激光技术论文精品(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激光技术论文范文，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)

在前面的分析中，本文具体讨论了光学细分系统的设计方案。运动距离测量实验选取光学四细分的光学系统，实验系统如图6所示。系统分为光路部分和信号处理部分。mW和0．5mW，反射镜M4由硅片制成，其反射率大约为0．4。硅片反射镜M4可调节反射方向。角锥棱镜M1、M2和M3的型号为Agilent10767A，具有非常好的光学性能。测量导轨选用的是PI公司的M－5x1．DD型号。二维精密电控平移台（直流电机驱动）单向重复定位分辨率达0．1μm，直线度参数为0．1μm／200mm，最高运行速度50mm／s，量程为200mm。2个测量角锥棱镜被安装在导轨上，通过PI公司的控制软件在计算机上对导轨的运动进行控制，实现对外腔长度的改变。通过运动距离测量结果与PI导轨运动参数的一致性可验证测量方案的可行性。信号处理部分中，由PD探测到的激光自混合干涉信号首先由低噪声前置放大器（Standford，SR560C）进行滤波和放大，一路送入示波器而另一路接着由NI公司的数据采集卡（NI6251）进行AD转换。采集到的数字信号送入PC机中由专业的数据分析软件（LabVIEW）实现信号再次细分以及实时处理重构目标物体的运动距离。测量过程中，示波器可定性观察光学细分的现象，而数据采集卡采集到的信号经过计算机的处理可进行运动距离测量。

2实验过程与结果分析

实验在同一测量环境条件下进行：恒温（20℃±1℃），恒湿（50％±3％）。使激光器预热2h，激光波长稳定在632．8334nm，让导轨以某一速度匀速运动，然后对采集的信号加入电子五细分处理。在本实验系统中，由自混合干涉光路细分原理可知，一个条纹对应的运动距离为λ／8，将此波形通过阈值为0的比较器后得到对应的方波信号，再将方波信号n细分，通过计数方波的个数来得到外部物体实际的运动距离。这样处理后，可以得到的分辨率为λ／8n。一个周期内的正弦波通过过零比较器整形成方波信号，五细分后的波形如图7所示。这样通过计数的方法就可以再次提高分辨率。此外，细分处理前对干涉信号进行了整形，可以显著增强对于叠加在自混合干涉信号上的高斯噪声的抗干扰能力，使测量结果更加稳定可靠。在数字域进行细分时，将上面得到的方波信号改写成二进制码（1111100000），然后将其右移9次，将其奇数次和偶数次的右移结果两两异或，则可以得到（1010101010），即对应的五细分信号及其互补信号（0101010101），实现了对原自混合干涉信号的细分。将PD探测到的微弱信号进行电流－电压（I－V）转换后，变成电压信号，经高通电路去直流后，再经放大电路放大，通过NI公司的数据采集卡USB－6251采集，在PC机上编写LabVIEW程序进行细分计数处理。信号经数字域电子细分后，进行计数后就可以重构并显示物体的实时运动距离。测量实验使用PI精密导轨对实时测量数据进行校准。导轨的移动范围设置为0～200mm，每次匀速步进20mm，移动速度设置为5mm／s，步进10次，每次导轨的示数作为标准；该运动过程由电机自动完成，系统对每次的步进长度进行自动测量记录并给出实时误差，连续记录几十组，选择其中的5组实验数据进行分析。通过拟合曲线与误差分析可以看出，实验结果与实际运动距离有良好的线性关系，且重复性非常的好，实现了使用光学细分与电子细分相结合的方法对物体的运动距离进行实时监测，实验结果与理论分析吻合。

3讨论

激光器作为测量光路的一部分而不能成为一个独立的、波长稳定的光源，其稳定性对测量准确度有很大的影响。空气折射率的变化和角锥棱镜的直角误差也会影响系统的测试精度。1）激光器频率稳定性带来的累计误差。实验中的氦氖激光器输出光在空气中传播的中心波长为632．8334nm，短期频率稳定性为1．5×10－6，因此，在没有反馈时，激光器波长稳定性为δλ＝λδν／ν≈0．9492×10－6μm。当自混合效应反馈系数很低时，频率波动极小。理论计算表明，当外腔长度在百毫米量级时，波长稳定度可以达到10－8的测量准确度，测量不确定度小于0．4μm［9－10］。2）空气折射率变化带来的误差。测量环境的初始条件：空气压强101325Pa，室温20℃，湿度1333Pa。测量过程中，由温度、湿度以及压强传感器可知，只有环境温度会有最大不超过1℃的改变。因此得到折射率的变化为δn≈0．929×10－6。当测量长度为200mm时，测距不确定度小于0．3μm［9］。3）角锥棱镜的直角误差。角锥棱镜的直角误差会直接影响其对光路的反射特性。对于Agilent10767A型号的角锥棱镜，其3个直角误差δθ＜5″。玻璃的折射率为1．56，则测量长度为200mm的测距误差小于0．002μm［11］。由于本实验系统存在3个角锥，则测距不确定度应小于0．006μm。由以上讨论可以知道，影响测量精度的最大因素来自于激光的频率的稳定度。理论上实验系统的测量分辨率可达到波长的1／40。而实际上，受制于激光频率的稳定程度，在弱反馈条件下，百毫米量级运动距离的测量只能达到微米级的测量精度。

4结语

篇(2)

    随着我国社会与经济的发展,人民生活水平不断提高,人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高,同时现代化技术高度发展的今天,犯罪更趋智能化,手段更隐蔽,所以保证区域的安全必须从运用现代化的防盗报警技术。在现代化防盗报警技术中,红外技术有四大优点:环境适应性好,在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光;隐蔽性好,不易扰;由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;红外系统的体积小,重量轻,功耗低。但有三大因素制约着其效果:目标的光谱特性;探测系统的性能;目标和探测口之间的环境和距离。所有探测技术的发展都有三个阶段:a.探测信号的强度,得到目标的"黑白照片",这是初级阶段;b.探测信号的强度和波长,得到目标的"彩色照片",达到中级阶段;c.探测信号强度、波长和相位,得到目标的"全息照片",这才达到探测技术的高级阶段。目前的红外技术处于其初级阶段的后期,正向中级阶段发展,其标志是研制出了双(多)色红外探测器,得到了目标热图象的"彩色照片"。可以预计,今后双色探测器将随单波段探测器及其配套技术的成熟和市场需求的增加而加快发展,并将集中在以下五个方面:(1)集成化的双色探测器有利用简化系统结构,能充分利用半导体材料制备技术的最新成果,便于器件焦平面化,其中HgCdTe合金系和各种量子阱/超晶格材料系统将得到重点发展。(2)采用焦平面器件,更好的满足系统的要求,同时也有利于简化系?统结构,降低成本。(3)为明显的提高系统的性能,双色探测器将向大面阵和长线列发展。(4) 双波段系统将克服在光学设计和加工、信号处理和显示等方面的困难,缩小体积、减轻重量等,以便扩大其应用范围。 (5) 随材料、器件和系统技术的进步,双色探测器将向更多的光谱波段发展,既包括拓宽光谱波段,也包括将光谱波段划分成更为细致的波段,以获得目标的"彩色"热图象,更丰富、更精确、更可靠地得到目标的信息。

    课题研究目标、内容、方法和手段:

    本课题研究红外监控系统的设计与实现。主要实现对象是被动红外防盗报警探测器。其包括硬件和软件两大部分。主要包括对于硬件的构成以及软件的接入进行描述。通过51单片机、驱动电路、传感器、GSM等技术来进行设计与实现。

    设计(论文)提纲及进度安排:

    4月6日至4月25日

    分析题目查阅资料学习与毕业设计相关的知识

    4月25日至5月15日

    硬件实现、软件编写、进行方案论证

    5月15日至6月10日

    测试硬件、调试软件撰写毕业论文并征求导师意见,修改毕业论文,进行毕业论文的评议。

    主要参考文献和书目:

    [1]张玉香.新型遥控接收模块HS0o38〔J〕.无线电,1998,7

    [2〕高茹云.通讯电子线路仁M〕.西安:西安电子科技大学出版社,1999。

    [3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京:北京航空航天大学出版社,1993年。

    [4尤一鸣等.单片机总线扩展技术.北京:北京航空航天大学出版社.1993,11。

    [5]蔡轶.通用遥控解码电路.电子技术1995 .1

    [6]施德恒,郭峰光谱识别型激光警戒系统述评激光与红外l99929(l):9一13

    [7]卢万欣,梁桂云,韩永林激光预警装置激光技术199218(3):180一183

    [8]沙占友,王彦朋,孟志永等.单片机外围电路设计. 北京:北京电子工业出版社,2003。

    [9]周航慈.单片机应用程序设计技术. 北京:北京航空航天大学出版社,2002。

    [10]付伟激光告警中的多元相关探测技术红外与激光技术1992(6):23一27

篇(3)

论文关键词：FPGA，激光器，电位器，高温报警，定时控制

 

1 引言

激光深刻地影响着自然科学的各个领域，应用范围遍及国防军事、医疗卫生及国民经济诸多部门。激光在医学研究、临床治病方面日益显示出其优势。激光器是现代科技技术应用产生的一种新仪器。该设计采用FPGA进行对激光功率器控制，具有精确度高、稳定性好、响应速度快等特点。同时，基于FPGA的硬件系统设计方法操作简单，开发成本较低，已成为当今世界上嵌入式系统硬件开发的主流方法之一。为使激光器的工作更精确可靠，文章以FPGA芯片为控制核心结合相关的外围器件完成了激光器功率控制系统的设计。

2 系统总体设计

2.1 控制原理[1]

激光功率由数字电位器DS1867的输出电阻决定，DS1867数字电位器的输出电阻由公式（1）得出：

R=D×RWL+RW （1）

式（1）中的RW为滑臂电阻，及内部电位器电子开关电阻，通常RW≤100Ω，典型值为40Ω；RWL为数字电位器DS1867内部电子阵列中每个电阻单元的阻值；D为输入的数字量。本设计把功率等级分成10级，则输入数字量D的值如表1所示，可通过查表实现。

表1 激光器功率等级与DS1867输入数字量D的关系

 

等级

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

输入数字量D

FFH

D6H

CCH

B3H

99H

80H

66H

4DH

篇(4)

论文关键词：中学开展课外物理实验教学的研究

 

学生生活在丰富多彩的物理世界中，有许多可供观察的自然现象，有不少可供探索的物理技术问题，有各种各样日常生活提供的训练课题和创造活动，同时中学物理教材中也设置了众多的“小实验”和“实践性习题”等。它们为学生课外活动提供了大量的素材，通过组织学生课外物理实验活动，对学生更好理解物理知识，增强物理学习兴趣，培养学生创新能力等都是非常有帮助的。物理教学中，应当结合学生生活实际，组织学生开展物理课外实验活动。

一、中学物理课外实验活动作用具体表现在以下几个方面：

1. 加强学生对课内知识的理解和巩固

学生通过课外实验，可以大大丰富感性认识，深化与活化已掌握的物理知识，课外实验与课堂教学的密切联系，可以使课堂教学得到不断的补充和延伸。

例1高中教材在研究自由落体运动后，设置这样一个小实验：请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，你拳起一只手的手指，在木尺下部，做握住木尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺。测出木尺降落的高度，根据自由落体运动的知识，可以算出你的反应时间。

通过此实验，可以使学生弄清研究对象、研究过程、以及自由落体运动的规律。

2. 通过实践活动培养学生观察、动手、动脑的能力

学生学习物理感到困难，不感兴趣，其重要原因之一，就是不会把所学的知识用来研究具体物理问题。通过课外实验初中物理论文，可以把物理知识和生活实际紧密结合起来，使学生养成善于分析、善于总结的良好习惯，使学生感到物理知识亲切，能解决生活中的具体问题，而不感到物理知识枯燥乏味。

例2在摩擦力教学后，让学生观察自行车运动过程中摩擦力应用有哪些？哪些地方应减少摩擦？哪些地方应增大摩擦？

通过观察、讨论、分析，弄清滚动摩擦、滑动摩擦、静摩擦的特点，使学生能自行解决自行车因摩擦引起的各种问题。

3. 提高学生学习物理的兴趣，发展学生的个性

物理课外实验以其小型、灵活、生动、多样等特点，激发学生学习物理的强烈兴趣，有利于因材施教，发展学生个性，开发学生智力。

例3在振动和波教学中，在介绍空气柱的振动之后，组织几个学生用麦管作为乐曲。

4. 开阔学生视野，丰富学生知识

课外实验内容丰富，与现代科学技术密切联系，学生可以迅速地接受新的信息，开阔眼界，活跃思想。

例4观察激光的准直性以及用于光通讯的全反射。

从氦氖激光器发出一束激光以暗场（关灯）喷烟显示激光束的径迹表示它的准直性，随后将激光束通过贮有水的玻璃容器，容器的侧边开一小孔，让水释放。激光束瞄准小孔，激光沿着水的抛物线径迹传输。这就是利用全反射作为光波导通讯的原理。

5. 培养学生的劳动观点和组织管理、经营管理的能力

通过课外实验实践活动，不断培养学生热爱劳动，把知识传授与思想教育有机结合起来了。课外实验的一个重要特点，就是既经济又科学，变废物为器材，可以培养学生勤俭节约的优良品质。

例5随手取材进行有趣实验。

用塑料冷饮杯，在杯子下部钻一个小孔，就可演示失重现象论文格式范文。

二、中学生课外实验活动组织可以有下列三种形式

1. 家庭物理实验

为了配合教学，把实验的内容、要求、方法等由教师布置给学生，由学生自己创造实验条件。包括选用日常生活中的一些物品当作实验器材，自制一些简单的仪器或零件，自己动手独立完成小实验等。

2. 开放实验室

充分利用实验室的仪器设备，采用课外时间，教师有组织的指导学生设计实验方案，安装仪器，完成实验。

3. 课外活动小组

对于比较复杂的实验，组织课外活动小组，分工选购器材，自制仪器，创造实验条件，进行实验活动。并定期组织全体学生参观课外活动小组的劳动成果。

三、中学物理课外实验不同类型的具体要求

1. 观察性实验

大自然、日常生活和生产技术是学习物理的广阔课堂。有意识地组织引导学生观察，参与各种社会活动，有利于培养学生能力。例如：游乐园中的“翻滚列车”，雨后的彩虹，五彩晶莹的薄膜等。在师生的相互启发下，都将有新奇的发现。对这类活动，重点应放在扩大观察范围和培养兴趣上，布置观察课题，鼓励学生写观察周记；定期举办观察发现汇报会，复制观察到的自然现象。

2. 课外小实验

通过小实验观察研究，使学生进一步理解物理概念和规律初中物理论文，灵活运用所学知识，训练实验技能。例如：用各种不同的方法测重力加速度g，用各种不同方法测声速，用各种不同的方法验证机械能守恒等。对这类课外实验，要求学生掌握实验目的、原理，自行设计实验装置进行实验操作，有必要的实验结论。

3. 课外小制作

让学生自制一些简单仪器。如弹簧秤、杆秤、小电动机，简易万用表等等。这类课外实验，要求学生在自制过程中注意仪器的刻度、零点确定等，并在制作中有所创新、有所突破。

4. 课外小科研

在教师给出研究课题后，学生自行设计实验方案，选择实验方法，设置实验装置。这类实验，要求学生重点放在巧妙的设计思想上，培养学生科学态度和研究问题的能力。

5. 课外科技活动

为使学生了解现代科技成就的发展和应用，可以组织学生成立科技活动小组。例如，微机小组、无线电小组、航模小组等等。对这类课外活动，要求系统性强，有计划、有组织地进行。

要组织好课外实验活动，首先，选题应该科学性强、趣味性浓，同时具备取材容易、制作简便、效果明显、安全可靠等特点；其次，组织形式应灵活、多样；第三，指导放在难点关键，要大胆放手，切忌包办代替；第四，及时总结，通过展览会、表演会、报告会、竞赛评比等活动，不断深化和丰富课外实验成果。

篇(5)

关键词 激光原理 教学改革 课程建设

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）24-0004-02

激光是二十世纪人类的重大科技发明之一，被誉为继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”，它对人类社会生活产生了广泛而深刻的影响。作为高技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类生产和生活的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已在全球形成了超过千亿美元的年产值。由于各行各业都应用激光进行技术改造和新技术的开发研究，除了文科的几乎所有理工农医的高等院校都开设了激光原理和应用的课程。

《激光原理》是光信息科学与技术和应用物理学专业重要的专业基础课，通过本课程的学习使学生对激光的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识，培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课打下基础。然而，《激光原理》又是一门理论性很强的专业基础课，该课程物理概念抽象和理论性强，基础知识面广，学生往往因缺乏感性认识，不易理解，感到难学，这对老师的教学水平和教学方法提出了考验。笔者结合自己的教学实践，从以下几个方面对《激光原理》课程教学改革进行了探索。

一、教学内容的改革

《激光原理》课程主要介绍激光的产生条件、激光器的工作原理和激光器的输出特性，这部分内容理论性强，需要应用原子物理、量子力学、热力学统计物理、光学和高等数学等课程的结论和基础，公式繁多、推导复杂、理论抽象，具有相当的难度和深度。在《激光原理》的教学过程中，我们还增加了部分激光技术的内容，比如激光器输出的选模技术、激光器的稳频、激光束的光束变换，以及激光的调制、偏转、调Q和锁模技术等，这部分内容是从事光信息科学与技术人员必须掌握的基本知识，通过对这些知识的学习能够加深学生对激光器原理的理解和掌握。为了进一步加深印象，我们对典型的激光器进行了介绍，比如红宝石激光器、汝玻璃激光器、Nd：YAG激光器等固体激光器，He-Ne激光器、CO2激光器、Ar+激光器等气体激光器，以及燃料激光器和半导体激光器等都做了简要的介绍。

在教材方面，我们选择了上海理工大学陈家璧教授编写的《激光原理及应用》（电子工业出版社）作为教材。这本教材的内容章节安排合理，知识点覆盖面广，理论体系较为完整，同时这本教材是在大学的普通物理学的基础上编写的，从激光的物理学基础出发，着重阐明物理概念以及激光输出特性与激光器的参数之间的关系，尽量避免过多的理论计算，以掌握激光器的选择和使用为主要目的。因此这本教材的内容对学生来讲不难理解，所讲授的内容比较容易掌握。我们还增加了一本国际公认的经典教材作为参考书：Christopher C. Davis编写的《Lasers and Electro-Optics：Fundamentals and Engineering》， Cambridge University Press。

二、教学手段的改革

在教学过程中建立师生平等的民主教学氛围。改变“教师为主，学生从属”的教学模式，本着师生平等的原则，以参与者的身份在教学活动中创造一种愉快轻松的氛围，挖掘和调动学生的潜力，培养学生的创新能力。

教学方式以课堂授课为主，同时考虑到激光中有很丰富生动的现象，注重和提倡采用多种手段进行多种形式的教学，充分体现光学这门课丰富多彩、形象生动的特性，辅助的教学手段主要是利用计算机的多媒体功能。比如为了增强激光原理教学中关于激光器的光场分布的直观性，采用快速傅立叶变换法求解傍轴近似波动方程，计算模拟激光器的光场分布，可以直观地给出三维稳态分布图，融合计算机的灵活性、新颖性和光学现象的直观性及趣味性。通过演示实验，让同学们观察到各种激光现象，展现了“百闻不如一见”的效果，使学生进一步加深了对课程内容的理解，激发学生的求知欲和好奇心，刺激同学们的思考。

另外，在教学过程中开展启发式和讨论式教学。从人才培养的角度来说，学生与老师应该具有互动性。开展启发式和讨论式教学，甚至适当运用跳跃式的教学方法来组织教学内容。给学生留出钻研的空间。这不仅有利于提高教师教学研究的积极性，更能挖掘学生的开放性思维和独立、大胆地学习和思考问题的能力，从而达到培养学生全面的科学素质和教学相长的目的。

三、考核方式的改革

考核方式已成为课程改革的一部分，与课程的实施方法相辅相成。传统理工科院校的考核主要以闭卷笔试加平时成绩的形式进行。在实际的考核过程中，我们逐渐加大平时成绩的比例，减少闭卷笔试成绩的比例。平时成绩的考核形式可以多种多样。比如，在授课过程中，对课程中某几个重要的知识能力点，设立几个小课题。让学生们查找资料，撰写论文，通过让他们深入实践，促进对知识点的掌握，强化学生自己思考的过程，达到培养学生自学意识、独立科研意识和能力，达到素质型人才培养之目的。

如何提高《激光原理》课程的教学质量，如何优化和深化理论教学是一个长期的课题。针对教学内容、教学手段和考核方式等方面进行改革，调动学生的学习主动性和积极性，培养他们的创新思维、从事科学研究和撰写学术论文的能力，提高他们的综合素质和竞争力。

参考文献：

[1]陈家璧，彭润玲主编.激光原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2]马再如.关于提高激光原理与激光技术课教学质量的探讨[J].高等教育研究，2012，（1）.

[3]袁杰，王飞，赵洪常，杨开勇，罗晖，张斌，许光明.浅谈在本科生基础课程《激光原理》教学中的几点体会[J].中国教育导刊，2009，（34）.

篇(6)

【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

篇(7)

1.1 病例选择

于2011年7—11月在四川大学华西口腔医院和华西医院内分泌科门诊就诊的汉族2型糖尿病老年患者中选择研究对象。经牙周检查，选取2型糖尿病同时伴中重度牙周炎者11例，其中男性6例，女性5例，年龄55～82岁，平均年龄68.5岁。2型糖尿病诊断标准[2]如下：空腹血糖浓度≥7.0 mmol·L-1，餐后2 h血糖浓度≥11.1 mmol·L-1，病史1～10年。本试验选择空腹血糖浓度≤8.0 mmol·L-1，即血糖控制尚可者。中重度慢性牙周炎根据Armitage的诊断标准[3]进行诊断。中度牙周炎：平均临床附着丧失（clinical attach-ment loss，CAL）为1.6～2.4 mm；邻面CAL≥3 mm的位点数≤8，且分布于至少3个象限或至少6颗牙；失牙数≤5。重度牙周炎：平均CAL≥2.5 mm；至少3个象限有1个或多个邻面位点CAL≥5 mm，且3个象限均有1个位点邻面CAL≥5 mm；失牙数≤14；每个象限至少有1颗牙的牙周袋探诊深度（probing depth，PD）>4 mm，且探诊出血（bleeding on pro-bing，BOP）阳性，X线检查示牙槽骨吸收大于或等于1/3。纳入标准：符合上述2型糖尿病和中重度慢性牙周炎诊断标准；所有患者半年内未做过牙周治疗；1个月内未服用过抗生素；糖尿病病情控制近期无明显变化，用药情况比较稳定；饮食及运动习惯无改变；无糖尿病其他严重并发症；无全身其他的严重疾病及感染。排除标准：患有糖尿病其他严重并发症；伴发其他系统性疾病或炎症性疾病；近期服用过免疫抑制剂、抗生素，局部使用抗菌性漱口水等可能严重影响测量指标的药物；半年内做过相关牙周治疗。

患牙入组标准：从选取的糖尿病相关性牙周炎患者口内选择13对患牙（牙周状况相近的左右对称同颌同名牙；位点满足如下条件：4 mm

1.2 治疗过程

对参加此次研究的检查者进行Er ： YAG激光相关操作指导培训。本研究采用自身随机对照的单盲试验（对临床指标评价者设盲），并对检查者进行校正检验。所有检查、诊断及治疗均由同一名口腔医生完成。治疗时间为上午8至10时。试验组、对照组患牙均行临床检查并记录牙周指标数值，试验组经超声龈上洁治后，分别进行相应的龈下激光治疗和超声治疗；对照组患牙仅采样，不做治疗。24 h内完成全部治疗。术后第1、3个月收集同一位点的龈下菌斑。样本采集方法：取样患牙隔湿后，去除龈上菌斑并用气枪从根方向冠方吹干牙面，成品无菌纸尖轻轻插入牙周袋最底部吸取龈下菌斑，静置约20 s后，取出置于含l mL PBS缓冲液的EP管中，-80 ℃保存备检。

激光组治疗：采用激光治疗仪配置的2061手机，其工作导棒为矩形棱柱体。将连在手机头上的光纤棱柱体插入牙周袋，喷水下与根面呈15°～20°照射，缓慢向根尖方向移动，直到袋底位置；沿从龈缘到袋底若干平行路径，覆盖整个病变根面。当根面检测不到菌斑、牙石时，治疗自动中断。

治疗前对患者进行口腔卫生宣教，每次复查均要强化菌斑控制意识并贯穿全程。

1.3 龈下菌斑DNA提取及纯度测定

使用QIAam[专业提供写作论文和论文写作服务，欢迎您的光临dylw.net]pTM DNA micro Kit试剂盒（QIAGEN Sciences公司，美国）提取全基因组DNA。使用核酸定量仪NanoDrop 1000 Spectrophotometer（Thermo Scientific公司，德国）检测得到的细菌基因组 DNA的浓度和纯度。

1.4 PCR

使用通用引物Bac1（5’-CGC CCG CCG CGC C-CC GCG CCC GTC CCG CCG CCC CCG CCC GAC TAC GTC CCA GCA GCC-3’）和Bac2（5’-GGA C-TA CCA GGG TAT CTA ATC C-3’）对样本的16S rDNA基因进行扩增。琼脂糖凝胶电泳验证PCR扩增产物。

1.5 DGGE及条带分析

以8%的聚丙烯酰胺凝胶形成40%（含2.8 mol·L-1尿素及体积分数24%甲酰胺）至60%（含4.2 mol·L-1尿素及体积分数24%甲酰胺）的线性浓度梯度。使用Bio-Rad Dcode系统恒定60 V电压，58 ℃下电泳

17 h。电泳完成后，用Molecular Imager Gel Documen-tation system获取并记录DGGE凝胶的数码图像。为了验证试验的可重复性，重复跑胶2～3次。为便于不同胶板之间进行比对，本试验在DGGE胶板上设置Marker。

采用样品平均条带数反映样品种群多样性，同时分析菌属类型的变化，寻找特异性条带；对感兴趣的特异性DNA条带进行切胶，回收，测序。

2 结果

2.1 试验组患牙位点的PCR产物琼脂糖凝胶电泳图

本文选取激光组与超声组各13颗患牙治疗前以及治疗后第1、3个月同一位点的龈下菌斑，采用通用引物扩增龈下菌斑全细菌16S rDNA序列，行1.5%琼脂糖凝胶电泳，得到单一一致的条带，产物片段长度约为300 bp（图1）。通过DGGE检测PCR产物获得指纹图谱进行分析。

2.2 试验组和对照组患牙的龈下微生物图谱分析

DGGE电泳图谱显示两组样本均具有丰富的细菌多样性，且组间16S rDNA指纹图谱条带构成存在差异（图2）。选择两组中分布有较大差异的DNA条带（见图2中的1、2）进行切胶并回收测序，测序结果分别与中间普雷沃菌（Prevotella intermedia）克隆NCAR1112、福赛斯坦纳菌（Tannerella forsythia）克隆WI040相似性最高。

2.2.1 条带均数的比较 试验组患牙的平均条带数为16.7±0.92，对照组为19.3±1.18，试验组条带均数较对照组减[专业提供写作论文和论文写作服务，欢迎您的光临dylw.net]少，其差异有统计学意义（P<0.05）。

2.2.2 差异条带种类分析 分析DGGE图谱，共发现25种不同的条带，其中7种在约85%的样本 中均有出现，5种在100%的样本中出现。对试验组与对照组中条带分布差异较大的1、2条带行切胶测序，其结果见图3。由图3可见，条带种类17、14（分别对应图2的条带1、2）在组间分布有较大差异。

2.3 试验组患牙两种治疗方法治疗后的图谱分析

激光组和超声组治疗后1、3个月的龈下菌斑全细菌DNA水平DGGE图谱见图4。激光组治疗后1、3个月与治疗前条带数的差值分别为5.15±0.89、1.69±0.85，超声组则分别为5.38±1.12、-0.84±0.68。组间比较：治疗后1个月，激光组与超声组条带数差值的差异无统计学意义（P>0.05）；治疗后3个月，激光组条带数差值明显高于超声组（P<0.05）。组内两两比较：激光组治疗后1个月条带数与治疗前相比明显增加（P<0.05）；治疗后3个月，与治疗前的差异无统计学意义（P>0.05），与治疗后1个月相比则明显减少（P<0.05）。超声组内两两比较的结果与激光组类似。

2.4 激光治疗前后患牙龈下菌群的动态变化

结合条带差值分析结果可以看出，激光组样本条带均数在治疗后第1、3个月均较治疗前增加，1个月时增加最明显，1个月时条带均数与治疗前、治疗后3个月比较差异均有统计学意义（P<0.05）。选择治疗后减弱、消失的2个DNA条带（图5中的3、4）和治疗后新出现的1个DNA条带（图5中的5）切胶并回收测序，分析条带差异的种类。

条带种类分析结果见图6，共发现31种不同条带（条带1～31），其中3种在约100%样品中出现。条带种类2和15（分别对应图5中条带4和3）为治疗后减弱、消失的条带，条带种类22（对应图5中条带5）为治疗后新出现条带。从DGGE图谱及条带类型变化图可以看出，治疗后1个月图谱变化明显，出现新的条带（图5中条带5），菌群组成发生了变化。条带5测序结果与放线菌的一种（Actinomyces sp. oral strain Hal-1065）相似性最高。治疗后3个月的图谱与治疗前相比变化不明显。治疗后明显减弱、消失的3、4号条带，切胶测序结果与福赛斯坦纳菌（Ta-nnerella forsythia） 克隆WI040相似性最高。

3 讨论

研究[4]发现，疾病状态下环境微生物群落的多样性会发生改变，往往表现为比健康状态下的多样性减少。伴2型糖尿病的慢性牙周炎患者因长期高血糖的作用，其龈沟液中化学组分以及牙周组织的结构等均有较大改变，龈下菌斑微生物的种类、构成均会受到影响；但与不伴全身疾病的慢性牙周炎比较，其构成变化及相关优势菌群的变化仍有争议[5]。本试验DGGE图谱分析表明，与对照组相比，试验组龈下菌斑的细菌多样性明显减少，可能是由于糖尿病导致口腔局部环境改变，如口腔唾液分泌减缓，唾液成分的组成及含量发生改变所致。这些环境的改变可能导致口腔生态平衡的破坏，一部分细菌被抑制，这些细菌减少、消失甚至被替代。这提示糖尿病疾病状态可能参与了细菌群落多样性的改变。该结果也支持牙周炎的发生发展是由于口腔菌群平衡失调，并非某一种或几种特异性致病菌或整个口腔微生物数量增多所致的假说[6]。

Collin等[7]在研究老年糖尿病相关性牙周炎患者龈下菌群的特点时发现：牙龈卟啉单胞菌、伴放线菌嗜血菌、福赛斯坦纳菌在糖尿病组中检出率较高，与不伴糖尿病的牙周炎患者相比在统计学上有差异。马丽[5]研究显示，糖尿病相关性牙周炎组伴放线菌嗜血菌、福赛斯坦纳菌的检出率及相对含量显著高于不伴全身疾病的慢性[专业提供写作论文和论文写作服务，欢迎您的光临dylw.net]牙周炎组，提示二者龈下菌群的种类和细菌数量有差别。本试验条带种类分析结果显示，糖尿病相关性牙周炎与不伴全身疾病的慢性牙周炎患者之间有较大差别的菌种，分别为福赛斯坦纳菌和中间普雷沃菌。近年来，中间普雷沃菌已成为一种公认的与慢性牙周炎发生发展密切相关的可疑致病菌，在慢性牙周炎患者的龈下菌斑中属优势菌。本试验结果显示，该菌在糖尿病相关性牙周炎者的分布未见明显优势，此结果与马丽[5]的研究相同。福赛斯坦纳菌是目前牙周炎三大证据最为充分的致病菌之一[8]，与牙周附着丧失、牙周袋深度增加及牙槽骨吸收密切相关，而通过传统的洁刮治方法难以清除该菌。研究[5]发现，福赛斯坦纳菌含量与空腹血糖水平呈正相关，在牙周炎与糖尿病的相互作用中可能发挥重要作用。本试验测序结果亦支持此观点。综上所述，牙周可疑致病菌在糖尿病相关性牙周炎患者和单纯牙周炎患者的分布具有差异。究其原因，可能在于2型糖尿病引起全身及牙周状况改变后，更利于福赛斯坦纳菌的定植，大量繁殖后成为优势菌；而其他龈下致病菌比如中间普雷沃菌因不能适应机体环境的改变，最终导致龈下菌群的构成发生改变。

Er ： YAG激光是目前牙周治疗中常用的一种激光，具有良好的热机械消融性和高水吸收性，去除牙石时，因其能量能完全被根面硬组织表层的水所吸收，几乎不会对牙周组织和牙骨质造成热损伤，同时具有可靠的抑菌、杀菌作用[9]。分析激光治疗糖尿病相关性牙周炎患者前后的菌群动态变化图谱，可以发现龈下菌群中细菌种类和多样性在治疗前后发生改变。龈下菌群总的条带数增加，尤其是治疗后1个月时有新条带出现，提示重新分布的菌群组成与治疗前存在差异，龈下菌斑微生物多样性增加。本试验的结果与张冬梅等[10]的报道一致。Er ： YAG激光治疗作为一种外界干预打破了原有菌群之间的平衡，不同种属的细菌对激光治疗具有不同的敏感性，原来的优势菌福赛斯坦纳菌减少，非优势菌放线菌开始活跃，逐渐成为新的优势菌，达到新的平衡。Greenstein[11]发现，牙周愈合主要发生在治疗后1个月。由此推测，此时菌群的构成多样性与健康牙周状态更为接近，治疗后1个月为治疗的关键时期，此时可以增加干预防治措施。对治疗后1个月时出现的特异性条带测序，结果显示为放线菌属，这提示1个月后优先定居的放线菌属比其他牙周可疑致病菌更占优势。Socransky等[12]认为，牙周治疗后龈下菌斑中新出现的细菌可能是链球菌属或放线菌属，本试验结果与之相符。

治疗后3个月，龈下菌群DNA条带均数呈下降趋势，但超声组条带均数的下降明显多于激光组。超声组多样性减少的原因，可能是由于在糖尿病疾病状态下，牙周微环境更利于致病菌繁殖，随时间推移，牙周可疑致病菌[专业提供写作论文和论文写作服务，欢迎您的光临dylw.net]重新 定植成为优势菌，其他细菌生长受抑制，致使细菌多样性减少，逐渐恢复到与治疗前相近的菌群结构；这提示牙周可疑致病菌在超声治疗后3个月有再定植的趋势。激光组细菌多样性仍有一定的增加，可能要归因于其良好的抗菌性。已有研究[13]表明，带有自动荧光反馈系统的激光仪照射后的根面可获得较光滑均一的表面，降低炎症因子的水平，从而延缓细菌再定植的进程。从这一角度分析，激光在延缓细菌早期定植、控制疗效方面具有一定优势。Liu等[14]的研究表明，慢性牙周炎经基础治疗后42 d即有大量细菌的再定植，且细菌的定植不伴随临床症状的反复，提示临床症状的改善与微生物变化存在不一致性。本试验亦得出类似结果，治疗后3个月时龈下致病菌的再定植早于临床指标的回复。究其原因，可能是治疗措施改变了牙周袋的理化环境，导致试验对象易患性降低所致；但其原因和机制，有待进一步研究。

治疗后3个月时龈下致病菌出现再定植，可见有效、持久的菌斑控制至关重要。维护期口腔卫生往往决定着牙周系统治疗的成败，这一阶段应增加复查、复治次数，强化口腔卫生指导，待龈下菌群稳定后逐步延长治疗间隔时间。

本研究探讨了Er ： YAG激光治疗对2型糖尿病相关性牙周炎老年患者龈下菌群的影响，发现其菌群种类和比例发生改变，治疗后1个月细菌多样性增加，3个月Er ： YAG激光在延缓细菌再定植方面可能具有优势。本试验尚缺乏长期纵向研究，治疗后牙周状态稳定时的龈下菌群分布还需进一步研究。

[参考文献]

[1] Li Y， Saxena D， Barnes VM， et al. Polymerase chain reaction-based denaturing gradient gel electrophoresis in the evalua-tion of oral microbiota[J]. Oral Microbiol Immunol， 2006， 21（5）：333-339.

[2] 叶任高， 陆再英. 内科学[M]. 6版. 北京： 人民卫生出版社， 2004：797-798.