光學技術的廣泛應用精選(九篇)

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第1篇：光學技術的廣泛應用范文

隨著信息技術的迅猛發展，微波信號面臨的問題越來越突出，由于微波傳輸在長距離傳輸過程中存在大量損耗，寬帶近乎無窮，結合微波射頻工程和光電子傳輸與處理技術，促進射頻微波信號的廣泛應用。本文基于微波射頻信號的光學發生、傳輸處理技術以及應用而展開，探討射頻微波信號在光纖中傳輸及處理技術。

【關鍵詞】射頻微波信號 光纖 傳輸 處理技術

隨著微波射頻信號與光電子傳輸處理工程緊密結合，微波光子學得以迅速發展。微波光子學不僅解決了傳統電子在光學上的損耗，而且在性能上具有更大的優勢。該學科通過結合射頻微波信號和光纖接入技術，引入射頻信號光纖傳輸技術，結合實際應用直接推動通信技術逐漸向高速、低成本的方向發展。

1 微波信號光學的發展促進微波射頻信號的光學發生

微波信號光學是指光子學器件在微波信號頻段的研究、應用，簡言之，就是研究微波和光波相關信息的學科。最早的研究主要在調節關源、傳輸介質以及光學可控、可探測等核心技術。近年來伴隨著微波信號光學在電子工程領域、光通信領域、軍事領域等領域的廣泛應用，使得微波光子學逐步出現高頻化、集成化、低成本的趨勢。由于光纖傳輸射頻微波信號具有寬帶大、損耗小的特點，在處理信號的過程中可以為射頻信號提供更長得時間，使得射頻微波信號在光纖中更好的提供處理信號的采樣率，增強抗電磁干擾性能。尤其是在射頻微波信號的變頻處理、數據轉換、濾波處理等方面產生的ROF傳輸微波信號使得信號的傳輸和處理技術日益成熟、系統更加完善。

2 射頻微波信號的光學處理

2.1 光纖傳輸系統―ROF系統

光纖無限ROF系統為未來移動互聯與無限介入網絡提供優質的交互式寬帶多媒體服務，該系統由三部分組成，包括復雜射頻微波信號處理中心站、實現光電轉換及接受發射無線基點和傳輸射頻微波信號的光纖網絡。該系統工作原理類似現在軟件工程的“云”，在ROF系統中，射頻微波信號從中心站傳輸到各個基點，在各個基點借助光纖網絡進行無線的發射與接受。基點發射與接受的過程中無需任何頻率轉換，信號的處理集中在中心站且被多個基點共享這種中心站和基點之間的相互聯系，相互共享，實現了不同速率數據之間的傳輸，優化網絡資源使用頻率，實現資源的動態管理，降低網絡的維護、安裝成本，促進網絡的升級。因此，這種技術在未來有望在寬帶接入、移動通信、車載通信等方面廣泛應用。

2.2 射頻信號光纖傳輸技術的優勢

射頻信號光纖傳輸技術是光纖無限系統最直接的系統鏈路結，其中IF-over-Fibre系統結構的信號傳輸不易受光纖色散效應，雙邊帶調制技術也符合系統應用要雙邊帶調制技術也符合系統應用要求。射頻微波信號光纖傳輸技術是將射頻微波與光纖通信的優勢結合起來的技術。射頻微波信號可以進行遠距離傳輸，實現天線與中心數據分離，降低損耗，增強通信、偵查系統抗毀性、隱蔽性；寬帶能夠保證各類通信和電子信號的不失真地進行遠程傳輸；在90dB的信號范圍內，該技術能夠同時兼顧系統的靈敏度，不會因為光纖的遠程傳輸過程中損失任何信息；最重要的是保證光纖傳輸的安全，保證信號不泄露，不容易受到周圍電磁環境的干擾，穩定可靠。除此之外，在l達國家可以利用MMF網絡和目前已經成熟的微波器件技術實施射頻信號光纖傳輸技術。

3 射頻微波信號在光纖傳輸過程中的應用

在信號傳輸方面，利用射頻信號在光纖中傳輸處理技術克服傳統相控陣天線只能向特定方向輻射波數的弊端，將相控陣天線雷達尺寸縮到更小，重量更輕，損失更小。采取不同長度光纖分布的方式引起不同通道的轉移，將地面數據控制中心建設在遠離天線建設的區域，天線場地可以安裝在城市郊區增強信號，將數據處理設備、解調器等設備安裝在城市內方便生活。與此同時，鑒于射頻信號光纖傳輸技術具有解決電磁干擾、大寬帶、安全數據連接、對微波信號頻率快速、遠大范圍測量等問題的優勢，在國防、軍事領域得到普遍的推廣。在3G/4G覆蓋的區域，靈活應用地鐵、商場、車站、展覽中心、機場等室內建筑建立中心數據控制點和分布式光纖系統，提高覆蓋率，增強信號質量。在生物醫學領域，射頻微波信號廣泛應用于光學活性組織的檢查、光學分子成像等醫學中。例如，在醫學成像中可以利用水聽器對100MNz的超聲波掃描進行校準。在無線網接入方面，簡化天線單元達到WLAN的整個覆蓋是關鍵，而在歐美等發達國家已經利用商業化射頻微波信號在光纖中傳輸處理技術應用于整個WLAN系統，使得室內無線接入網的覆蓋面積大大增加。

4 總結

作為一種新興的通信技術，射頻微波信號在光纖中的傳輸處理技術得到越來越多領域的關注。鑒于射頻微波光纖技術的低損耗、大寬帶、安全保密等特性，在各頻段信息傳輸、移動通信、軍事電子戰、電子對抗以及3G/4G覆蓋的眾多領域，將有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]李勇軍，繆新萍，李軒等.星上微波信號光學調制偏置點優化理論及仿真研究[J].紅外與激光工程，2015（08）：2511-2516.

[2]張慧，洪偉，陳鵬等.基于直接數字頻率合成器的新型微波成像系統[J].電波科學學報，2015，30（04）：704-709.

[3]孫科林，周維超，吳欽章等.光纖實時傳輸的多核DSP圖像處理系統[J].光電工程，2012，39（04）：136-144.

[4]薛峰.關于光纖通信系統中光傳輸技術分析及維護的探討[J].電子世界，2014（18）：261-261.

第2篇：光學技術的廣泛應用范文

關鍵詞:識別 指紋采集 指紋傳感器 u.are.u2000 fps200

近年來,越來越多的個人、消費者、公司和政府機關都認為現有的基于智能卡、身份證號碼和密碼的身份識別系統很繁瑣而且并不十分可靠。生物識別技術為此提供了一個安全可靠的解決方案。識別技術根據人體自身的生理特征來識別個人的身份,這種技術是目前最為方便與安全的識別系統,它不需要你記住象身份證號碼和密碼,也不需隨身攜帶像智能卡之類的東西。

生物識別技術[1]包括虹膜識別技術、視網膜識別技術、面部識別技術、聲音識別技術、指紋識別技術[2]。其中指紋識別技術是目前最為成熟的、應用也最為廣泛的識別技術。每個人的包括指紋在內的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同,也就是說,這些指紋特征是唯一的,并且終生不變。依靠這種唯一性和穩定性,我們就可以把一個人同他的指紋對應起來,通過比較他的指紋和預先保存的指紋進行比較,就可以驗證他的真實身份。

指紋識別系統[3]是通過指紋采集、分析和對比指紋特征來實現快速準確的身份認證。指紋識別系統框圖如圖1所示。

指紋采集器采集到指紋圖像后,才能被計算機進行識別、處理。指紋圖像的質量會直接影響到識別的精度以及指紋識別系統的處理速度,因此指紋采集技術是指紋識別系統的關鍵技術之一。本文著重分析比較不同的指紋采集技術及其性能。

1 指紋采集技術

指紋的表面積相對較小,日常生活中手指常常會受到磨損,所以獲得優質的指紋細節圖像是一項十分復雜的工作。當今所使用的主要指紋采集技術有光學指紋采集技術,半導體指紋采集技術和超聲波指紋采集技術。

1.1 光學指紋圖像采集技術

光學指紋采集技術是最古老也是目前應用最廣泛的指紋采集技術,光學指紋采集設備始于1971年,其原理是光的全反射(ftir)。光線照到壓有指紋的玻璃表面,反射光線由ccd去獲得,反射光的量依賴于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線經玻璃照射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發生全反射,光線被反射到ccd,而射向脊的光線不發生全反射,而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方,這樣就在ccd上形成了指紋的圖像。如圖2所示。

光學采集設備有著許多優勢:它經歷了長時間實際應用的考驗,能承受一定程度溫度變化,穩定性很好,成本相對較低,并能提供分辨率為500dpi的圖像。

光學采集設備也有不足之處,主要表現在圖像尺寸和潛在指印兩個方面。臺板必須足夠大才能獲得質量較好的圖像。潛在指印是手指在臺板上按完后留下的,這種潛在指印降低了指紋圖像的質量。嚴重的潛在指印會導致兩個指印的重疊。另外臺板上的涂層(膜)和ccd陣列隨著時間的推移會有損耗,精確度會降低。

隨著光學設備技術的革新,光學指紋采集設備的體積也不斷減小。現在傳感器可以裝在6x3x6英寸的盒子里,在不久的將來更小的設備是3x1x1英寸。這些進展得益于多種光學技術的發展。例如:可以利用纖維光束來獲取指紋圖像。纖維光束垂直照射到指紋的表面,他照亮指紋并探測反射光。另一個方案是把含有一微型三棱鏡矩陣的表面安裝在彈性的平面上,當手指壓在此表面上時,由于指紋脊和谷的壓力不同而改變了微型三棱鏡的表面,這些變化通過三棱鏡光的反射而反映出來。

美國digitaipersona[4]公司推出的u.are.u系列光學指紋采集器是目前應用比較廣泛的光學指紋采集器,主要用于用戶登錄計算機windows系統時確認身份,它集成了精密光學系統、led光源和cmos攝像頭協同工作,具有三維活體特點,能夠接受各個方向輸入的指紋,即使旋轉180度亦可接受,是目前市場上最安全的光學指紋識別系統之一。u.are.u光學指紋采集器按照人體工學設計,帶有usb接口,是用戶桌面上緊鄰鍵盤的新型智能化外設。

1.2 半導體指紋采集技術

半導體傳感器是1998年在市場上才出現的,這些含有微型晶體的平面通過多種技術來繪制指紋圖像。

(1)硅電容指紋圖像傳感器

這是最常見的半導體指紋傳感器,它通過電子度量來捕捉指紋。在半導體金屬陣列上能結合大約100,000個電容傳感器,其外面是絕緣的表面。傳感器陣列的每一點是一個金屬電極,充當電容器的一極,按在傳感面上的手指頭的對應點則作為另一極,傳感面形成兩極之間的介電層。由于指紋的脊和谷相對于另一極之間的距離不同(紋路深淺的存在),導致硅表面電容陣列的各個電容值不同,測量并記錄各點的電容值,就可以獲得具有灰度級的指紋圖像。

(2)半導體壓感式傳感器

其表面的頂層是具有彈性的壓感介質材料,它們依照指紋的外表地形(凹凸)轉化為相應的電子信號,并進一步產生具有灰度級的指紋圖像。

(3)半導體溫度感應傳感器

它通過感應壓在設備上的脊和遠離設備的谷溫度的不同就可以獲得指紋圖像。

半導體指紋傳感器采用了自動控制技術(agc技術),能夠自動調節指紋圖像像素行以及指紋局部范圍的敏感程度,在不同的環境下結合反饋的便可產生高質量的圖像。例如,一個不清晰(對比度差)的圖像,如干燥的指紋,都能夠被感覺到,從而可以增強其靈敏度,在捕捉的瞬間產生清晰的圖像(對比度好);由于提供了局部調整的能力,圖像不清晰(對比度差)的區域也能夠被檢測到(如:手指壓得較輕的地方),并在捕捉的瞬間為這些像素提高靈敏度。

半導體指紋采集設備可以獲得相當精確的指紋圖像,分辨率可高達600dpi,并且指紋采集時不需要象光學采集設備那樣,要求有較大面積的采集頭。由于半導體芯片的體積小巧,功耗很低,可以集成到許多現有設備中,這是光學采集設備所無法比擬的,現在許多指紋識別系統研發工作都采用半導體采集設備來進行。早期半導體傳感器最主要的弱點在于:容易受到靜電的影響,使得傳感器有時會取不到圖像,甚至會被損壞,手指的汗液中的鹽分或者其他的污物,以及手指磨損都會使半導體傳感器的取像很困難。另外,它們并不象玻璃一樣耐磨損,從而影響使用壽命。隨著各種工藝技術的不斷發展,芯片的防靜電性能和耐用度得到了很大的改善。

從lucent公司中分離出來的veridicom[5]公司,從1997年開始就一直致力于半導體指紋采集技術的研發,迄今已研制出fpsll0、fps200等系列cmos指紋傳感器產品,并被一些商品化的指紋識別系統所采用。其核心技術是基于高可靠性硅傳感器芯片設計。

fps200是veridicom公司在吸收了已廣泛應用的fpsll0系列傳感器優點的基礎上,推出的新一代指紋傳感器。fps200[6]表面運用vefidicom公司專利技術而制成,堅固耐用,可防止各種物質對芯片的劃傷、腐蝕、磨損等,fps200能承受超過8kv的靜電放電(esd),因此fps200可應用在苛刻的環境下。該產品融合了指紋中不同的脊、谷及其他紋理,通過高可靠性硅傳感器芯片的圖像搜索功能,無論手指是干燥、潮濕、粗糙都可以從同一手指采集的多幅指紋圖像中選擇一幅最佳圖像保 存在內存中,指紋分辨率可達500dpi,大大降低了傳感器芯片識別過程中誤接受與誤拒絕情況的發生。

fps200是第一個內置三種通信接口的指紋設備:usb口、微處理器單元接口(mcu)、串行外設接口(sn),這使得fps200可以與各種類型的設備連接,甚至不需要外部接口設備的支持。外形封裝尺寸(24mmx24mmxl.4mm),只有普通郵票大小。由于它的高性能、低功耗、低價格、小尺寸,可以很方便地集成到各種intemet設備,如:便攜式電腦、個人數字助理(pda)、移動電話等。

1.3 超聲波指紋圖像采集技術

ultra-scan公司首開超聲波指紋圖像采集設備產品先河。超聲波指紋圖像采集技術被認為是指紋采集技術中最好的一種,但在指紋識別系統中還不多見,成本很高,而且還處于實驗室階段。超聲波指紋取像的原理是:當超聲波掃描指紋的表面,緊接著接收設備獲取的其反射信號,由于指紋的脊和谷的聲阻抗的不同,導致反射回接受器的超聲波的能量不同,測量超聲波能量大小,進而獲得指紋灰度圖像。積累在皮膚上的臟物和油脂對超聲波取像影響不大。所以這樣獲取的圖像是實際指紋紋路凹凸的真實反映。

總之,這幾種指紋采集技術都具有它們各自的優勢,也有各自的缺點。超聲波指紋圖像采集技術由于其成本過高,還沒有應用到指紋識別系統中。通常半導體傳感器的指紋采集區域小于1平方英寸,光學掃描的指紋采集區域等于或大于1平方英寸,可以根據實際需要來選擇采用哪種技術的指紋采集設備。

表1給出三種主要技術的比較。

表1

光學掃描技術 半導體傳感技術 超聲波掃描技術

成像能力 干手指差,汗多的和稍脹的手指成像模糊。易受皮膚上的臟物和油脂的影響。 干手指好,潮溫、粗糙手指亦可成像。易受皮膚上的臟物和油脂的影響。 非常好

成像區域 大 小 中

分辨率 低于500dpi 可高達600dpi 可高達1000dpi

設備體積 大 小 中

耐用性 非常耐用 較耐用 一般

功耗 較大 小 較大

成本 較高 低 很高

2 應用與發展前景

第3篇：光學技術的廣泛應用范文

關鍵詞：光電子技術；理論教學；實驗教學

Study on the teaching method in the optoelectronic technology course of electronic information engineering major

Luo Binbin, Zhao Mingfu, She Li, Zhou Dengyi, Cao Yang, Quan Xiaoli

Chongqing university of technology, Chongqing, 400054, China

Abstract: The importance of the optoelectronic technology course in electronic information engineering major is elaborated in this paper, and then according to author’s teaching experience of many years, the content, method and means of theoretical and experimental teaching of optoelectronic technology course in electronic information engineering major are discussed in details.

Key words: optoelectronic technology; theoretical teaching; experimental teaching

電子信息工程專業是一個包含電子科學技術、信息與通信工程、計算機科學與技術設計、研究、應用與開發，電子設備和信息系統的工程專業。當代信息技術的高速發展離不開電子信息科學技術，但是當今很多高端的信息技術成果融合了微電子學、光電子學、計算機工程及通信工程等多門學科的交叉知識。而且，目前很多具有良好基礎的電子信息工程專業的學生在他們的碩士和博士階段，通常會選擇光電子技術的相關研究方向，而具備了良好電子學知識的學生更容易將電子學中的概念移植到光頻段中，如果在本科階段也修習了光電子技術這門基礎課程，那么在他們的深造階段將會更容易進入光電子相關領域的課題研究。因此，電子信息工程專業的學生除了需要掌握本專業的課程知識以外，也應該熟悉現代信息技術的其他相關知識，如光電子技術。然而根據筆者的調研，雖然目前很多重點大學及二本院校的電子信息工程專業都意識到光電子技術的重要性，但很少開設光電子技術這門課程。本文從光電子技術的研究內容、應用及發展等方面說明其在電子信息工程專業教育中的重要性，并研討電子信息工程專業中的光電子課程的理論和實驗教學方法。

1 光電子技術簡介

早在19世紀，人們就已經用麥克斯韋(Maxwell)的經典電磁理論對光的本質進行了研究，認為光是波動的電磁場，關于光的吸收和輻射，1917年愛因斯坦(Einstein)建立了系統的光電子學理論，使人們認識了光的波粒二相性。但是直到20世紀60年代之前，光學和電子學仍然是兩門獨立的學科。1960年世界上第一臺激光器研制成功，這標志著光學的發展進入了一個新階段。隨后在對激光器和激光應用的廣泛研究中，電子學發揮了重要的作用，光學和電子學的研究有了廣泛的交叉領域，形成了激光物理、非線性光學、波導光學等新學科。20世紀70年代以來, 由于半導體激光器和光纖技術的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術的蓬勃發展，從深度和廣度上促進了光學和電子學及其他相應學科(數學、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領域。光電子學一經出現就引起了人們的廣泛關注，反過來又進一步促進了光電子學及光電子技術的發展。光電子技術包括光的產生、傳輸、調制、放大、頻率轉換和檢測以及光信息存儲和處理等。

因此，可以這么說，現代信息技術的支撐學科是微電子學和光學，光電子學則是由電子學和光學交叉形成的新興學科，對信息技術的發展起著至關重要的作用。光電子技術是光頻段的電子技術，是電子技術與光學技術相結合的產物，光電子技術是光電信息產業的支柱與基礎，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論，是多學科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術學科，其技術廣泛應用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術光電信息產業。同時，隨著生物醫學、生命科學等新興學科的發展，其中的信息獲取手段對光電子技術的依賴程度越來越高，加快了這些學科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學科，比如生物光子學、光醫學等。

綜上所述，可見光電子技術在現代信息產業技術中的重要地位，因此，光電子技術這門課程不僅是光學工程專業的基礎必修課程，也應該作為電子信息工程專業的專業選修課程來開設。

2 光電子技術課程教學研究

2.1 光電子技術課程的理論教學

第4篇：光學技術的廣泛應用范文

數字微鏡器件是DLP技術的核心, DMD包含微型鉸鏈上安裝的微鏡陣列，可使其打開或關閉傾斜。此基本概念使DLP成為精密的超小型光開關，可用于以難以置信的速度傳感光以及轉向光。近年來，DLP的強大功能使它向投影應用以外的更多新興市場擴展，包括醫療成像、光纖網絡、生命科學、光譜分析、光學測量和直接成像無掩模光刻技術。

這些新興應用中無掩模光刻技術和光學測量是增長最快的兩類應用。談到無掩模光刻技術時，TI DLP嵌入式投影產品事業部經理Mariquita Gordon解釋說，相比傳統技術，DLP技術的應用可以大大縮短印刷PCB的時間并降低整體成本。以iPhone為例，其使用的是25層PCB，傳統的方法生產這樣的PCB需要光掩模，制作掩膜的時間從2天到兩周不等，期間需要不斷的修改，而利用DLP的數字曝光技術，省去制作光掩模，直接印刷電路板，當天就可以實現PCB的印刷，速度非常快，準確度也非常高，目前大概有一半的設備已經采用了DLP的數字曝光技術。隨著智能手機、平板電腦等的需求量的增加，采用數字曝光的PCB印刷將會越來越多。

DLP技術的另一個創新應用是3D測量，這是目前增長非常快的DLP的另一應用市場。傳統的測量方法需要借助工具，而DLP的3D測量，可以不用接觸被測物體，透過DLP技術的高速、非接觸式3D掃描，快速得到被測物體的3D數據。一個很有趣的應用是在牙科做假牙，在替換病人的牙齒之前，醫生需要先衡量目前牙齒的大小，要很準確，傳統的做法是先做一個模型，并且要多次校準，大概需要兩個星期，利用3D測量，醫生只需要拿設備伸進嘴里去拍一張照片，就可以得到牙齒的精準的3D圖像，可以省掉很多時間。

除了上述的兩類應用以外，DLP在其他很多領域都有創新應用，例如，在醫療領域，北美有一些醫院已經引入了一種名為veinview的設備，用紅外技術捕捉到病人血管的位置，再利用DLP將該圖像投影到病人手臂上，把血管位置顯示出來，方便護士進行抽血，尤其適用于小孩和老人。DLP技術還可以用到光譜分析中，加快光譜分析的速度，并提供更精準的分析數據。

通俗地說，只要需要光（不管是可見光還是非可見光）的應用中都有可能用到DLP技術。

為了幫助用戶更好地利用DLP開發創新應用，TI推出了一個平臺化的開發系統，包括適用于不用應用的芯片組以及與之配套的開發工具。

第5篇：光學技術的廣泛應用范文

20世紀70年代以來,由于半導體激光器和光纖技術的重要突破，推動了以光纖傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲與顯示、光計算以及光信息處理等技術的蓬勃發展，從深度和廣度上促進了光學和電子學及其他相應學科(數學、物理、材料等)之間的相互滲透，形成了一個邊緣的研究領域。光電子學一經出現就引起了人們的廣泛關注，反過來又進一步促進了光電子學及光電子技術的發展。光電子技術包括光的產生、傳輸、調制、放大、頻率轉換和檢測以及光信息存儲和處理等。因此，可以這么說，現代信息技術的支撐學科是微電子學和光學，光電子學則是由電子學和光學交叉形成的新興學科，對信息技術的發展起著至關重要的作用。光電子技術是光頻段的電子技術，是電子技術與光學技術相結合的產物，光電子技術是光電信息產業的支柱與基礎，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論，是多學科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術學科，其技術廣泛應用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術光電信息產業。同時，隨著生物醫學、生命科學等新興學科的發展，其中的信息獲取手段對光電子技術的依賴程度越來越高，加快了這些學科之間的交叉融合，從而誕生了很多邊緣學科，比如生物光子學、光醫學等。綜上所述，可見光電子技術在現代信息產業技術中的重要地位，因此，光電子技術這門課程不僅是光學工程專業的基礎必修課程，也應該作為電子信息工程專業的專業選修課程來開設。

電子信息工程專業的光電子技術課程的基礎理論知識包括：光度學基本知識、光輻射傳播、光束調制與解調、光輻射探測技術等。其中，光度學基本知識是最基礎的內容，包括：電磁波波譜、輻射度學、光度學、熱輻射基本定律、激光原理、典型激光器等。光輻射傳播包括：光輻射的電磁理論、光波在大氣中的傳播規律與特性、光波在電光晶體中的傳播規律與特性、光波在聲光晶體中的傳播規律與特性、光波在磁光晶體中的傳播規律與特性、光波在光纖波導中的傳播規律與特性、光波在水中的傳播特性、光波在非線性介質中的傳播等。光度學基本知識和光輻射傳播這兩個基礎內容可以說是光電子技術課程基礎中的基礎，而對于電子信息工程專業的學生來說，這些知識點比較抽象，為了便于該專業學生對光電知識的接受和激發他們的興趣，因此，在課堂上有必要多花時間重點講解這部分的知識點，同時在制作PPT教案時盡可能使用圖片或動畫描述一些原理性的知識。

比如：在講解激光是如何產生的時候，可制作動畫描述自發輻射、受激吸收、受激輻射的原理；在講解激光器的結構和工作原理時，可制作多色圖片對激光在各種光學諧振腔中的受激放大過程進行描述；在介紹各種典型的激光器時，最好收集到它們的實物照片進行講解；在講解光波在各種光學晶體中的傳播特性與規律時，最好能制作三維立體的圖片描述光學晶體的各向異性的特性，相應的公式表達盡量簡潔化，然后結合動畫描述光波在其中傳播時所發生的變化。光束的調制、掃描和解調技術的理論教學內容包括：光束調制的基本原理、電光調制技術、聲光調制技術、磁光調制技術、直接調制技術、光束機械掃描技術、光束電光掃描技術、光束聲光掃描技術、空間光調制器等。這些知識點的理論基礎都是“光輻射在光學晶體中的傳播規律和特性”。其中光束調制的基本原理移植了微電子學中微波調制中的很多概念，電子信息工程專業的學生易于理解，但是光束調制和掃描的實現技術中，除了需要使用各種光學晶體以外，還需要使用半波片、全波片、起偏器、檢偏器共同組成一個系統完成光束的調制和掃描。這些光學器件對于沒有光學工程基礎的電子信息工程專業的學生來說比較陌生，因此，在講解過程中應該通過動畫或圖片等手段形象地描繪線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光等基本光學概念，并借用相關的光學參考資料對這些光學器件的功能和原理進行簡單介紹。

只有這樣，才有利于電子信息工程專業的學生深刻理解光束的調制、掃描、解調等技術。光輻射探測技術的理論教學內容主要包括：光電探測的物理效應、光電探測器的性能參數、光電探測器的噪聲、光電導探測器—光敏電阻、PN結光伏探測器的工作模式、硅光探測器、光電二極管、光熱探測器、直接光電探測系統、光頻外差探測的基本原理等。由于電子信息工程專業的學生已經具備了較好的半導體器件理論基礎知識，而光電子器件本身也屬于半導體器件，因此學生只要掌握了愛因斯坦的光電效應原理，就很容易理解各種光電子器件的工作原理、性能特點及應用領域。該部分所介紹的各種光電半導體器件很可能會在學生將來從事信息產業技術的相關工作中用到，也可能會在將來某些學生跨到光電信息或光學工程相關專業進一步深造時從事相關科研課題研究時用到，比如：PN結光伏探測器、光敏電阻、光電二極管、光電三極管等，都會經常用到。因此，建議在理論教學過程中，除了結合圖片等多媒體教學手段介紹相關光電子器件的工作原理外，最好能夠給學生展示光電子器件的實物，以便給學生一些感官認識。電子信息工程專業光電子技術課程的系統方面的知識點包括：光電成像系統、光電顯示系統等。

其中，光電成像系統的基本器件是電荷耦合攝像器件(CCD)，CMOS攝像器件和電荷注入器件(CID)。目前，CCD攝像器件的應用最為成熟和廣泛，主要包括線陣CCD和面陣CCD等，其原理基礎仍然是光電半導體器件和兩相或三相電極電路的結合。因此，教學中應結合脈沖數字電路知識重點講解CCD的原理和特點。光電成像系統的內容包括：系統基本結構、基本參數、紅外成像系統、紅外成像中的信號處理及綜合特性等。其中紅外成像系統涉及很多應用光學方面的知識，這對沒有應用光學基礎知識的電子信息工程專業的學生來說比較陌生，而且屬于光學工程專業學生的研究方向之一，因此，這部分內容簡單介紹即可。而紅外成像中的信號處理都涉及電子電路方面的知識，屬于電子信息工程專業的范疇，這部分內容可以重點講解。光電顯示系統包括陰極射線管原理、液晶顯示原理、等離子體顯示原理、電致發光顯示原理及多色激光顯示原理等，其中前三類顯示技術的應用已很廣泛和成熟，可以重點講解，而后兩類顯示技術比較前沿，可以簡單介紹，以便讓電子信息工程專業的學生了解當今光電顯示技術的發展趨勢。電子信息工程專業光電子技術課程應用方面的內容包括：光纖通信、激光雷達、激光制導、紅外遙感、紅外跟蹤制導、光纖傳感技術等。這些應用技術可以分別舉一個相應的實際應用系統進行介紹，讓學生體會到光電子技術的重要性和廣泛性，激發他們對這門技術的興趣。#p#分頁標題#e#

對于電子信息工程本科專業而言，畢竟培養的學生不屬于光學工程或光電子技術領域的人才，而且電子信息工程專業已有很多屬于本專業的實驗課程及課程設計，筆者認為光電子技術課程的實驗教學應根據該專業學生的理論基礎和將來他們最可能需要的工程能力而設置。在該課程中，各種光電子器件和原理、功能及應用最易于電子信息工程專業的學生理解，而且也是電子信息工程師應該具備的基本知識，因此，筆者建議開設一些光電子器件的相關實驗課。由于光電子技術課程的總學時設置為48學時，所以建議理論教學為40學時，8學時為實驗教學(共4個實驗)。

第6篇：光學技術的廣泛應用范文

【關鍵詞】測繪工程；技術；設計

測繪工程是一門古老而年輕的學科，也是一門研究在工程建設和自然資源開發各個階段所進行的工程的施工放樣及設備安裝、地形及工程有關的信息的采集和處理、技術和方法，變形監測分析和預報等的理論和相關的信息進行管理和使用的學科。隨著當代新技術的興起，測繪技術的手段和服務對象不斷升級，測繪工程不斷向智能化、一體化、自動化、動態化、數字化和多樣化發展，同時測繪工程的應用更加廣泛化，使古老的測繪工程學具有時代的氣息，具有廣闊的發展與應用前景。本文介紹了這些帶來革新的新技術應用和測繪工程的設計思路，對促進測繪領域的發展進步具有重要的意義和作用。

1 測繪工程的新技術

1.1 GPS 定位技術

GPS定位技術由單點定位、靜態相對定位發展到差分定位、實時動態定位（RTK）組成，具有導航、定位和測時功能，在測繪領域,GPS相對定位以其高精度、高效率的特點，不再需要先建立控制網,直接用GPS接收設備便可測繪地形圖。

由GPS，GIS， RS 技術集成或綜合的 “3S” 技術， 拓寬了信息采集與處理功能，保持了信息的現勢性與可靠性，廣泛地應用于導航、時間比對、大地測量、測速、 地殼監測、地籍測量、工程勘測、航空與衛星遙感及施工測量等眾多的領域，特別是RTK的應用使測繪技術更加廣泛應用于數字測圖、石油勘探、施工放樣、管線測量等領域，對空間技術、地學研究、軍事科學、交通運務和城市管理等許多領域及社會生活的各個方面都產生了重大的影響。例如由武漢大學等單位研制的 GPS 自動監測系統 1988 年在湖北清江隔河巖大壩投入運行，幾年來運行表明，系統穩定可靠，結果令人滿意。

1.2 全站儀系列

全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，由電子經緯儀、光電測距儀和數據記錄裝置集成，安置一次便可完成一個測站上的所有測量工作，可以自動記錄、計算并顯示出水平距、斜距、高程、坐標等相關數據，全站儀由光學系統、自動補償系統、電子處理系統、外設支援系統組成，具有操作方便快捷、測量精度更高、內存量更大、能夠實現水平距離換算、結構造型更精美合理、自動補償改正、加常數乘常數的改正等特點，已經廣泛應用于工程施工測量、管線與房產測量、控制測量、地籍測量等領域中，能夠進行角度測量、三維坐標測量、距離測量、交

會定點測量等功能，同時不僅局限于測繪工程、交通與水利工程、建筑工程、地籍與房地產測量，而且在構件的安裝調試、大型工業生產設備、大橋水壩的變形觀測、船體設計施工、地質災害監測及體育競技等領域中都得到了廣泛應用。

在應用過程中，第一要建立測站，將全站儀在架站點上進行整置，然后量出儀器上紅漆點至全站儀橫軸中心的高度，測量溫度、氣壓、棱鏡高，一并輸入到全站儀中，輸入測站三維坐標、儀器高，再輸入后視坐標，然后定向，完成建站。第二，要進行距離測量，就要設置棱鏡常數，大氣改正值或氣溫、氣壓值。實測時，可輸入溫度和氣壓值，在此之后就要量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀開始距離測量。第三，進行坐標測量。設定測站點度盤讀數為其方位角、棱鏡常數、大氣改正值或氣溫、氣壓值，接著量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀，就可以瞄準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。第四，利用單棱鏡系上線繩當做懸掛棱鏡，保持棱鏡懸掛時平衡。

1.3 大比例尺數字測圖技術

大比例尺數字測圖技術正以其成圖速度快、測圖精度高等優勢逐步取代傳統的以平板為主的模擬測圖。大比例尺度數字測圖技術的應用使得測繪的結果不僅是繪制在紙上的地形圖，更重要的是可以提交可供處理、傳輸、共享的、以計算機磁盤為載體的含有線型、坐標、各種圖塊符號的地形圖數據即數字線劃地形圖（DLG）。如今大比例尺數字測圖伴隨GPS（RTK）實時動態定位技術、自動跟蹤全站儀的推出，正處于蓬勃發展的時期，在應用的過程中要注意關注地物、地貌的準確測繪、各等級平面控制點（或GPS點）、埋石，圖根導線的布設、各類房屋屬性、地理名稱的調注、平面及高程控制網的布設，水準點的選點、繪圖信息的準確表達、實施觀測（包括儀器檢校、距離測量、水平角觀測、三角高程測量、水準測量），觀測成果的記錄、整理、檢驗和計算等過程。因此其數據成果質量不僅表現在必須具有良好的數學精度、真實的地理信息上，還表現在數據組織、等高線的屬性、高程賦值、分層與分類代碼的正確性，采用大比例尺數字測圖技術的地形圖成為城市基礎地理信息數據庫最基本的數據源。

2 測繪工程新技術在應用中體現的特點

隨著電子技術、激光技術、計算機硬件和軟件技術的發展，傳統的測繪方法正在發生巨大的變化，新技術和在測繪界得到廣泛使用為測繪帶來了一場革命性的變化測繪工程更加操作簡便，觀測迅速，加快了整個工程的周期。新技術不僅使數據獲取的手段發生了變化，而且使數據儲存管理方式和應用也發生了改變，同時測繪工程也表現出新的特點，測繪技術設計方法表現為動態設計、優化設計和計算機輔助設計，數據設計成為重要的組成部分。

3 新技術在現代測繪工程技術設計的思路

21世紀是科學技術的時代，為了適應時代的發展，針對現代測繪技術設計的特點，客觀上要求產生與之相適應的設計方法和思路。一般的測繪工程技術設計思路如圖所示：

測繪技術設計工作模式

4 結束語

隨著經濟和科學技術的發展不斷革新進步中，測繪工程新的技術在不斷的改進并應用于更廣泛的領域，帶來了巨大的經濟效益和社會效益，在新時代的背景下，我們要不斷開發和研究新技術，深化測繪及其相關學科理論的研究，有效地控制指導測繪的工程質量和進度，為測繪新儀器和新技術指明方向，促進測繪領域的不斷發展進步。

參考文獻：

[1] 王書芳,徐向舟,徐飛龍.實驗地貌的觀測方法研究進展[J]. 測繪科學.

[2] 周檢英.測繪的發展現狀及在工程測量中的應用[J]. 科技信息. 2011年12期.

[3] 楊凡,婁妍,孫現申.現代精密工程測量技術及儀器[J]. 測繪科學. 2011年03期.

作者簡介：

第7篇：光學技術的廣泛應用范文

摘要：

聚酰胺-胺樹狀大分子（polyamidoaminedendrimer,PAMAMD）因具有高度枝化、結構可控、單分散性等特點，已廣泛應用于生物醫學領域。靶向分子修飾后的PAMAMD可作為各種客體分子的靶向載體，顯著提高客體分子的生物相容性、分散穩定性和靶向性，現已廣泛應用于癌癥成像診斷和靶向治療研究。本文介紹了PAMAMD靶向系統特點，并綜述了近年來該系統在卵巢癌診斷和治療中的應用，包括在循環腫瘤細胞（circulationtumorcells,CTCs）捕獲、卵巢癌成像診斷和靶向治療中的應用，最后討論了該系統在卵巢癌研究中所面臨的挑戰及應用前景。

關鍵詞：

卵巢癌；聚酰胺-胺樹狀大分子；靶向系統；診斷；治療

卵巢癌是最常見的婦科惡性腫瘤之一，由于缺乏特異性的臨床癥狀和敏感的生物學標志物，60%卵巢癌患者被發現時已是晚期（Ⅲ~Ⅳ期），且大多數卵巢癌患者在治療過程中可能出現化療耐藥，是目前病死率最高的婦科惡性腫瘤[1-2]。因此尋找更有效的卵巢癌篩查和早期診斷方法以及特異性治療方案，對提高治愈率和降低死亡率尤為重要。靶向分子修飾后的聚酰胺-胺樹狀大分子（polyamidoaminedendrimer,PAMAMD）可作為各種靶向系統載體：當其作為磁分離載體，能快速捕獲并分離CTCs，為卵巢癌早期診斷提供技術手段；作為造影劑載體，能提高各種成像技術的對比度和敏感度，利于卵巢腫瘤準確定位及定性；作為藥物或治療基因載體，提高腫瘤細胞內藥物或治療基因濃度，實現卵巢癌靶向治療。此外，PAMAMD為載體的靶向系統同時兼具良好的生物相容性、穩定性和低毒性等特點，現已廣泛應用于卵巢癌基礎研究。

1PAMAMD靶向系統的特點

PAMAMD是一類由中心向外對稱發散而高度枝化的新型納米大分子化合物，可通過迭代的Michael加成和酰胺化反應合成不同代數（G0-G10）[3-4]。PAMAMD不僅可利用豐富的表面官能團連接多種具有特異性的靶向分子，而且可通過內部空腔的包裹作用或表面官能團的化學偶聯作用結合磁性粒子[5]、小分子藥物[6]、造影劑[7-8]或者治療基因[9-10]等客體分子，通過增加客體分子的生物利用度及選擇性作用于腫瘤細胞可提高藥物功效、增加圖像分辨率和減少傳統化學治療的毒性。目前，有研究表明PAMAMD靶向系統可用于卵巢癌早期診斷[5]，也有學者發現該系統能增加化療藥物對耐藥卵巢癌細胞的毒性，為耐藥卵巢癌患者的治療帶來曙光[6,11]。

2PAMAMD靶向系統在CTCs捕獲中的應用

外周血CTCs的檢測有助于卵巢癌的早期診斷、判斷預后、評估抗腫瘤藥效及制定個體化治療方案，是一種具有高度可行性和可重復性的非侵入性診斷手段[12]。免疫磁性分離技術是目前最常用的CTCs分離和富集技術，該方法可實現全血中高效率和高選擇性捕獲CTCs，然而，由于該方法需要長達1h的靜態反應條件而常常受限于各個領域。Banerjee等[5]借助超支化G4PAMAMD表面64個伯氨鍵能同時連接多個官能團的能力，以Cy5為顯像劑分子、轉鐵蛋白（transferring,Tf）為靶向分子及磁珠（MNPs）為磁分離分子，形成MDNS復合物，該復合物能迅速捕獲（5min）轉鐵蛋白受體表達陽性（TfR+）的腫瘤細胞，即使腫瘤細胞的濃度低至0.001%，其捕獲效率仍可高達80%。PAMAMD因獨特的分子結構和物理化學性質，使以其為載體的靶向系統具有良好的靶向性及分散性，可快速和特異性捕獲CTCs，有望成為臨床顯著檢測CTCs的一種新方法。

3PAMAMD靶向系統在卵巢癌成像中的應用

影像學檢查，如經陰道超聲、計算機X線斷層掃描成像（computedtomography,CT）、磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）、正電子發射斷層顯像（positronemissiontomography,PET）等在卵巢腫瘤的定位及定性中發揮重要作用，成像對比度和敏感度的高低直接影響卵巢癌的早期診斷、分期及手術和化療方案的選擇[13]。隨著醫療水平的不斷提高，傳統小分子造影劑開始暴露其不足之處，如半衰期短、特異性差、用途單一及肝腎毒性等。PAMAMD靶向系統適用于多種成像技術，如光學成像（opticalimaging,OI）、CT、MRI和雙模態成像等，歸因于其可同時結合靶向分子和大量造影劑，使造影劑特異性地在腫瘤部位富集，提高對腫瘤組織的成像對比度和靈敏度，加快顯像時間，并減少肝腎毒性。

3.1光學成像光學成像在腫瘤研究中扮演重要角色，然而腫瘤靶向特異性光學探針的設計是當今該技術研究領域的難點。Modi等[14]用熒光素（FITC）標記的PAMAMD偶聯卵泡刺激素肽（FSH33）合成靶向光學分子探針，對卵巢癌細胞及裸鼠移植瘤模型進行光學成像，發現該探針可以與卵巢癌細胞表面的卵泡刺激素受體（FSHR）特異性結合而用于卵巢癌的靶向診斷。Zhu等[15]將熒光標記的PEG化PAMAMD注射至荷卵巢癌裸鼠體內，由于PEG的修飾，該系統具有高效的腫瘤被動靶向能力，注射1h后腫瘤組織能從正常組織背景中區分出來，24h熒光信號達到高峰，48h后才有輕微衰減，且PEG化程度越高，熒光信號越強。以PAMAMD為載體的靶向光學成像探針可在腫瘤部位聚集，具有很強的熒光信號，為實時動態監測細胞及腫瘤提供強有力的實驗手段，有望用于手術實時成像。

3.2計算機X線斷層掃描成像利用PAMAMD獨特的三維結構和其表面的易修飾性，可以制備多功能化的納米顆粒，以滿足特定的應用需求。國內彭琛等[16]以表面修飾葉酸（fo-licacid,FA）的PAMAMD為模板，加入金鹽，利用PAMAMD內部空腔截留合成的金納米粒子，制備得到多功能化的靶向CT造影劑。在此基礎上該研究者[17]，將金納米粒子（AuNPs）和含碘（I）造影劑泛影酸（DTA）同時與FA修飾的PAMAMD結合，合成雙元素協同CT造影劑。相較于單一的含Au或I造影劑，該造影劑具有更高的X-射線衰減系數和CT信號強度。該研究者制備的以上兩種造影劑均顯示出良好的體外癌細胞及體內腫瘤模型靶向性能和X-射線衰減性能，并且可作為探針，用于過表達葉酸受體（folatereceptor,FR）腫瘤的靶向CT成像。

3.3磁共振成像磁共振成像是臨床上常用的無侵入性腫瘤診斷技術，通常需要借助造影劑對腫瘤進行早期診斷。與小分子造影劑相比，大分子MRI造影劑具有成像對比度強、敏感度高和診斷成像時間長等優點，現已受到研究者們的廣泛關注。早在1997年，Wiener等[18]在靶向分子FA修飾的PAMAMD表面偶聯T1MRI造影劑釓，合成大分子靶向MRI造影劑。該造影劑具有合適的r1弛豫率，且對過表達FR的卵巢癌細胞具有較好的靶向特異性。隨后研究者[7]將該靶向MRI造影劑注入荷卵巢癌裸鼠體內，發現FR表達陽性的卵巢癌MRI信號顯著增強，且與單用非特異性的釓特醇（Gd-HP-DO3A）造影劑相比，對比度增強33%。在此基礎上，Ye等[19]將FA通過PEG共價偶聯至PAMAMD，再修飾Gd-DTPA，合成可降解的、具有腫瘤靶向性的樹枝狀造影劑FA-PEG-G2-DTPA-Gd。與醫用造影劑馬根維顯相比較，該大分子造影劑具有較高的弛豫率（r1=17.1mM−1s−1），聚乙二醇的引入進一步提高其生物相容性和血液循環時間，降低免疫原性和Gd3+滯留，且以FA為靶向分子后表現更好的腫瘤靶向性，是一種潛在的腫瘤靶向成像用MRI造影劑，特別適用于腫瘤早期診斷。

3.4雙模態成像PAMAMD通過將兩種不同的分子影像探針“合二為一”，使其能同時用于兩種分子影像技術成像，不僅克服了單一分子影像技術的應用局限，而且使不同分子影像技術的優勢疊加，為卵巢癌的早期診斷和轉移病灶的發現提供可能。光學成像分辨力低、穿透力弱，與PET連用能夠評價腫瘤形態及微環境變化，為臨床腫瘤的診斷與治療提供重要依據。臨床研究表明，HER2在卵巢癌中高表達，Wang等[8]將PAMAMD作一個平臺，以anti-HER2親和體分子ZHER2:342為靶向分子、近紅外熒光（NIRF）CY5.5為光學成像分子、64Cu-DOTA為PET成像分子組裝靶向雙模態成像探針（簡稱64Cu-DPCZ），用該探針對SKOV3細胞進行熒光染色，在細胞膜和胞內區均觀察到強熒光信號。隨后將該探針經尾靜脈注入荷卵巢癌的裸鼠體內，1h后，無論是NIRF成像還是PET成像都可對異體移植瘤清晰顯影，且γ射線對組織的穿透能力強，基本不受組織深度的影響，可應用于盆腔深部卵巢癌的成像。鑒于CT對于實性組織比較敏感，而MRI具有優良的軟組織對比及功能成像特性，CT和MRI的聯合應用能夠提供病灶部位的高空間分辨率和時間分辨率。Chen等[20]以葉酸為靶向分子、樹狀大分子為載體合成納米金顆粒，并螯合Gd3+形成CT/MR雙模態成像造影劑，通過分析表明PAMAMD上螯合28個Gd3+，包裹193個金原子。FR表達陽性的荷瘤裸鼠實驗結果表明在每個時間點，不論是CT值還是MR信號強度，該靶向探針比無葉酸修飾的非靶向探針高得多，且在腫瘤組織中造影劑的保留時間更長。靶向探針顯示出了作為MR成像方式的弛豫效能和作為CT成像方式的X射線衰減特性，能夠用于FR表達陽性腫瘤的CT/MR靶向雙模成像，且具有較長的血液循環時間，有望應用于卵巢癌靶向成像領域。

4樹狀大分子靶向系統在卵巢癌治療中的應用

靶向分子修飾的PAMAMD作為藥物或治療基因的靶向給藥載體，可以特異性地結合到腫瘤細胞表面，并可以被細胞內化，從而實現靶向治療，提高腫瘤細胞內藥物或治療基因濃度，增加藥效和降低毒副作用，現已成為癌癥治療領域研究的重點課題。

4.1化學治療大多數卵巢癌患者原發性或治療過程中出現化療耐藥，成為卵巢癌治療失敗和復發的最主要原因之一。目前認為任何能提高腫瘤細胞內化療藥物有效濃度的方法都是克服耐藥的可行方法。Yellepeddi等[6]將生物素化的PAMAMD作為順鉑的靶向給藥載體，體外研究發現，該靶向給藥系統對四種卵巢癌細胞株的半數抑制濃度（IC50）顯著低于游離順鉑，且即使是耐順鉑細胞株，經該靶向系統介導的順鉑攝取量，明顯高于游離順鉑的攝取量。體內研究結果表明，該靶向系統與游離順鉑相比，可在使用低劑量順鉑時達到有效的抗腫瘤濃度，成功降低了順鉑的劑量依賴性毒性作用。Yabbarov等[11]將阿霉素（DOX）用酸敏感的順式烏頭酸酐（CA）共價連接到重組甲胎蛋白D3結構域（rAFP3D）修飾的PAMAMD上，體外研究發現，DOX敏感的卵巢癌SKOV3細胞和DOX耐藥的SKVLB細胞對經該靶向給藥系統介導的DOX攝取量比游離DOX的攝取量高5倍。研究還發現該靶向給藥系統對SKVLB細胞IC50為0.53μМ，是游離DOX的1/24，且該復合物在中性條件下穩定，而酸性環境下釋放出DOX進入細胞核，表現出較強的抗腫瘤活性，可應用于耐藥卵巢癌的治療，為耐藥卵巢癌的治療提供新思路。

4.2基因治療研究發現小干擾RNA（siRNA）可在mRNA水平上敲除目的基因的表達，成為卵巢癌個體化基因治療研究的新方向[21]。由于siRNA容易被內源性RNA酶降解，且因帶大量負電荷不能自由地穿過細胞膜及核膜，因此，尋找合適的基因載體成為基因治療是否能在臨床上應用的關鍵所在。Patil等[9]將PAMAMD作為一種新型納米級基因載體，通過表面正電荷與BCL-2siRNA主鏈上帶負電荷的磷酸基團靜電結合形成高度穩定的復合物，該復合物可保護siRNA避免RNA酶的降解，經靶向分子促黃體激素釋放激素肽（LHRH）修飾后，將BCL-2siRNA輸送到過表達促黃體激素釋放激素受體（LHRHR）的卵巢癌A2780細胞內。RT-PCR結果顯示靶向組顯著抑制BCL-2基因表達，抑制率明顯高于非靶向組。Kala等[21]利用PAMAMD這個基因載體，將PI3K/AKT信號通路上AKTsiRNA轉染至卵巢癌SKOV3細胞內，不論是在體外細胞實驗，還是在體內卵巢癌模型中，該復合物表現出良好的腫瘤抑制作用，且第一次報道該復合物聯合紫杉醇比單用紫杉醇或PAMAMD-AktsiRNA的腫瘤抑制作用更強，為卵巢癌基因治療和化學治療聯合藥物的開發提供參考。

5結語與展望

第8篇：光學技術的廣泛應用范文

科交叉的邊緣科學，它是用現代科學技術的理論和方法，研究新材料、新技術、新

儀器設備，用于防病、治病、保護人民健康，提高醫學水平的一門新興學科。

生物醫學工程在國際上做為一個學科出現，始于20世紀50年代，特別是隨著宇

航技術的進步、人類實現了登月計劃以來，生物醫學工程有了快速的發展。在我

國，生物醫學工程做為一個專門學科起步于20世紀70年代，中國醫學科學院、中

國協和醫科大學原院校長、我國著名的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學

科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物醫學工程專業的創建、1980年中

國生物醫學工程學會的成立，有力地推進了我國生物醫學工程的發展。目前，我

國許多高校科研單位均設有生物醫學工程機構，從事著生物醫學的科研教學工作

，在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。

顯微鏡的發明“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來，其意思是用

刀剖割，肉眼觀察研究人體結構。17世紀LeeWenhock發明了光學顯微

鏡，推動了

解剖學向微觀層次發展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進

一步觀察研究其細胞形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現，醫學領域相繼誕

生了細胞學、組織學、細胞病理學，從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。

普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細胞

的超微細結構、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡，

使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體，研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電

子顯微鏡的發明都是醫學工程研究的成果，它們對推動醫學的發展起了重要作用

。

影像學診斷飛躍進步影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域

之一。50年代X光****和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法，而今天由于X線CT技

術的出現和應用，使影像學診斷水平發生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水

平。即計算機體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計算機技術處理人

體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫生的信息量，遠遠大于普通X線照片觀

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經問世，能快速掃描

和重建圖像，在臨床應用中取代了多數傳統的CT，提高了診斷準確率［1］。醫學

工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc

e)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(MRI)，它不僅可分辨病理解剖

結構形態的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾病在

早期價段的改變，有利于臨床早期診斷。可以認為MRI工程的進步，促進了醫學診

斷學向功能與形態相結合的方向發展，向超快速成像、準實時動態M

RI、MRS發展。根據核醫學示蹤，利用正電子發射核素(18F，11C，13N)的原理，

創造的正電子發射體層攝影(PET)，是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體

把PET列為十大醫學生物技術的榜首。PET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫

瘤學、心臟病學、神經病學、器官移植，新藥開發等研究領域的重要價值［2］。

影像學診斷水平的不斷提高，與20世紀生物醫學

工程技術的發展密切相關。

介入醫學問世介入醫學是一種微創傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964年

)是最早使用介入技術治療疾病的創始人，他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行

擴張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(InterventionalRa

diology)，這是醫學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功

地進行了首例冠狀動脈球囊擴張術獲得成功以后，介入性診療技術由于其創傷小

、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發

展，高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相繼問世，使介入性

診療技術發生了飛速進步，臨床應用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、非血管

管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證，并使診療效果明顯提高

，患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視為與藥物診療、手術診療

并列的臨床三大診療技術之一，也有人把介入診療技術稱之為20世紀發展起來的

臨床醫學新領域--介入醫學［3，4］。

人工器官的應用當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時，現代臨床醫

療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們

稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀50年代以前，風濕性心臟

瓣膜病的治療，除了應用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難

修復改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技

術，在心臟停跳狀態下切開心臟，進行更換人工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修

補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科之所以能達到今天這樣

的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材

料、新技術的結果［5］。

腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病

晚期患者的生命，腎病治療學也因此有了很大進步。

現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關

節、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用，使千千

萬萬的患者恢復了健康。可以說，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，

其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射醫學、超聲醫學、激光

醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程

醫療技術等先進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果，綜上

可見，20世紀生物醫學工程的發展，顯著提高了醫學診斷和治療水平，有力地推

動著醫學科學的進步。

21世紀生物醫學工程展望縱觀醫學新技術誕生和發展的歷史，從倫琴發現

X線到今天X射線診療技術的發展，從朗茲萬發現超聲波到今天B超診斷的廣泛應用

，從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發明CT到今天

CT成像系統的應用，都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的

醫學新技術。循著20世紀醫學發展的軌跡，我們有理由預測21世紀新的醫學診療

技術可能在以下10個方面有重大突破和創新：

(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠程醫療信息網絡化，

診療用機器人將被廣泛應用。［6］

(2)介入性微創，無

創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技

術，納米技術和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。

(3)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著

PET的問世和應用，形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑

型心血管、腦血管影像診查系統將在21世紀問世。

(4)生物材料和組織工程將有較大發展，生物機械結合型、生物型人工器官將

有新突破，人工器官將在臨床醫療中廣泛應用。

(5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展，植入型藥物長效

緩釋材料，藥物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育

材料、生物止血材料將有新突破。

(6)未來醫療將由治療型為主向預防保健型醫療模式轉變。為此，用于社區、

家庭、個人醫療保健診療儀器，康復保健裝置，以及微型健康自我監測醫療器械

和用品將有廣泛需求和應用。

(7)除繼續努力加強生

物源性疾病防治外，對精神、心理、社會源性疾病的防

治診療技術和相應儀器設備的研制受到越來越多的重視與開發，研制精神分析、

心理安撫、生物反饋型診療技術和設備將是生物醫學工程的新起點。

(8)創傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創傷防護裝置、生命急救

系統是未來生物醫學工程的重要課題。論文幫

(9)即將迎來的21世紀是分子生物學時代，有關分子生物學的診療新技術將快

速發展，遺傳、疾病基因診療技術，生物技術和微電子技術相結合的DNA芯片、雪

白芯片和診療系統將被廣泛應用。

(10)空氣污染、環境污染嚴重危害著人類健康，研究和開發勞動保護、家庭保

健、個人防護用的人工氣候微環境是未來不能忽視的問題。

1997年我國了關于衛生工作改革與發展的決定，提出了奮斗目標：“到2

000年，基本實現人人享有初級衛生保健”，到2010年國民健康的主要指標在經濟

發達地區達到或接近世界中等發達國家水平，在欠發達地區達到發展中國家的先

進水平。1999年國家科技部召開了“發展生物醫學工程技術戰略研討會”，國家

工程院開展了有關發展我國醫療器械工業戰略研究等，對推動生物醫學工程產業

發展、落實創新工程戰略布置起著重要作用。20世紀人類與疾病做斗爭，在醫學

診療技術上取得了重大成就；但面向21世紀的巨大挑戰，我們要動員起來，調整

政策，制定規劃，改革醫學研究教學的舊模式，發揮現代科學多學科交叉合作的優

勢，創建全新的生物醫學，為人民造福。

參考文獻

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HeartValveDis,1996,5(3)：302

第9篇：光學技術的廣泛應用范文

圖1 空間激光無線通訊系統原理框圖

1 總體方案設計

激光天線通信系統主要由激光發射裝置、激光接收裝置和光學望遠鏡三部份組成（如圖1所示）。其工作原理是：發射端的軸電纜通過高頻電纜與發射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發射機光電轉換器相連；碼型變換器與光電轉換器均與制式選擇開關相連，然后經信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入激光驅動器使激光器組件產生調制的激光光束，通過激光發射天線定向向空間發射。經光接收天線收集的調制激光信號接進探測器，轉換成信號輸入信號處理模塊，再接進制式選擇開關后分兩路：一路連接激光驅動器，經光纖適配器連接光纖通信線路；另一路則與碼型變換器相接，再接入同軸電纜至電傳輸線路上。對于本系統所設計的語音激光無線通信系統主要由圖2所示的各部分組成。

2 主要硬件的設計

2.1 激光器件的選擇

空間激光通信波長選擇主要考慮：盡量避免太陽輻射的影響、減小光束發射角、減小收發天線的尺寸、光波在大氣中的透過率以及器件的現實性或預期的可行性，包括器件性能價格比的預計。從激光天線通信的角度分析，大氣的透射率是個重要影響因素。在小于300nm的紫外波段，大氣的透過率急劇下降。顯然，紫外線光不利于大氣通信。可見波段的激光，例如二次倍頻YAG激光器，也不利于避免太陽光引起的背景輻射噪聲。常用的激光波段有830～860nm、980～1060nm和1550～1600nm，都是良好的大氣窗口。

2.2 光發射與接收天線

由于光學天線的功能是將需傳輸的光信號有效地發向對方并將對傳來的信號光高效接收，因此，光天線的設計是在滿足總體設計的前提下，保證系統在設定的通信距離及大氣衰減時能正常工作，合理選取發射遠鏡的遠場發散角、接收望遠鏡的接收視場角及光學系統的其他參數。下面分別予以介紹。

（1）設計考慮

主要光學性能要求：高的光學質量（λ/20RMS）；低的遮擋率；高的光透射率（T≥0.92）；低的散射光。此外，要求材料熱膨脹系數小、機械強度紡高、重量輕、使用壽命長。

圖3 （a）光發射天線系統原理圖(b)光發射天線系統原理圖

光學設計考慮：為了滿足空間通信對天線的要求，筆者選擇卡塞格倫天線。主要包括：拋物面初級反射鏡；雙曲線次級反射鏡；聚焦鏡，使成像在天線結構的外部。

（2）性能分析

假設光源電場強度滿足高斯幅度分布，即

其中，ω為光腰大小，R表示曲率半徑。