光学工程论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇光学工程论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

2、学校工程学、临床医学、材料科学、生物学与生物化学、计算机科学、化学进入ESI学科世界排名前1%，在中国高校扩展版ESI高被引论文排行榜中位列第84位。

3、省级重点学科:光学工程、政治经济学、国际法学、文艺学、传播学、光学、细胞生物学、材料物理与化学、通信与信息系统、信号与信息处理、建筑设计及其理论、结构工程。

4、一级学科博士学位授权点（10个）：心理学、中国语言文学、新闻传播学、计算机科学与技术、建筑学、土木工程、生物医学工程 [50] 、信息与通信工程、光学工程、理论经济学。

5、一级学科硕士学位授权点：信息与通信工程、电子科学与技术、中国语言文学、哲学、生物学、生态学、光学工程、工商管理、管理科学与工程、行政管理、生物医学工程、基础医学、设计学、美术学、艺术学理论、数学、统计学、心理学、物理学、化学、材料科学与工程、土木工程、应用经济学、理论、公共管理、理论经济学等。

篇(2)

英文名称：Journal of Shenzhen University Science and Engineering

主管单位：深圳大学

主办单位：深圳大学

出版周期：月刊

出版地址：广东省深圳市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1000-2618

国内刊号：44-1401/N

邮发代号：46-206

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1984

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

SA 科学文摘(英)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

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

篇(3)

一、光信息科学与技术国家一类特色专业

我校光信息科学与技术专业历史悠久、办学基础好、生源质量高、专业方向应用性强。为适应国家对激光科学与技术及光信息技术高素质人才的需求，发挥我校光信息科学与技术专业应用性强的优势，围绕“特色教育，服务社会”的宗旨，2009年申报成功了光信息科学与技术国家第一类特色专业，目标是建设一个以激光科学与技术和光信息技术两个专业方向为优势方向，特色鲜明的名牌专业，使之在培养质量方面达到或接近国内一流水平。在专业边缘领域，大胆开拓，不断扩展研究内容，使该专业成为国内激光科学与技术和光信息技术方向高级人才的培养基地，满足社会发展需要，为同类型高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。电动力学作为该专业重要的一门专业基础课程，需进行教学内容和教学方式的改革，以适应特色专业的建设和培养高质量毕业生要求。

二、电动力学课程教学现状及课程特点

电动力学课程内容，对大多数学生来说感觉到比较难学。原因是知识点较多，抽象难懂。数学推导复杂，要求有较强的数理基础。虽然有些电动力学问题接近实际，比如波导问题、天线问题，但学生要理解和解决这些问题，需要一定的过程，由于上述问题的存在，使初学者常常感到电动力学课枯燥无味、难以入门；上课听讲似懂非懂，下课做题无从下手。并且,由于招生数量的增加,极大降低了师生比,降低了学生与老师交流的几率。同时，现代大学生与80年代大学生比，缺乏主动思考意识和能力，都严重影响电动力学课程的教学效果。

三、教学改革设想及实施

我校光信息科学技术专业本科生的培养中,激光器及技术是一个重要的专业方向。因此在电动力学课程教学中,如何将与专业基础相关教学内容更扎实、有效地贯穿教学，并激发学习兴趣，采取以下教学改革设想及措施：3.1教学内容改革根据专业特点，对教学内容进行调整，并适当引申，为学生后续的平台课如物理光学、激光原理，以及专业课如激光器件、导波光学等奠定良好基础。比如，对电磁波传播的相关内容重点讲解并结合教师的科研等背景进行引申及拓展。其中关于模式及其形成条件，结合导波光学及物理光学内容，概念交待清楚，条件讲解透彻，为后续课程的学习奠定良好基础。在亥姆霍兹方程的讲解中，引入前沿热点问题如“负折射率”问题，使学生了解其理论基础。在教材中作为选学内容的高斯光束问题，对该专业的学生交待清晰，为后续的激光原理奠定基础。凡此不再赘述，总之，对教学内容的制定，以为学生更好学习后续课程及激发学习兴趣为原则。3.2教学方式改革在电动力学课程的教学中，改变以往单纯板书、课件的教学模式。尝试使用讨论式教学、课程小论文及结合教师科研讲座与板书、课件相结合的教学方式。传统板书教学方法对公式的推导及其有利，也符合学习的学习习惯。但在涉及较抽象问题时，使用课件教学更直观、形象，有利于学生对具体问题的理解。如涉及形成模式的条件———驻波问题，以及偶极子天线的辐射问题，利用课件的动画演示，极大提高了教学效果。在课程的讲解中，穿插讨论式教学，实现教师和学生的互动，调动学生学习的主动性。教师结合课程中不同章节的内容及特点，设置具体问题在课堂上展开讨论是一种形式。对于课程小论文及教师科研讲座，安排在电磁波的传播内容讲解之后，有利于培养学生的兴趣和创造性。我们的教师梯队均为博士毕业，涉及光学、物理电子学、光学工程、凝聚态物理、计算电磁学五个学科，且承担包括国家自然基金、“863”、“973”及工程类项目，为结合不同的学科开展前沿问题讲座，并将研究成果引入课堂，激发学生学习兴趣提供了良好条件。为此，在课程教学中穿插了与课程相关的前沿问题讲座。比如全固态激光器的研究进展、光子晶体及ZnO纳米材料研究进展等，通过前沿问题讲座的尝试，学生积极性很高，取得了预期效果。关于课程小论文，我们安排在了讲座之后，教师根据专业特点和学生基础，给出题目和时间节点，其间学生与教师有交流，教师进行指导，使学生更好地完成小论文，只是这个环节需要的时间较长，需要教师后续跟踪并总结。通过科研讲座及小论的尝试，以初步取得成效，所教授的学生据此参加了全国大学生创新大赛并获奖，所研究结果也在相关刊物发表文章。这种教学模式的探索，极大提高了学生学习的能动性，有利于培养学生的学习兴趣及提高培养质量。

篇(4)

暨南大学生命科学技术学院的蔡继业教授提出，要弄明白一个细胞里生物分子的工作机理，必须“看到”单个分子。因此，蔡继业教授和他的团队致力于用近场光学显微镜和原子力显微镜做细胞超微结构和细胞上单个分子探测。并用“针尖化学”的方法测量特异性生物分子与其他分子之间的单分子作用力，了解其分布和功能。这要求有超高分辨率仪器和努力不懈的工作精神，蔡继业教授正是秉持着严谨的科学精神，在激光化学和生物化学领域取得了前沿成果。

梅花香自苦寒来

蔡继业教授1944年出生于上海市崇明县庙镇一个农民家庭，小时候生活相当贫困，在地处庙镇的崇西中学读书期间，每天放学回家要帮家里干活，晚上只能在黄豆大煤油灯光下学习，每年的寒暑假加上农忙假，有四个月的时间全天干农活，在这样艰苦的条件下，蔡继业于1962年考上北京大学物理系。父母咬紧牙关跟周围邻居七拼八凑借了钱，他才能坐上68小时的慢车去北京。那是他第一次出远门，不会说普通话，因没钱买鞋而经常打赤脚，学习上也面临着听不懂普通话、与来自全国重点中学的尖子生有相当大的差距，一直到二年级下学期才翻过身来。

1968年，蔡继业毕业，他同届的毕业生几乎都上山下乡，他也被发配至黑龙江第四建筑公司，种过菜、烧过砖，当过混凝土工、钢筋工等。一年后，他成为了一名电焊技术员，两年后当了工长。起早贪黑的劳作并没有磨损蔡继业的科学精神，他设计制作了十吨龙门吊车，带领170多名工人，完成了在当时堪称亚洲最大的大庆化肥厂的60×120平方米落地拱钢机构工程。

1978年，当年上山下乡的人们终于归队，蔡继业也调进了中国科学院安徽光机所，开始做科研工作。1982年，他通过了竞争激烈的EPT考试，获得了到美国哥伦比亚大学化学系公费留学2年的机会。

经年科研结硕果

蔡继业到哥伦比亚大学后，进入哥伦比亚辐射实验室（Columbia Radiation Laboratory）做研究工作，该实验室先后出过7个诺贝尔奖获得者，这里也是发明激光的地方。蔡继业的导师是该实验室的主任乔治・弗林（George Flynn），当时的科研任务是用二极管激光探测法研究CO2分子内振动能量转移，蔡继业与吉姆奥尼尔用快速H原子碰撞CO2分子，首次得到了三原子分子的振动、转动分辨的结果。从此，蔡继业教授开始了他从激光化学到生物纳米技术的漫漫科研路。

在斯坦福大学化学系作为高级访问学者工作期间，斯坦福大学化学实验室负责人理查德・泽尔教授（Richard Zare曾任美国科学委员会主席）安排蔡继业与考斯塔斯一起做碰撞参量对化学反应影响的实验，该实验用交叉分子束加上两个激光器，来选择激发和探测不同平动速度和不同碰撞参量碰撞后，Ba和HI的态-态反应。两个激光器采用了光学-光学双共振加上选择探测激光诱导荧光的方法，才能得到碰撞参量与反应几率的关系。该实验被美国著名报纸《基督教科学箴言报》（The Christian Science Monitor）称为物化领域“有史以来最复杂的实验”，每次实验都要连续工作36个小时，还要保持清醒的头脑做正确的测量，这对人的神经是一个不小的挑战。

迄今，蔡继业与同事已在国际、国内的刊物和学术会议上发表了200多篇论文，五项专利和一本专著（《激光与化学动力学》）。并应邀在斯坦福大学、哥伦比亚大学、UWO大学、香港大学、北京大学、复旦大学、中国科技大学等十多所国内外大学作学术报告。在SCI上已查到他的六篇论文被哥伦比亚大学、西北大学、康奈尔大学、阿岗国家实验室等几十个研究单位在《Science》、《J.Chem.Phys》、《J.Phys.Chem》等国际核心刊物上引用了86次，作为激光化学前沿的重要成果或理论计算的依据被引用。

在生物纳米技术方面，蔡继业教授和他的团队研究了标记的免疫分子的结构与自组装，红细胞对抗体的识别，干细胞的定向分化，首次实现了用量子点标记的细胞表面特异性分子的原位单分子探测等。近5年来，蔡继业教授在国内外刊物上90多篇，已授权发明专利3项，已申报发明专利4项。蔡继业教授目前还负责国家973重大项目子课题――抗体抗原复合物的分子分布特征及功能识别基础，也主持过多个国家自然科学基金项目和一些省部级以上的项目。

春雨润物细无声

目前，暨南大学为蔡继业教授配置了价值25万美元的近场光学显微镜和原子力显微镜，提供了300平方米的实验室，包括3名教授，4名副教授，1名在站博士后和10多名博士硕士生。他正在利用近场光学显微镜和原子力显微镜等先进仪器，进行单个分子的探测和单个细胞的超微结构的研究。同时，他也用他的研究成果回报学校，用他严谨的科学精神和多年的科研经验，担起了培养下一代科学人才的重任。

多年来，蔡继业教授还担任暨南大学生命科学技术学院的从本科到博士教学工作，曾任生科院副院长。他不仅在生物纳米技术的研究工作中取得了可喜成绩，还投入了大量的时间和精力在培养青年学科人才的教育工作上。他兢兢业业，进取创新，发表过多篇本科教育论文。他在论文中表明了自己对本科教育的独到见解，对教学方式也有自己的研究。

让学生学有所成、学有所用是每一位导师的心愿，让年青一代成长起来，祖国的科学发展才有希望。如今，蔡继业教授已负责培养了六十多名博士和硕士生，有多名获得中国科学院亿利达奖、大珩奖、中国科学技术大学优秀研究生奖和南粤优秀研究生奖。有的学生已被破格提拔为教授，有的学生在美国、欧洲、日本等国做研究工作。蔡继业和他的学生的部分研究成果与同事一起曾获广东省自然科学一等奖、广州市科技进步一等奖、广东省高教厅科技进步一等奖，可谓硕果累累，桃李满天下。

篇(5)

【关键词】《光学设计》 教学改革 探索与实践

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）01－0015－02

《光学设计》是许多工科院校的“光信息科学与技术”、“光学工程”等专业的主修课程，北京信息科技大学光信息科学与技术专业在应用光学、物理光学等必修课基础上也开设了这门重要的专业选修课。《光学设计》是一门将几何光学与物理光学知识与实践相结合的学科，通过该课程的学习，学生可以系统的了解光学设计方面的知识，了解一些最常用的光学系统的设计方法，以及了解光学设计的发展方向。该课程的特点是应用性较强，涉及的内容较多，如何在有限的学时内，通过该课程的学习，培养学生熟练设计各种光学系统的能力，提高学生的分析能力和实践能力，这对授课教师提出了严峻挑战。该课程一般通过理论教学和实践教学两个环节完成教学内容，本文将几年来的课堂教学工作所积累下来的心得与体会加以总结，主要涉及到教学内容的组织，教学方法的改进与考核方式的变革等。

一、精心组织授课内容，理清主线，突出重点。

光学设计课程囊括的知识点比较多，面向不同的教学对象，因为其本身知识积累就不同，而不同的教材组织方式，调强的知识重点也不尽相同，因此需要教师因人而异、不断调整授课内容的组织方式。北京信息科技大学光信息科学与技术专业将该课程核定为32学时，在这么短的课时内，如何选择讲授的知识点来保证教学活动的完成，根据本专业的特点，我们精心组织了教学内容，主要为了理清思路，并突出重点。光学设计涉及到的内容可分为：高斯光学、像差理论、典型光学系统、计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等。高斯光学是光学系统分析的基础，光学系统初始结构计算就是基于高斯光学理论的；像差理论是光学设计的重中之重，只有深刻了解了像差理论，才能够自主、灵活的设计光学系统；典型光学系统包括放大镜、显微镜、望远镜等系统，是了解实际光学系统的钥匙，也是光学系统初始结构计算的理论基础；而计算机自动优化方法、光学系统公差分析及光学元件制图等是实践性很强的内容，也是把上述理论知识与实际设计过程联系的纽带。只有理清了这些内容的知识体系，才能有的放矢，条理清楚的讲授。我们经过探索，发现在授课时选择一个实际的光学系统（如开普勒望远镜系统），从它的基本结构讲起，引出物镜和目镜的各自特点，用高斯光学知识分析其放大率、视场角等参数，再引申到实际系统像差对像质的影响，最后讲授怎样设计这样一个系统以及设计中应该注意的问题。这样就能把所有要讲授的内容串联起来，学生就能更好地理清思路，知道哪部分内容的作用以及怎样学习效率更高。另外，讲解时不能一概而论，必须突出重点，每个知识模块的学时要分配得当。比如像差理论是本课程的重点，需要占用较多的学时讲解；而且像差理论这一部分应该把重点放在各种系统参数（比如，光阑大小、位置，材料折射率、相对色散等）对初级像差的影响上，因为这是一个优秀光学设计工程师必须练好的最重要的基本功。最后，处理好知识点与实际光学系统之间的关系。比如要提醒学生每一部分知识点都要结合与实际光学系统设计（包括加工、检测）的关系来学习，做到有的放矢、思路清晰。

二、教学方法的改进

1．课堂教学与课外科技创新实践相结合

学习基本原理知识的目的是为了更好地应用到实际生活中。我们积极鼓励学生参加各种科技创新活动，坚持课堂教学与课外创新实践活动相结合，强化实践能力培养，提高学生的设计与综合分析能力。比如，在学习了照相系统基本知识以后，我们鼓励学生调研如今市场上的各种照相机（包括数码相机、传统相机、摄像机等），让学生考察照相机的基本结构以及重要技术参数，并让学生尝试自己设计一台照相机系统。这样，学生的学习积极性得到大大提高，他们在设计过程中遇到很多问题，再重新回过头在课堂找答案，被动接收变为主动学习，学习效率大大提高。

2．现代多媒体教学技术的使用

多媒体教学是以计算机为核心的教学手段，能交互的综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频等多种媒体信息，更丰富、更复杂的信息多媒体教学对全面提高教学质量，增进教学效果起着不可替代的推进作用。基于多媒体的光学设计课程教学优势包括：第一，图文并茂，简洁直观，激发学生学习兴趣，提高学生学习的主动性。比如在讲授望远系统时，我们把目前世界上的各种望远系统图片投影到黑板上，并列举各系统的优缺点，使学生顿时产生了浓厚的学习兴趣。第二，把教师从繁重的板书中解放出来，更有利于教师语言、人格魅力的发挥，学生可以在相同的时间内获取更多的知识，提高课堂教学效率和教学质量。比如，在讲授各种目镜结构时，由于目镜的种类很多，有惠更斯目镜、冉斯登目镜、凯涅尔目镜、对称式目镜以及广角目镜等，一一板书这些目镜结构和特点非常花时间，而且作用不大。使用多媒体就可以很快的展示各种目镜结构以及特点，从而把更多时间放到讲授目镜选型以及设计中去。第三，教师为主导，学生为主体，二者相互有机结合，实现教与学的良性互动。比如，在学习球差与系统相对孔径以及光阑的关系这部分内容时，我们让学生自己提出各种参数，然后现场用多媒体计算光线轨迹并画出光路图、像差图等，学生再根据像差图提出新的修正结构，直到得出满意的球差。在这个过程中，教师与学生不再是填鸭式的灌输与接受知识，而是很好的互动，并激发了学生学习兴趣。

3．光学设计软件的应用

在光学设计课程教学中，为了演示光线追迹结果及光学系统在各种不同情况下、不同输入光场时的输出光场情况等，需要编制相应的模块软件。但由于编制这样的模块软件工作量大、难度较高，往住使任课老师放弃在教学过程中演示复杂的光学现象，即使有人花大量时间和精力编制出一些，也因为功能不强、效果不佳而影响教学效果。我们将诸如ZEMAX、OSLO、CODE－V等功能强大的商业光学设计软件引入光学设计课程的教学过程，可以减小设计工作量，并且使课程课件的深度得到加强，从而扩大学生的感性认知和视野，增强教学效果。

现有的成像光学分析与设计软件主要有三种，分别为：美国Optical Research Association 公司的CODE－V软件；Lambda Research Corporation公司的OSLO软件；Focus Software Inc开发的ZEMAX软件。其中ZEMAX软件由于界面友好，容易上手，目前占据市场最大份额；我们在课堂教学中采用的也是ZEMAX软件。该软件可做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，并结合优化、公差等分析功能，是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。课堂利用ZEMAX的计算与模拟功能，鼓励学生通过自主探索，在掌握理论知识的前提下，让学生建立相应的物理模型和数学模型，通过自己输入参数去完成对光学系统的形象化和具体化，并对光学系统像差进行详细了解，为进一步设计提供参考依据。例如，如果要给学生讲授cook三片式透镜组（入瞳10mm，全视场角40°）的结构以及性能，通过ZEMAX可以很形象地显示。图1所示，cook透镜组的二维和三维结构图都可以画出，而且所选三个视场（0视场、10°视场、20°视场）的光线轨迹也可以准确画出，这样就使得学生有更形象、直观的认识。如果要了解该透镜组性能，就可以利用ZEMAX光线追迹程序快速计算出每一条光线的轨迹，并算出各种像差值。该cook透镜组的几种像差图见图2所示，这里只显示了四种像差图：点列图、波像差图、调制传递函数图和场曲、像散及畸变图。根据这些像差图，学生可以对该系统的像差有个全面的认识，可以更进一步改进并优化结构参数。而计算实际像差利用传统的手工计算花费时间是巨大的。

总之，利用光学设计软件，可以使光学设计课程授课效率更高，学生学习兴趣更浓，学习效果更好。

三、课程考核方法的改革

考试已成为课程改革的一部分，与课程的实施方法相辅相成，从而更客观地反映教与学的效果，达到拓展学生的个性，激发其学习能力和兴趣的目的。传统理工科课程通常以闭卷笔试加平时成绩相结合的方式进行考核。针对《光学设计》的课程特点，我们采用了以考核综合知识和能力为主导的考试方法。具体包括：①建立小课题，指导学生撰写小论文。比如让学生们调研目前流行的单反相机的原理并进行初步设计，学生通过查资料，深入调研，强化学生自己思考的过程，同时也能考察一个学生的综合素质。②开展课堂讨论，给予总结评价。这部分的考核主要是通过讨论来考察学生对知识点的应用和具体解决问题的能力。③试卷考核。该部分主要考概念题和思考题，加深学生对理论基本知识的理解和掌握。

通过这三种方式来全面综合地考察、评定学生对该门课程的学习掌握和理解程度，从而更好地反馈和指导教学。这样的考核方法覆盖指标更全面，考核的结果就会更客观合理，能够真实全面反映学生的学习情况与能力水平，有利于对学生的知识和能力进行综合评价。

四、教师自身能力提高

教师是课程改革最直接、最关键的群体，因此教师的自身成长与课程的建设发展密切相关。教师的专业成长不仅仅是教学经历和教学经验的累积与丰富，更是教师由被动到主动参与课程决策、课程运作和课程评价，促进课程、教师和学生共同发展的过程。在不断变革的社会大环境下，教师应树立终身教育和终身学习的观念，即“教育既是为了促进个人的终身全面发展，又是为了促进社会的持续发展和全面进步。”只有具备这样的观念，才能不断解决教育中出现的各种问题，才能建构新课程条件下的目标、教学、评价体系。另外，很多人对于光学设计存在错误的认识，认为只要学好几种光学设计软件就可以进行光学设计。其实，光学设计是一种创造性的工作，它需要经验也需要设计人员有正确的设计思想和设计理念，而软件只是工具而已。光学设计总要从像差补偿开始，如果没有对基础像差理论的深入、正确理解，只是按照已有参数按步就班地操作，光学设计则成了完全的技术工作，毫无思想性可言。对于这部分理论内容要有“板凳要坐十年冷”的准备，从复杂、枯燥的公式中理解设计的基础，打好光学设计的基础。光学设计是一门需要慢慢磨的手艺，作为教师的我们就更要负起责任，不断提高自身水平，不浮躁、不图快，踏踏实实的不断学习，积极地参与科研，积累更多的光学设计经验，这样才能更好地讲授好这门课。

五、结束语

随着科学技术的发展，光学系统的作用越来越被重视，迫切需要光学设计的专业人才，为此高校肩负着培养具有良好光学设计人才的重任。本文对光学设计教学内容与课程设置的安排、教学方式的优化改革以及考核方式多样化等问题进行了研究与讨论，为学生更好地掌握光学设计知识、将来更好地服务于社会打下良好的基础。

参考文献

1 王之江.光学设计理论基础［M］.北京：科学出版社，1985

2 李 林.计算机辅助光学设计的理论与应用［M］.北京：国防工业出版社，2002

3 黄一帆、李 林.光学设计教程［M］.北京：北京理工大学出版社，2009

4 张卫纯、王开圣.浅谈《光电检测技术》课程的课堂教学［J］.甘肃科技，2009（18）：170～171

篇(6)

虽是一名年轻的科学家，且身处光电科学的探索前沿，张祥朝给人的感觉一直都是沉稳踏实，不浮不躁。这与他所信奉人生信条：“水止犹鉴，静水流深”有关。

1982年，张祥朝出生于历史悠久、人杰地灵的河北巨鹿，自小勤奋聪慧，考入中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，从此与当时方兴未艾的精密工程研究结下了不解之缘。

凭借一贯的出色表现，他在毕业时获得全额奖学金，赴世界著名的英国哈德斯菲尔德大学精密技术中心攻读博士学位，师从英国工程院院士蒋向前教授，2009年毕业后留任该大学研究学者；2011年12月进入复旦大学工作，沿着本科毕业论文《大孔径高精度平面干涉仪的设计》和博士毕业论文《用于精密坐标计量的自由曲面拟合》的延伸脉络继续展开研究，且始终秉承严谨的态度对待科研工作，每一步都走得格外沉稳有力。

方寸间洞隐烛微

精密制造技术的发展一日千里，关键元件的表面形状越来越复杂，精度越来越高，产生了一系列的自由曲面和微纳结构功能元件，其应用范围也扩大到航空、航天、医学等领域。

在“工业4.0”战略引导新一代工业革命的大背景下，超精密功能元件制造的智能化与精准化成为先进制造的重点发展方向。于是，张祥朝针对当前加工、检测设备相分离，工件的重复装夹导致加工效率和检测精度难以提高的现状，致力于研究关键功能元件的快速在线/在位测量，对其开展了持续而深入的探索。

对于面形复杂的自由曲面和非球面光学元件，单点金刚石切削是主流的加工方式。他们基于相位偏折术和波长扫描干涉测量技术，发展了和精密机床相融合的子孔径拼接面形检测技术。巧妙地借用机床自身的精密运动机构，加以辅助的伺服监控，可以复杂面形的快速测量。并发展了可靠的机床误差分离技术以及六自由度数据拼接技术，避免了重复采样等因素引起的误差，从全频段保证了测量数据的真实性和可靠性。该方法克服了传统离线测量方法适用范围小、测量精度低、且对环境要求苛刻的缺点，尤其适用于超精密光滑表面的在位检测。

在张祥朝承担的总装备部预研项目、科技部重大专项等科技攻关项目中，他和团队为保形整流罩等关键光学元件研制了快速检测装置，测量精度达到了λ/10量级。相关技术显著提高了我国相关装备的使用性能，于2016年获得教育部科技进步奖二等奖。

而精密工程的另一个的发展方向是小型化和集成化。以MEMS为代表的微纳制造技术和光电子技术日新月异，但同时也对微纳结构元件的精准检测提出了挑战。

针对微结构元件特征尺寸小、陡度高、测量信号难以采集等特点，张祥朝及其团队发展了基于多波长干涉扩展量程、基于双树复小波的波前重构、基于智能化模式识别的相位解包裹、基于光纤导光的全域扫描测量、基于压缩感知的信噪分离等一系列新技术，攻克了一个又一个难题，将微纳结构元件的三维多尺度形貌完整地展现了出来。目前，他和中国工程物理研究院紧密合作，正在针对压印辊筒等复杂结构大尺寸元件研制原位精密技术，在光电技术前进的道路上再攀高峰。

繁复中溯源寻头

有句名言：怕什么真理无穷，进一步有进一步的欢喜。对张祥朝来说，他也喜欢这样进一步的“欢喜”，在无穷的真理、奥妙的科研面前，他所能做的，就是刨根问底，溯源寻头。

由于超精密功能元件的面形和纹理的复杂性，不同尺度、不同方向、不同形态的特征分量之间存在复杂的纠缠耦合，给复杂功能元件表面质量的控制带来极大的难题，也严重制约了先进功能元件的可靠设计与精准表征。

现今，自由曲面的设计加工和检测已经成为提升国家经济发展的重要支撑技术和衡量国家精密工程发展水平的重要指标。

2013年，张祥朝作为“超精密光学自由曲面面形误差评定算法”这一国家自然科学基金项目的主要负责人，从基础数学理论着手，攻克了不同目标函数下拟合算法的全局收敛、评定结果的稳定性与偏畸校正、数据采样及误差补偿等一系列难题，提出了一系列性能优越的自由曲面面形评定算法。项目结题获得“优秀”（A），应基金委邀请在总结大会上作宣讲报告。该成果获得国际同行的广泛关注，法国国际计量实验室（LNE）邀请张祥朝作为中方负责人，在欧盟Horizon2020重点项目的支持下，合作建立自由曲面的标准拟合算法体系。

对于形态复杂的微观纹理特征，张祥朝拓展了当前表面计量领域的小波分析方法，基于方向性超小波技术，发展了一系列复杂纹理特征识别与表征方法。不但根据其具体形态特征，发展了合适的基函数，并且从数学框架视角，分析了不同数学表示方法的移变性、频谱混叠、采样失真等基础性问题，并提出了有效的解决手段.能够有效分离刀痕、划痕、缺陷等形态分量，从而可以据此有针对性地开展工艺分析与性能评价。该成果完善了复杂功能形面的设计一加工一检测一评定链条.为提高复杂功能元件的可靠性.改善光电系统的性能奠定了坚实的基础。

微纳结构表面含有确定性几何结构，其特征尺寸决定了元件的实际性能，微纳领域当前面临的主要技术瓶颈就是测量评定标准的缺失。为此，张祥朝面向“特征尺寸检测评定的溯源性”这一核心任务.深入研究了针尖膨胀误差校正、有效数据的选取、特征尺寸参数的可靠计算、保持边缘滤波等多个难题，将特征尺寸拟合精度提高了两个数量级以上。这一具有自主知识产权的研究成果显著提高了微纳结构测量表征的可靠性，也推动了我国微纳制造领域的技术发展。

篇(7)

我国稀有金属资源丰富，随着近年来新技术的发展，需求量的增大，稀有金属研究和应用迅速发展，冶金新工艺不断出现，在电气工业、化学工业、原子能工业及火箭技术等方面得到广泛应用；并且，稀有金属作为战略储备资源在我国正在逐步建立全备的工业体系。

北京有色金属研究总院矿物资源与冶金材料研究所作为国内最早从事稀有金属冶金技术开发的单位，在所长车小奎的带领下，在选矿技术、冶金工艺流程研究和冶金材料制备技术及产品开发中积极创新进取，在技术中领前沿，在产业上谋发展，为我国重有色金属工业体系的技术进步贡献了举足轻重的力量。

物华天宝为我用

利用现有的矿物加工技术和选冶工程经验进行金属的分离提取及优化工艺技术，以实现清洁生产并开发与环境友好的选冶技术，是车小奎所在的矿冶所主要研究工作，此外他们还将成熟的选冶技术用于环保领域，如回收固体废弃物的有用元素和废水处理。在矿物加工及矿物材料制备等领域，矿冶所凭借自身优势多年来为企业解决了大量复杂难题。近几年主要开展了传统资源、二次资源开发利用和环境治理（如废纸脱墨）研究，完成了加拿大稀土矿、巴新红土镍矿和国内钨矿、铁矿、金矿等多种类型的工艺开发研究。

车小奎所长主持及参加完成了多项选矿工艺研究试验工作及现场工业试验，研究项目包括国家科技攻关项目、部委研究项目及企业委托研究项目，主持的闪速浮选机技术引进及工业试验在我国黄金矿山工业试验首次取得成功，技术指标达到国际先进水平。研究成果“鸡笼山金矿提高金回收率生产与实践”、“黄金洞金矿浮选工艺优化研究与应用”、“锂离子电池及其电极材料的研究及产业化”均获得部级科技进步一等奖；“选一冶联合稀盐酸加压浸出攀枝花钛精矿制取人造金红石半工业试验”、“新型光学镀膜材料的制备技术及产业化”、“高品质海锦钛制备新工艺应用研究”分获部级二等奖；“月山铜矿提高铜钼回收率工业试验”、“鸡笼山金矿闪速浮选工业试验”、“山东荣成银矿选矿工艺研究”，“连续卷式泡沫镍的研制开发”分获部级科技进步三等奖。

人杰地灵产业新

科学研究不能只停留在实验室，更需发展产业、服务社会，科研成果与产业完美融合才是科学研究的终极目标，车小奎所长带领矿冶所始终探寻着科学研究与产业发展这二者之间的最佳契合点，把自身的发展与国家与社会的需要紧密联系在一起，使得矿冶所在产业化领域上也取得赫赫成就。

矿冶所现有光学镀膜材料、陶瓷靶材、钛锰电极、金属粉未、贵金属化合物、贵金属加工贸易等生产线，生产产品涉及的行业比较多，销售的产品以光学镀膜材料（包括靶材）、钛锰电极金属粉末和贵金属类产品为主，高纯金属材料作为矿冶所的另一个产业重点在十二五期间也将得到较快的发展。

其中，靶材在传统应用光学、微电子、磁记录、光盘、半导体、表面修饰、太阳能光伏和光热、硬盘等方面应用分布非常广泛，未来随着国内在溅射薄膜领域的快速发展，将迎来对于靶材的需求稳步快速增长。矿冶所立足这样的实际需求，不断地探索着最新的科研成果，以为相关的产业发展提供支撑。其次，钛锰电极主要用于电解二氧化锰（EMD）用钛阳极，近年来矿冶所所产出的钛锰合金涂层阳极已成功大型化，与纯钛阳极相比可节约电耗20％，或在电耗相当的情况下提高产能20％，并且成本与纯钛阳极相当。在金属粉领域，矿冶所主要生产钛、锆、镍、钴粉；贵金属化合物主要生产氯铱酸、氯铂酸及钌系化合物，用于电极防腐。另外，在“镍钴湿法高效分离”的技术领域，矿冶所处于国内领先地位，拥有专利技术，在国内多个企业进行了技术转让，该技术目前仍可以提供服务。

创新技术及成果的不断涌现，使得矿冶所成为了我国在该领域有着重要影响力的科技创新团队。在车小奎的带领下，矿冶所整个科研团队始终着眼于产业应用，将他们的科研智慧充分释放在这个充满活力的平台上，也体现了团队上下一致的社会责任感和历史使命感。

钟灵毓秀团队优

依托北京有色金属研究总院，矿冶所于1998年由原稀冶所、选冶所、能源中心合并成立，后冶金物理化学中心也并入矿冶所。以矿产资源开发、冶金过程及冶金材料研究开发为主要研究方向，承担原有研究领域包括矿物加工、冶金工艺过程、锂离子电池及材料，稀有金属提取技术、稀有金属材料制备等，有钛锰电极、光学镀膜材料、锂带、钽材加工、钛粉、镍钴粉、贵金属化合物、贵金属加工等生产线。2006年生物冶金国家工程实验室成立，矿冶所选矿组大部分人员进入国家工程实验室，同年锂离子电池研究组也从矿冶所分离进入新成立的能源材料研究所。

时代责任感使车小奎所长立志在领域内建立起一个创新团队，为此他广纳人才，吸收了大量具有交叉学科性质的的团队成员。矿冶所有从业人员108人，其中正式职工44人（其中教授16人，高工10人），返聘8人，下设矿物加工技术、有色金属冶金、新型冶金材料、高纯金属制备四个研究室。目前主要以稀有金属冶金工艺研究为主要方向之一，同时开展重有色金属、贵金属冶金工艺研究。