光電信息處理技術(shù)精選(九篇)
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第1篇：光電信息處理技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：光電信息科學(xué)與工程；人才培養(yǎng)；教學(xué)改革
一、研究背景
光電信息產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)，隨著合蕪蚌自主創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的建設(shè)和發(fā)展，安徽光電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，從而使光電專業(yè)技術(shù)人才需求快速增加。特別是生產(chǎn)加工類企業(yè)，對具有光電專業(yè)背景、熟悉光電原理和行業(yè)發(fā)展的技術(shù)管理人才需求旺盛。隨著地方高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型發(fā)展，對比企業(yè)對光電人才需求的狀況，以前的培養(yǎng)方案存在與就業(yè)市場脫節(jié)，重視理論及系統(tǒng)性，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，對學(xué)生的實(shí)踐能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維培養(yǎng)不足。為了解決以上問題，近年來，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，借鑒兄弟高校的成功經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)真吸取企業(yè)的建議、接受光電教指分委指導(dǎo)，逐步明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及建設(shè)思路，初步形成有特色、能滿足地方光電企業(yè)人才需求的人才培養(yǎng)方案。根據(jù)市場需求，確定了“光電子技術(shù)”、“光通信與信息處理”兩個(gè)專業(yè)方向，構(gòu)建分層次、模塊化的“平臺”+“模塊”式課程體系。建設(shè)了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、綜合課程設(shè)計(jì)及企業(yè)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)體系。
二、應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革的實(shí)踐
（一）合理定位，優(yōu)化課程體系
地方高校光電信息科學(xué)與工程專業(yè)主要培養(yǎng)適應(yīng)光電信息類企業(yè)需要的應(yīng)用型技術(shù)人才，以適應(yīng)光電信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。以培養(yǎng)企業(yè)需要的應(yīng)用技術(shù)人才為培養(yǎng)目標(biāo)，校企合作修訂了2015級人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。課程體系分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、專業(yè)方向課和專業(yè)選修課5個(gè)層次。在新的培養(yǎng)方案中，保證數(shù)理基礎(chǔ)的前提下，適當(dāng)合并調(diào)整壓縮了物理理論課程，增加了應(yīng)用型課程的比例，加強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。主要開設(shè)了，光電信息物理基礎(chǔ)、物理光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、信息光學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、激光原理與技術(shù)、光電子技術(shù)，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光纖通信原理、傳感器原理與應(yīng)用、數(shù)字信號處理，單片機(jī)原理等。
（二）加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)
學(xué)生的實(shí)踐能力、應(yīng)用能力需要有良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的保障，用好現(xiàn)有中央財(cái)政支持地方高校建設(shè)項(xiàng)目、安徽省高等學(xué)校振興計(jì)劃項(xiàng)目支持實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。2013年光電信息科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)獲批中央財(cái)政、支持地方高校建設(shè)項(xiàng)目，同年獲批該專業(yè)獲批安徽省振興計(jì)劃新專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心的基礎(chǔ)上，獨(dú)立設(shè)立了光電信息科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心。從2012年至今，依托項(xiàng)目資金等共計(jì)投入760多萬元用于購置各類光電儀器設(shè)備，組建了基礎(chǔ)光學(xué)、激光原理與技術(shù)、光電子技術(shù)與檢測、光通信與信息處理技術(shù)4個(gè)實(shí)驗(yàn)分室，建設(shè)了光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作、光電創(chuàng)新設(shè)計(jì)2個(gè)實(shí)訓(xùn)室。經(jīng)過4年的實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，逐步形成了較為系統(tǒng)的、先進(jìn)的、開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。1.有機(jī)整合、獨(dú)立開課，構(gòu)建模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。打破基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立分塊，實(shí)驗(yàn)從屬于理論的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將光電信息科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的實(shí)驗(yàn)組成一個(gè)有機(jī)整體、獨(dú)立開課，構(gòu)建模塊化實(shí)踐教學(xué)體系。[2]如獨(dú)立開設(shè)了基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)、光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、光通信與信息處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)、激光原理與技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)等。2.改革教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立開設(shè)模塊化實(shí)驗(yàn)課程的同時(shí)，開設(shè)足夠的高質(zhì)量的綜合性、設(shè)計(jì)性的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與工程、社會應(yīng)用緊密聯(lián)系，開設(shè)有光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光通信原理課程設(shè)計(jì)、光電檢測課程設(shè)計(jì)等，通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用能力。通過暑期小學(xué)期實(shí)踐教學(xué)，積極引進(jìn)企業(yè)工程技術(shù)人員，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目，實(shí)施暑假實(shí)踐教學(xué)，使實(shí)踐教學(xué)真正貼近企業(yè)，貼近市場。
（三）設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃，鼓勵(lì)學(xué)生參與各種競賽活動
學(xué)校積極實(shí)施因材施教的探索，在人才培養(yǎng)方案中設(shè)立了大學(xué)生科技文化與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分，設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目，學(xué)生自愿報(bào)名組隊(duì)，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，完成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。學(xué)校積極支持學(xué)生參加課外科技實(shí)踐及競賽活動，學(xué)生在全國挑戰(zhàn)杯大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生數(shù)模競賽、電子設(shè)計(jì)大賽、飛思卡爾智能車大賽、全省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽、及學(xué)校組織的光電設(shè)計(jì)競賽中都取得較好的成績。學(xué)生通過競賽，提高學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和方向，促進(jìn)了學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力、實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，[3]從而也提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高畢業(yè)生就業(yè)競爭力。
三、思考與建議
光電信息科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)是一個(gè)長期的過程。我們在4年的建設(shè)實(shí)踐中，有教訓(xùn)也取得了一些經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)光電企業(yè)真正需要的應(yīng)用型人才，創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是我們必須思考和研究的重要課題。首先，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和更新教學(xué)內(nèi)容，淘汰過時(shí)的內(nèi)容，將企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際問題與理論結(jié)合，特別是體現(xiàn)在專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)及各類設(shè)計(jì)、光電設(shè)計(jì)競賽的項(xiàng)目上。其次，建設(shè)具有特色的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)好校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地；建立穩(wěn)定企業(yè)實(shí)習(xí)基地，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目化教學(xué)，通過企業(yè)技能學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)生的實(shí)際操作水平，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力，有利于學(xué)生針對就業(yè)崗位針對性學(xué)習(xí)，提高就業(yè)競爭力。第三，存在的問題和不足。專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的熟練使用也是企業(yè)技術(shù)人員的重要方面，而我校利用課程教學(xué)、暑假實(shí)踐等對學(xué)生進(jìn)行了單片機(jī)類教學(xué)，Matlab仿真等軟件課程教學(xué)，但還缺少光學(xué)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)等訓(xùn)練。因此，我們進(jìn)一步建設(shè)光電仿真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，將加強(qiáng)學(xué)生專業(yè)設(shè)計(jì)軟件使用能力的培養(yǎng)。同時(shí)，我們在2013級人才培養(yǎng)方案中增加了科技創(chuàng)新學(xué)分部分，以強(qiáng)化實(shí)踐與科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。光電信息科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式的探索是一項(xiàng)長期工作。校企合作，創(chuàng)建以能力為中心的人才培養(yǎng)模式，注重提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，必然會培養(yǎng)更多適應(yīng)社會、企業(yè)需求的光電技術(shù)應(yīng)用人才。
參考文獻(xiàn)：
[1]張海明,尚可可,等.地方高校工程應(yīng)用型光電信息科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].物理與工程,2015,(2).
[2]謝嘉寧,陳國杰,等.地方高校光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)與思考[J].中國校外教育,2010,(08).
第2篇：光電信息處理技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】 頻譜監(jiān)測 光電自適應(yīng) 通信技術(shù)
頻譜監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)Ρ尘霸肼晫?shí)施動態(tài)測試，隨時(shí)檢測電磁環(huán)境，保證了通信的可靠性。以光纖作為主要介質(zhì)，電纜作為備用介質(zhì)，設(shè)計(jì)出體積小、重量小，能夠?qū)崿F(xiàn)鏈路自動切換的系統(tǒng)就顯得十分必要。
一、光電自適應(yīng)通信技術(shù)的特性
光電自適應(yīng)通信系統(tǒng)中同時(shí)連接電纜和光纖，通過物理層來調(diào)整首選通信介質(zhì)。通常情況下以光纖作為主選通信介質(zhì)，電纜為備用。如果光纖鏈路出現(xiàn)問題，物理層的接口設(shè)備能夠根據(jù)檢測到的信號情況識別出故障，進(jìn)而自動將通信鏈路轉(zhuǎn)接到電纜上。同樣，可以將電纜作為主選通信介質(zhì)，其自動切換的原理相同。這樣，光電自適應(yīng)擁有兩套鏈路，而且實(shí)現(xiàn)自動切換，保證了通信的可靠性。
二、光電自適應(yīng)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1、光以太網(wǎng)物理接口設(shè)計(jì)。光以太網(wǎng)接口的功能是由光收發(fā)器實(shí)現(xiàn)的，完成光信號與電信號的相互轉(zhuǎn)換，這種傳輸是透明性質(zhì)的。光收發(fā)器在發(fā)送信號時(shí)，首先將電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成光信號之后發(fā)送出去。光信號傳回到光接收端口后，同樣會被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，此時(shí)光收發(fā)器會顯示信號有效，表明接受到的光信號是有效的。光收發(fā)器在接受以及發(fā)送信號時(shí)采用的是獨(dú)立的光纖，標(biāo)準(zhǔn)的1X9封裝，激光波長根據(jù)系統(tǒng)的需要采用了1310nm，數(shù)據(jù)串行速率設(shè)計(jì)為1.25Gb/s，采用FC螺紋接口對機(jī)械進(jìn)行連接，能夠保證連接的可靠度。光收發(fā)器使用的是LVPECL電平的對外接口，與使用CML電平的電接口控制器芯片88E1112相連，要針對兩種不同的電平進(jìn)行信號匹配設(shè)計(jì)。芯片與光收發(fā)器之間的電路如圖1所示。在該電路當(dāng)中，采用的是交流耦合電容，輸入信號的電平由上下拉電阻根據(jù)LVPECL電平的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的。當(dāng)信號從收發(fā)器傳遞到芯片時(shí)，LVPECL的信號負(fù)載則由發(fā)送端的下拉電阻提供，信號線上的電容采用的是交流耦合形式。
2、電以太網(wǎng)物接口設(shè)計(jì)和控制器選擇。在電以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)中使用的是10/100/1000M以太網(wǎng)模型，借助通電連接器，實(shí)現(xiàn)4對以太網(wǎng)收發(fā)信號與網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器之間的連接，信號通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器傳輸給電接口控制器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)協(xié)議以及物理層信號之間的轉(zhuǎn)換。在選擇電接口物理層接口控制器時(shí)，考慮到頻譜檢測系統(tǒng)的工作要求，并且實(shí)現(xiàn)硬件和軟件設(shè)計(jì)簡化的目的，采用了88E1112，它具有比較特殊的光電介質(zhì)自適應(yīng)檢測功能，其內(nèi)部電路能夠?qū)﹄娊涌谝约肮饨涌诘膬煞N信號能量進(jìn)行監(jiān)控。在工作中，如果檢測到電接口有信號能量，則會通過電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)檢測到有光信號能量時(shí)，又能夠通過光纖進(jìn)行信號的發(fā)送和接收。
三、光電自適應(yīng)軟件設(shè)計(jì)分析
1、電接口物理層接口控制器初始化分析。該控制器的初始化軟件操作過程中，內(nèi)部有兩組獨(dú)立的寄存器分別對光接口以及電接口實(shí)施控制，通過設(shè)置進(jìn)而得出應(yīng)該使用的寄存器。通過在高溫以及低溫下的測試和實(shí)際的運(yùn)用情況，調(diào)整對PHY傳輸?shù)組AC的差分電平范圍。
2、頻譜檢測系統(tǒng)工作過程。頻譜檢測設(shè)備對命令信息的控制主要通過以太網(wǎng)接受上位機(jī)，進(jìn)而得到設(shè)備的信號頻率信息、帶寬信息等有關(guān)參數(shù)，對中頻率模擬信號數(shù)字化處理，經(jīng)過變化的中頻信號傳入到信息處理設(shè)備中斷后，系統(tǒng)會依據(jù)信號帶寬進(jìn)而選擇是否進(jìn)行下變頻。當(dāng)下變頻后，頻譜分析該數(shù)字信號，并且處理數(shù)字信號，借助光電自適應(yīng)以太網(wǎng)得將出的結(jié)果傳遞給上位機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對信號的分析和處理。借助頻譜檢測設(shè)備，根據(jù)得到的信號結(jié)果，上位機(jī)會對電子環(huán)境的實(shí)時(shí)使用狀況進(jìn)行判斷，進(jìn)而通過引導(dǎo)，幫助無線電定位系統(tǒng)有效識別和定位特點(diǎn)頻率信號。
四、結(jié)語
在機(jī)載環(huán)境下，頻譜檢測系統(tǒng)對通信安全、通信設(shè)備的體積以及重要有一定要求，將光電自適應(yīng)通信技術(shù)運(yùn)用到頻譜檢測系統(tǒng)當(dāng)中，不僅大大簡化了系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，而且有效地提高了信息傳輸?shù)目煽啃?，設(shè)備的重量和體積也減小。
參 考 文 獻(xiàn)
第3篇：光電信息處理技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】視頻圖像 火災(zāi)報(bào)警 感煙探測器
中圖分類號：U260.4+23文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一、紡織生產(chǎn)廠房的生產(chǎn)工序及環(huán)境特點(diǎn)
紡織廠的工序分為：清花梳棉并條粗紗細(xì)沙絡(luò)筒包裝等工序；
車間消防特點(diǎn)：
人員相對密集：紡織行業(yè)是典型的人員密集型產(chǎn)業(yè)。
原料易燃：棉紡企業(yè)生產(chǎn)中大部分原料的燃點(diǎn)都很低，極易引起火警。如棉花的燃點(diǎn)為210℃，處于松散狀態(tài)的棉纖維為150℃。
塵絮大量集聚：紡織企業(yè)在清花、梳棉過程中，會產(chǎn)生大量的花絮、棉塵等，隨著車間氣流四處飄散，積聚在橫梁上、夾層內(nèi)，甚至是墻面上。而積聚的纖維、花絮、棉塵導(dǎo)熱性較差，熱量難以散發(fā)，一旦遇到火星、火苗，就會迅速燃燒。
火災(zāi)時(shí)會產(chǎn)生大量煙霧：大量棉、紗及包裝用的塑料包裝物等物品燃燒時(shí)，會產(chǎn)生大量煙霧和有毒有害氣體，主要為NO、NO2、CO、SO2等，滅火難度大。
附圖1：某紡織廠房布置平面圖
二、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的選型
1、點(diǎn)型光電感煙探測器
點(diǎn)型光電感煙探測器一般適用于飯店、旅館、教學(xué)樓、電子計(jì)算機(jī)房、通訊機(jī)房、辦公樓的廳堂、臥室、辦公室書庫、檔案庫等相對比較潔凈的場所，如果有大量水汽滯留、可能產(chǎn)生腐蝕性氣體、氣流速度大于5m/s、相對濕度經(jīng)常大于95%、在正常情況下有煙滯留的場所不宜選用感煙探測器。
紡織生產(chǎn)廠房不適宜用光電感煙探測器，原因如下：1）紡織廠內(nèi)有大量的粉塵和飛絮，點(diǎn)型光電感煙探測器容易被棉塵堵塞, 造成探測器失靈或誤報(bào), 大部分同類廠都有此現(xiàn)象發(fā)生, 所以需定期取清洗、 維護(hù)。2）大部分棉紡企業(yè)采用“中央空調(diào)”對車間的溫度和濕度進(jìn)行控制，廠房內(nèi)基本上都用石膏板吊頂，吊頂上是技術(shù)夾層，因廠房內(nèi)的溫度底下高頂上低，導(dǎo)致在吊頂上產(chǎn)生冷凝水，特別是在冬天最容易出現(xiàn)，這就使感煙探測器內(nèi)進(jìn)水，使設(shè)備損壞以及信號線絕緣阻值得不到技術(shù)要求，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。
2、線型光束感煙探測器
線型光束感煙探測器，利用紅外線組成探測源，利用煙霧的擴(kuò)散性可以探測紅外線周圍固定范圍之內(nèi)的火災(zāi)，線型光束感煙探測器通常是由分開安裝的、經(jīng)調(diào)準(zhǔn)的紅外發(fā)光器和收光器配對組成的；其工作原理是利用煙減少紅外發(fā)光器發(fā)射到紅外收光器的光束光量來判定火災(zāi)，這種火災(zāi)探測方法通常被稱做煙減光法，紅外光束感煙探測器又分為對射型和反射型兩種。
該探測器的主要優(yōu)點(diǎn)有兩點(diǎn)：一是成本低，調(diào)試時(shí)間少；二是布線費(fèi)比前二種型式減少一半，主要是因?yàn)槠涮綔y單元和反光板之間沒有電氣連接線。所以，特別適合保護(hù)古建筑，不僅育利于古建筑的美觀，而且還安裝簡單，其需對收發(fā)光器探測單元進(jìn)行謂準(zhǔn)，這一點(diǎn)對于極高而又不易進(jìn)入的安裝現(xiàn)場來說，是個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)。它還具有誤報(bào)少的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榉垂獍逵袀€(gè)極寬的光束接收角(士10%)。它還具有自動補(bǔ)償功能，即使在到達(dá)信號探測單元的信號量發(fā)生變化時(shí)，探測器仍能正確工作。
線型光束感煙探測器適用場所：1）無遮擋的大空間或有特殊要求的房間，宜選擇紅外光束感煙探測器。2）符合下列之一的場所，不宜選擇紅外光束感煙探測器： 有大量粉塵、水霧滯留； 可能產(chǎn)生蒸氣和油霧； 在正常情況下有煙滯留；3） 探測器固定的建筑結(jié)構(gòu)由于振動等會產(chǎn)生較大位移的場所。
線型光束感煙探測器在紡織廠房使用的局限性：
1） 由于紡織生產(chǎn)廠房內(nèi)有大量棉塵，容易造成誤報(bào)。2）廠房內(nèi)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)震動很大，容易造成發(fā)射器因長期震動使方向發(fā)生偏移，導(dǎo)致故障，維護(hù)比較困難。
3、空氣采樣系統(tǒng)
空氣采樣系統(tǒng)包括探測器和采樣網(wǎng)管。探測器由吸氣泵、過濾器、激光探測腔、控制電路、顯示電路等組成。吸氣泵通過PVC管或鋼管所組成的采樣管網(wǎng)，從被保護(hù)區(qū)內(nèi)連續(xù)采集空氣樣品放入探測器。空氣樣品經(jīng)過過濾器組件濾去灰塵顆粒后進(jìn)入探測腔，探測腔有一個(gè)穩(wěn)定的激光光源。煙霧粒子使激光發(fā)生散射，散射光使高靈敏的光接收器產(chǎn)生信號。經(jīng)過系統(tǒng)分析，完成光電轉(zhuǎn)換。煙霧濃度值及其報(bào)警等級由顯示器顯示出來。主機(jī)通過繼電器或通訊接口將電信號傳送給火災(zāi)報(bào)警控制中心和集中顯示裝置。
紡織生產(chǎn)廠房不宜采用空氣采樣系統(tǒng)：最主要的原因是廠房內(nèi)有大量的纖維飛絮，由于空氣采樣系統(tǒng)是通過主動吸氣完成對煙霧的分析，采樣孔孔徑很小，在2mm~5mm之間，所以空間中的飛絮極易堵塞采樣孔，使系統(tǒng)失靈。
4、圖像型火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)
圖像型火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是九十年代中期興起的通過視頻圖像探測火焰和煙霧的一種新型的智能火災(zāi)探測系統(tǒng)，本人經(jīng)十多年現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為該系統(tǒng)有效解決了紡織生產(chǎn)廠房的火災(zāi)探測。
三、圖像型火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)
探測部分
線型光束圖像感煙火災(zāi)探測器（又稱光截面探測器）采用光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)，在探測方式上屬于線型光束感煙火災(zāi)探測器。它可對被保護(hù)空間實(shí)施任意曲面式覆蓋，不需要準(zhǔn)直光路，具有一個(gè)接收器對應(yīng)多個(gè)發(fā)射器的特點(diǎn)，能分辨發(fā)射光源和干擾光源，具有保護(hù)面積大、響應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn)；同時(shí)具有防塵、防潮、防腐蝕功能。線型光束圖像感煙火災(zāi)探測器可以廣泛應(yīng)用于在發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生煙霧的場所，如煙草企業(yè)的煙葉倉庫、成品倉庫，紡織企業(yè)的棉麻倉庫、原料倉庫等，也可使用于環(huán)境惡劣的場所。
因紡織生產(chǎn)廠房火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的是大量煙霧，所以圖像型感火焰探測器就不做介紹。
控制中心部分
控制中心部分一般設(shè)置在消防控制室內(nèi)，包括信息分析處理設(shè)備，視頻處理設(shè)備（圖像切換、顯示、記錄設(shè)備），以及火災(zāi)報(bào)警設(shè)備。該部分主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場的信息分析、火災(zāi)信息提取、火災(zāi)報(bào)警等功能，在使用雙波段圖像火災(zāi)探測器的系統(tǒng)中，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)控功能。
火災(zāi)探測報(bào)警：
前端探測器所采集的現(xiàn)場信息通過視頻同軸線纜（或其它圖像傳輸設(shè)備）傳回控制中心，經(jīng)視頻分配器，將每路信息分配成兩路：一路送給視頻切換器，一路送給防火并行處理器。
視頻切換器把各路現(xiàn)場信息以循環(huán)切換的方式傳送給信息處理主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行巡檢；防火并行處理器對每一路現(xiàn)場信息作并行實(shí)時(shí)處理，一旦檢測到火災(zāi)信號便向信息處理主機(jī)發(fā)出預(yù)警信號；信息處理主機(jī)優(yōu)先對預(yù)警信號進(jìn)行確認(rèn)。巡檢與并行處理相結(jié)合為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確報(bào)警提供了可靠保證。
可以根據(jù)實(shí)際被防護(hù)場所的火險(xiǎn)等級不同，現(xiàn)場設(shè)置防火靈敏度。
對確認(rèn)為真實(shí)火情的信息，由信息處理主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號，自動聲光報(bào)警；自動顯示對應(yīng)報(bào)警區(qū)域的現(xiàn)場圖像，并自動啟動錄像機(jī)進(jìn)行記錄；值班員通過現(xiàn)場圖像和對講電話指揮撲救和疏散，并通過聯(lián)動控制臺啟動消防聯(lián)動設(shè)備；在無人狀態(tài)下，主機(jī)按設(shè)定程序自動啟動消防聯(lián)動設(shè)備。
圖像監(jiān)控方面：
該部分功能與閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)基本相同。
在使用了雙波段圖像火災(zāi)探測器的系統(tǒng)中，由雙波段圖像火災(zāi)探測器采集的彩色（或紅外）視頻信號經(jīng)視頻同軸線纜（或其它圖像傳輸設(shè)備）送回控制中心，經(jīng)視頻處理設(shè)備（畫面分割器、矩陣切換器等）送至圖像顯示設(shè)備（監(jiān)視器等）、圖像記錄設(shè)備（錄像機(jī)或硬盤記錄儀）及信息處理主機(jī)顯示器上，實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)控功能。畫面的選擇、控制由信息處理主機(jī)實(shí)現(xiàn)，也可以由矩陣切換器實(shí)現(xiàn)。
第4篇：光電信息處理技術(shù)范文
本書將從物理、技術(shù)和設(shè)備操作方面對使用硅及相關(guān)合金制備的光子器件進(jìn)行概述，包括以下內(nèi)容：1硅光子學(xué)概述，從介紹VLSI的發(fā)展過程以及存在的問題出發(fā)引出本書將要講述的內(nèi)容；2硅的基本性能，介紹了硅能帶結(jié)構(gòu)、狀態(tài)密度函數(shù)和雜質(zhì)，并講述了硅基異質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)；3量子結(jié)構(gòu)，對量子阱、量子線和點(diǎn)、超晶格、Si基量子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了講述；4光學(xué)過程，主要講述了半導(dǎo)體中相關(guān)光學(xué)過程基本理論，包括光學(xué)常數(shù)、基本概念以及光吸收、發(fā)射等理論；5量子結(jié)構(gòu)中的光學(xué)過程，主要講述量子井、量子線和量子點(diǎn)這些納米結(jié)構(gòu)中的光學(xué)過程的基本原理；6硅光發(fā)射器，主要講述了半導(dǎo)體發(fā)光基本原理，以及具體半導(dǎo)體光發(fā)射器，并對激發(fā)光發(fā)射進(jìn)行展望；7硅光調(diào)制器，主要講述了光調(diào)制相關(guān)的一些基本物理效應(yīng)以及硅的電折射效應(yīng)和熱光效應(yīng)，介紹了光調(diào)制器一些特性以及相關(guān)的光、電結(jié)構(gòu)，最后講述了高帶寬光調(diào)制器；8硅光電檢測器，介紹了光電檢測器原理以及重要性質(zhì)，講述了一些具體的光電檢測器；9拉曼激光，主要講述了拉曼激光的概念、簡化理論、硅的拉曼效應(yīng)，并對拉曼系數(shù)進(jìn)行了介紹，最后具體講述了一種連續(xù)波拉曼激光；10導(dǎo)光波導(dǎo)言，介紹了光導(dǎo)的射線光理論以及反射系數(shù)，講述了集中具體的波導(dǎo)：平面波導(dǎo)模型、光導(dǎo)波理論、3D光波導(dǎo)，最后講述了波導(dǎo)損耗、波導(dǎo)與光器件的耦合；11平面波導(dǎo)器件原理，講述了平面波導(dǎo)耦合模型、直接耦合器、分布式布拉格反射鏡，并具體講述了一些平面波導(dǎo)器件；12用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的波導(dǎo)，主要講述了陣列波導(dǎo)光柵的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，介紹了提高陣列波導(dǎo)光柵性能的方法，列舉了具體應(yīng)用；13制備工藝及材料系統(tǒng)，主要講述了光電子器件制備的主要工藝及材料處理方法。
本書描繪了硅光子學(xué)器件的基本工作原理和結(jié)構(gòu)，并深入講述了硅光子學(xué)現(xiàn)在發(fā)展以及展望了硅光子學(xué)未來，可以作為高等院校高年級本科生和研究生的教材和參考書，也可作為半導(dǎo)體光子學(xué)、光電集成、光電子器件、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)光互連及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員的參考書。
作者M(jìn). Jamal Deen是加拿大McMaster大學(xué)的教授， IEEE Transactions on Electron Devices的編輯，F(xiàn)luctuations and Noise Letters的執(zhí)行編輯，加拿大皇家學(xué)會會士，加拿大工程院院士， IEEE院士， 美國物理學(xué)會會士。他目前的研究領(lǐng)域是：微米納米電子學(xué)、光電子學(xué)及其在生命和環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用。
第5篇：光電信息處理技術(shù)范文
關(guān)鍵詞 高分辨率圖像 CCD 處理流程 PACS
科學(xué)研究和統(tǒng)計(jì)表明，人們通過視覺系統(tǒng)所獲得的信息量大約占所有信息量總和的75%，這足以讓人們重視到圖像對于信息的處理是多么的重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為了能對圖像進(jìn)行加工和處理，數(shù)字圖像技術(shù)出現(xiàn)了許多有關(guān)的新理論、新方法、與新設(shè)備。其中，高分辨率圖像處理技術(shù)就是較為引人注目的領(lǐng)域之一。
電荷耦合器件CCD是一種金屬--氧化物--半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的新型光電轉(zhuǎn)換器件。它能儲存由光產(chǎn)生的信號電荷，當(dāng)對它施加特定的時(shí)序信號時(shí)，其儲存的信號電荷便可在CCD內(nèi)作定向傳輸而實(shí)現(xiàn)自掃描。由于它具有幾何精度高、穩(wěn)定性好、噪音小、非接觸性檢測和光譜響應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而在圖像傳感和信息處理等方面應(yīng)用廣泛，發(fā)展非常迅速。本文主要討論以CCD相機(jī)作為圖像輸入的高分辨率圖像的處理流程。
一、圖像的采集原理
對于一幅彩色圖像，無論其光譜分布如何，都可以分解成紅、綠、藍(lán)三幅單色圖像，然后利用光電變換和電子束掃描把每一幅單色圖像分解成像素并順序傳送，從而得到與三幅單色圖像各象素亮度成比例的紅、綠、藍(lán)三基色電信號，在接收端利用這三基顏色電信號分別控制三個(gè)電子槍的束電流，轟擊三色熒光粉，得到彩色的重現(xiàn)。這就是彩色圖像的采集原理。
二、圖像的傳輸與壓縮
遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的通信介質(zhì)選擇要兼顧到費(fèi)用與寬帶的成本效益關(guān)系，帶寬越寬，傳輸速度越快，網(wǎng)絡(luò)容量越大。決定網(wǎng)絡(luò)通信的條件因素是，需要傳送的信息量，文件的平均大小，必須返回的時(shí)間，以及高峰時(shí)間的信息流量。通信寬帶與信息量之間的矛盾，可采用圖像壓縮技術(shù)予以解決。
在獲取數(shù)字圖像后，通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)將圖像直接傳到工作站進(jìn)行閱讀診斷，或傳送到圖像服務(wù)器進(jìn)行存貯管理。
一幅數(shù)字圖像保存在計(jì)算機(jī)中要占用一定的內(nèi)存空間，這個(gè)空間的大小就是數(shù)字圖像文件的數(shù)據(jù)量大小。圖像中的像素?cái)?shù)量越多、圖像深度越大，則數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量就越大。為了獲得與有效遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)服務(wù)相適應(yīng)的傳輸速率和降低文件貯存空間，遠(yuǎn)程醫(yī)療在傳輸上需采用圖像壓縮技術(shù)。目前公認(rèn)的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)是JPEG和MPEG，分別適用于靜止圖像和動態(tài)圖像的壓縮編碼。JPEG不僅可以壓縮數(shù)字X線圖像，而且適用于CT、MRI、DSA及超聲等一切灰度圖像或真彩圖像的壓縮，并能獲得滿意的放射學(xué)壓縮圖像。最新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)是基于小波變換的JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)，已在高分辨率圖像壓縮方面的到了成功的應(yīng)用。
三、圖像的顯示
由于圖像信息是由人眼來獲取和感應(yīng)的，因此研究線性視覺感知，需要在圖像顯示處理中充分考慮人眼的視覺特性。人眼對亮度的敏感度是非線性的，人眼在對明處的對比敏感度比在暗處高，即人眼在亮處能分辯出相對更小的亮度變化。顯示器是遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要組件，決定了對圖像的顯示能力，關(guān)系到遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)的應(yīng)用效果。從物理角度，選擇顯示器和顯示卡要充分考慮空間分辨率亮度范圍、刷新頻率等物理特性。對顯示的圖像要注意保真度、信息性和吸引性。圖像保真度，可以用空間分辨率、灰階度、亮度/對比度、信噪比等參數(shù)表述。圖像信息性，可以用診斷上的重要特征或特性的可視性，或一些特定異象的可探測性來表示。圖像吸引性與顯示圖像的美學(xué)屬性有關(guān)，如彩色圖像的色彩逼真度等。
四、圖像的質(zhì)量控制
由于遠(yuǎn)程醫(yī)療包含了圖像采集、處理、顯示等多個(gè)步驟，其中每個(gè)環(huán)節(jié)都可能引入誤差，導(dǎo)致畫面質(zhì)量退化，影響診斷的準(zhǔn)確性。因此，必須有一套嚴(yán)格周密的質(zhì)量控制制度定期對整個(gè)環(huán)節(jié)及單個(gè)組成設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量控制，以確保系統(tǒng)始終保持在一定水平。鑒于遠(yuǎn)程醫(yī)療涉及諸多復(fù)雜的人機(jī)互動，操作者的細(xì)小誤差都可能影像診斷結(jié)果，故有必要加強(qiáng)對操作人員的技術(shù)培訓(xùn)和考核，培養(yǎng)在顯示工作站上讀片的習(xí)慣與技巧，避免因主觀因素造成誤差，以保證遠(yuǎn)程醫(yī)療的運(yùn)行質(zhì)量。
五、圖像的存貯與管理
遠(yuǎn)程醫(yī)療中圖像的存貯與管理，主要依賴于PACS以現(xiàn)實(shí)無膠片化運(yùn)作。PACS是一個(gè)對圖像數(shù)字信號進(jìn)行采集、存貯、傳輸、管理等綜合信息處理的應(yīng)用系統(tǒng)，通過DICOM的開放性與互聯(lián)性作用，能使圖像在PACS之間，PACS與數(shù)字成像設(shè)備之間，以及不同的數(shù)字成像設(shè)備之間進(jìn)行交換。PACS是遠(yuǎn)程醫(yī)療不可缺少的一部分。PACS系統(tǒng)是應(yīng)用在醫(yī)院影像科室的系統(tǒng)，主要的任務(wù)就是把日常產(chǎn)生的各種醫(yī)學(xué)影像（包括核磁，CT，超聲，各種X光機(jī)，各種紅外儀、顯微儀等設(shè)備產(chǎn)生的圖像）通過各種接口（模擬，DICOM，網(wǎng)絡(luò)）以數(shù)字化的方式海量保存起來，當(dāng)需要的時(shí)候在一定的授權(quán)下能夠很快的調(diào)回使用，同時(shí)增加一些輔助診斷管理功能。它在各種影像設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)和組織存儲數(shù)據(jù)具有重要作用。
六、總結(jié)
目前，遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到利用高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字、圖像、語音的綜合傳輸，并且實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的語音和高清晰圖像的交流。如何有效的處理高分辨率圖像，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)應(yīng)用提供更好的保障，是醫(yī)療信息處理工作的重點(diǎn)。而高分辨率圖像嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚砹鞒虅t是重中之重。
第6篇：光電信息處理技術(shù)范文
5G信道編碼技術(shù)
靜止和移動場景、短包和長包場景的外場測試增益穩(wěn)定性能優(yōu)異，與高頻毫米波頻段上的組合測試實(shí)現(xiàn)了高達(dá)27Gbps的業(yè)務(wù)速率。5G要實(shí)現(xiàn)的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千億的連接、1毫秒的時(shí)延能力，必須以革命性的基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新來提升網(wǎng)絡(luò)性能。
高效信道編碼技術(shù)以盡可能小的業(yè)務(wù)開銷增加信息傳輸?shù)目煽啃?，信道編碼效率的提升將直接反映到頻譜效率的改善。構(gòu)造可達(dá)到信道容量或者可逼近信道容量（Shannon限）的信道編碼方法，以及可實(shí)用的線牲復(fù)雜度的譯碼算法一直是信道編碼技術(shù)研究的目標(biāo)。
芯片光傳輸
頻寬密度增加10至50倍研究
半導(dǎo)體技術(shù)的精進(jìn)讓芯片可執(zhí)行更多運(yùn)算，但卻無法增加芯片間通訊的頻寬。目前芯片傳輸所消耗的功率已超過芯片功耗預(yù)算的20%，這項(xiàng)新技術(shù)在低功耗的情況下改善一個(gè)數(shù)量級的芯片通信頻寬，替目前面臨瓶頸的電晶體技術(shù)立下新的里程碑。使用光學(xué)元件進(jìn)行芯片到記憶體的傳輸將可降低功耗并增加時(shí)脈，未來還可能協(xié)助達(dá)到百萬兆等級（Exascale）的運(yùn)算。
光子神經(jīng)形態(tài)芯片
利用光子解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路速度受限這一難題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路已在計(jì)算領(lǐng)域掀起風(fēng)暴，科學(xué)家希望制造出更強(qiáng)大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電路，其關(guān)鍵在于制造出能像神經(jīng)元那樣工作的電路或稱神經(jīng)形態(tài)芯片，但此類電路的主要問題是要提高速度。
光子計(jì)算是計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域的“明日之星”，與電子相比，光子擁有更多帶寬，能快速處理更多數(shù)據(jù)。但光子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)制造成本較高，因此一直未被廣泛采用。
所以這將開啟一個(gè)全新的光子計(jì)算產(chǎn)業(yè)，硅光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可能會成為更加龐大的、可以擴(kuò)展信息處理的硅光子系統(tǒng)家族的“排頭兵”。
利用城市現(xiàn)有光纖
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子傳輸技術(shù)
這是首次在現(xiàn)有的城市光纜中實(shí)驗(yàn)量子傳輸。此前研究人員僅僅能夠在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下實(shí)現(xiàn)這一距離的量子傳送，通過量子傳送的方式可以實(shí)現(xiàn)加密信息的絕對安全傳輸，其允許信息發(fā)送者將“無形信息”發(fā)送給接受者，而在量子網(wǎng)絡(luò)上是無法實(shí)現(xiàn)信息攔截的。
在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行量子傳輸，涉及到一系列問題，是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)，該實(shí)驗(yàn)克服了這些問題，是未來量子互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。
光纖傳輸技術(shù)
可供全球48億人通話
隨著AR/VR、4K高清等技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智慧城市等多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都依賴海量數(shù)據(jù)的高速傳輸，這就需要底層的信息高速公路越寬越好。多芯單模技術(shù)，就好比在一根光纖中開辟了多條并行道路，讓總運(yùn)力大為提升。
芯片到芯片通信技術(shù)
該項(xiàng)目引入硅光電技術(shù)和WDM作為提升容量、降低功耗的路由機(jī)制，將分別在光引擎級和板級實(shí)現(xiàn)1.6Tb/s和25.6Tb/s的吞吐量。在服務(wù)器機(jī)架設(shè)計(jì)中采用芯片到芯片通信是目前高端服務(wù)器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，可以有效增加數(shù)據(jù)吞吐能力，并減少物理空間、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度、開關(guān)及線纜的用量和能耗。
最高密度光纖傳輸技術(shù)
這一研發(fā)打破了光纖芯線的傳輸容量界限，在全球范圍內(nèi)開展起來。但若考慮實(shí)際可利用的光纖直徑的上限和芯線彎曲度分布控制性等問題，不僅芯線數(shù)量增加，如果模塊數(shù)量增加的話，1根光纖超越50個(gè)隧道相對比較困難。
NTT等公司將通過這項(xiàng)研究，隨著今后數(shù)據(jù)通信量的增加，多貝脫比特處，其1000倍的檢測點(diǎn)方面也可滿足信賴性較高的光纖，實(shí)現(xiàn)道路的開通。此次研l(wèi)的光纖，將于2020年推向?qū)嵱没诔掷m(xù)增加的數(shù)據(jù)通信需求方面，有望持續(xù)滿足光纖傳輸基礎(chǔ)。
光子集成多光子糾纏量子態(tài)以及片上光頻梳研究
此次研究在Si3N4微環(huán)內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了可見光光頻梳，得到跨越S-C-L三個(gè)通信波段的頻率間隔為200GHz的糾纏光子對。這在大規(guī)模集成的片上糾纏光子源已成為量子應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的迫切需求。
該研究開創(chuàng)了片上產(chǎn)生和控制復(fù)雜量子態(tài)的時(shí)代，并提供了一個(gè)可規(guī)模化集成的光量子信息處理平臺。該工作是繼片上并行預(yù)報(bào)（Heraled）單光子源和片上交叉偏振糾纏光子對之后在光子集成片上量子光學(xué)研究上的又一重要進(jìn)展。
光纖傳輸速率突破1Tb/s
2016年10月，諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室、德意志電信T-Lab實(shí)驗(yàn)室以 及慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TechnicalUniversityofMunich，TUM）在一次光纖通信現(xiàn)場試驗(yàn)中，通過一項(xiàng)新的調(diào)制技術(shù)，研究人員達(dá)到了前所未有的傳輸容量和光譜效率。當(dāng)可調(diào)傳輸速率隨著信道情況和通信量需求而進(jìn)行動態(tài)適應(yīng)的時(shí)候，光網(wǎng)絡(luò)的靈活性和性能可以得到最大化。
作為安全保障的歐洲路由技術(shù)（SafeandSecureEuropeanRouting，SASER）項(xiàng)目的一部分，這個(gè)在德意志電信已經(jīng)部署的光纖網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)達(dá)到了1Tb/s的傳輸速率。PCS新調(diào)制方式的試驗(yàn)，在給定的信道上達(dá)到更高的傳輸容量，顯著地改善了光通信的光譜效率。PCS聰明地以相比于小幅度的星座點(diǎn)更低的頻率來使用那些具有大幅度的星座點(diǎn)來傳輸信號，這樣平均來講對于噪聲和其他損傷具有更好的適應(yīng)性，這使得能夠?qū)鬏斔俾蔬M(jìn)行調(diào)整以完美地適應(yīng)傳輸信道，從而得到30%的容量提升。德意志電信提供了一個(gè)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來評估和演示類似此類的高度創(chuàng)新的傳輸技術(shù)。將來它還將支持更高層級的測試場景和技術(shù)，并在已經(jīng)鋪設(shè)的光纖基礎(chǔ)設(shè)施上增加容量、覆蓋距離以及靈活性。
基于LED實(shí)現(xiàn)610Mbps單路實(shí)時(shí)傳輸
2016年1月，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所集成光電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主持的北京市科技計(jì)劃課題“室內(nèi)高速可見光通信系統(tǒng)收發(fā)器件與越區(qū)切換技術(shù)研發(fā)”宣布已按計(jì)劃完成。
第7篇：光電信息處理技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：光信息處理；偏振復(fù)用；全光再生；波長變換；高非線性光纖
為了滿足P比特級光交換網(wǎng)絡(luò)的需求(包括高傳輸容量、可變傳輸比特率、不同調(diào)制方法、不同復(fù)用和解復(fù)用形式等)，同時(shí)保障數(shù)據(jù)的安全可靠、高速多維(包括多波長一信道、多偏振態(tài))，光信息處理無疑是關(guān)鍵技術(shù)之一。目前的光信息處理方式分為電信息處理和光信息處理兩種。電信息處理主要應(yīng)用于基于數(shù)字信號處理(DsP)技術(shù)的均衡和補(bǔ)償?shù)确矫妗Ｓ捎陔娮印捌款i”和光電光(OEO)轉(zhuǎn)換效率的限制，基于電子的信息處理方式在未來較長時(shí)間內(nèi)還無法滿足P比特級光網(wǎng)絡(luò)的(超)高速需求；另一方面，由于光子技術(shù)具有超寬帶和超高速響應(yīng)(飛秒量級)的特點(diǎn)，全光信息處理在P比特級的交換光網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要的地位。一般來講，_由于光子技術(shù)中不需要對每個(gè)比特進(jìn)行特殊控制或者操作，因此光子元件或功能單元對信息的處理可以與速率和調(diào)制格式無關(guān)，這種在時(shí)域和頻域的全透明特性隨著人們對信號傳輸速度的要求越來越高而成為一個(gè)重要的研究方向。
目前許多光子材料都可以作為全光信號處理的非線性介質(zhì)，包括高非線性光纖(HNLF)、周期極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰(PPLN)波導(dǎo)、硅波導(dǎo)等。其中，基于光纖的解決方案可以方便地與現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)直接互聯(lián)與融合，而且成本相對較低。盡管很多新型光纖如光子晶體光纖(PCF)、摻氧化鉍高非線性光纖(Bi-HNLF)等在光信息處理中都顯示出較大的潛力，但實(shí)際中最常用的還是基于硅結(jié)構(gòu)的HNLF。在集成光子器件方面，集成波導(dǎo)器件在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1.28Tbit／s的信號處理速度。
在過去的10年中，人們利用這些非線性介質(zhì)中的各種非線性效應(yīng)，在越來越快的傳輸速度下，成功實(shí)現(xiàn)了波長轉(zhuǎn)換、信號再生、多點(diǎn)傳送、復(fù)用以及波長交換等網(wǎng)絡(luò)功能。這些效應(yīng)包括：PPLN中的級聯(lián)二次諧波。級聯(lián)倍頻與差頻(cSHG／DFG]，級聯(lián)和頻與差頻(CSFG／DFG)；光纖、波導(dǎo)中的自相位調(diào)制(SPM)，交叉相位調(diào)制(XPM)，交叉增益調(diào)制(XGM)以及四波混頻(FWM)等。
為了讓大家更清楚了解光信息處理的重要性及挑戰(zhàn)，本文首先介紹產(chǎn)生超高速信號的幾種常用復(fù)用技術(shù)；然后總結(jié)近年來超高速光信息處理技術(shù)在實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能中的應(yīng)用，包括信號再生、波長轉(zhuǎn)換、碼型變換、邏輯門以及組播等；最后針對目前廣泛采用但極具挑戰(zhàn)性(對光信息處理而言)的偏振復(fù)用系統(tǒng)，本文介紹相關(guān)工作進(jìn)展(以全光再生和波長轉(zhuǎn)換為例)。
1、T比特級大容量信道傳輸技術(shù)
光纖最重要的一個(gè)特點(diǎn)是容量大，可以傳輸超高速率的數(shù)字信號。P比特級光網(wǎng)絡(luò)作為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢，要求網(wǎng)絡(luò)中單信道傳輸速率達(dá)到T比特以上。但是隨著單信道傳輸速率的提升，光纖本身的損耗、非線性、色散等因素，使光信號在傳輸過程中發(fā)生畸變，制約了系統(tǒng)性能，因此通過調(diào)制直接到達(dá)T比特非常困難。經(jīng)過研究人員的不懈努力，直接調(diào)制的單信道傳輸速率從20世紀(jì)90年代的2.5 Gbit／s調(diào)到40 Gbit／s甚至更高。更為重要的是，通過不同的復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單信道T比特級的傳輸容量。
所謂復(fù)用技術(shù)，是指在發(fā)送端將多路信號按照某一方式合成，然后送入信道中傳輸，接收端采用某些處理方法將接收到的混合信號還原成多路源信號，從而避免了網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)建設(shè)。復(fù)用方式包括頻分復(fù)用(FDM)、波分復(fù)用(WDM)、時(shí)分復(fù)用(TDM)、碼分復(fù)用(CDM)以及偏振復(fù)用(PDM)等。在光正交頻分復(fù)用(0FDM)技術(shù)和傳統(tǒng)的光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)的推動下，目前光纖中單信道的信息傳輸速率已經(jīng)超過1 Tbit／s。
1.1 正交頻分復(fù)用
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種特殊的多載波傳輸方案，也可以看成是一種信號調(diào)制技術(shù)，特點(diǎn)是各個(gè)子載波正交，頻譜可以相互重疊，這樣不但減小了載波間干擾，還大大提高了頻譜利用率，能夠很好地對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾，且可以有效地消除信號由于多徑傳輸所帶來的碼間干擾(ISI)，是許多典型接人系統(tǒng)的物理層核心技術(shù)。
鑒于OFDM的技術(shù)優(yōu)勢，將其引入到光纖通信系統(tǒng)中是近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明在不采取任何補(bǔ)償?shù)那闆r下采用OFDM技術(shù)的單模光纖通信系統(tǒng)可以將10 Gbids信號傳輸1000 km以上。采用光OFDM直接調(diào)制的300m多模光纖的鏈路在高速通信中也表現(xiàn)出了良好工作性能。在光纖通信系統(tǒng)中引入OFDM技術(shù)可以很明顯地改善系統(tǒng)性能，所以研究基于OFDM的多模(多芯)光纖通信系統(tǒng)對短距離高速大容量信息通信有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。具體的內(nèi)容可以見。
1.2 光時(shí)分復(fù)用
光時(shí)分復(fù)用(0TDM)技術(shù)克服了放大器級聯(lián)產(chǎn)生的增益不平坦和光纖非線性的限制，被認(rèn)為是一種影響較為長遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。未來網(wǎng)絡(luò)如果采用全光交換和全光路由，則OTDM的一些特點(diǎn)使它作為全光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一更具吸引力，例如上下話路方便，可適用于本地網(wǎng)和主干網(wǎng)。目前基于OTDM的傳輸速率已經(jīng)可以高達(dá)數(shù)太比特每秒。另一方面，由于OTDM必須采用歸零碼超短脈沖，占用帶寬寬，而且色散和色散斜率影響較為顯著。
OTDM傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括超短光脈沖發(fā)生技術(shù)、全光時(shí)分復(fù)用，解復(fù)用技術(shù)和超高速定時(shí)提取技術(shù)等。例如，對于超短光脈沖發(fā)生技術(shù)，從時(shí)域看，要求超短光脈沖的－20 dB脈寬小于單位比特時(shí)長；而從頻域看，由于信號脈沖的譜寬是傳輸距離的限制因素，頻譜越寬信號的色散損傷就越嚴(yán)重，因而希望信號譜寬要盡可能小。對于時(shí)分復(fù)用與解復(fù)用技術(shù)，使用電子電路的最高速率目前只能達(dá)到幾十吉比特每秒，因而人們正在研制全光控制的各種超高速邏輯單元，包括速度在皮秒(ps)量級的超高速全光開關(guān)，尤其是基于非線性效應(yīng)的全光開關(guān)，如光學(xué)克爾開關(guān)、四波混頻(FWM)開關(guān)、交叉相位調(diào)制(XPM)開關(guān)及非線性光學(xué)環(huán)路鏡(NOLM)等結(jié)構(gòu)。
1.3 偏振復(fù)用
從近些年來國際光纖通信系統(tǒng)傳輸容量不斷突破的技術(shù)途徑來看，偏振復(fù)用(PDM)技術(shù)無疑是最為常用
的提高信道速率的復(fù)用技術(shù)。它利用光在單模光纖中傳輸?shù)钠裉匦?，將傳輸波長的兩個(gè)獨(dú)立且相互正交的偏振態(tài)作為獨(dú)立信道分別傳輸兩路信號，成倍提高了系統(tǒng)容量和頻譜利用率。該技術(shù)可在已鋪設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上極大地提升系統(tǒng)容量，實(shí)現(xiàn)快速、低成本的系統(tǒng)升級。
偏振復(fù)用技術(shù)所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是在于如何進(jìn)行信號的解復(fù)用，這是一直困擾和阻礙偏振復(fù)用技術(shù)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的難題。由于兩束光信號偏振復(fù)用合并后，經(jīng)過長距離的光纖傳輸，受到光纖應(yīng)力、偏振模色散(PMD)、偏振相關(guān)損耗(PDL)等因素的影響，偏振狀態(tài)會發(fā)生變化并有可能形成相互之間的串?dāng)_，使得光信號在到達(dá)接收端的時(shí)候信號的偏振態(tài)(SOP)隨時(shí)間可能快速變化。這就要求解復(fù)用端能夠自動調(diào)整，使兩個(gè)正交偏振通道實(shí)現(xiàn)分離。目前常用的解復(fù)用技術(shù)包括：基于電域數(shù)字信號處理(DsP)技術(shù)實(shí)現(xiàn)(尤其是與相干接收系統(tǒng)結(jié)合)解復(fù)用、基于光域信號特征監(jiān)控(如功率均衡情況、偏振串?dāng)_大小等)與反饋進(jìn)行自動偏振控制實(shí)現(xiàn)解復(fù)用。
2、網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)
基于各種光信息處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)功能，下面介紹相關(guān)進(jìn)展。
2.1 碼型變換
P比特級網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)中，由于鏈路狀況的不同，并不是所有的光脈沖波型都適合在太比特每秒的大容量信道中傳輸，同時(shí)也存在不同的業(yè)務(wù)需求，因此我們需要進(jìn)行全光碼型變換來實(shí)現(xiàn)更高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸。目前主要的傳輸碼型有歸零碼(RZ)、非歸零碼(NRZ)等。基于不同的調(diào)制方式如開關(guān)鍵控(OOK)、二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、差分相移鍵控(DPSK)等來實(shí)現(xiàn)RZ與NRZ的碼型之間以及不同調(diào)制信號的相互轉(zhuǎn)換技術(shù)是非常重要的，其中對基于OOK調(diào)制方式的幅值碼型變換的研究已經(jīng)相當(dāng)普遍。隨著P比特級交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，BPSK、DPSK、QAM、OFDM、POISK等新型調(diào)制方式的出現(xiàn)，為了進(jìn)一步提高頻譜利用率和傳輸性能，碼型變換也由之前的單一的幅值碼型變換發(fā)展為幅值、相位聯(lián)合的碼型變換，甚至是幅值、相位、偏振態(tài)混合的碼型變換。相位敏感型碼型變換技術(shù)、偏振不敏感型碼型變換技術(shù)相繼出現(xiàn)。同時(shí)由于密集波分復(fù)用(DWDM)和PDM等復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)展，已提出了對多信道或多偏振態(tài)的全光碼型變換的研究。
圖1為幾種常見的全光碼型變換原理，圖l(a]通過時(shí)鐘信號和原NRZ信號發(fā)生XGM效應(yīng)，根據(jù)“1”和“O”比特時(shí)對應(yīng)的增益不同實(shí)現(xiàn)NRZ-RZ的碼型變換，但產(chǎn)生變換后的信號與原信號的極性相反；圖1(b)表示了XPM效應(yīng)作用下NRZ-RZ的碼型變換；圖1(c)是XPM效應(yīng)作用下RZ-NRZ的碼型變換；圖l(d)則是FWM作用下DQPSK-DPSK的碼型變換。圖l(d)是相位調(diào)制信號的碼型轉(zhuǎn)換(主要基于四波混頻的原理)，若使用波形圖(時(shí)域)表示則無法清楚表示四波混頻的過程，為了便于理解我們采用頻域表示方法。
2.2 光邏輯
光邏輯門是采用光控制的方式來實(shí)現(xiàn)布爾運(yùn)算，如與、或、異或等。P比特級交換網(wǎng)絡(luò)中采用OTDM、DWDM等系統(tǒng)，光邏輯不僅可應(yīng)用在再生、波長轉(zhuǎn)換、全光解，復(fù)用等功能實(shí)現(xiàn)中，而且可用在光數(shù)據(jù)包交換中，如包頭識別、全光路由、標(biāo)記交換、數(shù)據(jù)編碼／解碼、檢錯(cuò)／糾錯(cuò)等。在光插分復(fù)用(0ADM)和光分插復(fù)用(OXC)中也需要光邏輯運(yùn)算，如設(shè)計(jì)“與”邏輯門工作在1比特時(shí)可以用來實(shí)現(xiàn)包頭的識別和數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)，糾錯(cuò)中。如圖2中用“與”門實(shí)現(xiàn)時(shí)間到波長轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)功能(TDM到WDM)，將時(shí)分復(fù)用信號轉(zhuǎn)換到4個(gè)其他波長上。
光邏輯門的實(shí)現(xiàn)主要利用各種非線性器件中的四波混頻(FWM)效應(yīng)以及半導(dǎo)體放大器(sOA)的組合干涉結(jié)構(gòu)等，目前已經(jīng)通過簡并四波混頻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)OOK信號多種邏輯門，通過非簡并四波混頻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)兩路DPSK信號的邏輯門。隨著P比特級交換光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，節(jié)能、高度集成的特性越來越突出，迫切需求多種邏輯門功能綜合和適合多種調(diào)制方式的光子集成邏輯器件。
2.3 組播
組播是指一個(gè)信號輸入后在輸出端輸出多路相同的信號。它在增大網(wǎng)絡(luò)流量方面有著重要的作用，特別是高速視頻信號流，因此也是光網(wǎng)絡(luò)中必不可少的一種功能。在光網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)泵浦光數(shù)量的不同，產(chǎn)生波長多點(diǎn)復(fù)制的原理也有所不同，如圖3所示。
(1)最直接的方法如圖3(a]所示。在簡并四波混頻中，輸入信號作為泵浦光，信號光與探測光混合從而產(chǎn)生了一路閑頻光，這樣Ⅳ個(gè)探測光輸入便有Ⅳ個(gè)信號光輸出。
(2)利用低色散、高非線性材料作為非線性介質(zhì)，信號光仍然作為泵浦，當(dāng)泵浦功率足夠大時(shí)，可以產(chǎn)生參量放大效應(yīng)。這種放大效應(yīng)使探測光受到調(diào)制，同時(shí)攜帶上要求的信息，這樣只需要N／2個(gè)探測光即可得到N個(gè)通道的信號輸出，如圖3(b)。
(3)利用非簡并四波混頻效應(yīng)，連續(xù)波作為泵浦，來產(chǎn)生多路閑頻光。這種方法可以實(shí)現(xiàn)PSK信號的多點(diǎn)復(fù)制。如圖3(c)所示，N／2個(gè)泵浦光可以實(shí)現(xiàn)N-1個(gè)信號光的復(fù)制。
(4)利用非線性介質(zhì)中超連續(xù)譜的產(chǎn)生以及周期性濾波器來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)制。這種方法在較低輸入功率情況下，同樣能夠適用于PSK信號。
到目前為止，Bill P.P.Kuo等人在實(shí)驗(yàn)室中，利用雙泵浦已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了1到60個(gè)波長信道的多點(diǎn)傳輸；我們則利用單泵浦實(shí)現(xiàn)了1到11的多點(diǎn)復(fù)制。圖4描述了實(shí)驗(yàn)裝置圖以及主要的信道誤碼率(BER)。經(jīng)過FWM后，得到了16個(gè)信道中的11個(gè)信道BER在10-9以下(圖4b)，可以認(rèn)為是無誤碼信道。圖4(b)中l(wèi) 540，79、1542.50等數(shù)字表示不同波長。
3、偏振復(fù)用系統(tǒng)中的高速光信息處理
如前所述，鑒于偏振復(fù)用系統(tǒng)的廣泛采用，研究在偏振復(fù)用系統(tǒng)中的光信息處理技術(shù)就變得非常熱門?？梢酝ㄟ^偏振解復(fù)用后對每個(gè)信道單獨(dú)進(jìn)行處理，然后再復(fù)用后傳輸。然而，這樣的方式既復(fù)雜，又不可靠，因此，在偏振復(fù)用系統(tǒng)中，基于單一信息處理單元技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)偏振態(tài)信號的同時(shí)處理就變得非常重要，也極具挑戰(zhàn)性。
3.1 全光波長再生
隨著P比特級光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，在偏振復(fù)用系統(tǒng)中由于光纖及光器件的群速度色散(GVD)、偏振模色散(PMD)、放大器的自發(fā)輻射噪聲、光纖非線性效應(yīng)以及信道內(nèi)和信道間串?dāng)_等各種因素影響，將導(dǎo)致光信號經(jīng)傳輸后產(chǎn)生惡化，例如PMD效應(yīng)對偏振復(fù)用系統(tǒng)的影響是單偏振態(tài)系統(tǒng)的5倍以上。目前已經(jīng)提出多種提高信號質(zhì)量的方法：
(1)簡單的電信號處理(均衡)。
(2)DSP輔助相干探測。
(3)新的調(diào)制編碼方式，如正交頻分復(fù)用。
(4)全光再生技術(shù)。自相位調(diào)制
加偏移濾波實(shí)現(xiàn)全光再生的原理如圖5(a)所示。
前4種是在電域中處理，不適合超高速光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，后一種則是利用非線性效應(yīng)的全光信號處理方式實(shí)現(xiàn)，成功克服了電域中速率“瓶頸”的限制。
全光信號再生實(shí)驗(yàn)裝置如圖5(1)所示。惡化的PDM信號首先經(jīng)過摻鉺光放大器(EDFA)，再由低通濾波器濾除放大產(chǎn)生的自發(fā)輻射噪聲。通過偏振控制器、環(huán)形器到達(dá)偏振分束器(PBS)，從而分為兩個(gè)不同偏振態(tài)的光：垂直偏振態(tài)和水平偏振態(tài)。不同偏振態(tài)的光以相對的方向一段高非線性光纖(HNLF)和一個(gè)偏振旋轉(zhuǎn)器(ILF)。由于光纖中的SPM效應(yīng)分別使得不同偏振態(tài)的光頻譜展寬，并在PBS處重新合成偏振復(fù)用信號，最后經(jīng)過一個(gè)偏移濾波器后可以得到再生后的PDM信號。相互垂直的偏振態(tài)的光在HNLF中傳輸?shù)南嗷プ饔脮r(shí)間短，相互影響較小，且可以忽略XPM效應(yīng)、FWM效應(yīng)和后向散射的SBS噪聲等。
圖6(a)、圖6(b)給出了再生系統(tǒng)的工作性能。PDM信號經(jīng)過SPM后頻譜展寬基本一致，這樣我們只需要一個(gè)偏移濾波器就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號的再生。
3.2 全光波長轉(zhuǎn)換
波長變換也是光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以實(shí)現(xiàn)信號質(zhì)量的優(yōu)化(類似于再生)，也可以實(shí)現(xiàn)信號的交換。在PDM系統(tǒng)中，基于類似再生技術(shù)的原理，我們也實(shí)現(xiàn)了波長轉(zhuǎn)換功能。
圖7(a)為PDM信號的波長轉(zhuǎn)換原理圖，波長為λ1的PDM信號經(jīng)過EDFA放大后與波長為λ2的連續(xù)泵浦光共同注入到雙偏振環(huán)中，由于泵浦光的注入使得不同偏振態(tài)的光在HNLF中各自發(fā)生XPM效應(yīng)，波長為λ1的PDM信號對波長為λ2的泵浦光進(jìn)行相位調(diào)制，使得其頻譜展寬。展寬后的兩個(gè)不同偏振態(tài)的光在PBS處復(fù)用、濾波，然后再經(jīng)過一個(gè)中心波長為λ1＋λ的低通濾波器可得到波長轉(zhuǎn)換后的光信號。
圖7(b)為不同轉(zhuǎn)換波長信號的信噪比提高情況以及兩個(gè)不同偏振態(tài)的信號眼圖。實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了從1535 nm到1565 nm的PDM信號波長轉(zhuǎn)換。
第8篇：光電信息處理技術(shù)范文
林醫(yī)生的助理何女士稱，林順潮愿意免費(fèi)為小斌斌實(shí)施植入“義眼”手術(shù)，并在之后使用人工視力系統(tǒng)（盲人導(dǎo)航儀）恢復(fù)他的部分視力。她告訴記者說，目前考慮為小斌斌安裝的電子儀器并不是讓小斌斌可以看到畫面，而是能夠感覺到外界?！叭绻矍坝形锲罚”蟊缶涂梢愿杏X到大概是什么物品。比如說如果小斌斌眼前是—輛自行車，他不會知道是—輛自行車，但能感覺到有東西存在?！?/p>
而林醫(yī)生的建議也受到有些專家的反對，如山西眼科醫(yī)院院長賈亞丁表示，由于“電子眼”等儀器仍處研究階段，尚未進(jìn)入臨床，他不愿孩子“做實(shí)驗(yàn)品”。那么什么是“電子眼”？它能夠在多大程度上恢復(fù)盲人的視覺？這些問題引起了人們的好奇。為此筆者查閱了相關(guān)資料，對這個(gè)問題作一些簡單的介紹。
電子眼就是一套攝像系統(tǒng)
要了解電子眼的工作原理，我們首先要對人的視覺機(jī)理有一個(gè)清晰的了解。人的視覺過程可以分成三個(gè)環(huán)節(jié)：接收信息，外界的光線通過眼球的晶狀體會聚在眼球后面的視網(wǎng)膜上成像；傳遞信息，視網(wǎng)膜把接收到的，通過與它連接的視神經(jīng)把信息傳遞到大腦的側(cè)膝體，再傳遞到大腦的視皮層；解讀信息，大腦的視皮層將對接受到的各類信息加工整理、去偽存真，還要與原來儲存的信息進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論。神經(jīng)科學(xué)家告訴我們，人的視網(wǎng)膜上有1.3億個(gè)光感受細(xì)胞，而視網(wǎng)膜的信息輸出要靠大約120萬根神經(jīng)纖維；在信息輸出的過程中還需要進(jìn)行信息處理和變換。這是一個(gè)極其復(fù)雜而精致的過程。
“電子眼”的專業(yè)名字叫仿生眼（bionic eye）。據(jù)國外資料報(bào)道，仿生眼的研究始于20世紀(jì)70年代，其原理是把攝像器獲取的圖像信息變成電信號，傳送到埋在盲人顱骨下的視皮層上的電極，使盲人獲得光感、閃光感和字母認(rèn)知能力。20多年來，仿生眼的研究已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)步，英美科學(xué)家為幾十名盲人安裝了視網(wǎng)膜芯片仿生眼。通常由于黃斑退行性病變或者色素視網(wǎng)膜炎，而導(dǎo)致這些患者眼球內(nèi)的光感受器受到損害。
仿生眼的具體構(gòu)造是在一副太陽鏡上置配微型攝像器和信號發(fā)射器。攝像器會將它檢測到的有關(guān)的圖像信息傳送到微處理器（微處理器佩戴在盲人的腰帶上），微處理器再把視頻信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送到眼鏡架上的信號發(fā)射器上。發(fā)射器則把無線信號發(fā)送到已植入眼球的接收裝置，并刺激神經(jīng)細(xì)胞，通過視神經(jīng)傳入大腦。
仿生眼的兩個(gè)關(guān)鍵裝置
在仿生眼的整套電子系統(tǒng)里，有兩個(gè)最關(guān)鍵的裝置：一是攝像器?，F(xiàn)在的電子攝像器通常用電荷耦合裝置（CCD）或CMOS器件來獲取圖像，前者在技術(shù)上比較成熟，在市場上有優(yōu)勢，但是CCD器件的動態(tài)范圍不佳；后者是光二極管，它可以用對數(shù)方式壓縮光電流（變成電壓）。二是植入視網(wǎng)膜里的芯片。在20世紀(jì)末國外已經(jīng)制成了神經(jīng)形態(tài)視覺芯片，芯片的一面是光感受器，接收光信號，再把這塊芯片集成在一片小硅片上。硅片上安裝了集成電路，可以進(jìn)行大規(guī)模并行模擬計(jì)算，運(yùn)算速度非?？?，可以在一定程度上替代已經(jīng)損壞的視網(wǎng)膜。
由于仿生眼只用數(shù)目很少的電極，科學(xué)家開始時(shí)只期望盲人裝了它以后可以分辨明暗，但令人意外的是他們可以區(qū)分盤子、盆子，甚至可以看到運(yùn)動的物體，能夠避開障礙物。據(jù)英國一家媒體報(bào)道，一位患有遺傳性色素視網(wǎng)膜炎的老太太已經(jīng)失明了十多年，她在安裝了仿生眼后，可以看到周圍模模糊糊的黑白塊狀圖像。她高興地說：“我可以和我的孫子一起投籃，看到我的孫女在跳舞，這真是太棒了！”
為小斌斌安裝仿生眼很困難
第9篇：光電信息處理技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：四網(wǎng)合一；物聯(lián)網(wǎng)；PLC；電力復(fù)合光纜；FTTH
1 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，這些技術(shù)往往具有不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用方向。對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行歸納和整理，可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概括為信息感知技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、云運(yùn)算與服務(wù)、管理和安全四大體系。
1.1 信息感知技術(shù)
感知識別技術(shù)位于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的最底層，是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，它實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界信息的感知、采集外界信息并轉(zhuǎn)化為可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流。主要包括RFID、傳感器網(wǎng)絡(luò)、二維碼等。
傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多空間上的自動裝置組成，利用傳感器和多跳自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)作實(shí)現(xiàn)對區(qū)域范圍內(nèi)信息的監(jiān)控。但目前傳感器在檢測精度、穩(wěn)定性、成本、功耗等方面達(dá)不到要求，是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)難題之一。
1.2 信息傳輸技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化需要運(yùn)用各種有線和無線通信技術(shù)，短距離無線通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)終端一般采用2.4GHz ISM頻段（ITU-R定義，主要開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用）進(jìn)行通信，工作在該頻段上的有無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、ZigBee等無線網(wǎng)絡(luò)。頻譜空間的擁擠是制約物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的重要原因之一，切實(shí)提升頻譜保障能力是保證物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?；瘧?yīng)用的前提?；ヂ?lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸和服務(wù)支持的基礎(chǔ)設(shè)施，以IPv6為核心通信協(xié)議的下一代網(wǎng)絡(luò)，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)條件保障。
1.3 云運(yùn)算與服務(wù)
海量數(shù)據(jù)的處理與運(yùn)算是物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用后所面臨的重大挑戰(zhàn)之一。云計(jì)算（cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，它由一系列可以動態(tài)升級和被虛擬化的資源組成。虛擬化、信息存儲與計(jì)算能力分布式共享是云計(jì)算的核心，是海量信息高效利用的重要保證。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展最終是以應(yīng)用為目的，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的服務(wù)內(nèi)涵有了革命性發(fā)展，如果采用以往的技術(shù)和思路必然約束物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。應(yīng)該從引領(lǐng)未來的角度出發(fā)，結(jié)合各個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，針對不同的應(yīng)用需求研究出相應(yīng)的規(guī)范化、通用化服務(wù)體系結(jié)構(gòu)。
1.4 管理與安全
物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化必然會導(dǎo)致承載業(yè)務(wù)的多元化、規(guī)?；?，管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)可控、可管理、可運(yùn)行的先決保證。
物聯(lián)網(wǎng)將人們生產(chǎn)生活、社會經(jīng)濟(jì)活動、基礎(chǔ)性設(shè)施資源全面架構(gòu)在全球互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)理論上的虛擬化，物聯(lián)網(wǎng)的開放性、包容性、匿名性的特征必然會有嚴(yán)重的安全隱患。因此實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)安全是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的必要條件，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟的標(biāo)志。
2 四網(wǎng)合一
2.1 四網(wǎng)合一基本概念
四網(wǎng)合一又稱為三加一技術(shù)方案，三表示電話、電視和互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)，一表示電力網(wǎng)。三網(wǎng)合一在世界部分區(qū)域已經(jīng)進(jìn)入初步運(yùn)行階段，電力網(wǎng)絡(luò)又是世界上最普及、最大、最穩(wěn)定的有線網(wǎng)絡(luò)，因此如果利用現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡(luò)搭接電話、電視和物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，無疑會節(jié)約構(gòu)建和運(yùn)營成本。
2.2 四網(wǎng)合一技術(shù)方案
（1）電力線通信（Power Line Communication，簡稱PLC）簡介。電力線通信作為一種寬帶接入技術(shù)利用電力線傳輸信號和數(shù)據(jù)的一種通信方式。在中高壓電網(wǎng)（35kV+）上使用電力載波機(jī)利用低頻率（9-490kHz）以低速率傳輸數(shù)據(jù)，在低壓領(lǐng)域PLC應(yīng)用于自動抄表、智能家居和負(fù)荷控制，其傳輸速率為1200bps甚至更低，故稱為低速PLC。如今低壓電力線通信技術(shù)的傳輸速率在1Mbps以上，由于該技術(shù)目前主要用于因特網(wǎng)訪問，又稱為電力線上網(wǎng)。
（2）電力線通信的設(shè)備和原理。在PLC系統(tǒng)中，通常在配電變壓器低壓輸出端配裝PLC主站，將寬帶信號與電力載波高頻信號進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。PLC主站的一邊通過電感耦合聯(lián)接電力線路，導(dǎo)入和導(dǎo)出高頻PLC信號；另一邊通過以往的通信方式，如ADSL、Cable Modem和光纖等連接至互聯(lián)網(wǎng)。在用戶端，用戶的上網(wǎng)設(shè)備通過USB或以太網(wǎng)接口與PLC調(diào)制解調(diào)器連接，電話機(jī)通過RJ-11接口連接調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器可以安裝在插座內(nèi)，也可以在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)安裝中繼器用來放大信號避免信號衰減或干擾過大帶來的失真。
電力線上網(wǎng)采用的調(diào)制技術(shù)有多載波調(diào)制（DMT）、正交頻分復(fù)用（OFDM）、擴(kuò)頻及常規(guī)的QPSK，F(xiàn)SK等。OFDM的信道利用率極高，窄帶帶寬也能傳輸大量數(shù)據(jù)，對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾能力出色，所以O(shè)FDM技術(shù)成為電力線上網(wǎng)技術(shù)取得突破性進(jìn)展的重要原因之一。
（3）電力線通信的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。終端配電網(wǎng)上存在著頻譜范圍很寬的噪聲源，例如開關(guān)、電器，計(jì)算機(jī)，對電力線通信信號影響很大，可以安裝濾波裝置進(jìn)行濾除。電力網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會引起多徑反射，導(dǎo)致信號的碼間串?dāng)_和選擇性衰弱，OFDM技術(shù)可以有效解決這一問題。電路的容性負(fù)載和阻抗會導(dǎo)致信號的衰減使接收端信號強(qiáng)度不能滿足要求，可以在電路網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)位置安裝中繼器放大信號。電力網(wǎng)線阻抗波動劇烈，往往開關(guān)一盞燈都將到期整個(gè)線路阻抗的變化，這就需要安裝AGC（自動增益控制）電路加以改善。某些無線電設(shè)備和高速PLC共用同一頻段，如果發(fā)送功率大，電力線就會等同于發(fā)射天線而產(chǎn)生電磁污染影響其他設(shè)備正常工作，因此需要制定出相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行避免。
（4）光纖到戶簡介。電力復(fù)合光纜是將電力線和光纖兩者復(fù)合成一種既可以傳輸電能，又可以傳輸電視、電話和互聯(lián)網(wǎng)信號的新型導(dǎo)線（Optical Fiber Overhead Wire，OFOW），電力復(fù)合光纜接入網(wǎng)也是FTTH的一種解決方案。光電復(fù)合公共傳輸系統(tǒng)的實(shí)施方案是通過對電力網(wǎng)絡(luò)的光纖復(fù)合化，把光纖網(wǎng)依托在電力網(wǎng)上，在一定程度減少公共資源的浪費(fèi)。
（5）光纖到戶的設(shè)備與原理。光電復(fù)合系統(tǒng)由光路終端（OLT）、無源光纖分路器（POS）、光電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（ONU）、電力復(fù)合光纜線路、光電復(fù)合轉(zhuǎn)換器件、光電復(fù)合網(wǎng)絡(luò)交換器、光電匯接盒合控制器組成。
光纖復(fù)合型架空地線（OPWG）工程是指把光纖架置在高壓輸電線中，用以建成輸電線路的光纖通信網(wǎng)。把10Kv以上電網(wǎng)線路中的B相線路和380V低壓線路的零線都改裝為電力復(fù)合型光纖傳輸導(dǎo)線（OFOW），并分別作為公共傳輸網(wǎng)的上行端和中繼線，對220V電力線改造，作為用戶接入網(wǎng)的客戶端。10kVOFOW上位端與110kV以上電壓等級的OPGW或者ADSS、OPPC等系統(tǒng)連接，下位端通過OFOW方式與10kV配電變壓器相連，傳送至變壓器的光纖信號通過光纖路由、交換器分離出來，然后與配電變壓器輸出端的380V光纖復(fù)合電力線路由接通，最后通過覆蓋居民小區(qū)、事業(yè)單位、企業(yè)工廠的光電復(fù)合網(wǎng)絡(luò)傳送至用戶端。在使用VLSI技術(shù)和DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息解調(diào)后，用戶通過一種特殊的光電復(fù)合插頭、光電復(fù)合插座獲得電力、電視、、電信和互聯(lián)網(wǎng)四種服務(wù)。
（6）光纖到戶的缺陷與優(yōu)點(diǎn)。OFOW導(dǎo)線光電傳輸在同一線纜內(nèi)完成；光纖通信要能承受電力傳送帶來的負(fù)荷溫升（光電傳輸互不干擾）；電纜的耐環(huán)境性能、彎曲性、敷設(shè)性、阻燃性均要達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范，以上技術(shù)要求決定了光電纜標(biāo)準(zhǔn)高、成本高、維護(hù)難等特點(diǎn)。如何降低改造成本成為FTTH推廣首要解決的問題。
光纖到戶方案也有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，光電纜具有很好的抗雷電、抗電磁干擾、抗環(huán)境腐蝕的特性，系統(tǒng)運(yùn)行也十分穩(wěn)定。OFOW的高寬帶利用率，數(shù)據(jù)傳輸安全性高，傳輸過程中不會產(chǎn)生電磁輻射污染等等，這些優(yōu)點(diǎn)是PLC無可比擬的。
3 四網(wǎng)合一加速物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸依靠網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)中的大多數(shù)的應(yīng)用需要網(wǎng)絡(luò)平臺的支持，物聯(lián)網(wǎng)中含有數(shù)目巨大的節(jié)點(diǎn)，因此物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用依賴于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。四網(wǎng)合一成為未來發(fā)展的必然趨勢，并且四網(wǎng)合一的最終目的是提高信息產(chǎn)業(yè)的總體水平，而物聯(lián)網(wǎng)是以虛擬化信息服務(wù)為目標(biāo)，因此四網(wǎng)合一為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了切入點(diǎn)。四網(wǎng)合一為物聯(lián)網(wǎng)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的平臺，隨著四網(wǎng)合一的不斷推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用將會越來越多，它會逐漸的融入到人們的生產(chǎn)生活之中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會在信息傳輸、改善民生、降低成本、提高生產(chǎn)率等方面發(fā)揮重大作用，我們相信隨著物聯(lián)網(wǎng)的推廣、應(yīng)用和完善我們的生活會越來越美好，物聯(lián)網(wǎng)的春天向著我們走來。
4 小結(jié)
在未來的十年甚至數(shù)十年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將引領(lǐng)科技浪潮和世界發(fā)展。當(dāng)帶有“智慧”的千百億傳感裝置都能夠接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，我們將能可以聽到地球的脈搏。
[參考文獻(xiàn)]
[1]郭創(chuàng)新，高振興，張金江.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與資產(chǎn)管理[期刊論文].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2010（4）.
