时间：2022-10-16 03:29:49
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇光学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词银幕类型亮度系数增益
银幕是指能接受幻灯、投影、电影等设备所投射出的光束，并在其表面显示图像的白色特制平面，也称之为放映银幕。它对放映画面的亮度、清晰度、对比度、色彩还原和放映声音起着重要的作用。要使银幕达到良好的放映效果，就必须对银幕的种类、光学原理和使用方法等进行充分的研究。
一、银幕的类型
目前常用的银幕按幕面的光学特性分为两大类：反射式银幕和透射式银幕。反射式银幕不受尺寸限制，但受环境光线的影响较大，包括各种规格的手动挂幕和电动挂幕。如升降幕、支架幕、地拉幕、桌幕、金属平面幕、弧面幕等。反射式银幕按照光学原理分为漫散反射银幕和方向性漫散反射银幕。透射型银幕画面整体感较强，不受环境光线的影响，能正确反映图像质量，画面色彩艳丽，形象逼真，包括各种规格的硬质透射幕和软质背投幕。透射式银幕按照光学原理多为方向性漫散透射银幕。
1、漫散反射银幕
漫散反射银幕是放映电影和幻灯投影中常用的一种银幕。其特点是银幕表面能将照射到幕面上的光线，在较大扩散角范围内，均匀分散地反射到各个方向，在银幕的前方任何不同的角度观看银幕影像时，其亮度基本不随方向和角度而改变，散射角大，颜色准确自然。
2、方向性漫散反射银幕
方向性漫散反射银幕的特点是将照射到幕面上的光线经过反射并重新分配后集中于一定方向的角度内，因而在这个角度内银幕亮度高，观众在这一角度内观看时图像清晰明亮：但偏离这一特定的角度时。银幕亮度有明显下降。另外，有一些方向性漫散反射银幕对某些颜色具有排斥作用，会使彩色影像的颜色失真。
3、方向性漫散透射银幕
方向性漫散透射幕的特点是当光线照射到银幕上时，在以入射光线为中心的立体角内都有透射光，在入射光方向上透射光强有最大值，偏离此方向越远透射光强越小，因此看起来入射方向最亮，远离此方向则变暗。这种幕放映时，可不用遮暗。
二、银幕的几个重要光学指标
1、银幕的反射系数、透射系数和吸收系数
光线投射到银幕上，通常分成三部分：一部分被反射，一部分被吸收，还有一部分穿透银幕。我们分别用反射系数、透射系数和吸收系数表示银幕材料对入射光线的反射、透射和吸收程度。
反射系数=银幕反射的光通t/照射到银幕的总的光通量(1)
透射系数=银幕透射的光通量/照射到银幕上总的光通量(2)
吸收系数=银幕吸收的光通量/照射到银幕上总的光通量(3)
对于任何一种幕面光学材料，这三个系数之和都等于1。
即：反射系数+透射系数+吸收系数=1(4)
各种银幕的光学材料都可用上述三种系数表明其特性，某种材料的吸收系数大，说明射到它上面的光通量损失大。无论是何种银幕都要求吸收系数值越小越好。吸收系数的大小与银幕光学材料的吸光性、厚度和颜色有关：材料吸光性高、厚度大、颜色深，则吸收系数大。与其它材料相比，白色材料吸收系数值最小。
反射型银幕要求反射系数大，透射系数尽量小。在同样的光照条件下，反射系数越高，银幕反射的光线就越多。幕面就越亮。透射型银幕则要求透射系数尽量大，反射系数尽量小。
2、银幕的亮度系数
银幕的亮度系数Rα，就是在同一照明条件和规定的观察条件下，当入射光线沿银幕法线方向时，在观看银幕一侧与银幕法线方向成α角方向的银幕亮度Bα与同样条件下理想漫散幕的亮度BO的比值。即Rα=Bα/BO(5)
理想漫散幕是抽象的一种理想银幕，即反射系数(或透射系数)为1，并且能将全部入射光能量以完全均匀的亮度反射(或透射)到半球空间内。
显然，由式(5)看出亮度系数Rα是角度α的函数，不同银幕的亮度系数Rα可用亮度系数特性曲线表示，它表明银幕表面亮度系数根据观察方向不同而变化的情况，如图1。
(1)当银幕是理想漫散银幕时：Bα=BO，Rα=1。其特性曲线如曲线1所示。
(2)当银幕是实际漫散银幕时，亮度Bα在近法较大幅度内与。α角无关，仅在α接近90度时，亮度才有所降低，其特性曲线如曲线2所示。所以漫散反射银幕的光能量分配在一定范围内是均匀的。观看者在此范围内观看银幕时，亮度大致相同。
(3)当银幕是方向性漫散银幕时，在银幕法线(假定入射方向沿法线)方向的某个范围内Bα可以大于BO，因而Rα＞1，但随着α角的增大，Bα不断减小，Rα则随着不断减小。当α超过一定值时，Rα即小于1，其亮度特性曲线如曲线3所示。由于方向性漫散银幕对入射的光能量在空间的不同方向上重新分配，光线集中在某个方向上，其亮度系数大于1，但是这些方向上的亮度提高是依靠降低其它方向上的亮度来实现的，反射系数(或透射系数)并未超过1。
我们把亮度系数的最大值称为银幕的增益。漫反射银幕典型的亮度增益值在0.8-1.0之间，而方向性漫散银幕的亮度增益可以从1.4直到2.0，甚至更高。所以方向性漫散银幕也称增益银幕。对于增益银幕，我们不能只虑它的增益系数，还要考虑银幕的亮度特性曲线是否平缓。低增益系数银幕的亮度系数随着角度的增大降低的幅度较小。高增益系数银幕的亮度系数随着角度的增大降低的幅度较大。也就是说，对于高增益银幕，我们希望其亮度特性曲线越平缓越好。
经多年试验和验证，电影界已形成银幕亮度标准，且被全世界采用。在SMPTE公布的与影院放映影片有关的银幕亮度标准中，规定银幕中心亮度为16英尺朗伯(55cd/m2)。边缘为12英尺朗伯(41.25cd/m2)。这是放映机上无影片运行、白光下所测得的银幕亮度值。该标准同时指出银幕中心亮度不宜过亮，也就是说不应有热点(hotspotting)。通常，银幕亮度取决于放映机发出的光流以及放映灯和银幕之间的光损失，也就是反光镜、镜头、放映窗玻璃所造成的光损失，以及从银幕上反射光线的损失。
3、银幕的散射角
散射角也称为视角，是指亮度系数为Rα=0.7Rαmax(Ramax指该银幕的增益)时的2a角称为散射角，如图1所示。散射角在选择银幕时是一个重要的光学参数，观看者观看银幕时，应处于散射角范围内，这样才能获得较为清晰、明亮的图像。一般来说银幕的增益越大，散射角越小：增益越小，散射角越大。
4、银幕的清晰度
银幕画面清晰度是放映质量的重要指标之一，是指银幕上影像各细部影纹及其边界的清晰程度。通常以解像力来表示，即每毫米可分辨的线条数，单位为线对\毫米。解像力越高。并且银幕中心和四周的解像力相差不大，则银幕上的图像显得越清晰。一般来说，银幕的解像力达到50线对\毫米就可以达到比较良好的图像清晰度。
三、常用的几种银幕
1、白色布幕、白色塑料幕、布基涂塑幕
白色布幕由白布精漂而成l白色塑料幕是由白色聚氯乙烯制成，布基涂塑幕是在幕基(布或其它织物)上喷涂一层白色聚氯乙烯或白色硫酸钡涂料而成。这些银幕都属漫散反射式银幕，光线反射柔和，亮度均匀，增益不高，对放映环境透光遮挡要求严，反射系数在0.7～0.85,散射角在140度左右。
2、金属银幕
金属银幕均属方向性漫散反射银幕，金属银幕可提供更大的辐射强度，就像镜子反射光一样，这种银幕的亮度系数范围较广，一般在1.5～10之间。使用这种银幕时应注意，增益越高，散射角越窄。该银幕的缺点是密度不易做均匀，从而造成平整度受影响，因此，建议不要用这种材料制作太大的银幕。
金属银幕分为铝箔反光幕和银粉幕。铝箔反光幕是在幕基(如麻布、白细布、漆布、塑料等材料)上喷涂一层铝反射层或刷一层铝粉漆。也可将铝板表面腐蚀或喷砂形成白色无光泽表面。这种银幕随制作工艺不同，反射系数通常不超过0.65,亮度系数可在1.5～4.5之间，散射角一般不超过50度。银粉幕是在幕基上均匀涂上银粉使之反射投影光。
金属银幕中有一种称为金属光栅银幕，它是在幕基上涂布一层含有增塑剂的白色聚氯乙烯，再涂含铝粉的清漆，干燥后在专门的机器中加热到200度C，并压出光栅网格。这种幕的散射角水平方向为1000,垂直方向为500,在此范围内亮度系数平均为1.3，在法线方向为1.5。这个范围内反射光占全部反射光的81％，占放映机有效光通量的52％，因而金，属光栅银幕光效高，均匀性好。
3、玻璃微珠幕
玻璃微珠幕是在幕基上涂一层白胶漆，然后再均匀喷上一层直径为0.02～0.03mm的透明玻璃珠，经干燥后而成。玻璃微珠幕属于方向性漫散反射印幕，具有耐老化、不易褪色、色彩还原性好的优点，银幕增益为2～4之间，幕前中心亮度为580E左右，反射系数0.75以下，散射角约为50度左右。此类银幕玻璃珠直径越大，散射角越小，亮度系数越大。这种银幕不能折叠，不能用手指、锋利硬物碰触幕面，否则容易造成污痕和裂纹。
4、穿孔银幕
通常放映时为了使声音与画面效果配合协调一致扬声器最好放置在银幕后的正中央处，这时就会影响声音的高频特性。为了提高声音保真度，可使用穿孔银幕。银幕穿孔既要获取最佳的声学特性，又要使观众观察不到幕孔。穿孔银幕的构造是在幕面均匀打上很多小孔，一般孔的直径在0.5－1.2mm之间，小孔之间应有5.5mm的间隔：小孔面积总和占银幕面积的2％～5％左右，这样观众在观看影像时看不到小孔。穿孔银幕有不同的幕面构造。常见的有橡皮穿孔幕、塑料穿孔幕、玻璃珠穿孔幕、金属穿孔幕等。银幕经穿孔后，其表面特性不变，只是改变了音响效果。穿孔银幕因幕面有孔，透光较多，亮度将降低。
5、毛玻璃银幕
属方向性漫散透射银幕，用毛玻璃制成，一般尺寸不大，方向性特别强，最大亮度系数可达13。
四、银幕的选择
银幕类型、形状和尺寸三个因素影响着银幕上的影像。银幕的选择主要依据放映场所的实际情况，合理选择银幕的类型、银幕的尺寸和银幕的形状。
1、银幕类型的选择
方向性漫散反射银幕，由于亮度系数大，散射角小，所以适合用于窄而长的放映场所。对于宽而短的放映场所，则应选择散射角大、亮度系数均匀的漫散反射银幕，这种银幕能使各个方位的观众都获得满意的视觉效果。对于无任何遮光条件而又明亮的放映场所，可考虑选择透射式银幕，其抗杂光干扰性能特别好。放映立体幻灯或电影，则必须选择金属银幕，因为金属银幕的反射不改变光的偏振情况，其它材料的银幕反射改变光的偏振情况。
2、银幕形状的选择
银幕的外形一般有长方形和正方形，长方形适用于电影放映，正方形适用于幻灯、投影放映，银幕的宽高比例要适合于放映设备显示的图像比例。银幕大小与影像格式的关系如表1所示
银幕形状还普遍认为应遵守漫反射银幕为平面、增益银幕为弧形这一准则。其理由是如果漫反射银幕采用弧形设计，银幕上相互之间由于光的散射会使亮度降低，而且有可能使对比度下降，所以漫反射银幕通常为平面设计，增益银幕弧深为弦长的5％(弦高比20：1)。弧形大的银幕可容纳更多的观众。所以，选择弧形银幕设计时推荐使用增益银幕。
3、银幕大小的选择
关键词 产学研 应用光学课程 课程教学 创新与实践
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.10.049
Innovation and Practice of Introducing Combination of Production，
Study and Research Model in Applied Optics Teaching
GAO Hongyun， LI Min， CHEN Qingming
（Physics Department， School of Science， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070）
Abstract For the "Applied Optics" Teaching resources can not be achieved between the teachers， students and businesses of the three effective sharing of issues， this paper will research this innovative model into teaching session. Through flexible classroom teaching， classroom into the after-school learning network， as well as colleges， enterprises and practices throughout the three important teaching tool， designed to improve teaching effectiveness and achieve win three universities， businesses and students， and to provide a University Professional Courses effective teaching reference method.
Key words production， study and research; applied optics course; course teaching; innovation and practice
“产学研”这一创新模式在2011年就从国家高度被提出，它为高校的办学理念指出了一个重要的发展方向。①关于产学研的研究和应用受到众多相关研究人员的重视。②③然而，目前关于产学研的研究主要集中在内涵、办学、特征等方面进行分析，而关于产学研这一创新模式用于某个具体的专业课程却鲜有提到。众所周知，高校开设专业课和学生毕业以后的工作学习密切相关，扎实的理论基础和丰富的实践经验使学生具有更强的工作能力和竞争力。具有光学专业的著名高校，如浙江大学、南开大学、天津大学等都把应用光学列为重要的专业基础课程。尽管相关教育工作者在应用光学课程教研方面做了大量的工作，但是一些问题和矛盾也一直存在。④⑤其主要原因是科研经验丰富的授课老师、对专业知识茫然而又向往的学生以及一直提倡产学研的企业之间并没有有效实现资源共享和互动。
因此，本论文提出引入新型产学研模式这一理念，通过应用光学课程内容方法的创新与实践，为学校专业课程找寻一个有效的教学方法，为培养具有较强综合知识能力、较高竞争力和创新能力的复合型人才奠定扎实的专业基础。本论文研究主要包括灵活课堂教学、网络课堂融入课后学习以及实践和校企联合贯穿始终三个重要教学手段。
1 灵活课题教学
应用光学课程作为公共基础课程和专业课程的桥梁，它的成功开展不仅关乎本科生从公共基础课程到专业课程的顺利转换，更是学生后续专业课程的必要基础。灵活的课题教学不仅能提高学生的学习兴趣，而且有助于课堂知识的掌握，本论文首要的工作就是如何有效地灵活课堂教学。多媒体教学一直是高校推崇的有效教学手段，本论文主要是在多媒体教学的基础上采用以下两个方面灵活课堂教学：
（1）科研经验、实际应用和书本知识有效融合到课堂教学中。在课程开设期间，有效利用课题组成员的丰富科研经验，结合目前国家的热点发展和研究方向，尤其是航空航天、环境监测、新能源开发等方向中的应用。如讲授透镜成像这部分内容时，可让学生了解在我国目前最振奋人心的探月工程项目中，从月球上传回的每幅图片都有成像光学系统的功劳;在讲授望远系统这部分内容时，可列举最著名的哈勃天文望远镜以及其拍摄的部分经典图片;在讲授全反射原理这部分知识时，可以和当前环境监测中PM2.5的检测联系起来，光学表面等离子体共振生物传感器也利用的是光学全反射原理;在讲授光学不变量这部分知识时，可列举激光雷达中的光束扩束系统等等。如果每个教学内容部分都能和目前实际应用结合起来，就会使学生对所学习的知识有很深的理解，并能明确学习的目的和方向，自然而然地使学生的学习由被动变成了主动，大大提高了学生的学习兴趣，同时也会让授课教师更有激情和自信。
（2）光学计算机仿真融入课堂理论教学。在课堂教学中可充分利用光学软件辅助讲授光路追迹和光学像差等晦涩难懂的理论知识。如在讲授光路追迹公式这部分内容时，可利用光学设计软件Zemax仿真光线在光路系统中的传播过程;在讲授平面镜旋转这部分内容时，可利用PPT自带的动画功能仿真出旋转和光线传播的关系;在讲授光阑这部分内容时，可利用Matlab仿真出不同光阑对光路的影响;在讲授几何像差这部分内容时，可利用Zemax仿真不同像差的图样等等。应用光学不同于其他课程，课程内容里几乎所有知识都能用计算机形象地仿真和实现，如果课程内容的讲授和计算机仿真演示能有效结合起来，可使枯燥、晦涩的课程内容变得生动、形象。因此，三维图形和动画的合理使用会使学生有效地掌握专业知识，并能在以后的光学系统设计和实际应用中凸现较强的能力和潜力。
此外，可根据每个成员的优势，协作完成应用光学课程教学，如科研经验丰富的老师讲授应用方面的知识内容，计算机技能熟练的老师讲授晦涩难懂的理论知识，这样会更好地引起学生的学习兴趣，在有限的教学时间内让学生掌握更扎实的应用光学知识。
2 网络课堂融入课后学习
在教学过程中老师一般会留一些思考题或课后习题，然而这类学习缺少很大的互动性，学生自主学习的动力明显不足，致使不少同学都采用抄袭方式完成，给后续的教学带来不利的影响。网络教学是一种非常重要的辅助教学手段。本论文主要从以下两个方面使网络教学融入课后学习进而促进课堂教学。
2.1 建立一个专业课程学习网站供学生下载相关学习资料和视频
建立一个应用光学专业课程学习网站，学生可利用空闲时间下载并学习相关资料和视频，避免在课堂上记录大量的学习笔记，一定程度上减轻了学生的学习负担，学生只需在课堂上认真听讲，必要时做一下问题记录即可，大大提高了学生的学习效果。网络教学也是教师和学生的一个互动平台。教师把上课的教案、习题、测试题、思考题和一些相关的科研应用等放到网上，让学生自主学习消化，如果学生有任何问题或疑问可以在网上和老师交流讨论，实现网上在线答疑，可以把有限的40个学时的课堂教学发挥最大的教学效果。尤其是课堂上展示的三维动画视频，学生不一定能及时消化，如果学生能及时从网站上下载相关视频，就可以随时查看和学习，不受有限的课堂学习时间的限制，可以让学生的学习时间更灵活。此外，课程学习网站上可以上传一些相关的课外资料，如阿贝折光仪最早是谁发明的，现在已经发展到什么程度，望远镜最早是谁发明的，望远镜的种类和最新发展，尤其是同学们比较感兴趣的天文望远镜其原理和结构，照相机的发明者、种类、最新发展等等，大量的文字、图片、视频等资料都是同学们感兴趣而课堂上无法给他们详细展示的内容，这样一来专业课程网站的使用很大程度上拓宽了学生的知识面，开阔了学生的视野。
2.2 建立一个QQ交流群可以让学生和老师之间进行及时互动交流
目前武汉的无线网络已经普及，利用这一网络优势，可以建立一个供课程学习交流的QQ群。这样一来，无论是老师还是学生都可以很方便地互动，一定程度上弥补了专业网站必须登录才能交流的问题。利用所有同学都在使用手机QQ的现状，建立的QQ群可以实现问题和信息的及时互动，让老师能够第一时间掌握学生的学习动态，信息的及时反馈可以让老师更好地给学生授业解惑，一定程度上促进了教学效果的提高。此外，免费的信息交流方式让学生在学习更有主动性和积极性。
3 校企联合实践贯穿始终
我们不仅要培养学生的创新思维，更重要的是培养学生的实践能力和实际科研能力。主要通过课外实验、专业课程设计、实践实习考察和邀请企业技术高管人员来校开设公开讲座等方式，具体实践过程主要分为如下两个方面。
（1）产学研培养模式可以大大提高学生的综合能力和竞争力。应用光学课程不同于其他课程，课程内容的每部分理论知识都能和实际应用结合起来，在教学过程中可以充分利用这一优势，在每个独立章节之后都安排1～2个相应的应用光学实验，这样可以充分调动学生的学习积极性，而且通过实验可以让学生很容易理解和掌握所学的知识。学习期间也可让学生分成若干学习兴趣小组，如果有好的创新理论可以结合光电实验室实行具体实验和实践应用，这样可以大大提高学生的学习兴趣和创新能力。此外，通过课程设计可以让学生的学习能力得到进一步提高。这种理论和实践相结合的教学模式是基于学分制和大类培养背景下提出的新的教学方法，也是针对其他就业创业类人才提前开设的准备课程环节。这就使得产学研模式不再是企业公司的专属，面对激烈的残酷竞争，让学生的能力提前得到全方位的锻炼和加强。
（2）校企联合可以从根本上杜绝学校和企业的脱节问题。在课程学习期间可以适当安排学生到相关企业进行参观和学习，让学生提前了解到课程知识的具体科研和社会应用。适时邀请一些企业的技术高管进入课堂为学生开设相关的理论和实践公开讲座，并为感兴趣的和学习优秀的学生提供一定的企业实习机会，这会让学生看到未来的专业发展方向，让学生的学习有了明确的方向和目标，不仅促进了学生的学习动力，也提高了课堂教学效果。
4结束语
引入产学研模式后应用光学课程教学效果明显。然而，在这一新型模式下，有些问题必须引起一定的重视，一、每个成员老师都承担着一定量的教学和科研工作，如何协调好教学时间和实践教学活动不冲突是面临的首要问题;二、科研所需的知识面广而深奥，如何将书本知识和科研进行优化结合而不让学生觉得科研太难而失去对科研的兴趣;三、开设企业实践和相关课程设计，由于人数较多，过程环节监督有待完善。这一创新模式可以成功推广到其它专业课程教学当中。
基金项目：武汉理工大学教学研究项目（项目编号：2013081）
注释
① .在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报，2011-04-25.
② 朱方来，刘世林.高等职业教育实践教学基地产学研结合人才培养模式的研究[J].高教探索，2006（3）：78-81.
③ 饶燕婷.“产学研"协同创新的内涵、要求与政策构想[J].高教探索，2012（4）：29-32.
英文名称：中国激光(英文版)
主管单位：
主办单位：中国光学学会
出版周期：双月刊
出版地址：上海市
语
种：英语
开
本：16开
国际刊号：1004-2822
国内刊号：31-1615/TN
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发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1992
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论文关键词：光学相关探测,光学设计,傅立叶变换透镜
光学相关探测与目标识别属于光学信息处理范畴。它指的是光学图像的产生、传递、探测和处理。与传统电子信号处理相比，光学信息处理具有并行度高、容量大的特点，而且利用光电联合相关探测可以对要搜索、探测的目标进行实时探测，自动识别和高精度定位。光学相关探测的关键器件是光学傅立叶变换透镜。通过光学傅立叶变换透镜实现从空间域到频域的转换，对图像进行相关运算，从而达到图象识别的目的。傅立叶变换透镜分反射式与透射式，其中透射式又可分为多组元和单组元两大类。单组元透镜加工装配容易，而且可以使仪器小型化。
1实时联合变换相关器的具体装置
如图是光电混合实时联合变换相关器的具体实验装置：
光电混合实时联合变换相关器的示意图
Schematic diagram of hybrid optoelectronic real time joint transform correlator
系统采用氩离子激光器作为光源，通过衰减器调制输出光强，经显微物镜聚焦、针孔进行空间滤波后，再经准直透镜形成均匀的准直扩束平行光。之后半反半透镜把平行光分为两路，第一路用于获得联合变换功率谱，经CCD1实时摄取的目标图像与事先存贮在PC1的参考模板一起被输入到电寻址液晶EALCD1中，联合图像经傅里叶变换透镜FTL1后，由平方律探测器CCD2进行探测，得到目标t(x,y)和参考图像r(x,y)的联合变换功率谱，经PC2显示；第二路用于获得相关峰图像，输入到PC2的功率谱经空间光调制器的控制系统又被输入到电寻址液晶EALCD2中，经傅里叶变换透镜FTL2进行逆变换后，由CCD摄取目标图像与参考图像的联合变换相关点，再输入到最后一个PC中由其显示出来。
2国内外傅立叶透镜的发展状况
实验装置的关键器件是傅立叶变换透镜，透射式的傅立叶变换透镜基本结构形式大致可以分为两类。第一类是双远距型及其变型(图1-1 )。其中远距式结构可以使前焦点到后焦点的距离从2f缩小到0.7 f左右，这样大大缩小整了个系统的尺寸。第一个傅立叶变换透镜即采用这种结构。
但是处理面和频谱面直径是不同的，为了解决这个问题有了两种非对称结构型透镜，如图1-2a所示。当被处理面和频谱面较大，镜头焦距较短，或者为了引入参考光方便需要增加工作距离时，采用图1-2b双反远距型结构。
第二类是单组元的傅立叶变换透镜(图1-3 )。上述那些多片结构的透镜，从满足像质要求上是不必要的，一组密接的两片薄透镜虽然变量较少，但仍能满足全部像质的要求。而且第一大类型的片数过多会引出很多问题，如玻璃表面脏点，杂光引起相干光，玻璃内部缺陷，片数过多装配的误差也会积累等。图1-3 (a)是单片型，两半径相等。为了校正球差，第二面改为非球面，并采用高折射率玻璃以降低其它像差。非球面在形式上是最简单的结构，但要制造出能满足波像差要求的非球面是极为困难的，且价格昂贵。(b)是对称双片型，利用一分为二来降低球差。(c)是双胶合或双分离型。可以采用是正常的折射率玻璃组合(即正透镜n值大，负透镜n值小)来降低匹次瓦和，增大孔径和视场。
3设计小型的双分离的傅立叶变换透镜
傅立叶变换透镜基本上属于小孔径、小视场光学系统。大部分的焦距在300～1000之间，相对孔径约1/7～1/16，被处理面和频谱面直径在30～100mm范围内，最高频率约为60～100线/mm。本文利用初级像差理论求出透镜的初始结构，然后借助于ZEMAX光学设计软件进行光学自动设计，经过多次像差平衡就能获得满足像质要求的最后结果。由PW法计算得出透镜的初始结构及玻璃牌号为：
r
d
n
178.807
3.05
ZF6
131.773
1.20
151.694
3.80
K9
-362.751
对上述透镜的初始结构的计算是假设透镜组为薄透镜，而实际透镜组是有一定的厚度，另外实际像差的计算结果不仅包含有初级像差还包含有高级像差，因此用初级像差求得的上述系统只能作为自动设计的初始结构。下面，利用ZEMAX软件进行像差自动平衡。得到有关的数据:
r
d
n
351.469235 v
10.285685
ZF6
-255.566552v
2.096585 v
-204.590517v
10.285685
K9
-750.514351v
MTF图 波前图 点列图 等结果如下：
MTF图
波前图
点列图
4 结论
由像差和光学设计的基本理论可以知道，我们不可能把光学系统的像差完全消除，也没有这个必要。但确定残余像差的允许值对设计和实际生产都具有重要意义。光学系统像差的公差，是随系统的要求不同而改变。对于傅立叶变换透镜一般用波像差来衡量，实践证明当光学系统波像差小于1/4λ，所能进行的变换才能满足要求。当光学透镜组的视场和相对孔径较小的情况下，可由下面接给出波像差为1/4λ的各种几何像差的公差。
⑴、球差的公差
由于波像差的公差的大小不仅与光束的最大球差有关，而且和球差在整个孔径内的分布规律有关。初级球差与孔径h的平方成比例，球差随h的增加而增加，孔径边缘的球差最大。下面给出球差分布情况下的公差。相对孔径比较小的系统对应的边缘球差的公差为: 傅立叶变换透镜可以满足使用条件。本文的球差为0.001159满足使用要求。
⑵、正弦差的经验公差
经验证明，当SC小于0.0025就可以满足一般使用要求。本文的正弦差为0.000175满足使用要求。
⑶、畸变
傅立叶变换透镜一定存在着不可消除的畸变值，但是我们的实验装置中是成对的使用傅立叶透镜，光学系统的结构是对称的且放大率β=-1，根据像差理论畸变会自动消除，同时彗差也会相互抵消。
⑷、场曲
本文的场曲为0.000265mm满足场曲使用要求。
⑸、爱里斑半径
在几何光学中，理想光学系统使点物成点像。但实际上衍射效应是无法消除的，所以光学系统所成的点物的像是一个衍射像斑。那么，对于透镜的各种像差，除了要满足上述几何像差的要求外，我们还要求透镜成像的衍射斑半径满足透镜衍射极限，即为爱里斑r=0.61λ/n´sinu´式中，sinu´为数值孔径，u´为孔径角。同时，爱里斑的大小也可以用相对孔径来表示，即r0=1.22λf/D可以通过上面两式来验证所设计的傅立叶变换透镜的衍射极限的大小与理想成像时的爱里斑的差异，r=0.006271 r0=0.006289 r=0.000018由上面的计算结果可以看出，r的值是非常小的，这表明所设计的傅立叶变换透镜的实际衍射极限与理想光学系统的衍射极限相差很小。通过以上的讨论与验证计算，证明设计的傅立叶变换透镜能达到很好的像差要求。
⑹、光学系统波像差
本文波像差为0.0997λ满足公差的要求。
⑺． 本文的三个视场RMS的半径在2.575到4.856之间，能与CCD等接收器件很好配合。
参 考 文 献
[1] 郭阳雪 傅立叶透镜的设计及其在光学相关探测中的应用
长春理工大学硕士论文
英文名称：Optical Technique
主管单位：国防科学技术委员会
主办单位：中国兵工学会
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1002-1582
国内刊号：11-1879/O4
邮发代号：2-830
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1975
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
本丛书共分为四卷，分别是，第一卷：科学基础，技术和应用；第二卷：纳米光子结构与材料；第三卷：光子技术和仪器；第四卷：生物医学光子学，光谱学和显微镜。本丛书内容包含整个现代光子学的内容；着重研究光子到光的特性，重点分析光子形成光的过程和应用；紧密扣合现代光学的迅速发展。本卷各个章节均由该领域的顶尖科学家撰写。
本丛书的编者也是本书的作者David L. Andrews致力于基础光子学和能源运输、光机械力和非线性光学现象的研究。他发表了超过300篇研究论文并著有十几本书，包括教科书中广泛采用的激光内容。他所在的研究组重点研究方向是纳米分子系统中基于纳米光学的操纵和交换，以及光捕获新机制。该研究组与国际合作研究小组有着紧密的关系，特别是与加拿大、立陶宛、新西兰和美国的相关研究小组。David L. Andrews还是皇家化学学会物理研究所的院士、国际光电工程学会SPIE会员，以及光学和光子学国际协会成员。
本书是光子学系列丛书的第一卷： 科学基础，技术和应用。本书以通俗易懂的语言，介绍了现代光子学中从统计光学到量子光子学涉及到的基础技术和应用，也包含这些技术和应用所依据的基本物理原理。本卷所讨论的主题有：光子、相干性和统计光学、复杂光与奇点光学、电介质电动力学、快光与慢光、全息光学、多光子过程、光角动量、光力及捕获和操纵、偏振态、量子电动力学、量子信息与计算、量子光学、共振能量转移、表面光学、超短脉冲现象。
本书章节内容包括：1.光子；2.相干性和统计光学；3.空间变化的偏振光；4.量子光学；5.压缩态光；6. 材料电磁理论；7.纳米光子学表面和腔；8.量子电动力学；9.多光子过程；10.轨道角动量；11.光学中的螺旋性和电磁对偶转换；12.慢光和快光；13.阿秒物理：原子和固体的阿秒条纹光谱学
本书适用于物理专业研究生阶段的学生，光子学方向的工程师、学术研究人员及该领域的研究生、大学讲师、教育工作者等。本书也适用于政策制定者、咨询顾问、科技图书馆、政府实验室和美国国立卫生研究院等机构。
杨盈莹，副研究员
（中国科学院半导体研究所）
Yang Yingying，Assistant Professor
（Institute of Semiconductors，CAS）David L.Andrews
Photonics
Volume 2，Nanophotonic Structures
and Materials
2015
http：///book/
关键词：科技期刊；数字化；增值；影响力
中图分类号：G237.5 文献标识码：A 文章编号：1672-8122（2016）10-0065-03
2015年3月5日总理在《政府工作报告》中提出“互联网+”行动计划，互联网+学术出版成为期刊界广泛关注的话题，而随着互联网和数字技术的发展，如何开展科技期刊在网络化环境下的增值服务也受到期刊界的重视[1-5]，但是目前这些研究还主要立足于开展服务层面。数字化、网络化使得科技期刊的内涵和外延均在无限扩大，其价值已远远超出了传统纸媒期刊本身。本文希望从科技期刊作为特殊商品这一自身的特殊性出发，首先分析科技期刊的价值与增值的内涵，然后从学术价值、使用价值、销售收入三个方面，介绍在增值方面国外科技期刊的做法、国内科技期刊的经验，探讨我国科技期刊如何利用数字化、网络化手段，开展多样化运作，增加自身价值，各种价值相互促进，从而提升“互联网+”环境下科技期刊的影响力。
一、科技期刊的价值与增值
科技期刊的价值，是科技论文在评审、编辑、出版、传播、评价等一系列活动中所形成的创造性劳动，主要包括学术价值、使用价值、销售收入等。“互联网+”环境下科技期刊的增值是指科技期刊顺应数字化、网络化发展，从自身特点出发，以内容为基础，利用先进的技术手段，提供比传统纸媒期刊内容更丰富、形式更多样、获取更便捷的信息资源，从而满足作者和读者更多方面、更具差异的个性化需求，使科技期刊的价值得以提升、影响力得以扩大。
国外科技期刊数字出版普遍开展早，理念先进，技术手段领先，我国科技期刊虽然近几年也开始重视数字出版，但是普遍尚未掌握先进的数字出版技术，缺少政策、人才、资金的支撑，因此大多数科技期刊还仅局限于将纸媒期刊的内容数字化后搬到网络上，网站上的信息普遍内容较简单、形式较单调，未能充分利用数字化、网络化技术挖掘和发挥出科技期刊更大的价值，实现增值运作。
二、学术价值的增值运作
科技期刊的学术价值是由它所刊载的内容来体现的， “互联网+”环境下科技期刊的学术价值不再是其登载的学术论文的学术价值的简单加和，而是远远超出论文本身，延伸到可由其论文所能挖掘的内容、承载其论文的期刊网站所刊载的内容等无限广大的范围，其学术价值也因互联网技术的发展而有无限运作的空间。
（一）内容的挖掘与关联
对内容进行挖掘与关联，指对论文的内容进行深度加工，挖掘和丰富论文的内涵，实现相关的知识和文章的轻松链接，提升论文的附加值，即实现所谓的语义出版。国外一些知名的期刊出版集团如爱思唯尔（Elsevier）、斯普林格（Springer）等，利用XML等技术对论文进行结构化的描述与深度加工，达到了论文内容与形式的分离，完成了对数据的处理与整合，实现了知识点间的关联与链接，使期刊不再局限于纸媒期刊的内容，信息量得以成倍扩大，学术价值得到大幅提升。我国科技期刊目前普遍采用方正、Word等软件进行排版，受语言、出版软件和技术等方面的制约，在知识挖掘方面起步较晚。目前已经有一些科技期刊如中国科学院的部分期刊、高等教育出版社的Frontiers系列期刊等开始采用XML排版，尝试对内容进行挖掘和整合；中国科学院文献情报中心已经开始进行语义出版方面的研究。传统科技期刊应关注相关进展，在现有基础上开展相关尝试，实现自身学术价值的提升。
（二）网站的改进
网站作为科技期刊信息和展示的平台，能够提供纸媒期刊所无法承载的丰富的信息内容和展现形式，科技期刊利用自身的网站，提供文字、音频、视频、多媒体资源，增强互动内容和环节，能够增强科技期刊的凝聚力，提升科技期刊自身的学术价值。网站建设越来越受到科技期刊的普遍重视。《科学》（Science）的网站提供科学播客（Science Podcast），展示编辑对作者的采访，使读者更好地了解作者的研究内容和科研成果[6]；《英国医学会杂志》（BMJ）在网站上提供实验方法、实验数据和审稿意见等论文之外的许多内容；《自然》（Nature）、《细胞》（Cell）、《美国科学院院刊》（PNAS）等都在自己的网站上开辟了前沿问题、热点问题探讨平台，引导读者开展学术研究[7]。中国高校科技期刊研究会已连续评选了三届中国高校科技期刊优秀网站，宣传优秀网站的成功经验，促进高校科技期刊网站建设；《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》《临床转化神经医学》（Translational Neuroscience and Clinics）在网站上提供论文有关的视频文件等。但是我国大多数科技期刊的网站还普遍比较简单，不像国外知名期刊的网站内容那么丰富，视频和音频文件较少，使科技期刊增值的内容不多，进一步改进的空间较大。
三、使用价值的增值运作
科技期刊的使用价值是指科技期刊供作者、读者使用所带来的价值，“互联网+”时代，数字化、网络化使科技期刊更好用，用起来更便捷，用处更广泛，读者可以在纸媒期刊出版前便阅读到优先出版的期刊，不花钱便免费获取期刊，通过期刊网站获得更多专业信息、专业资源，科技期刊的使用价值具有巨大的增值空间，能够吸引更多作者和读者的关注，进而促进其学术价值的提高。
（一）优先数字出版
优先数字出版（advance online publication）是指在印刷版出版之前，将期刊的内容以数字出版的形式提前在网络、移动媒体上，读者可以对优先出版的论文进行阅读和引用，从而缩短论文面世的时间，有利于提高论文的显示度和被引用率、提高期刊的影响力[8]。优先数字出版增加了期刊的使用价值，扩大了期刊的影响，已成为国际科技期刊出版的大趋势，为越来越多的科技期刊所采用。国际著名学术期刊都采取了优先数字出版，如Nature的优先在线出版（advance online publication，AOP）、Science的快递（Express）、Springer的在线抢先阅读（Online First）、Elsevier的即将出版（In Press）。英国皇家化学会（RSC）的期刊论文经过同行评审被录用后，通过制作在正式编辑发表之前便在线发表，通常从接收到初次在线发表学术论文仅需 60 天，短篇评论文章只需45 天[9]。中国知网于2010年10月正式启动了中国学术期刊优先数字出版，目前为学术期刊提供单篇和整期的优先数字出版，实现了互联网出版、电子出版、手机出版等形式的优先出版，得到国内科技期刊的积极响应。
（二）开放获取（OA）
开放获取（open access， OA）是一种不同于传统出版模式的传播形式，它的理念和做法已被科技界、期刊界、图书馆界普遍接受。传统纸媒期刊普遍采取在期刊出版的同时或一段时间后上网供读者免费检索、阅读、下载、复制、传播，使读者可以更便捷地获取论文，有利于提高期刊的传播效果。不同的期刊在阅读权、再使用权、版权等方面开放的程度存在一定差异。国外一些知名的期刊均采取了开放获取的形式，如《细胞》（Cell）的系列期刊在出版12个月后可以免费获取，《新英格兰医学杂志》（NEJM）在出版6个月后可免费获取[10]。欧盟要求欧盟研发框架计划（PP7和“地平线2020”）资助的项目，其研发成果实施开放获取，鼓励各成员国一致采取开放获取政策，加强对科研成果开放获取的资助。2014年5月15日我国国家自然科学基金和中国科学院宣布开放获取政策，规定所有国家自然科学基金项目和中国科学院的论文，在发表后1年全部向读者免费公开。《纳米研究》（Nano Research）在2008年创刊时采取全部开放获取，以便读者阅读下载，提高期刊影响力和显示度，并收到良好效果，2013年其影响因子已达7.392。近年来，世界知名的出版公司纷纷推出了OA期刊，如《自然交流》（Nature Communication）、《科学进展》（Science Advance）、《细胞报告》（Cell Report）等，我国也有《光：科学与应用》（Light：Science & Application）等OA期刊问世[11]。开放获取有利于科技期刊扩大读者群，增强了科技期刊的使用价值，促进了科技期刊学术价值的提升，因此成为科技期刊增值运作的手段之一。
（三）期刊群的建设
为了加强学科与出版资源的整合，优化资源配置，实现资源共享，形成优势互补，提升科技期刊的办刊水平，期刊群、期刊联盟应运而生。加入期刊群对于规模较小、影响力较弱的个刊无疑是加入到更广阔的平台，有利于提高个刊的显示度，提升期刊的影响力，吸收高水平的稿件，吸引更多作者和读者的关注，实现自身发展，提升自身使用价值，因此期刊群的建设日益受到科技期刊界的重视。国外有Springer、Elsevier、英国皇家化学会（Royal Society of Chemistry， RSC）、牛津大学出版社（Oxford University Press）等刊群。如英国皇家化学会（RSC），出版化学、生物学、材料、医学和物理学等专业的40余种期刊，同专业的期刊间共享审稿专家，可以互转稿件，避免了重复审稿，缩短了论文刊发时间；自然出版集团（Nature Publishing Group，NPG）旗下有约110种期刊，其平台具有协同采编、跨库检索、文献评价、数字化学习、数字化研究等功能[12]。我国目前有20多个不同类型和规模的刊群、期刊联盟，如中华医学会刊群、中国光学期刊网、材料期刊网、中国高校医学期刊网等，以及中国航空学会期刊联盟等。其中中国光学期刊网（http：//opticsjournal. net/）[13]截至2016年3月6日汇集了52种光学期刊，投稿专区汇集了47个期刊的作者投稿系统或投稿邮箱，资讯栏目有会议资讯、行业动态、招聘信息等，社区栏目有博客、我的博客、学习小组等，为光学专业人士和企业提供了日常关心和关注的专业信息，为专业人士投稿提供了方便，也避免其受到虚假网站的欺骗；当然，由于期刊的主办单位不同、期刊的性质不同，期刊群内的期刊还只是松散的结合，若能够共享审稿专家、互转稿件等将能够节约资源、提高效率，使期刊群的作用得到更大的发挥。
四、销售收入的增值运作
科技期刊的销售收入是指通过销售期刊所获得的收入，“互联网+”环境下科技期刊的销售收入不再只是来源于销售纸媒期刊，还包括数字期刊的使用、版权的使用所带来的盈利收入。
（一）销售网络版
随着数字化、网络化的发展，纸媒期刊销售量越来越少，而加入知名的数据库和检索平台是越来越受到科技期刊重视的，获得电子版、网络版销售收入的方法。Springer和Elsevier是世界知名的两大期刊出版机构，加入其平台，是科技期刊提高影响力、获得销售收入的举措之一。如北京科技大学出版的《矿物、冶金与材料学报》（International Journal of Minerals， Metallurgy and Materials）加入Elsevier的ScienceDirect平台，每年获得稳定的销售收入。中文的科技期刊选择加入《中国学术期刊（网络版）》《中国期刊网》全文数据库及万方数据数字化期刊群等，通过互联网进行网络出版，获得销售收入。
（二）加入美国版权结算中心（CCC）
美国版权结算中心（copyright clearance center， CCC）是一家全球版权经纪公司。科技期刊编辑部只需提交期刊的名称、刊号、出版单位、出版时间、语种等基本信息，即可完成授权和许可。科技期刊加入版权结算中心后，有国内外读者要使用科技期刊上的论文、图表时，只要付费给版权结算中心后即可直接合理使用，编辑部从中可以获得版权收益[14]。国外知名的出版集团如Springer、Elsevier、美国电气和电子工程师协会（IEEE）等均加入了版权结算中心。目前国内的《浙江大学学报（A辑：应用物理和工程）》（Journal of Zhejiang University-SCIENCE A：Applied Physics & Engineering）、《矿物、冶金与材料学报》（International Journal of Minerals， Metallurgy and Materials）等已与版权结算中心签约，并且已有期刊开始获得版权收益。数字化时代，检索、获取、使用论文变得越来越便捷，版权的保护和开发日益受到科技期刊的重视，与版权结算中心合作可以保护自己的版权，提高期刊的国际国内显示度，获得版权收益，因此越来越多的科技期刊编辑部加入版权结算中心，加入版权结算中心也成为科技期刊增加销售收入的方法和手段。
（三）按需印刷、出版抽印本
数字化、网络化为传统纸媒科技期刊实现按需印刷、满足作者和读者个性化需求提供了可能。随着互联网与信息技术的发展，科技期刊的纸质版印刷量在不断缩水，取而代之的是在线阅读的大量增长。作者出于留念、上缴、保存等目的可能需要自己论文的抽印本、豪华版，科技期刊按照作者需要完成按需印刷，不仅可以获得一定的经济效益，实现和提升科技期刊销售收入，更能扩大宣传，产生显著的社会效益，而且操作简便、容易实现，因而越来越受到科技期刊的重视。如Nature在论文录用后，会随论文录用通知，给作者发去论文抽印本的订购单，作者可以另外付费购买其论文的抽印本；《中华内科杂志》将特色栏目“临床病理讨论”中的126篇论文汇编成《内科疑难病例讨论选编》，受到读者的广泛欢迎，不仅扩大了期刊的知名度，而且还为编辑部带来不菲的销售收入[15]。随着期刊出版体制改革的不断深入，更多的科技期刊开始关注经营、效益的问题，按需印刷、出版抽印本是科技期刊开展经营、增加销售收入的重要手段。
五、结 语
“互联网+”时代，数字化、网络化为传统科技期刊带来了巨大的增值空间，这既是机遇，也是挑战。科技期刊顺应时代和技术发展，通过多样化运作，增加自身的学术价值、使用价值、销售收入，提升学术影响力，有很多工作可以做，需要做，必须做。
参考文献：
[1] 张维，吴培红，冷怀明.数字化环境中国内外科技期刊增值服务的发展现状[J].编辑学报，2014，26（2）：156-158.
[2] 张静.科技期刊借助数字化手段提供增值服务探析[J].编辑学报，2013，25（2）：105-108.
[3] 冯玲.我国科技期刊信息增值服务路径研究[J].科技与出版，2013（6）：141-143.
[4] 孙守增，杨琦.学术性科技期刊的价值构成及其特点[J].编辑学报，2001，13（1）：6-8.
[5] 杨志华.学术期刊价值链研究[J].中国科技期刊研究，2013，24（4）：645-649.
[6] Science Podcast：2 November 2012 [EB/OL].（2012-11-08）[2016- 03-10].http：//.
[7] 肖宏，马彪.“互联网+ ”时代学术期刊的作用及发展前景[J].中国科技期刊研究，2015，26（10）：1046-1053.
[8] 付雅静，钱俊龙.数字出版时代提高科技期刊显示度途径的探讨[J].中国科技期刊研究，2014，25（10）：1262-1266.
[9] 出版问答[EB/OL].[2016-03-12].http：//.cn.
[10] 吕小红.试论高校科技期刊的学术经营策略[J].中国出版，2013（310）：34-36.
[11] 齐国翠，石应江，李哲.开放获取――学术期刊低成本高显示度的重要出版策略[J].中国科技期刊研究，2015，26（7）：705-709.
[12] 迟秀丽，侯春梅，贺郝钰.我国科技期刊专业集群化网络出版平台研究[J].编辑学报，2015，27（2）：182-185.
[13] 期刊集群[EB/OL].[2016-03-10].http：/// Journals.
【关键词】 光电子技术 光医学 光保健 学科现状 发展趋势
一 引言
生物医学光学与光子学是光学或者说光子学现展的一个分支学科。由于光学与光子学是具有极强应用背景的学科，所以“生物医学光子技术”这一多学科交叉的新兴研究领域在20世纪末叶也随之应运而生。
激光技术作为一项重大的科技成就，为研究生命科技和疾病的发生、发展开辟了新的途径，为保健和临床诊疗提供了崭新的手段,推动人类科学技术进入新的发展阶段。
可以把与光的产生、传播、操纵、探测和利用有关的物理现象和技术包括在内的科学及工程笼统地简称为光学。用光学最广的含义来概括各研究领域及其相关交叉分支时必然包括了激光和光电子技术。运用光学及其技术研究光与人体组织的相互作用问题可归之于“组织光学”范畴。它是研究光辐射能量在生物组织体内的传播规律以及有关组织光学特性的测量方法的一门新兴交叉学科，是光医学（光诊断和光治疗）的理论基础。经过40多年的发展，激光与光电子技术在人类的保健、医疗以及生命科学中产生了很大影响。
在医学领域，光电子技术使各种新疗法，包括从激光心脏手术到用光学图像系统的关节内窥镜进行微损膝关节修复等，成为可能或得以实现。目前，科学家们正致力于研究光学技术在非侵入式诊断和检测上的应用，如乳腺癌的早期探查、糖尿病患者葡萄糖的“无针”监控等。激光在医学上的最早应用虽然集中在治疗方面，然而在80年代初期起便开始了光诊断技术的探索。指望无损害地获得诊断信息是这些研究的驱动力之一，其中在物理学中高度发展的光谱技术有望在诊断医学中得到应用。利用光纤把光传输到身体内部的能力，可以完成膀胱、结肠和肺等器官的检查。随着医学诊断方法向无损化方向发展，利用光电子学技术对组织体进行鉴别和诊断，有可能更早期、更精确地诊断各种疾病。近年来，人们开始把这种诊断方法称之为“光活检”。
随着现代医学模式的转变、健康概念的更新以及人民生活水平的提高，从20世纪80年代后期起，“激光美容术”在世界各地包括在我国各大城市逐渐地开展。保健美容是光电子技术应用越来越活跃的领域。激光技术应用于美容外科的起步较早，使得一些在美容整形外科很棘手的疾病，如太田痣、血管瘤等治疗变得简易有效。到20世纪末，人们又开发了一种称为光子嫩肤术的新美容技术。它基于选择性的光热解作用，有效地改善肌肤的质地和弹性，达到美容的效果。之所以用激光或强脉冲光进行非消融性的嫩肤或治疗越来越流行，是因为这类手术具有无损、不必住院、几乎无副作用和无疼痛，从而使受术者容易接受的优点。
国家自然科学基金委员会先后二次在“光子学与光子技术”以及“生物医学光学”优先资助领域战略研究报告中分别指出：近年来生物医学光学与光子学的迅猛兴起，令人瞩目，并因而引发出一门新兴的学科－生物医学光子学（Biomedophotonics）。研究报告选定了近期优先研究领域包括生物光子学、医学光子学基础研究、医学临床的光学诊断和激光医学中的重要课题等诸方面。
福建师范大学在1974年成立了“医用激光及其应用技术”研究组，以激光与光电子技术为基础，围绕激光医学应用的核心技术开展研究与开发。至二十世纪九十年代，跟随该领域的国际走向，转入激光医学技术的基础理论研究工作，在国内率先开展了生物组织光学与光剂量学的研究。伴随研究工作的深入开展，逐步形成了我们有特色的若干前沿研究方向，并于2005年获准立项建设医学光电科学与技术教育部重点实验室。
二 国内外现状
光学在生命科学中的应用，在经历了一个缓慢的发展阶段后，由于激光与新颖的光子技术的介入，进入了一个迅速发展的新阶段。与光学有关的技术冲击着人类健康领域，正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段，并为医疗诊断提供了革命性的新方法。特别在近十多年来，与蓬勃的学术研究活动相对应，国际上出现了专门的研究性学术杂志，如：Laurin 出版公司于1991年发行了“Bio-Photonics”新杂志。美国光学学会重要的会刊之一“Applied Optics”也于1996年将其“Optical Technology”栏目扩充为“ Optical Technology and Biomedical Optics”，并定期出版有关生物医学光学的论文专集。SPIE亦于1996年创办了期刊Journal of Biomedical Optics，且声誉日隆。到2004年，该刊的SCI影响因子已达3.541。当前，发达国家普遍对生物医学光子学学科给予了高度重视。例如，在美国国家卫生研究院（NIH）新成立的国家生物医学影像与生物工程研究所（NIBIB）中，生物医学光子学也成为其主要资助的领域。近三年中，美国NIH已经召开过4次研讨会，认为新的在体生物光子学方法可用于癌症和其它疾病的早期检测、诊断和治疗。新一代的在体光学成像技术正处在从实验室转向癌症临床应用的重要时刻。在NIH的支持下，美国国家癌症研究所（NCI）正在计划5年投资1800万美元，招标建立“在体光学成像和/或光谱技术转化研究网络（NTROI）”，其研究内容主要包括：光学成像对比度的产生机理、在体光学成像技术与方法、临床监测、新光学成像方法的验证、系统研制与集成等五个方面。2000年底，在美国NIBIB的首批支持项目中，光学成像方法约占30%。2000年7月，美国NIH投资2000万美元，开展小动物成像方法项目（SAIRPs）研究，受到生命科学界的高度关注，其中光学成像方法是研究重点之一。美国国家科学基金会（NSF）在2000-2002年了4次关于生物医学光子学研究（Biophotonics Partnership Initiative）的招标指南。“9.11”事件后，美国国防部启动了“应激状态下的认知活动”(Cognition under stress)项目，采用的研究方法就是光学成像技术。美国加州大学Davis分校于2002年10月宣布：未来10年内，将投资5200万美元建立生物医学光子学科学技术中心（The Center for Biophotonics Science and Technology），其中4000万美元由NSF支持。在学术交流活动方面，国际光学界规模最大西部光子学会议（Photonics West）上，每年的四个大分会之一即是生物医学光学会议（BiOS），论文均超过大会总数的三分之一，如，2003年关于BiOS的专题为19个，占整个会议的19/52=36.5%；2004年，IBOS会议专题为20个，占整个会议的20/55=36.4%。另外，每年还召开欧洲生物医学光子学会议。除疾病早期诊断、生理参数监测外，在基因表达、蛋白质―蛋白质相互作用、新药研发和药效评价等研究中，特别是近年来的Science, Nature, PNAS等国际权威刊物发表的论文表明，光子学技术也正在发挥至关重要的作用。在某些领域，如眼科，光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现，并以最小的无损或微损疗法代替外科手术，如膝关节的修复。现在，用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段，包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。光学技术还为生物学研究提供了新的手段，如人体内部造影、测量、分析和处理等。共焦激光扫描显微镜能将详细的生物结构的三维图象展现出来，在亚细胞层次监测化学组成和蛋白质相互作用空间和时间特征。以双光子激发荧光技术为代表的非线性成像方法，不仅可以改善荧光成像方法的探测深度、降低对生物体的损伤，而且还开辟了在细胞内进行高度定位的光化学疗法。近场技术将分辨率提高到衍射极限以上，可以探测细胞膜上生物分子的相互作用、离子通道等等。激光器已成为确定DNA化学结构排序系统的关键组成部分。光学在生物技术方面的其它应用还包括采用“DNA芯片”的高级复杂系统，和采用传输探针的简单系统。激光钳提供了一种在显微镜下方能看见的一种新奇的、前所未有的操作方法，能够在生物环境中实现细胞或微观粒子的操纵与控制，或在10-12m范围内实现力学参数的测量。结合光子学和纳米技术已经可以探测细胞机械活动，揭示细胞水平上隐秘的生命过程，利用纳米器件甚至可以检测和操纵原子和分子，这可以应用在细胞水平的医学领域。高技术的进步，如：微芯片极大地加速了生物光子学的发展进程。集成电路、传感器元件和相连电路的小型化、集成化促使在体和体外测量分子、组织和器官图像成为可能。许多生物医学光子学技术已经在临床上应用于早期疾病监测或生理参量的测量，如血压，血液化学，pH，温度，或测量病理生物体或临床上有重要意义的生化物种的存在与否。描述不同光谱特性（如荧光，散射，反射和光学相干成像）的各种光学概念出现在功能成像的重要领域。从大脑到窦体再到腹部，精确导位和追踪，对于精确定位医疗仪器在三维手术空间的位置具有重要的作用。基于分子探针的光子技术可以识别发生疾病时产生的分子报警，将真正实现令人激动的、个人的、分子水平的医学。
我国的研究基础与条件虽然相对落后，研究投入不足，但生物医学光子学是一门正在兴起和不断发展的学科，在这一新兴交叉学科上国内外处于一个起跑线上。近年来，在国家自然科学基金委、省部委以及其它基金项目的资助下，我国在生物医学光子学的研究中取得了很大的进展，尤其是2000年第152次主题为 “生物医学光子学与医学成像若干前沿问题”、第217次主题为“生物分子光子学”的香山会议后，有许多学校和科研单位开展了生物医学光子学的研究工作，并初步建成了几个具有代表性的、具有自己研究特色和明确科研方向的研究机构或实验室，并在生物医学光学成像（如OCT、光声光谱成像、双光子激发荧光成像、二次谐波成像、光学层析成像等）、组织光学理论及光子医学诊断、分子光子学（包括成像与分析）、生物医学光谱、X射线相衬成像、光学功能成像、认知光学成像、PDT光剂量学、高时空谱探测技术及仪器研究等方面取得了显著的研究成果。发表了许多研究论文，申请了许多发明专利，有些已经获得产业化。国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。这对我国生物医学光子学学科的发展起到了积极的推动作用。在我国近年所召开的亚太地区光子学会议中，有关生物医学光子学的内容已大幅增加，成为主要的研讨专题。我国的生物医学光子学研究和学术活动也方兴未艾，呈现与国际同步的态势。在基础研究、应用基础研究以及对新技术的掌握方面跟踪国际先进水平，但国内科研经费的投入相对较小，科研队伍规模不大，原创性的科研成果与国外有较大差距。和国外的发展水平相比，我国的生物医学光子学发展还存在以下问题：
（1）尽管从事生物医学光子学的科研单位很多，但取得突破性、创新性的研究成果很少，主要是由于我们的科研队伍在组织、组成上还不合理，过于分散、开展的内容繁杂，难以将有限的资金投入到一些有利于国计民生的及上水平的研究方向上；另外许多单位的研究重复，缺乏合作，导致水平低下；
（2）和国外相比，研究经费无论在绝对值还是相对值上均投入十分不够；
（3）缺乏研究成果产业化的引导机制。
三 医学光电科学与技术（福建师范大学）教育部重点实验室概况
“医学光电科学与技术”教育部重点实验室设立于福建师范大学物理与光电信息科技学院（激光与光电子技术研究所）内，作为本学科开展科研研究和实施建设与发展的一个基础平台。实验室已有30年发展历史，1973年成立福建师范学院物理系激光实验室，1984年成为福建师范大学激光研究所实验室，1995年为福建省首期211重点学科《应用光子学》学科实验室，2003年5月26日经福建省科技厅批准成立“光子技术福建省重点实验室”，2005年7月28日经教育部批准立项建设教育部重点实验室。实验室座落于福建师范大学长安山校园内。
30年多来，实验室在生物组织光学、医学光谱与光学成像技术、光诊断及光诊疗技术、信息技术光学及其生物医学应用等四个主要方向上努力开拓，承担并完成了数十项国家与省部重点、重大项目课题，取得一批代表我国本领域研究水平的科研成果，其中十五以来获省部级科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等奖2项，其它省级以上奖励12项。在国内外重要刊物发表的论文以及被SCI、EI收录的论文均超过100篇。
实验室目前承担着国家与省级重要课题50余项，科研经费超过2000万元。其中国家自然科学基金项目11项，国家教育部、科技部、卫生部项目9项，福建省科技重大专项1项，其它省级重要项目近30项。
中科院半导体研究所原所长王启明院士任重点实验室学术委员会主任，副主任由黄尚廉院士和谢树森教授担任。另有九位国内外著名的激光、光电子与医学学科交叉的院士、专家或资深教授担任委员，其中海外委员两人。他们规划、指导并检查本学科实验室的建设与发展。
重点实验室主要学术带头人、实验室学术委员会常务副主任谢树森教授是中国光学学会副理事长、福建省光学学会理事长、国家有突出贡献的中青年专家、光学工程专业博导、全国劳动模范，是我国医学光电科学与技术领域的学术带头人与开拓者。实验室主任陈荣教授、副主任李晖教授均为国务院特殊津贴专家，实验室常务副主任陈建新教授来自于北京大学的优秀博士后研究员。重点实验室拥有稳定的可持续开展高水平科研的学术梯队，其中的中青年学术带头人或学术骨干包括1位闽江学者特聘教授、1位福建师范大学特聘教授、3位国务院特殊津贴专家、2位全国优秀教师、2位福建省优秀教师和15位博士。
重点实验室与国内外学术界建立了并保持着广泛的联系。重点实验室已设立面向国内外的开放课题基金。已批准并实施来自浙江大学、厦门大学、上海光机所、西安交通大学、华南师范大学、天津医科大学、上海市激光医学研究中心等单位知名学者的开放课题。
重点实验室已具备良好的科研软硬件环境。现有面积近5000平方米，仪器设备原值2500多万元。重点实验室各项管理制度健全。
“医学光电科学与技术”重点实验室，在我国现代科学技术领域特色鲜明，在我国相关学科处于领头地位，有较大影响。重点实验室建设将有力促进福建省科技创新能力建设，促使福建师范大学迅速向高水平、有特色、开放型的综合性大学迈进。同时，重点实验室的建设与发展将有力促进我国医学光电科学与相关学科的发展，为广大民众的身心健康，为海峡西岸的科技、社会与经济发展做出重大贡献。
四 发展趋势和展望
光子学及其技术已广泛应用或渗透到生物科学和医学的诸多方面，被科学界所认同和重视。生物医学光学已经成为国际光学学科重要发展方向之一。生物医学光子学的发展，将为现代医学和生命科学带进崭新的时代。本学科的发展将继续体现了多学科交叉的特点，研究领域涉及到了生物学、医学、和光学，还有化学等不同大学科的方方面面。技术开发与临床应用研究的结合将越来越密切。一般认为，光学领域未来发展的重点是将各种复杂的光学系统和技术更加广泛地应用于保健和医疗。当今世界中,与光子学有关的技术冲击着人类对生命体的认知及人类健康领域。基于现代激光与光电子技术的生物医学光子学技术将为生命科学研究带来具有原始性创新的重要科研成果，并可望形成有重大社会影响和经济效益的产业。
在医学领域，光子学技术正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段,并为医疗诊断提供了新方法。在某些领域,如眼科,光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现,并以无损或微损疗法代替外科手术,如膝关节的修复。现在,用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段,包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。
在基础研究方面，研究重点在于从细胞，甚至是亚细胞尺度层次揭示病变组织与正常组织之间的差异，为新技术开发以及应用提供理论依据。另一方面，研究光与人体组织之间的相互作用以及所产生的光化学、光热和光机械效应。在技术的应用方面，研究重点转向比较各种技术中光源（相干光源/非相干光源、波长、功率密度、偏振性、连续/脉冲光源、脉冲持续时间等）和个体差异（年龄、性别、临床症状、发病史、发病时间等）对诊断或治疗结果的影响，在确定各种技术临床适应症的同时，进一步实用化各种技术。此外，还在不断开发新的实用于不同疾病的诊断、治疗和监测技术。
值得关注的是，国外从事“生物医学光学”领域研究的高校或研究机构中，来自大陆的中国学者的数量越来越多。这有助于使国内外的学术交流更加有效，并可以预期国内与国外在该领域的研究水平差距将不断缩小。
今后若干年内医学光电科技学科需关注的重大科学问题和优先研究领域如下：
（一）医学光子学基础
在组织光学方面，其中最主要的有光在组织体内传播的特殊方式、组织光学性质的描述以及有关实验技术的开发和完善等。组织光学是医学光子技术的理论基础。光在生物组织中的运动学（如光的传播）问题和动力学（如光的探测）问题是研究的主要内容，目的是要研究生物组织的光学性质和确定某靶位单位面积上的光能流率。应优先解决测量技术和实验精度的问题，利用近场光学显微技术、光镊技术测量活体组织的光学参量。在理论建模方面，建立生物组织中光的传输理论和数值模拟方法。具体开展的研究工作应包括：1）光在生物组织中传输理论：要用更复杂的理论来描述生物组织的光学性质以及光在其中的传播行为。建立准确的组织光学模型，使之能反映生物组织空间结构及其尺寸分布情况、组织各个部分的散射与吸收特性以及折射率在一定条件下的变化情况；改造传输方程，使之适应新的条件，并能在某些情况下求出光在生物组织中传输的基本性质。2）光传输的蒙特卡罗模拟：继续开发新的更为有效的算法以适应生物组织的多样性和复杂性的要求。除了了解光在组织中的分布，还在探索从大量数字模拟中得到生物组织中光的宏观分布与其光学性质基本参量之间的经验关系。另外，发展非稳态的光传输的蒙特卡罗模拟方法也是一个重要的研究方向，从中可以获得比稳态条件下更多的信息。
组织光学参数的测量方法和技术方面，尚未获得人体各种组织的可靠实验数据。发展和完善活体的无损检测尤为重要。在这方面，时间分辨率与频率分辨率的测量方法引人注目。
（二）医学光子学光谱诊断技术
医学光子学光谱（非成像）诊断技术实质上是利用从组织体反射、散射、发射出来的光，经过适当的放大、探测以及信号处理，来获取组织内部的病变信息，从而达到诊断疾病的目的。
生物组织的自体荧光与药物荧光光谱技术，内容涉及光敏剂的吸收谱、激发与发射荧光谱以及各种波长激光激发下正常组织与病变组织内源性荧光基团特征光谱等。现在人们所谓的特征荧光峰实际上只是卟啉分子的荧光峰。客观和科学地判断激光荧光光谱对肿瘤的诊断标准是十分必要的。目前，某些癌瘤的药物荧光诊断已进入临床试用，自体荧光的应用尚处于摸索之中。需要开展激光激发生物组织和细胞内物质的机理研究，探讨激光诱发组织自体荧光与癌组织病理类型的相关性以及新型光敏剂的荧光谱、荧光产额和最佳激发波长等方面的研究，以期获得极其稳定、可靠的特征数据，为诊断技术的发展提供科学依据。
近年来，拉曼光谱技术应用于医学中已显示出它在灵敏度、分辨率、无损伤等方面的优势。应开发并完善重要医学物质拉曼光谱数据库，并使基于拉曼光谱分析的小型、高效、适用于体表与体内的医用拉曼光谱仪和诊断仪将在医学临床获得更广泛的应用。
超快时间分辨光谱比稳态光谱在技术上更灵敏、更客观和更具有选择性。因此，将脉宽为ps、fs量级的超短激光脉冲光源用于医学受到广泛重视，其一，应发展超快时间分辨荧光光谱技术，用于测量生物组织及生物分子的荧光衰变时间，分析癌组织分子驰豫动力学性质等，为进一步研究自体荧光法诊断恶性肿瘤提供基础数据；其二，应发展超快时间分辨漫反射（透射）光谱技术。以时域的角度测量组织的漫反射，从而间接确定组织的光学特征。这是一种全新的、适用于活体的、无损和实时的测量方法，为确知光与生物组织的相互作用，解决医学光子学中基础测量问题开辟一条新径。
（三）医学光子学成像诊断技术
发展出具有无辐射损伤、高分辨率、非侵入、实时、安全的光子学成像诊断技术，并具有经济、小型、且能监测活体组织内部处于自然状态化学成分等特点的医疗诊断设备。主要的医学光子学成像诊断技术包括：
超快时间分辨成像技术：以超短脉冲激光作为光源，根据光脉冲在组织内传播时的时间分辨特性，使用门控技术分离出漫反射脉冲中未被散射的所谓早期光，进行成像。正在研究的典型时间门有条纹照相机、克尔门、电子全息等。
散射成像技术：包括光子密度波散射层析成像、组织深度光谱测量以及复合成像等，利用红外光源，光子密度波在生物组织中的穿透深度可达几个毫米，在低散射的人脑组织中甚至可达30mm。
红外热成像：红外热成像是利用红外探测器测量人体和动物的正常与病变组织的温度差异来诊断病变及其位置，现已在医学诊断中得到广泛的应用，如乳腺肿瘤的诊断。
光学相干层析成像技术：一种非侵入式无损成像技术，并且可以与显微镜、手持探针、内窥镜、医用导管、腹腔镜等相结合使用，从而具有广阔的应用领域。而且，OCT能进行众多功能成像，如分光镜OCT、多普勒OCT、偏振OCT：也可以与众多成像技术结合使用，如荧光、双光子、二次谐波成像等技术。
荧光寿命成像：受超短光脉冲激发后，荧光团，包括自体荧光团如NADH、FAD等和外源荧光团，如有机荧光染料、荧光蛋白等，所发出荧光的寿命取决于荧光团的分子种类及其所处的微环境，如pH、离子浓度（如Ca2+、Na+等）、氧压等，因此荧光寿命的测量和成像，有助于提供生物组织的功能信息。和内窥镜结合，可用于胃癌、食道癌等疾病的早期诊断，是一种很有前途的具有高灵敏度、高特异性以及高诊断准确性的早期癌症诊断方法。
光声作用成像：利用超声场在生物组织中的优良传输特性和激光在生物组织中的选择性吸收特性,将超声定位技术和光学高灵敏度检测技术结合,以实现无损伤临床医学的结构和功能层析诊断。预期成像深度远好于目前的光学成像方法,对于较厚生物组织成像及临床应用特别具有吸引力,可为及早发现一些特殊病变提供一种无损、有效、高准确度的方法。
非线性光学成像：双光子激发荧光显微成像、二次谐波等成像技术由于具有三维高空间分辨率，对比度高、对生物组织的损伤小等优点，研究工作重点是扩展成像技术在生物医学领域的应用范围，重点解决研制小型化内窥型诊断设备所面临的相关技术问题。
人体经络的光学表征及其调控功能：已经用不少事实证明了经脉循行路线的现象，也初步显示了人体体表沿十四经脉路线存在的红外辐射轨迹。然而，至今未能用西医的形态学或生理学方法证明它的存在，也不能明晰地阐明“经络”的实质。可以利用已发展的生物医学光子学诸多成像技术为工具，研究这个具有中国特色的中医学中的重大问题。
4.医用激光治疗技术（激光医学）
强激光治疗：是当前激光医学中最成熟和最重要的领域。随着新型医用激光器的不时出现，如：钛激光、铒激光、准分子激光等，强激光治疗技术的临床用途也逐渐增多，提出一些新的问题。关于这些新型激光器及新的工作方式对人体组织的作用特点的认识还相对不足，基本没有适合国人组织特性的治疗参数。为此需加强研究激光与生物组织间的作用关系，特别是在诸多有效疗法中已获得重要应用的激光与生物组织间的作用关系；研究不同激光参数（包括波长、功率密度、能量密度与运转方式等）对不同生物组织、人体器官组织及病变组织的作用关系，取得系统的数据，同时也有必要加强新型激光器及新的工作方式的临床适应证的研究。
低强度激光治疗：非热或低强度激光辐射可作为一种辅助治疗手段，其作用机理尚不清楚。对弱激光治疗机理的认识有待于整个基础医学的提高，如充分认识细胞基因表达与调控、细胞代谢的调控、免疫反应的调控等，同时还需研究不同弱激光剂量对这些调控的影响，这才能提高弱激光治疗的针对性和疗效。针对目前临床上盲目夸大疗效、照射剂量严重混乱的局面，建议重点扶持2-3个弱激光研究中心，集中财力与人力进行弱激光的细胞生物学效应研究；弱激光生物调节作用和细胞生物学现象（基因调控和细胞凋亡）的量效关系、弱激光镇痛的分子生物学机制以及弱激光与细胞免疫（抗菌、抗毒素、抗病毒等）的关系及其机制。寻求弱激光生物刺激效应的可能机制与量效关系；规范临床治疗参数与操作等。
光动力学治疗（PDT）是当前激光医学中最具活力且发展迅速的领域。光动力疗法具备了诊断和治疗肿瘤、心脑血管病等人类重大疾病的潜力。光动力疗法在鲜红斑痣、老年性眼底黄斑病变、某些顽固性皮肤病、类风湿性关节炎等常规手段难以奏效的良性疾病的治疗研究中取得一系列进展，并结合内镜技术的发展等，其应用领域得到很大的延伸和扩展。这些都说明发展光动力疗法具有重要的社会和经济效益。应当重点资助PDT相关产品的国产化，扶持新一代国产光敏剂的开发及相应激光器的产业化，资助新一代光敏剂光动力学治疗的机理研究。作用机理、光动力疗法各要素对光动力学效应的影响、建立数学模型、新型光敏剂光动力学效应的研究，为开拓光动力疗法新的应用领域取得系统的数据。
激光美容与光子嫩肤术：利用激光或强脉冲光照射皮肤后的选择性光热解效应，即靶组织（病灶）和正常组织对光的吸收率的差别，使激光在损伤靶组织的同时避免正常组织的损伤这一原则，达到去皱、去文身、脱毛和治疗各种皮肤病或达到美容的效果。
五 结论
医学光子学及其技术的学科发展，对生命科学有重要且积极的意义。在医学领域，将为解决长期困扰人类的疑难顽疾如心血管疾病和癌症的早期诊治提供可能性，从而提高人类的生存价值和意义，其中的重大突破将起到类似X射线和CT技术在人类文明进步史上的重要推动作用，在知识经济崛起的时代还可能产生和带动一批高新技术产业。
参考文献
〔1〕Michael I. Kulick. Lasers in Aesthetic Surgery. New York: Spring-Verlag,1998.（中译本：激光美容外科，叶青等译，福建科技出版社 2003.）.
〔2〕美国国家研究理事会编，上海应用物理研究中心译. 驾驭光：21世纪光科学与工程学, 上海：上海科学技术文献出版社，2001. 78-114.
〔3〕 谢树森，雷仕湛. 光子技术. 北京：科学出版社,2004. 266.
〔4〕国家自然科学基金委. 光子学与光子技术：国家自然科学基金优先资助领域战略研究报告. 北京: 高教出版社/海德堡，施普林格出版社, 1999. 96-114.
〔5〕Raloff, Janet, Optical biopsy hunts would-be cancers, Science news, 2001,159(14):214.
〔6〕 Kathy Kincade, Medicalwatch: Optical biopsy device nears commercial reality, Laser focus world, 2000.
〔7〕 Britton Chance, Mingzhen Chen and Gilwon Yoon, Editors, Optics in Health Care and Biomedical Optics: Diagnosis and Treatment, Proc.SPIE, 2002.
〔8〕R.R. Alfano, Advances in optical biopsy and optical mammography, Published by the New York Academy of Sciences, 1998.
〔9〕R.R. Anderson, J.A. Parrish, Science, 1983, 220:524-527.
〔10〕 谢树森，龚玮，李晖，光电子激光，2004，15（10）：1260-1262.
〔11〕 R. Christian, G. Barbel, etal, Lasers Srug Med,2003;, 32:78-87.
〔12〕范滇元 中国激光技术发展回顾与展望 《2000高技术发展报告》 2000.
〔13〕 世界激光医学发展简史 2004.
〔14〕 李兰 我国激光医学现状发展战略――问题与对策《科技日报》2002.07.
〔15〕 Wei Gong, Shusen Xie, Hui Li. Photorejuvenation:still not a fully established clinical tool for cosmetic treatment. ICO20: Biomedical Optics, Proc. of SPIE Vol. 6026, 602604, (2006).
〔16〕 Hongqin Yan, Shusen Xie, Hui Li et al. Optical imaging method.
课题组成员：
1.谢树森：教授、博士导师，中国光学学会副理事长，福建省光学学会理事长
2.李 晖：福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
3.陈 荣：福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室
关键词光学；教学；改革
光学课程是物理学专业最重要的基础课程之一，同时也是现代科学技术迅速发展、崛起的重要支柱。以激光为基础的现代光学的知识，已经渗透到日常生活中的众多领域，在工业、农业、交通、能源、医药、信息等领域发挥着越来越重要的作用。光学作为基础性学科具有很强的学术性，同时，光学课程的知识覆盖面广，应用性和可操作性也较强，它能够较好地锻炼学生的思维能力及理论与实际相结合的能力。而在传统的光学课程教学中，存在着重理论轻实践，理论与实际相脱离，缺乏创新，无法适应社会及专业领域的需求等问题。如何培养不仅具有扎实理论基础，还具备较强工程应用能力的光学类技术人才，是我们教学改革研究的重点问题。
1光学课程教学现状
光学课程教学大纲计划68学时，教材内容分为干涉、衍射、几何光学、光学仪器、偏振及现代光学部分[1-3]，内容繁多，教学任务较重。因此，光学一直是一门教师难教、学生难学的课程。在教学过程中，通常更加强调基础知识的理论性，而对知识的应用性和工程性关注偏少，理论联系实际显得不足，教学中不自觉地存在“重理论和基础，轻工程和应用”的倾向，淡化了光学类课程本身拥有的强烈应用和工程背景特性。另外，学生在大学阶段参与实习实践、接触实际工程问题和公司企业的机会偏少，教学与光学元器件的工程设计及公司企业的要求联系还不够，存在明显脱节现象。目前教学中教师的主导地位强，而学生的主体地位偏弱；第一课堂强，第二课堂弱；体现学生结合课本知识在“做中学”并培养自身实践精神、工程意识和创新能力的活动空间不够。
2光学课程改革的思考
光学课程有其自身的特点，与力学、热学等学科之间的联系不太紧密，自身的知识体系比较繁杂。在具体的教学改革与实践中，主要从教学内容、教学方法、考核方式等几个方面着手。
2.1教学内容
在教学内容上，首先要优选教材，认真制订教学计划。教学中，既要注重讲解光学课程中最基本的概念、理论，夯实学生的基础知识，提高学生的理论水平，又要加强现代光学基础的教学，增加一些现代光学的前沿知识，了解光学发展的最新动态，引导学生不断拓宽视野，激发学生的创新意识和科学探索精神，培养学生的科学素养。例如，在讲解几何光学及光学仪器知识时，可以介绍海市蜃楼、扫描隧道显微镜。在讲解光的干涉时，可以介绍相干探测技术、全息照相、光学薄膜等。在讲解偏振现象时，可以介绍3D电影及偏振雷达探测技术等。让学生体会光学知识在日常生活中应用、发展及科学前景。另外，针对相关科学前沿知识，开展一些专题讲座，让同学们更深入地理解光学科技的发展，同时强化了基础知识的学习。或让学生课外查阅相关文献，提高学生学习兴趣，激发学生探索欲望。积极搜集光学在日常生活中应用的实例，引导学生运用已学相关理论知识，解释日常生活中的光学现象，真正实现从生活走向物理，从物理走向社会。
2.2教学方法
在教学方法上，要注重重点、难点的理解和掌握，注重分析思路和处理问题的方法。积极引导学生理论联系实际，提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。为了能够在有限学时内，尽可能多地讲解现代光学的内容，可以在课前布置相关的预习作业，既能节约课堂基础教学的时间，又能锻炼同学们的自学能力。在教学中，要求学生上课主动提问，培养学生自学及发现、解决问题的能力[4]。教学中针对相关课题让学生参与讨论，在讨论的过程中更透彻理解相关理论，并了解其应用，变被动学习为主动探索。在传统的理论教学基础上，尽可能多地增加实践教学的环节，改变教学观念，以任务为驱动，明确从理论到实践的具体操作过程，培养学生工程实践的能力[5]。实践教学中要求学生进行文献调研、撰写小论文及动手制作相关光学仪器，解决一定难度的实际问题、培养自身创新精神、科研意识和综合能力与素质。例如，我们在教学中将学生分组，动手制作简单光学器件，如望远镜、放大镜等，有效地激发了学生的学习兴趣、动手能力及团队合作的精神。科学技术的不断进步，使得教学方法的多样性成为可能。在教学中，针对光学课程本身的广泛应用性和工程背景，可以有针对性地介绍一两种国内外优秀光学设计软件，如ZEMAX、OSLO等。其中ZEMAX可进行光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射、折射、绕射等光学模型。该软件还具备对光学系统进行设计、优化、分析的功能。在光学课程第三章几何光学部分，学完基础知识后，给出一些利用设计软件进行相关光学课程中涉及的光学元器件和系统设计的典型实例，如望远镜系统设计、8倍观察镜系统设计等。同时试着让同学们分组利用该软件进行相关光学设计，从而既提高学生的学习兴趣，又有效地培养学生的工程设计能力和综合应用知识的实践能力。由于在光学课程的教学过程中，有些光学现象在日常生活中比较难于观察[6]，比如干涉、衍射的现象，很多感性材料只能从课本图片中获得，比如干涉条纹、衍射条纹等。为了能够使得同学们获得较多的感性材料，我们在教学过程中，利用一些计算软件，例如Matlab，将干涉、衍射现象通过程序模拟展示出来，这样既给同学们提供了清晰的感性材料、直观的物理图像，也通过程序中相关参数的调节，让同学们更加深入地理解光学知识中的相关规律。图1为利用Matlab软件编写的分振幅干涉中牛顿环的干涉图像，图2为氢原子光栅光谱图。物理是以实验为基础的科学。在教学过程中，改变理论与实验分开进行的现状，从教师指导演示实验，转变为学生在实验室自主实验。设置相关开放性实验课题，让学生分成实验小组，将学生自己的设计思想和实验内容相结合，鼓励学生自主创新，使课堂成为师生互动的场所。这样，即有利于将枯燥、抽象的理论生动化、具体化，又有助于对基础理论的深入理解及应用，充分调动学生学习的主动性和热情，提高了教学效果。实验室也在不断完善，力争提供更好的资源，取得更好的教学效果。
2.3考核方式
教学考核中，摈弃一次考试决定最终成绩的做法，将平时课堂表现和论文及动手制作部分纳入最后成绩测评，关注学生学习过程而非单一的最后考试结果。充分利用学院网络资源，建立网上习题库，建立有特色的个人主页，并通过此与学生进行定期的网上交流及作业的布置和批改。网上交流的方式可以更有效地与学生沟通，实时解决学生提出的相关问题，提高了学生学习的效率。
3结语
伴随着科技的快速进步，物理教学的手段也正在不断更新。如何培养适应新时展的光学专业人才，是我们教学改革的目标和方向。通过以上教学改革的探讨和在实际教学过程中的运用，使得教学活动充满了活力，极大地调动了学生学习的兴趣和探索的欲望，培养了学生自己动手实践的能力及团队合作的精神，大大提高了教学效果。
参考文献
[1]姚启钧.光学教程[M].北京:高等教育出版社,1993.
[2]赵凯华.新概念物理教程:光学[M].北京:高等教育出版社,2011.
[3]郭光灿,吴强.光学[M].合肥:中国科技大学出版社,2003.
[4]许晓赋,廖珊珊,高忠坚.《光学设计》课程教学模式的探索与实践[J].福建教育学院学报,2014(4):69-71.
[5]陈传盛,陈曙光,李富进.培养大学生科技创新能力的课堂教学改革实践[J].教育教学论坛,2014(4):51-52.
气象二级期刊有哪些？对于现在的很多专业学者来说，应该都是会需要撰写论文并且发表的吧，特别是需要评定职称的，更是会规定期刊发表，就比如说二级期刊，今天小编就给大家介绍几本气象方向的二级刊物，大家可以作为投稿选择。
《气象科技进展》(双月刊)是气象科学领域综合性期刊，主办单位：中国气象局培训中心，主管单位：中国气象局，气象科技进展将及时通过多个栏目阐释气象及相关领域科学技术的最新进展。在气象科技进展期刊成功发表的论文有：像素扭曲与有效对流观测范围，5—8月东北冷涡降水过程统计特征及其降水特征对比研究，沙尘天气及沙尘气溶胶影响的研究进展等等。
气象学报主办单位：中国气象学会，主管单位：中国气象学会，旨在反映我国大气科学领域中最新科研成果，为大气科学研究提供学术交流阵地，以推动我国大气科学基础和理论研究的发展，服务于我国气象现代化建设事业。被气象学报成功收录的论文题目有：南京雷达中气旋产品特征值统计分析，不同形状冰晶权重假定对冰云光学和辐射特性的影响，中国探空观测与第3代再分析大气湿度资料的对比研究等等。
《大气科学》主要报道大气科学领域的创新性研究成果，刊登动力气象学、天气学、气候学、数值天气预报、大气物理学、大气化学、大气探测、人工影响天气和应用气象学等论文，在大气科学期刊成功标题有：冬季北大西洋涛动与中国北方极端低温相关性的年代际变化，近30年全球干旱半干旱区的蒸散变化特征，黄山层状云和对流云降水不同高度的雨滴谱统计特征分析，位涡倾向在Muifa台风路径转折中的应用等等。
以上这三本气象类刊物都是成功评职人员反馈回来的单位认可的期刊，您可以根据小编介绍的期刊简介及已发表的论文来准备自己的论文，或者直接咨询本网站在线编辑老师，让他们帮助您，使投稿过程更加顺利。
关键词：干涉仪；调整架；纳米级分辨力；电控；大载荷
【分类号】：TG333.7
0、引言
伴随光学加工技术的飞速发展，对光学元件的检测要求越来越高，当使用干涉仪检测光学镜片时，对光学调整架也提出了越来越高的的要求。为排除人员现场调整产生的各种振动影响，对于大型干涉仪中标准器的二维高分辨力调整，即要求实现两维倾斜调整（、），又要具有电控调整功能，实现角度亚秒级电控精确定位，同时保证其稳定性，且调整架有锁紧保持力矩，在负载上百公斤的情况下，稳定后检测时不能发生漂移，保证干涉仪对光学元件的超高精度测量。鉴于此，研制一种电动重载高分辨力二维倾斜光学调整架是有很大的现实意义。
1、使用要求及指标参数
主要技术指标要求：倾斜调整分辨率小于等于1″；调整范围为±1°；由于需要进行大载荷试品或标准器的调整，所以调整架载重需要大于等于150kg；同时内径要求大于等于528mm；受工作台限制，外径要求小于等于850mm；通光口径要求大于等于350mm。
精密调整架可以实现角度精确调整，是现代精密机械领域的关键技术之一。目前通过机械方式获得非常高的分辨力是非常困难的，因此需要进行多级细分和合理的消隙结构。
由于调整架需要在负载上百公斤的情况下保持运行稳定，所以、调整主要是通过三个顶杆与调整板接触的三个点构成一个等边三角形，其中一个点与调整板固定，其余两个点与调整板上的V型凹槽块相配合，V型槽开口朝向圆心，引导两点在等边三角形的中心线上移动，实现、的调整。
、的驱动组件的工作原理是通过电机驱动蜗杆，并带动蜗轮转动，蜗轮将转动传递给与其连接的法兰，钢套与丝杆连接并且钢套上有V型导向槽可以有效防止丝杆转动，从而使丝杆上下移动，实现、的调整。
2、关键参数计算
选择电机S42D110B-MA100S2为行星减速步进电机，双端输出，步距角，保持力矩4NM左右，容许转矩0.8Nm，断电后行星之间咬合力矩0.5Nm，输出轴直径5mm，减速比1/36。
微位移调整计算
电机的减速比是1：36，蜗轮蜗杆减速比是1：36，电机转，丝杠上升或下降的高度为H：
微角度调整计算：
调整件三个支撑点ABC（A为固定点。BC为动点），通过三个顶杆与之连接。三个支撑点构成边长为AB=AC=BC≈558mm的等边三角形。
H=0.000643mm h=483mm
倾斜调整分辨力为：
通过计算在调整范围为正负1°时，倾斜调整分辨力为0.275″，小于要求的1″，符合要求。
3、机械结构设计
1-手轮 2-电机 3-蜗杆 4-蜗轮 5-法兰 6-丝杆 7-顶杆
图1 、驱动组件
、的驱动组件的工作原理（X、Y工作原理相同，现以X为例说明）：通过电机驱动蜗杆，并带动蜗轮转动，蜗轮将转动传递给与其连接的法兰，顶杆与丝杆连接并且顶杆上有V型凹槽块可以有效防止丝杆转动，从而使丝杆上下移动，实现、的调整。上述角度的微调可以通过摇杆控制，也可以通过转动手轮来实现。
调整板组件工作原理：两个V型凹槽块和圆形凹槽块与调整板固接，与支撑柱相配合。圆形凹槽块与关节球轴承连接，限制调整板的Z向位移。两个V型槽开口方向朝向圆心，引导顶杆在等边三角形的中心线上移动，并限制了调整板θz的自由度。V型凹槽块侧面的调节块与调整板固接，拧动侧面的螺钉可以调节V型槽开口角度，以减小加工时带来的误差。
1- X、Y组件 2-拉簧组件 3-支撑柱 4-下底板 5- 关节球轴承
图2 总组装图
调整板由三根支柱支撑，三个支撑点组成一个等边三角形，支撑柱和调整板由关节球轴承连接，限制调整板的Z向位移。另两个支柱为X、Y组件，支柱顶端顶杆与调整板的V型导向槽配合，限制了调整板的自由度。蜗轮蜗杆有自锁功能，调整到合适角度后可长期放置。调整板与下底板由四组拉簧组件连接，曾圆周均布。拉簧组件起紧固消隙作用，在放上大载荷试品时可有效防止侧翻，拉簧组件可调节预紧力大小。
设计后的调整架内径540mm；外径772mm；通光口径420mm；高301mm；自重约70kg，符合设计要求。通过电机与蜗轮蜗杆细分结构实现了光学调整架的高精度调整，克服了弹簧和调整螺栓组合的结构抗震性能差的难点，实现了调整精度高，稳定性好的结构设计。
4、关键部件应力分析
利用CATIA对调整架的关键部件进行受力变形分析，现给出变形幅值最大的调整板应力分布图。假设上调整板受力F=1800N，则底板受力F=2200N， 调整板的冯米斯应力图（应力云图）和平移位移分量图如图3、4所示。
图3调整板冯米斯应力图 图4 调整板平移位移分量图
由图分析结果可以看出在接触部位应力值较大，其他地方比较均匀，变形最大值为0.000353mm，符合设计要求。
5、结束语
针对现代大型光电仪器中光学元件的检测调整，提出了纳米级分辨力重载电控二维倾斜调整架设计方案，通过三个顶杆与调整板接触的三个点构成一个等边三角形的方法的调整架，有效地保证了干涉仪在负载百公斤以上的情况下保持运行稳定，实现了、调整。通过对关键部件受力分析，最终的实验分析验证了二维重载调整架分辨力满足使用要求。
参考文献
[1]王生怀，陈育荣，王淑珍，谢铁邦.三维精密位移系统的设计[J].光学精密工程，vol.18 No.1 Jan.2010
[2]张庆，王华坤，张世琪.二维微动工作台微位移机构特性研究[J].制造技术与机床，2003（11）：44-46
[3]曲东升.纳米级精密定位系统关键技术的研究[D].哈尔滨工业大学，2003，8：1- 9.
研讨会邀请函格式【一】
关于出席机器人和人工智能产业技术创新研讨会的邀请函
XX高函〔2017〕29号
XX省科学技术厅
各有关单位：
为落实《XX省科技创新十三五规划》，明确我省机器人和人工智能产业技术创新主攻方向，凝练2018-2020年省科技项目申报指南重点内容，推动机器人和人工智能技术在智能制造、智慧生活、现代服务业等领域的深入应用，培育经济发展新动能，XX省科学技术厅决定组织召开XX省机器人和人工智能产业技术创新研讨会。
一、会议组织
主办单位：XX省科学技术厅
协办单位：XX省自动化学会
二、时间和地点
2017年3月24日(星期五)上午9:00-12:00。XX省军区迎宾楼酒店(原XX省军区招待所西院，石家庄市裕华东路100号)五楼报告厅。
三、参会人员
省内相关高等院校、科研机构机器人和人工智能领域专家及学术带头人;
省内机器人和人工智能领域相关企业的企业家、产品或技术研发负责人;
省内相关产业园区的管理负责人。
参会人员约50人。
四、相关事项
1、请各位参会嘉宾围绕我省或本园区、本企业机器人和人工智能领域技术创新的现状、发展重点、创新方向及创新需求等做好发言准备，一般每人发言时间10-15分钟，请制作PPT。
2、请参会嘉宾于3月22日(星期三)下午5点前将参会人员名单报会务组，发言PPT请于3月23日(星期四)下午5点前发会务组。
3、研讨会交通、食宿费自理。
诚邀相关专家、学者、企业家、产业园区负责人出席会议并做交流发言。
省科技厅联系人：
会务组(XX省自动化学会办公室)联系人：
传真：
E-mail:
XX省科学技术厅
2017年3月21日
研讨会邀请函格式【二】
2017年是中国全面建成小康社会的关键之年。为贯彻关于推动中华优秀传统文化传承、创新和博物馆发展的一系列重要论述，落实国家战略背景下的博物馆信息化建设，持续推进科技支撑文化繁荣发展，建设社会主义文化强国，XX数字科普协会、XX博物馆学会、中国博物馆协会博物馆数字化专业委员会、中国文物学会文物摄影专业委员会、中科院网络科普联盟、XX联合大学拟在6月89日联合主办2017年XX数字博物馆研讨会。
XX数字博物馆研讨会是在XX市科学技术协会、XX市文物局、XX市经济和信息化委员会指导下的数字博物馆方面的综合学术交流活动。从2005年开始，每两年举办一次，已成功举办了六届XX数字博物馆研讨会，出版了五本研讨会论文集。XX数字博物馆研讨会对利用高新技术特别是数字技术推动博物馆(科技馆)信息化建设，推动文物数字资源利用，推动博物馆(科技馆)提升公共服务能力等方面具有积极地指导作用，得到社会和行业赞誉与认可。
2017年XX数字博物馆(科技馆)研讨会将更广泛地邀请与数字博物馆(科技馆)建设相关的博物馆(科技馆)、企业、机构以及科技、科普、教育、设计、艺术等领域的专家学者齐聚一堂，共同围绕主题和议题进行深入探讨。
研讨会还将举办展览，展示数字博物馆(科技馆)、有关企业和机构在此领域的新技术、新成果、新案例，宣传成功经验，提供更具针对性、务实性的交流机会。根据实际情况，我们拟组织优秀展览、展示产品评审。在此，组委会特邀请您和您单位积极组织提交论文和展览、展示产品并参加研讨会和展览展示。
一、研讨会议题
主题：用互联网+模式，讲博物馆故事
分议题：
1、新技术应用助力博物馆数字内容建设
2、数字博物馆创意设计与融合发展
3、新兴媒体助力博物馆的传播与服务
4、数字博物馆价值挖掘与应用
二、论文提交方法
本届研讨会论文提交方法：
1.电子邮件：
2.电子光盘：投寄或直接报送均可。
3.收稿截止日期：2017年4月30日。
4.录用通知发放日期：2017年5月15日。
三、论文要求与基本格式
来稿请投中文稿，一般不超过5000字。
要求见附件1。
四、展览展示要求
1.2017-2017年数字博物馆(科技馆)建设成果。
2.数字化专项展陈、互动、体验类案例(如APP、二维码、微视频等)。
3.数据管理与文物资源最新应用技术及案例。
要求见附件2。
五、联系办法
研讨会组委会办公室设在XX数字科普协会。
联 系 人：
电子邮箱：
联系电话：
通讯地址：XX市朝阳区育慧里4号604室
邮编：
研讨会邀请函格式【三】
XX光学系统(Radiant Vision Systems)通过高分辨率CCD相机、分析软件、与技术支持等一体化解决方案帮助您将产线生产效率与显示器产品质量提升至一个更高的层次。
Radiant将于2017年4月11日中国电子信息博览会展会现场举办XX光学系统技术研讨会，届时，Radiant技术专家将与您共同探讨平板显示产品及新兴显示技术(OLED,ARVR, 车载)产品缺陷检测等问题，并将为您着重展现这种自动化检测技术在平板显示器及其他显示器产品制造环节的实践应用。
2017 XX光学系统研讨会
时间： 2017年4月11日 上午 9:30 - 12:00
地点： 深圳会展中心3楼314会议室
日程：略
由于现场席位有限，若您对本场研讨会感兴趣，您可以：
