J].通讯世界，2015，21：43-44

[4]张静.光通信技术在电力通信系统中的应用研究[J].科学中国人，2015，21：66

光电化学技术篇2

[关键词]电子信息科学技术；发展现状；发展方向；概况；光电子技术；微电子技术；网络技术

按照现阶段电子信息科学技术的发展现状与发展趋势分析，西方发达国家电子信息科学与技术产业体系以逐渐成熟。伴随市场经济发展速度地提升及大量外资涌入，我国电子信息科学技术产业也得到了极大发展。“十二五”规划中明确指出，应将信息产业列为重点扶植产业，电子信息科学技术的发展必将带动相关行业及国民经济的发展。作为一门理工学科，电子信息科学技术是原有电子学、信息系统、无线电物理学及信息、电子科学的整合，以此构成全面新型学科。因我国电子信息科学技术发展起步晚，为充分发挥电子信息科学技术的作用，相关工作人员及单位必须重视该技术的实际应用与发展，只有这样才能推动国民经济的可持续发展。

一、电子信息科学技术的概况

数学家香农在其1948年发表的论文―通讯的数学理论中指出“信息是用来消除随机不定性的东西”。作为一种普遍联系形式，在所有通讯与控制系统内，信息是一切宇宙万物创建的最基本万能单位。电子信息科学技术是指利用电子技术获取、传递、处理及应用信息的一项技术，传感技术、通信技术、计算机技术与信号处理技术等都是电子信息科学技术的的重要组成部分。伴随电子信息产业的快速发展，电子信息科学技术已经成为现阶段最活跃、渗透能力最强的一项科学技术。在计算机发展的基础上，电子信息科学技术的特点如下：

首先，智能化、集约化。在科学的基础上进行计算机智能研究的建立，其中计算机发展的重要方向就是智能化，现代网络信息技术科对人的感觉行为与思维活动等进行模拟，并进行集约化逻辑分析、综合处理信息。其次，网络化、数字化。伴随计算机技术的不断发展，网络已经成为现代信息技术、计算机技术发展的产物。在信息资源共享、交流互动中，利用计算机高清晰数字处理技术、网络化运行等即可实现。最后，高效化、敏捷化。在开发、研究与应用现代计算机网络技术的同时，可整合、存储各类信息资源，并利用计算机信息处理技术，达到高效、快捷处理信息的目的。

二、电子信息科学技术的现状与发展方向

1、电子信息科学技术的现状

作为19世纪末、20世纪初发展的新兴技术，电子技术在20世纪得到了快速发展，因其应用范围地不断扩大，使电子技术已经成为近代科学技术发展的重要标志。伴随信息时代的到来，信息社会逐渐以微电子技术、电子计算机与互联网为发展趋势。目前电子信息科学技术在国防、科学、工业、医学、通讯等多个领域得到了广泛地应用，其已经成为人们生产、生活及社会经济发展的重要组成部分。作为国民经济支柱产业，现阶段我国信息技术总体水平和发达国家相比，仍存有一定差距。为转变我国信息产业核心技术受控于人的窘境，必须始终坚持建设创新型国家，将掌握装备制造业、信息产业核心技术作为提升国家竞争力的重点。本文以微电子技术为例分析，在不断突破CMOS（金属氧化物半导体）技术极限的基础上，我国微电子技术始终遵循摩尔定律（集成度每18个月平均多一倍，30年尺寸减小1000倍，提升性能1万倍），推动我国集成电路市场的快速发展。但现阶段我国市场自给率较低（25%以下），特别是在以计算机中央处理器（CPU）为代表的IC发展中，发展水平远远低于西方发达国家。

2、电子信息科学技术的发展方向

（1）未来信息技术的核心―光电子技术。电子学、光电子学、光子学为现代信息技术的主要发展阶段。作为信息、能量的载体，光子可产生信息光子学与能量光子学，根据以上两者自身规律与市场发展需要，可进行现代光电子交叉学科与光电子信息产业的建立与发展。（2）微电子―系统集成化发展。作为电子信息硬件产品的重点，集成电路制造技术具有广泛地应用空间，从计算机CPU至各类IC卡都与集成电路息息相关。大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、特大规模（ULSI）集成时代已经成为微电子技术的过去，伴随信息时代的到来及电子信息科学技术的快速发展，集成电路将以硅基CMOS电路为主，向加工细微化、硅片大直径化方向发展。（3）多媒体、智能化成为计算机技术发展方向。计算机技术、PC机、服务器与其外部设备设计开发技术等为计算机技术的主要内容。伴随科学技术水平的不断进步，并行处理技术也得到了高速发展，平均每2年计算机性提升一个数量级。产品结构由计算机为核心逐步向因特网网络设备为核心进行转变，在系统内部存储设备所占比重也逐渐增加，逐步发展为海量存储。计算机、通信与家电设备通过多媒体逐渐融为一体，语言、数字图像交互技术也以实用化的方式呈现在人们面前，促使计算机技术逐渐向多媒体、智能化发展全面发展。（4）通信、网络技术的发展。伴随社会经济的快速发展，人们也越来越依赖网络，促使信息安全的重要性、紧迫性日渐突出，同时也加快了密码理论、密码算法、安全协议、网络安全和信息隐藏等技术的研究与发展。作为全球拥有最大规模移动通信网的国家，现阶段我国移动通信网普及率也有待提升。互联网与移动通信技术的发展，为无线技术发展提供了可靠地保障，同时，由无线局域网（WLAN）扩展到无线城域网（WMAN）的发展为电子信息科学技术的发展也提供了数据信息依据。在通信技术逐步发展为宽带化、个性化与综合化的同时，网络技术也逐步向多业务、高性能与大容量等方向发展。通过将网络信息技术提供给用户，可实现信息通讯的快捷性，推动信息技术的高速发展。

三、结束语

综上所述，作为科技革命重要标志的信息技术，电子信息科学技术已经广泛应用于社会、经济和人们生活的各个方面，作为市场竞争的重要手段，电子信息科学技术发展水平的高低将直接影响到国民经济的发展为此，我们必须正视与发达国家在信息科学和技术方面的差距，加大自主创新力度，大力发展信息产业并重视推动信息技术在产业的应用，进一步提升我国的综合竞争力。

参考文献

[1]冶明福.关于电子信息科学技术发展现状的思考[J].科技致富向导，2011年08期

[2]刘中华；浅析电子信息工程专业、电子科学与技术专业的发展现状[J].现代物业（上旬刊），2015年06期

光电化学技术篇3

本书在物理模型和数值分析的基础上,探讨了光电子器件的设计和制模问题,重点放在应用方面。运用数字技术对物理方程求解,演示了如何设计一个新的器件或增强一些现有器件的性能,包括一些半导体的光电子器件,例如:半导体激光二极管(LDs)、电吸收调制器(EAMs)、半导体光放大器(sOAs)、超辐射发光二极管(sLEDs)以及它们的集成系统。

本书共12章,分成三部分,第一部分由第2―5章组成,讲述模化光电子器件时,物理方程的推导和说明:1.引言;2.光学模型;3.材料模型I:半导体的带结构;4.材料模型II:光学增益;5.载体传输及热扩散模型。第二部分由第6―9章组成,讲述控制方程的数字求解技术,以及如何将这些求解技术应用于器件的模拟:6.光学方程式的求解技术;7.材料增益方程的求解技术;8.载体传输及热扩散方程的求解技术;9.器件性能的数值分析。第三部分由第10-12章组成,给出了光电子器件的实际设计、模拟案例:10.半导体激光二极管的设计及模型的案例;11.其它单个光电子器件的设计及制模案例;12.集成的光电子器件的设计和制模案例。

本书作者李洵是加拿大麦克马斯特大学(McMasterUniversity)电子和计算机工程系的教授。他1988年在北方交通大学获得博士学位,至今共撰写了160篇科技论文,并创建了阿波罗光电公司,开发了该公司的一个主要软件产品“高级激光二极管模拟器”。他是OSA及SPIE成员,并且是IEEE的资深成员。

光电化学技术篇4

1无掩膜电化学微/纳米加工技术无掩膜电化学微/纳米加工技术是基于微/纳米电极针尖或针尖阵列的扫描探针显微镜(SPM)技术，包括电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)和电化学原子力显微镜(EC-AFM)、超短电压脉冲技术(US-VP)、扫描电化学显微镜(SECM)、扫描微电解池(SMEC)等，加工的精度由针尖电极的尺寸决定。无掩膜技术的优点在于所加工的三维结构的尺度和精度可以达到微/纳米级别，缺点是材料去除率低以及加工效率低。

1．1电化学扫描探针显微镜(EC-SPM)电化学扫描隧道显微镜由Kolb课题组于1997年提出。与“蘸水笔”技术很类似，首先在STM探针上沾上带有Cu2+的溶液，再移到金基片上通过电沉积形成铜纳米团簇。此方法的加工精度非常高，团簇的直径一般在亚纳米级别，高度可以控制在几个纳米［7］。然而，由于很多金属的还原电位低于氢析出电位，很难在水溶液中通过电沉积的方法得到纳米团簇或微/纳米结构。最近，厦门大学毛秉伟教授课题组在室温离子液体环境中电沉积得到了活泼金属锌和铁的纳米团簇图案［8-10］。原子力显微镜与电化学联用可以达到类似的结果。虽然单点加工作业效率低，但是由于金属的电沉积速度很快，如果采用阵列SPM探针，可以大幅度提高加工效率。EC-SPM最大的不足在于SPM的扫描行程非常有限，因此加工的尺度范围很小。目前本课题组正在研发大行程(100mm×100mm)的EC-SPM技术。

1．2超短电压脉冲技术Schuster发展了超短电压脉冲技术(USVP)，将微/纳米电极、电极阵列或者带有三维微结构的模板(工具)逼近待加工的导电基底(工件)，然后在针尖与基底之间施以纳秒级电压脉冲。由于电极/溶液界面的时间常数为双电层电容和工具与工件之间溶液的电阻的乘积(τ=RCd)，而后两者与工具和工件之间的距离有关，所以在工件与工具之间施加纳秒级的电势脉冲时，只有距离工具最近的工件部位发生阳极溶解，从而得到尺度可控的微型结构［11］。本质上讲，这种技术具有距离敏感性，加工的精度较高。我国已有研究人员正在开展这种技术的研究［12］。

1．3扫描电化学显微镜扫描电化学显微镜(SECM)是一种以超微电极或纳米电极为探针的扫描探针技术，由一个三维精密定位系统来控制探针电极与被加工基底之间的距离，通过在针尖与基底之间局部区域激发电化学反应，可以获得各种微结构图案。该技术通过电流反馈原理定位微/纳米电极针尖，与STM和AFM相比，虽然空间分辨率有所降低，但是化学反应性能得到增强，大大拓展了微/纳米加工的对象，成为一种重要的微/纳米加工技术。SECM在微/纳米加工中的应用详见文献［13］。

1．4扫描微电解池扫描微电解池(SMEC)是利用毛细管尖端的微液滴与导电工件形成接触，对电极插入到毛细管中与导电的加工基底构成微电解池，并以该微电解池作为扫描探针。由于电化学反应被限制在微液滴中，因此微液滴的尺寸决定了加工的精度［14］。近期的研究结果表明，通过该方法可以制作形状可控的铜纳米线，在微电子元器件的焊接技术中表现出显著的优势［15］。我们课题组采用该方法合成了各种微/纳米晶体或聚合物功能材料，用于构筑电化学功能微器件［16-17］。

2掩膜电化学微/纳米加工技术掩膜微/纳米加工技术包括LIGA技术、EFAB技术、电化学湿印章技术(EC-WETS)和电化学纳米印刷技术。这些加工技术的主要原理都是将电化学反应控制在具有预设微/纳米结构的掩模内。工件通常是导电的，同时也作为电极。LIGA和EFAB技术需要通过光刻在工件上形成微结构，然后通过电沉积方法在其间得到金属微/纳米结构。电化学湿印章技术和电化学纳米压印技术使用的是凝胶或固体电解质模板，模板与工件接触，利用电沉积或刻蚀形的方法形成所需的微/纳米结构。

2．1LIGA技术LIGA(德语Lithographie，Galvanoformung，Abformung的缩写)是一种加工高深宽比微/纳米结构的方法［18-20］。先在导电基底上涂覆一层光刻胶，通过光刻曝光后形成高深宽比的微/纳米结构;然后在含有微/纳米结构的光刻胶模板上电沉积金属，去除光刻胶后得到金属微/纳米结构。获得的金属微/纳米结构还可以进一步作为加工塑料和陶瓷材料工件的模板。LIGA加工的深宽比可以达到10～50，粗糙度小于50nm。该技术使用的X射线曝光光源价格昂贵，而紫外曝光工艺又受相对较低的加工深宽比的制约。另外，如何在有较高深宽比的光刻胶微/纳米结构中实现高质量的电铸也是需要解决的问题。

2．2EFAB技术EFAB(ElectrochemicalFabrication)是由美国南加州大学AdamCohan教授提出的一种微/纳米加工方法［21-23］。EFAB技术首先利用CAD将目标三维微/纳米结构分解成容易通过光刻加工的多层二维微/纳米结构;然后将设计好的微/纳米结构层和牺牲层一层一层地沉积于二维光刻胶模板中;去掉光刻胶模板和牺牲层金属就可以得到所需的微/纳米结构。每一个电铸层都要求高度的平坦化，以确保下一步工艺的质量。化学抛光(CMP)是常用的抛光方法，但是其价格昂贵，大大增加了工艺成本。另外，逐层加工对多层结构之间的精确对准有着很高的要求，任何两层之间的对准错误都将会导致整个微/纳米加工流程失败。2．3电化学湿印章技术Grzybowski提出了一种利用含有刻蚀剂和微结构的凝胶模板来实现导体或半导体材料的化学刻蚀技术［24］。我们课题组采用琼脂糖凝胶模板作为电解质体系，提出了EC-WETS技术，通过电沉积、阳极溶解或化学刻蚀等途径实现微/纳米结构的加工［25］。目前的主要问题是如何控制反应物的侧向扩散，提高反应物在胶体中的扩散速率以及加工的精度。

2．4固体电解质电化学纳米印刷技术AgS2是一种具有银离子传输能力的固态超离子导体电解质，Hsu等制备了AgS2微/纳米结构模板。当银工件表面接触到超离子导体模板时，在工件上施加一定的电压，银工件表面与模板的连接处将会发生银的阳极溶解，银离子在AgS2电解质中迁移，沉积到AgS2模板另一侧的对电极上［26-27］。这种方法的主要缺陷是可以用作模板的固体电解质有限，机械强度差，而且，工件表面溶出的阳离子在固体电解质中的扩散速度慢，加工效率低。

3约束刻蚀剂层技术微/纳米加工技术必须满足以下3点要求:微/纳米级加工尺寸，能加工复杂的三维结构以及实现批量化生产。然而非掩膜技术不适合批量生产，掩模技术又难以生产连续曲面等复杂的三维微结构。我们课题组致力于电化学微/纳米加工领域已有20多年，由田昭武院士提出的具有自主知识产权的约束刻蚀剂层技术(CELT)可以满足对微/纳米加工技术的上述3个基本要求，本节将予以详细介绍。

3．1基本原理约束刻蚀剂层技术是通过一个随后的均相化学反应将电化学、光化学或光电化学产生的刻蚀剂约束至微/纳米级的厚度，从而实现微/纳米精度的加工。约束刻蚀剂层技术主要分为以下3个步骤:①刻蚀剂的生成反应为:RO+neorR+hvO(+ne)(1)其中R为刻蚀剂前驱体，O为刻蚀剂。CELT使用的工具既是光/电化学体系的工作电极又是微/纳米加工的模板，即刻蚀剂通过电化学、光化学、光电化学的方法在模板表面产生。由于刻蚀剂在溶液中的扩散，刻蚀剂的形状和厚度很难控制，这取决于刻蚀剂的扩散性质、模板电极的大小和形状。为了确保加工精度，就必须控制刻蚀剂的扩散仅仅发生在模板电极表面微/纳米级的尺度范围以内。②约束反应为:O+SR+YorOY(2)其中S为工作溶液中的约束剂，Y是约束剂S与刻蚀剂O反应的产物或者光/电化学反应生成的自由基衰变产物。由于约束反应的发生，使刻蚀剂的扩散被限制在模板电极表面微/纳米级的尺度范围以内，约束刻蚀剂层的厚度取决于约束反应的速率或自由基O的寿命。约束刻蚀剂层的理论厚度为［28］:μ=(D/Ks)1/2(3)其中μ为约束刻蚀剂层的厚度，D为刻蚀剂在工作溶液中的扩散系数，Ks为约束反应(式(2))的准一级反应速率常数。当Ks为109s－1时，约束刻蚀剂层的厚度将达到1nm。由于刻蚀剂层被约束在微/纳米尺度范围内，刻蚀剂层保持与加工模板一致的形状。因此，约束刻蚀剂层技术的加工精度取决于约束刻蚀剂层的厚度。③刻蚀反应为:O+MR+P(4)式中M为被加工材料，P为刻蚀产物。当模板电极逐渐逼近工件使约束刻蚀剂层与工件表面接触时，工件表面将与刻蚀剂发生化学刻蚀反应，直到在工件表面生成与模板电极三维微/纳米结构互补的微/纳米结构。

3．2微/纳米加工仪器用于微/纳米加工的CELT仪器主要由电化学工作站、三维微位移控制器、计算机反馈系统三部分构成［29-33］(图1)。电化学工作站用于调控CELT化学反应体系;三维微位移控制器用于模板工具的定位和进给。控温系统和工作液循环系统等附属系统在这里不做展示。计算机用于CELT整体系统的信息发送和反馈，以确保整个微/纳米加工过程协同完成。

3．3化学反应体系的筛选对于CELT而言，首先是要选择合适的化学反应体系。在实验中，我们使用一个柱状微电极作为工具电极来产生针对特定加工材料的刻蚀剂。比如在加工半导体砷化镓时，溴是常用的刻蚀剂，而胱氨酸作为约束剂用以调控刻蚀剂层的厚度［34-39］。整个刻蚀体系的化学反应表示如下:16Br－8Br2+16e(5)5Br2+RSSR+6H2O2RSO3H+10Br－+10H+(6)3Br2+GaAs+3H2O6Br－+AsO3－3+Ga3++6H+(7)用于加工砷化镓的CELT化学体系的循环伏安图见图2(a)［34］。刻蚀剂的生成反应(式(5))是一个可逆的氧化还原反应。由于工作液中胱氨酸(RSSR)与溴的约束反应(式(6))，胱氨酸被氧化为磺酸(RSO3H)，体系的法拉第电流显著增加，这表明约束刻蚀剂层的厚度减小。如图2(c)所示，纳米加工的精度得到良好改善［38］。值得注意的是，约束刻蚀剂层的厚度可以通过改变约束剂的浓度来调节。这对于超光滑表面的加工十分重要，可以根据实际技术要求调整工艺。SECM可以用来探测工具表面刻蚀剂的浓度分布，并且可以用来获取CELT化学反应体系的动力学参数，这对于优化CELT微/纳米加工的技术参数十分重要［40-41］。

3．4复杂三维微结构的CELT加工CELT已被证明可以成功地用于金属、合金、半导体、绝缘体表面复杂三维微结构的加工［42-49］。在三维微结构的加工实验中，使用的是具有互补结构的模板电极。模板材料可以是铂铱合金、硅、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。在具有三维微结构的硅或PMMA模板上首先沉积一层钛，然后再溅射一层铂，以确保模板在加工过程中的导电性和稳定性。在金属或合金基底上加工三维微结构的关键是在工具电极表面产生氢离子作为刻蚀剂，以氢氧化钠作为约束剂。目前，各种三维微结构已经被成功复制在铜［50-51］、镍［51-52］、铝［53］、钛［54］、镍钛合金［55］、Ti6Al4V［56］、镁合金［57］基底上。对于半导体硅［32，58-62］或砷化镓［34-39］，一般以溴作为刻蚀剂，以胱氨酸为约束剂。图3所示的是采用CELT在n型砷化镓基底上加工出的三维衍射微透镜阵列，这是CELT加工出的首例光学微器件［39］。整个微透镜阵列是一个八相位衍射光学器件，每个小微透镜由8个同心圆以及7个台阶位构成。7个台阶位的总高度是1．3μm，每个台阶的平均高度为187nm。添加剂对提高刻蚀产物的溶解性至关重要，在硅微加工中，通常加入氟化钠以避免硅沉淀。最近，由光电化学或光化学生成自由基刻蚀剂也取得了初步进展，例如二乙胺自由基刻蚀铜［63］。

3．5超光滑表面的CELT加工如果工具模板不是复杂三维结构，而是一个超光滑平面，CELT能否发展成为一种整平技术呢?由于集成电路和超精密光学器件等领域的巨大市场需求，将CELT发展成为一种超光滑表面加工技术具有十分重要的意义。最近，我们采用CELT的基本原理开展了超光滑表面加工的研究工作，该方法有可能代替现有的化学机械抛光技术(CMP)，用于超大规模集成电路中铜互连结构的整平。初步的研究结果表明CELT对铜的整平有着良好的效果(图4)。CELT抛光的关键在于确保约束刻蚀剂层在大面积范围内保持均一的浓度分布。尽管大面积超光滑工具电极的流体力学设计非常必要，但是最简单的方法是使用一个线型工具电极对在加工平台上做旋转运动的工件进行作业。本课题组正在将传统的机械加工作业方式与CELT进行对接，这无疑将在超光滑表面及其微/纳米二级结构的加工领域发挥更加重要的作用［33］。

光电化学技术篇5

关键词：光机电一体化技术趋势

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

一、光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1、体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

2、功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制?水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

3、部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。

4、?产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

5、?产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

二、研究现状和发展趋势

1、研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2、发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。?从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括。

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。超级秘书网：

参考文献

[1]?宋云夺编译.?光机电一体化业的未来.?光机电信息，2003（12）

光电化学技术篇6

关键词：数字化；变电站；通信技术

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1006-8937（2015）26-0085-01

由于我国的电力发展建设加快，对于变电站的建设与应用也在不断地进步，科学技术的应用在变电站中得到了快速的发展，数字化变电站能够最大程度的将电力开发和运输的各项流程都控制起来，提高其运行效率。笔者将根据所学，翻阅相关的数字和资料并结合多年的电力系统实际工作经验，分析和探讨关于数字化变电站通信技术应用的问题。

1数字化变电站的主要技术特征

1.1结构紧凑化

结构紧凑化是指在数字化变电站的技术应用中紧凑型的电力设备按照自动化设计理念进行安装和应用。在我国现阶段的电力事业发展过程中，现代化的技术不断地在变电站中出现，比如，变电站的智能开关，或是变电站的光电式互感器，它们都为变电站的技术化，数字化做出了巨大的贡献。结构紧凑化是数字化变电站的主要技术特征，是新时代下，电力企业在发展中呈现出的新式的特点。

1.2模型标准化

模型标准化是数字化变电站的又一技术特征，对于变电站技术中模型的标准化，能够促进电力企业的信息资源共享，提高变电站内的电力运输效率，完善电力运输情况。另外，模型标准化是将站内的设备与技术进行有效地融合，搭建统一的标准化平台，协调各个工作流程间的配合与合作，促进变电站的数字化。

1.3通信网络化

通信网络化具有可靠、开放、实时、安全的巨大优势。具体来讲，首先，通信网络化就是将变电站的相关设备信息进行联网，实现变电系统网络化，它借助了智能技术的优势，具有可靠性；其次，通信网络化具有开放性，数字化的技术不仅应用于变电站内部，还将用电客户群纳入到变电系统的整体之中；最后，通信网络化的实时性和安全性，通信技术快速的信息传播以及防火墙的设定都对变电站有巨大影响和促进。

2变电站通信技术实施的思路与应用

2.1变电站通信技术实施的基本思路

①变电站实现光纤网络化通信。变电站实现光纤网络化通信是指在变电站内的各个电力流程设备，比如电气量采集，电力设备故障报警系统以及变压器等设备中，采用数字化的智能传输。加强变电站的科学技能性，提高技术应用效率，降低工作人员的实际工作率，这样不仅能够促进电力事业的智能化，标准化发展，还能够提高变电站内的总体运行效率。

②统一的标准化平台。统一的标准化平台是指将变电站内的所有设备进行现代化全自动的监控和保护。具体来讲，就是说在变电站中建立统一的高质量的信息传送，使工作人员在一台电脑上能够观察到整个变电站的电力运输情况，并且对于出现问题的电力设备及时的进行自动保护和维修，对变电站的电力信息进行资源共享。

③通信网络建设。变电站中的通信网络建设主要包括两个方面的内容，一方面是线路光缆建设，线路光缆建设应用了塔杆的优势，并结合了大量的国际先进光纤技术，比如G652D光纤标准，DWDM光纤技术等等进行线路光缆的建设。另一方面是光通信设备建设，光通信设备建设是以光纤网络为核心，在电力企业的运营过程中提高了信息传输的效率，增强了变电站的自动化技能。

2.2变电站通信技术实施的具体应用

变电站信息技术实施的具体应用是对变电站通信技术实施具体方案的提出和使用，它主要包括两个方面。首先，星型通信系统，星型通信系统具有极强的针对性以及容易维护的优点，它主要通过光纤对变电站的开关设备进行连接。当然，星型通信系统也存在着一定的缺陷，主要就是连接缆线的实际施工难度过大，不容易广泛的应用，并且其实际效用还有待提高。其次，总线性通信系统，总线性通信系统的应用范围较广，应用的规模较大，在变电站的实际应用中，总线性通信系统会通过一条统一的总线，将站内的保护设备与监控设备进行连接，实现变电站的通信串联。对于变电站通信技术实施的具体应用，能够提高变电站内的工作效率，促进变电站的标准化，自动化和数字化的进步和发展。

3数字化变电站通信技术的自动化

3.1数字化变电站通信技术自动化的优势

数字化变电站通信技术自动化的优势主要有两点：第一，提高变电站的工作效率。变电站的自动化程度主要是依靠先进的科学技术以及有品质保障的配电设备。第二，实现变电站局部向整体的转化。

3.2数字化变电站通信技术自动化的发展

数字化变电站通信技术自动化的发展是一个渐变的过程，反映了我国经济水平的提升以及科学技术的进步。在变电站的发展起步阶段，电力的运输是依靠变电器等必要的运输设备以及大量的电力技术人员来运作维持的。但是，伴随着电力事业的不断发展，变电站的操作和运行也发生着改变。现阶段，我国在自动化的技术控制方面已经有了很大的提高，变电站正朝着技术化，标准化，智能化和全自动化的方向发展。从发展趋势上来看，将来的测控设备还将和变电站中的电力一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库，面向自动化的仅是一对通信双绞线。而变电站的整体工作都由少量的技术人员在电脑上进行操作，这不仅提高变电站的电力运输工作效率，保障供电的质量，促进我国电力事业又好又快的发展。

4结语

综上所述，对于变电站通信技术实施的思路主要包括三个方面：第一，就是变电站实现光纤网络化通信，光纤网络化通信能够促进各个电力工作流程间的数字化传输；第二，统一的标准化平台，统一的标准化平台是将变电站内的各个细节，包括电力监视，电力保护等囊括在统一的平台之中，促进其标准化的发展；第三，变电站的通信网络建设，通信网络建设包括光缆建设和光通信网络设备建设两个方面。而在变电站通信技术的实施应用上，主要需要注意的是星型通信系统的方案和总线型通信系统的方案。本文对数字化变电站通信技术应用进行了相关分析和探讨，也许存在不足之处，希望在以后的经济发展和科学技术进步的过程中，相关问题能够得到解决和完善。

参考文献：