光電信息科學與工程發展探索

林亦超

（福建江夏學院 電子信息科學學院，福建 龍海 363100）

0 引 言

與世界水平相比，我國光電信息科學與工程的發展程度還處在較為落后的階段，需要得到相關技術和研究人員的重視。它的發展不僅要參考國際光電信息科學工程相關的知識和發明，還要在國際水平的基礎上創造適應中國發展的光電信息科學及工程相關技術，以謀求更好的發展[1]。

1 光電信息科學與工程概述

光電信息科學與工程是光學、光電子學、微電子學、通信以及計算機等多學科交叉的專業。它涉及光學信息的再現、傳輸以及檢測，和光電信息的轉換、存儲、處理以及顯示，主要側重于光電信息的應用。光電信息技術的核心技術是光學技術，即電磁波的現實應用。光是一種重要的能量。光學構件可以適應大多數環境，基本上可以屏蔽各種干擾，甚至構件與構件之間也不會出現糾纏干擾的情況。光學構件的信息處理速度和程序運行響應速度相比普通電子構件，更快、能量損耗低以及抗干擾能力更強，是一種更好的電子構件替代品。目前，光電信息科學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域的研究成果。光電信息科學與工程屬于電子信息工程，可授予工學或理學學士學位[2]。

2 我國光電信息科學與工程的現狀

光電信息科學與工程技術相關產業已成為我國經濟發展體系的重要組成部分。光電信息技術廣泛應用于我國國防、醫學以及工業企業等各個經濟支柱性產業[3]。例如，在軍事中，傳統輕武器有光學和光電瞄準鏡，使用光電技術提高設計進度和殺傷力。近年來，我國光電技術發展迅速，取得了良好的經濟效益和社會效益，促使光電信息技術產值大幅增長。當前，光電信息技術是對國家科學技術綜合國力的一種評價標準。光電信息技術的投入和研究可以為一個國家的未來帶來了更多的發展機會和巨大的經濟利潤。目前，光電技術的應用已經成為我國經濟的一個重要支柱，而我國光電產業的進一步發展需要更多的人才和資金的投入，才能實現光電產業的進一步發展和應用。

與國外相比，我國的光電信息技術的研究相對國際領先水平來說還有一定的差距，現實應用的產業尚達不到世界一流水平。我國帶有一定技術缺陷的光電技術對產業的發展有一定的負面影響。一方面，我國的光電信息技術水平較差，技術研究可能會出現很多錯誤，相關知識有限。另一方面，由于思維落后，技術思想與國外先進思想存在一定差異，我國光電信息科學與工程發展緩慢，技術無法有效創新，研究存在局限性[4]。

3 我國光電信息科學與工程發展中的問題

我國光電信息科學與工程高級專業技術人才較少。尤其在國際對我國的技術封鎖下，大多數光電信息研究項目沒有可以借鑒的技術，主要依靠我國研究人員從頭開始摸索，很多技術沒有完整的體系。因此，光電信息技術的發展不僅需要光電技術的創新，更需要創新型的光電信息技術研究人員。當前，缺乏先進思想、知識技術研究不深入、相對落后的技術體系以及無法與國際先進水平達成一致等問題，嚴重影響了我國光電信息科學與工程產業的發展步伐[5]。

光電產業缺乏資金的支持。從實際情況來看，我國沒有加大這方面的資金投入，導致科研經費不足，研究者沒有能力繼續開展學術研究，影響了光電信息科學與工程的發展。

4 光電信息科學與工程在我國的應用

隨著光電信息技術的不斷發展，光電信息技術已經實現產業化，各種光學信息設備已經在我國的各個領域得到了應用[6]。但是，受限于技術等影響，這些設備在應用中存在一些相關問題。因此，在光電技術的實際應用中，應結合實際問題，確定更適合的光電信息技術應用策略，以體現該技術在各個領域的實際應用價值，從而促進了各個領域的發展。

4.1 光電信息科學與工程在醫療領域中的應用

醫學領域有效的分析表明，醫療設備應該有效和合理地檢查各個方面。實際醫療診斷標準程序應在實際情況下確定，通過顯微成像技術準確檢查整個過程。對比現行有效的檢測過程，對比現行拍攝效果，結合實際情況，定義有效的檢測方式和傳輸手段，并根據微創波實際變化分析相關功能及級別[7]。光電設備技術的應用有效提高了微波技術的傳遞水平，提高了醫學領域整體的分析效果和應用成績。

4.2 光電信息科學與工程在工業生產領域中的應用

重工業生產過程中，危險的生產作業或者操作困難的機械設備應當由勞動者直接或者間接操作。然而，一些光電器件如起重機和鍋爐等，在使用中存在很大的安全隱患，是工業光電危險器件的代表。目前，電視新聞經常報道一些工廠企業的安全生產事故，如設備爆炸等，不僅造成了嚴重的人員傷亡，還造成了重大的經濟損失。這些事故的原因是設備在實際運用中存在誤操作的情況，導致了設備爆炸。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，而如果把現代光電信息技術應用在鍋爐中，可以通過光電信息控制系統將兩個不同的波段導入鍋爐內部，以光電信息系統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，立即計算出鍋爐內部的溫度，從而達到監視鍋爐溫度的目的。光電信息系統用于向現代工作設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。

4.3 光電信息科學與工程在經濟生活領域中的應用

人們的日常生活經常使用到光電信息技術的光電設備，如光學焊接眼罩應用了光電遙控原理。焊工焊接時應戴防護口罩，以免強光傷害眼睛。應用光電信息技術，可以用LCD面板代替傳統的防護眼鏡，使焊工在檢查焊接質量時不必經常摘下防護眼鏡，提高工作效率。另外，光電繼電器的原理也適用于印刷機的紙張監控，通過顯示器可以在每次打印時監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。光電信息技術應用光電子學后，使得人們的生活和工作發生了巨大變化。企業考慮到運行成本和節能環保的政策要求，在商場等大型市場和寫字樓的自動電梯上已經廣泛應用了光電信息技術。這些電梯采用光電信息技術中的紅外遙感技術，在入口處安裝紅外傳感器監測電梯的使用情況。當沒有人使用電梯時，電梯會調整到低頻運行狀態。當有人使用自動扶梯時，自動扶梯可以及時調整運行頻率，降低了功耗。

5 我國光電信息科學與工程的發展前景

5.1 推動人才培養模式的轉變和優化

我國應加強對光電信息科學與工程專業的資金投入，培養高級的專業應用型人才。光電信息科學與工程的相關技術領域要比一般研究性學科更加廣闊和有深度，因此要進一步細化學科，明確研究人員的研究方向，防止造成科研浪費。當前的技術研究人員無法滿足技術發展的要求，需要通過不斷地學習，科學研究國際光電信息科學及工程，努力向更高的國際層面發展。

5.2 加強光電信息技術在軍事中的應用

對于光電信息科學與工程的研究來說，最顯著的應用場景是軍事領域。它集合了國內最先進的光電信息工程技術，是光電信息技術在現實應用上的最重要實踐場所。現代戰爭打的是信息戰和電子戰，軍事上對信息的保密要求較高。在軍事戰爭上，信息保密與破解是決定戰局的關鍵性因素。傳統的信息傳輸模式往往依賴于電力系統，而電力系統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的癱瘓，嚴重影響軍事信息的保密與傳輸。而光電信息技術具有抗強干擾、快速以及不易破解的優點，對軍事信息通信來說是不可多得的安全傳輸手段，能夠提升軍事戰斗力。因此，應積極將光電信息技術應用于軍事領域，促進國防安全。

5.3 進一步推進光電信息技術在社會生產生活中的應用

光電技術制造的機械設備靈敏度高，實現了實際應用價值的最大化，為相關的維護維修工作提供了一定的便利。光電信息技術在工業產業上的應用，是一種成熟的產業化應用，可以進一步降低企業的經濟運營成本，提升工業生產效率和工業設備的技術水平，對社會生產力的發展、生產工具的更新以及生產效率的提高具有重要作用。光學構件的低成本性，能夠降低工業生產中原材料的成本，滿足企業的迫切需求。光學技術是工業企業的新的發展方向，也是我國經濟社會的重要支柱。光電信息技術在醫療行業的應用是光電信息技術產業化的重要標志。例如，激光醫療的應用發展是光電信息技術的分支之一。激光在醫療中不僅可以作為一種美容儀器，還可以應用于高精尖的醫療手術，為醫學作出了突出貢獻。經過調查研究，光電信息技術已廣泛應用在醫療設備中，如生化分析、內鏡影像、眼科設備、DR、CR以及手術設備等，不僅為醫療行業的發展貢獻了一份力量，還為我國人民群眾的身體健康提供了保障。

6 光電信息科學與工程的發展規劃

對于我國光電信息科學與工程的未來發展，應該在當前產業應用發展的基礎上進一步加強4個方面的投入與規劃。第一，在國家角度上，應加大光電信息技術研究的投入，保障我國光電信息技術的研究進度與研發資金，以達到國際先進水平。第二，我國要積極學習和吸收國際先進技術，創造與先進技術接觸的條件，在技術上發揮“走出去”策略，正確認識我國光電信息技術水平與國外先進技術的差距，認清現狀與不足，積極追趕國外先進技術，注重技術的創新，發展適合我國現實水平與現實需要的光電信息產業。第三，要注重光電信息技術人才的培養。對當前的國際環境來說，國力的競爭關鍵在于人才的競爭。因此，要加大光電信息技術人才的培養力度，為光電信息技術研究人員提供更好的工作、生活以及研究環境。同時，國家和高校要積極改革光電信息專業，加大光電信息專業的投入，以學以致用為教學前提，根據我國實際需要培養創新型和研究型人才，積極創新教學理念，進一步細化光電信息專業方向，通過產業應用結合教學實踐，進一步推動我國光電信息科學的發展。第四，要積極創新光電信息技術，掌握光電信息技術的核心競爭力，實現彎道超車。

7 結 論

隨著數字化時代的到來，國際技術與人才的競爭日益激烈。科學技術的進步與人才的培養成為影響國家未來競爭力的決定性因素。在這種環境要求下，我國要在政策上加大研究資金的投入力度，與社會、高校以及企業一起，加強對光電信息科學與工程人才的培養，為光電信息技術的發展創造一個良好的社會氛圍，不斷追趕超世界先進的光電信息技術水平，從而為中華民族的偉大復興作出應有的貢獻。