光電信息科學(xué)與工程發(fā)展探索

林亦超

（福建江夏學(xué)院 電子信息科學(xué)學(xué)院，福建 龍海 363100）

0 引 言

與世界水平相比，我國光電信息科學(xué)與工程的發(fā)展程度還處在較為落后的階段，需要得到相關(guān)技術(shù)和研究人員的重視。它的發(fā)展不僅要參考國際光電信息科學(xué)工程相關(guān)的知識和發(fā)明，還要在國際水平的基礎(chǔ)上創(chuàng)造適應(yīng)中國發(fā)展的光電信息科學(xué)及工程相關(guān)技術(shù)，以謀求更好的發(fā)展[1]。

1 光電信息科學(xué)與工程概述

光電信息科學(xué)與工程是光學(xué)、光電子學(xué)、微電子學(xué)、通信以及計算機(jī)等多學(xué)科交叉的專業(yè)。它涉及光學(xué)信息的再現(xiàn)、傳輸以及檢測，和光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲、處理以及顯示，主要側(cè)重于光電信息的應(yīng)用。光電信息技術(shù)的核心技術(shù)是光學(xué)技術(shù)，即電磁波的現(xiàn)實應(yīng)用。光是一種重要的能量。光學(xué)構(gòu)件可以適應(yīng)大多數(shù)環(huán)境，基本上可以屏蔽各種干擾，甚至構(gòu)件與構(gòu)件之間也不會出現(xiàn)糾纏干擾的情況。光學(xué)構(gòu)件的信息處理速度和程序運行響應(yīng)速度相比普通電子構(gòu)件，更快、能量損耗低以及抗干擾能力更強(qiáng)，是一種更好的電子構(gòu)件替代品。目前，光電信息科學(xué)與工程主要研究光信號處理，常見的光纖角度、光電探測器以及光通信都是該領(lǐng)域的研究成果。光電信息科學(xué)與工程屬于電子信息工程，可授予工學(xué)或理學(xué)學(xué)士學(xué)位[2]。

2 我國光電信息科學(xué)與工程的現(xiàn)狀

光電信息科學(xué)與工程技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系的重要組成部分。光電信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國國防、醫(yī)學(xué)以及工業(yè)企業(yè)等各個經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)[3]。例如，在軍事中，傳統(tǒng)輕武器有光學(xué)和光電瞄準(zhǔn)鏡，使用光電技術(shù)提高設(shè)計進(jìn)度和殺傷力。近年來，我國光電技術(shù)發(fā)展迅速，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，促使光電信息技術(shù)產(chǎn)值大幅增長。當(dāng)前，光電信息技術(shù)是對國家科學(xué)技術(shù)綜合國力的一種評價標(biāo)準(zhǔn)。光電信息技術(shù)的投入和研究可以為一個國家的未來帶來了更多的發(fā)展機(jī)會和巨大的經(jīng)濟(jì)利潤。目前，光電技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)的一個重要支柱，而我國光電產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展需要更多的人才和資金的投入，才能實現(xiàn)光電產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

與國外相比，我國的光電信息技術(shù)的研究相對國際領(lǐng)先水平來說還有一定的差距，現(xiàn)實應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)尚達(dá)不到世界一流水平。我國帶有一定技術(shù)缺陷的光電技術(shù)對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有一定的負(fù)面影響。一方面，我國的光電信息技術(shù)水平較差，技術(shù)研究可能會出現(xiàn)很多錯誤，相關(guān)知識有限。另一方面，由于思維落后，技術(shù)思想與國外先進(jìn)思想存在一定差異，我國光電信息科學(xué)與工程發(fā)展緩慢，技術(shù)無法有效創(chuàng)新，研究存在局限性[4]。

3 我國光電信息科學(xué)與工程發(fā)展中的問題

我國光電信息科學(xué)與工程高級專業(yè)技術(shù)人才較少。尤其在國際對我國的技術(shù)封鎖下，大多數(shù)光電信息研究項目沒有可以借鑒的技術(shù)，主要依靠我國研究人員從頭開始摸索，很多技術(shù)沒有完整的體系。因此，光電信息技術(shù)的發(fā)展不僅需要光電技術(shù)的創(chuàng)新，更需要創(chuàng)新型的光電信息技術(shù)研究人員。當(dāng)前，缺乏先進(jìn)思想、知識技術(shù)研究不深入、相對落后的技術(shù)體系以及無法與國際先進(jìn)水平達(dá)成一致等問題，嚴(yán)重影響了我國光電信息科學(xué)與工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐[5]。

光電產(chǎn)業(yè)缺乏資金的支持。從實際情況來看，我國沒有加大這方面的資金投入，導(dǎo)致科研經(jīng)費不足，研究者沒有能力繼續(xù)開展學(xué)術(shù)研究，影響了光電信息科學(xué)與工程的發(fā)展。

4 光電信息科學(xué)與工程在我國的應(yīng)用

隨著光電信息技術(shù)的不斷發(fā)展，光電信息技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，各種光學(xué)信息設(shè)備已經(jīng)在我國的各個領(lǐng)域得到了應(yīng)用[6]。但是，受限于技術(shù)等影響，這些設(shè)備在應(yīng)用中存在一些相關(guān)問題。因此，在光電技術(shù)的實際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合實際問題，確定更適合的光電信息技術(shù)應(yīng)用策略，以體現(xiàn)該技術(shù)在各個領(lǐng)域的實際應(yīng)用價值，從而促進(jìn)了各個領(lǐng)域的發(fā)展。

4.1 光電信息科學(xué)與工程在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有效的分析表明，醫(yī)療設(shè)備應(yīng)該有效和合理地檢查各個方面。實際醫(yī)療診斷標(biāo)準(zhǔn)程序應(yīng)在實際情況下確定，通過顯微成像技術(shù)準(zhǔn)確檢查整個過程。對比現(xiàn)行有效的檢測過程，對比現(xiàn)行拍攝效果，結(jié)合實際情況，定義有效的檢測方式和傳輸手段，并根據(jù)微創(chuàng)波實際變化分析相關(guān)功能及級別[7]。光電設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用有效提高了微波技術(shù)的傳遞水平，提高了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域整體的分析效果和應(yīng)用成績。

4.2 光電信息科學(xué)與工程在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用

重工業(yè)生產(chǎn)過程中，危險的生產(chǎn)作業(yè)或者操作困難的機(jī)械設(shè)備應(yīng)當(dāng)由勞動者直接或者間接操作。然而，一些光電器件如起重機(jī)和鍋爐等，在使用中存在很大的安全隱患，是工業(yè)光電危險器件的代表。目前，電視新聞經(jīng)常報道一些工廠企業(yè)的安全生產(chǎn)事故，如設(shè)備爆炸等，不僅造成了嚴(yán)重的人員傷亡，還造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。這些事故的原因是設(shè)備在實際運用中存在誤操作的情況，導(dǎo)致了設(shè)備爆炸。以工廠的鍋爐爆炸為例，鍋爐爆炸的原因一般是過載或水位計故障，而如果把現(xiàn)代光電信息技術(shù)應(yīng)用在鍋爐中，可以通過光電信息控制系統(tǒng)將兩個不同的波段導(dǎo)入鍋爐內(nèi)部，以光電信息系統(tǒng)分別測量兩個波段的頻率等信息，再通過光電控制系列的一系列計算，立即計算出鍋爐內(nèi)部的溫度，從而達(dá)到監(jiān)視鍋爐溫度的目的。光電信息系統(tǒng)用于向現(xiàn)代工作設(shè)備傳遞信息和反饋信息，通過溫度檢測使操作人員能夠直觀和及時地掌握鍋爐的工作狀態(tài)。

4.3 光電信息科學(xué)與工程在經(jīng)濟(jì)生活領(lǐng)域中的應(yīng)用

人們的日常生活經(jīng)常使用到光電信息技術(shù)的光電設(shè)備，如光學(xué)焊接眼罩應(yīng)用了光電遙控原理。焊工焊接時應(yīng)戴防護(hù)口罩，以免強(qiáng)光傷害眼睛。應(yīng)用光電信息技術(shù)，可以用LCD面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的防護(hù)眼鏡，使焊工在檢查焊接質(zhì)量時不必經(jīng)常摘下防護(hù)眼鏡，提高工作效率。另外，光電繼電器的原理也適用于印刷機(jī)的紙張監(jiān)控，通過顯示器可以在每次打印時監(jiān)控一張紙的使用情況。如果有多張紙，打印將自動停止并顯示警告。此外，光敏二極管作為自動控制電路的光敏器件，廣泛應(yīng)用于道路上的霓虹燈和路燈，可以有效提高燈的控制靈敏度。光電信息技術(shù)應(yīng)用光電子學(xué)后，使得人們的生活和工作發(fā)生了巨大變化。企業(yè)考慮到運行成本和節(jié)能環(huán)保的政策要求，在商場等大型市場和寫字樓的自動電梯上已經(jīng)廣泛應(yīng)用了光電信息技術(shù)。這些電梯采用光電信息技術(shù)中的紅外遙感技術(shù)，在入口處安裝紅外傳感器監(jiān)測電梯的使用情況。當(dāng)沒有人使用電梯時，電梯會調(diào)整到低頻運行狀態(tài)。當(dāng)有人使用自動扶梯時，自動扶梯可以及時調(diào)整運行頻率，降低了功耗。

5 我國光電信息科學(xué)與工程的發(fā)展前景

5.1 推動人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變和優(yōu)化

我國應(yīng)加強(qiáng)對光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的資金投入，培養(yǎng)高級的專業(yè)應(yīng)用型人才。光電信息科學(xué)與工程的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域要比一般研究性學(xué)科更加廣闊和有深度，因此要進(jìn)一步細(xì)化學(xué)科，明確研究人員的研究方向，防止造成科研浪費。當(dāng)前的技術(shù)研究人員無法滿足技術(shù)發(fā)展的要求，需要通過不斷地學(xué)習(xí)，科學(xué)研究國際光電信息科學(xué)及工程，努力向更高的國際層面發(fā)展。

5.2 加強(qiáng)光電信息技術(shù)在軍事中的應(yīng)用

對于光電信息科學(xué)與工程的研究來說，最顯著的應(yīng)用場景是軍事領(lǐng)域。它集合了國內(nèi)最先進(jìn)的光電信息工程技術(shù)，是光電信息技術(shù)在現(xiàn)實應(yīng)用上的最重要實踐場所?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭打的是信息戰(zhàn)和電子戰(zhàn)，軍事上對信息的保密要求較高。在軍事戰(zhàn)爭上，信息保密與破解是決定戰(zhàn)局的關(guān)鍵性因素。傳統(tǒng)的信息傳輸模式往往依賴于電力系統(tǒng)，而電力系統(tǒng)受外界氣候天氣條件的影響較大，雷電和雨雪等惡劣天氣會造成電力系統(tǒng)的癱瘓，嚴(yán)重影響軍事信息的保密與傳輸。而光電信息技術(shù)具有抗強(qiáng)干擾、快速以及不易破解的優(yōu)點，對軍事信息通信來說是不可多得的安全傳輸手段，能夠提升軍事戰(zhàn)斗力。因此，應(yīng)積極將光電信息技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，促進(jìn)國防安全。

5.3 進(jìn)一步推進(jìn)光電信息技術(shù)在社會生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

光電技術(shù)制造的機(jī)械設(shè)備靈敏度高，實現(xiàn)了實際應(yīng)用價值的最大化，為相關(guān)的維護(hù)維修工作提供了一定的便利。光電信息技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用，是一種成熟的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，可以進(jìn)一步降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運營成本，提升工業(yè)生產(chǎn)效率和工業(yè)設(shè)備的技術(shù)水平，對社會生產(chǎn)力的發(fā)展、生產(chǎn)工具的更新以及生產(chǎn)效率的提高具有重要作用。光學(xué)構(gòu)件的低成本性，能夠降低工業(yè)生產(chǎn)中原材料的成本，滿足企業(yè)的迫切需求。光學(xué)技術(shù)是工業(yè)企業(yè)的新的發(fā)展方向，也是我國經(jīng)濟(jì)社會的重要支柱。光電信息技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用是光電信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要標(biāo)志。例如，激光醫(yī)療的應(yīng)用發(fā)展是光電信息技術(shù)的分支之一。激光在醫(yī)療中不僅可以作為一種美容儀器，還可以應(yīng)用于高精尖的醫(yī)療手術(shù)，為醫(yī)學(xué)作出了突出貢獻(xiàn)。經(jīng)過調(diào)查研究，光電信息技術(shù)已廣泛應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備中，如生化分析、內(nèi)鏡影像、眼科設(shè)備、DR、CR以及手術(shù)設(shè)備等，不僅為醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)了一份力量，還為我國人民群眾的身體健康提供了保障。

6 光電信息科學(xué)與工程的發(fā)展規(guī)劃

對于我國光電信息科學(xué)與工程的未來發(fā)展，應(yīng)該在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)4個方面的投入與規(guī)劃。第一，在國家角度上，應(yīng)加大光電信息技術(shù)研究的投入，保障我國光電信息技術(shù)的研究進(jìn)度與研發(fā)資金，以達(dá)到國際先進(jìn)水平。第二，我國要積極學(xué)習(xí)和吸收國際先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)造與先進(jìn)技術(shù)接觸的條件，在技術(shù)上發(fā)揮“走出去”策略，正確認(rèn)識我國光電信息技術(shù)水平與國外先進(jìn)技術(shù)的差距，認(rèn)清現(xiàn)狀與不足，積極追趕國外先進(jìn)技術(shù)，注重技術(shù)的創(chuàng)新，發(fā)展適合我國現(xiàn)實水平與現(xiàn)實需要的光電信息產(chǎn)業(yè)。第三，要注重光電信息技術(shù)人才的培養(yǎng)。對當(dāng)前的國際環(huán)境來說，國力的競爭關(guān)鍵在于人才的競爭。因此，要加大光電信息技術(shù)人才的培養(yǎng)力度，為光電信息技術(shù)研究人員提供更好的工作、生活以及研究環(huán)境。同時，國家和高校要積極改革光電信息專業(yè)，加大光電信息專業(yè)的投入，以學(xué)以致用為教學(xué)前提，根據(jù)我國實際需要培養(yǎng)創(chuàng)新型和研究型人才，積極創(chuàng)新教學(xué)理念，進(jìn)一步細(xì)化光電信息專業(yè)方向，通過產(chǎn)業(yè)應(yīng)用結(jié)合教學(xué)實踐，進(jìn)一步推動我國光電信息科學(xué)的發(fā)展。第四，要積極創(chuàng)新光電信息技術(shù)，掌握光電信息技術(shù)的核心競爭力，實現(xiàn)彎道超車。

7 結(jié) 論

隨著數(shù)字化時代的到來，國際技術(shù)與人才的競爭日益激烈?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步與人才的培養(yǎng)成為影響國家未來競爭力的決定性因素。在這種環(huán)境要求下，我國要在政策上加大研究資金的投入力度，與社會、高校以及企業(yè)一起，加強(qiáng)對光電信息科學(xué)與工程人才的培養(yǎng)，為光電信息技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造一個良好的社會氛圍，不斷追趕超世界先進(jìn)的光電信息技術(shù)水平，從而為中華民族的偉大復(fù)興作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。