激光技術論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇激光技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

在前面的分析中，本文具體討論了光學細分系統的設計方案。運動距離測量實驗選取光學四細分的光學系統，實驗系統如圖6所示。系統分為光路部分和信號處理部分。mW和0．5mW，反射鏡M4由硅片制成，其反射率大約為0．4。硅片反射鏡M4可調節反射方向。角錐棱鏡M1、M2和M3的型號為Agilent10767A，具有非常好的光學性能。測量導軌選用的是PI公司的M－5x1．DD型號。二維精密電控平移臺（直流電機驅動）單向重復定位分辨率達0．1μm，直線度參數為0．1μm／200mm，最高運行速度50mm／s，量程為200mm。2個測量角錐棱鏡被安裝在導軌上，通過PI公司的控制軟件在計算機上對導軌的運動進行控制，實現對外腔長度的改變。通過運動距離測量結果與PI導軌運動參數的一致性可驗證測量方案的可行性。信號處理部分中，由PD探測到的激光自混合干涉信號首先由低噪聲前置放大器（Standford，SR560C）進行濾波和放大，一路送入示波器而另一路接著由NI公司的數據采集卡（NI6251）進行AD轉換。采集到的數字信號送入PC機中由專業的數據分析軟件（LabVIEW）實現信號再次細分以及實時處理重構目標物體的運動距離。測量過程中，示波器可定性觀察光學細分的現象，而數據采集卡采集到的信號經過計算機的處理可進行運動距離測量。

2實驗過程與結果分析

實驗在同一測量環境條件下進行：恒溫（20℃±1℃），恒濕（50％±3％）。使激光器預熱2h，激光波長穩定在632．8334nm，讓導軌以某一速度勻速運動，然后對采集的信號加入電子五細分處理。在本實驗系統中，由自混合干涉光路細分原理可知，一個條紋對應的運動距離為λ／8，將此波形通過閾值為0的比較器后得到對應的方波信號，再將方波信號n細分，通過計數方波的個數來得到外部物體實際的運動距離。這樣處理后，可以得到的分辨率為λ／8n。一個周期內的正弦波通過過零比較器整形成方波信號，五細分后的波形如圖7所示。這樣通過計數的方法就可以再次提高分辨率。此外，細分處理前對干涉信號進行了整形，可以顯著增強對于疊加在自混合干涉信號上的高斯噪聲的抗干擾能力，使測量結果更加穩定可靠。在數字域進行細分時，將上面得到的方波信號改寫成二進制碼（1111100000），然后將其右移9次，將其奇數次和偶數次的右移結果兩兩異或，則可以得到（1010101010），即對應的五細分信號及其互補信號（0101010101），實現了對原自混合干涉信號的細分。將PD探測到的微弱信號進行電流－電壓（I－V）轉換后，變成電壓信號，經高通電路去直流后，再經放大電路放大，通過NI公司的數據采集卡USB－6251采集，在PC機上編寫LabVIEW程序進行細分計數處理。信號經數字域電子細分后，進行計數后就可以重構并顯示物體的實時運動距離。測量實驗使用PI精密導軌對實時測量數據進行校準。導軌的移動范圍設置為0～200mm，每次勻速步進20mm，移動速度設置為5mm／s，步進10次，每次導軌的示數作為標準；該運動過程由電機自動完成，系統對每次的步進長度進行自動測量記錄并給出實時誤差，連續記錄幾十組，選擇其中的5組實驗數據進行分析。通過擬合曲線與誤差分析可以看出，實驗結果與實際運動距離有良好的線性關系，且重復性非常的好，實現了使用光學細分與電子細分相結合的方法對物體的運動距離進行實時監測，實驗結果與理論分析吻合。

3討論

激光器作為測量光路的一部分而不能成為一個獨立的、波長穩定的光源，其穩定性對測量準確度有很大的影響。空氣折射率的變化和角錐棱鏡的直角誤差也會影響系統的測試精度。1）激光器頻率穩定性帶來的累計誤差。實驗中的氦氖激光器輸出光在空氣中傳播的中心波長為632．8334nm，短期頻率穩定性為1．5×10－6，因此，在沒有反饋時，激光器波長穩定性為δλ＝λδν／ν≈0．9492×10－6μm。當自混合效應反饋系數很低時，頻率波動極小。理論計算表明，當外腔長度在百毫米量級時，波長穩定度可以達到10－8的測量準確度，測量不確定度小于0．4μm［9－10］。2）空氣折射率變化帶來的誤差。測量環境的初始條件：空氣壓強101325Pa，室溫20℃，濕度1333Pa。測量過程中，由溫度、濕度以及壓強傳感器可知，只有環境溫度會有最大不超過1℃的改變。因此得到折射率的變化為δn≈0．929×10－6。當測量長度為200mm時，測距不確定度小于0．3μm［9］。3）角錐棱鏡的直角誤差。角錐棱鏡的直角誤差會直接影響其對光路的反射特性。對于Agilent10767A型號的角錐棱鏡，其3個直角誤差δθ＜5″。玻璃的折射率為1．56，則測量長度為200mm的測距誤差小于0．002μm［11］。由于本實驗系統存在3個角錐，則測距不確定度應小于0．006μm。由以上討論可以知道，影響測量精度的最大因素來自于激光的頻率的穩定度。理論上實驗系統的測量分辨率可達到波長的1／40。而實際上，受制于激光頻率的穩定程度，在弱反饋條件下，百毫米量級運動距離的測量只能達到微米級的測量精度。

4結語

篇(2)

    隨著我國社會與經濟的發展,人民生活水平不斷提高,人們對區域治安環境以及安全防范的要求也越來越高,同時現代化技術高度發展的今天,犯罪更趨智能化,手段更隱蔽,所以保證區域的安全必須從運用現代化的防盜報警技術。在現代化防盜報警技術中,紅外技術有四大優點:環境適應性好,在夜間和惡劣天候下的工作能力優于可見光;隱蔽性好,不易擾;由于是靠目標和背景之間、目標各部分的溫度和發射率差形成的紅外輻射差進行探測,因而識別偽裝目標的能力優于可見光;紅外系統的體積小,重量輕,功耗低。但有三大因素制約著其效果:目標的光譜特性;探測系統的性能;目標和探測口之間的環境和距離。所有探測技術的發展都有三個階段:a.探測信號的強度,得到目標的"黑白照片",這是初級階段;b.探測信號的強度和波長,得到目標的"彩色照片",達到中級階段;c.探測信號強度、波長和相位,得到目標的"全息照片",這才達到探測技術的高級階段。目前的紅外技術處于其初級階段的后期,正向中級階段發展,其標志是研制出了雙(多)色紅外探測器,得到了目標熱圖象的"彩色照片"。可以預計,今后雙色探測器將隨單波段探測器及其配套技術的成熟和市場需求的增加而加快發展,并將集中在以下五個方面:(1)集成化的雙色探測器有利用簡化系統結構,能充分利用半導體材料制備技術的最新成果,便于器件焦平面化,其中HgCdTe合金系和各種量子阱/超晶格材料系統將得到重點發展。(2)采用焦平面器件,更好的滿足系統的要求,同時也有利于簡化系?統結構,降低成本。(3)為明顯的提高系統的性能,雙色探測器將向大面陣和長線列發展。(4) 雙波段系統將克服在光學設計和加工、信號處理和顯示等方面的困難,縮小體積、減輕重量等,以便擴大其應用范圍。 (5) 隨材料、器件和系統技術的進步,雙色探測器將向更多的光譜波段發展,既包括拓寬光譜波段,也包括將光譜波段劃分成更為細致的波段,以獲得目標的"彩色"熱圖象,更豐富、更精確、更可靠地得到目標的信息。

    課題研究目標、內容、方法和手段:

    本課題研究紅外監控系統的設計與實現。主要實現對象是被動紅外防盜報警探測器。其包括硬件和軟件兩大部分。主要包括對于硬件的構成以及軟件的接入進行描述。通過51單片機、驅動電路、傳感器、GSM等技術來進行設計與實現。

    設計(論文)提綱及進度安排:

    4月6日至4月25日

    分析題目查閱資料學習與畢業設計相關的知識

    4月25日至5月15日

    硬件實現、軟件編寫、進行方案論證

    5月15日至6月10日

    測試硬件、調試軟件撰寫畢業論文并征求導師意見,修改畢業論文,進行畢業論文的評議。

    主要參考文獻和書目:

    [1]張玉香.新型遙控接收模塊HS0o38〔J〕.無線電,1998,7

    [2〕高茹云.通訊電子線路仁M〕.西安:西安電子科技大學出版社,1999。

    [3]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術. 北京:北京航空航天大學出版社,1993年。

    [4尤一鳴等.單片機總線擴展技術.北京:北京航空航天大學出版社.1993,11。

    [5]蔡軼.通用遙控解碼電路.電子技術1995 .1

    [6]施德恒,郭峰光譜識別型激光警戒系統述評激光與紅外l99929(l):9一13

    [7]盧萬欣,梁桂云,韓永林激光預警裝置激光技術199218(3):180一183

    [8]沙占友,王彥朋,孟志永等.單片機外圍電路設計. 北京:北京電子工業出版社,2003。

    [9]周航慈.單片機應用程序設計技術. 北京:北京航空航天大學出版社,2002。

    [10]付偉激光告警中的多元相關探測技術紅外與激光技術1992(6):23一27

篇(3)

論文關鍵詞：FPGA，激光器，電位器，高溫報警，定時控制

 

1 引言

激光深刻地影響著自然科學的各個領域，應用范圍遍及國防軍事、醫療衛生及國民經濟諸多部門。激光在醫學研究、臨床治病方面日益顯示出其優勢。激光器是現代科技技術應用產生的一種新儀器。該設計采用FPGA進行對激光功率器控制，具有精確度高、穩定性好、響應速度快等特點。同時，基于FPGA的硬件系統設計方法操作簡單，開發成本較低，已成為當今世界上嵌入式系統硬件開發的主流方法之一。為使激光器的工作更精確可靠，文章以FPGA芯片為控制核心結合相關的外圍器件完成了激光器功率控制系統的設計。

2 系統總體設計

2.1 控制原理[1]

激光功率由數字電位器DS1867的輸出電阻決定，DS1867數字電位器的輸出電阻由公式（1）得出：

R=D×RWL+RW （1）

式（1）中的RW為滑臂電阻，及內部電位器電子開關電阻，通常RW≤100Ω，典型值為40Ω；RWL為數字電位器DS1867內部電子陣列中每個電阻單元的阻值；D為輸入的數字量。本設計把功率等級分成10級，則輸入數字量D的值如表1所示，可通過查表實現。

表1 激光器功率等級與DS1867輸入數字量D的關系

 

等級

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

輸入數字量D

FFH

D6H

CCH

B3H

99H

80H

66H

4DH

篇(4)

論文關鍵詞：中學開展課外物理實驗教學的研究

 

學生生活在豐富多彩的物理世界中，有許多可供觀察的自然現象，有不少可供探索的物理技術問題，有各種各樣日常生活提供的訓練課題和創造活動，同時中學物理教材中也設置了眾多的“小實驗”和“實踐性習題”等。它們為學生課外活動提供了大量的素材，通過組織學生課外物理實驗活動，對學生更好理解物理知識，增強物理學習興趣，培養學生創新能力等都是非常有幫助的。物理教學中，應當結合學生生活實際，組織學生開展物理課外實驗活動。

一、中學物理課外實驗活動作用具體表現在以下幾個方面：

1. 加強學生對課內知識的理解和鞏固

學生通過課外實驗，可以大大豐富感性認識，深化與活化已掌握的物理知識，課外實驗與課堂教學的密切聯系，可以使課堂教學得到不斷的補充和延伸。

例1高中教材在研究自由落體運動后，設置這樣一個小實驗：請一位同學用兩個手指捏住木尺頂端，你拳起一只手的手指，在木尺下部，做握住木尺的準備，但手的任何部位都不要碰到木尺。當看到那位同學放開手時，你立即握住木尺。測出木尺降落的高度，根據自由落體運動的知識，可以算出你的反應時間。

通過此實驗，可以使學生弄清研究對象、研究過程、以及自由落體運動的規律。

2. 通過實踐活動培養學生觀察、動手、動腦的能力

學生學習物理感到困難，不感興趣，其重要原因之一，就是不會把所學的知識用來研究具體物理問題。通過課外實驗初中物理論文，可以把物理知識和生活實際緊密結合起來，使學生養成善于分析、善于總結的良好習慣，使學生感到物理知識親切，能解決生活中的具體問題，而不感到物理知識枯燥乏味。

例2在摩擦力教學后，讓學生觀察自行車運動過程中摩擦力應用有哪些？哪些地方應減少摩擦？哪些地方應增大摩擦？

通過觀察、討論、分析，弄清滾動摩擦、滑動摩擦、靜摩擦的特點，使學生能自行解決自行車因摩擦引起的各種問題。

3. 提高學生學習物理的興趣，發展學生的個性

物理課外實驗以其小型、靈活、生動、多樣等特點，激發學生學習物理的強烈興趣，有利于因材施教，發展學生個性，開發學生智力。

例3在振動和波教學中，在介紹空氣柱的振動之后，組織幾個學生用麥管作為樂曲。

4. 開闊學生視野，豐富學生知識

課外實驗內容豐富，與現代科學技術密切聯系，學生可以迅速地接受新的信息，開闊眼界，活躍思想。

例4觀察激光的準直性以及用于光通訊的全反射。

從氦氖激光器發出一束激光以暗場（關燈）噴煙顯示激光束的徑跡表示它的準直性，隨后將激光束通過貯有水的玻璃容器，容器的側邊開一小孔，讓水釋放。激光束瞄準小孔，激光沿著水的拋物線徑跡傳輸。這就是利用全反射作為光波導通訊的原理。

5. 培養學生的勞動觀點和組織管理、經營管理的能力

通過課外實驗實踐活動，不斷培養學生熱愛勞動，把知識傳授與思想教育有機結合起來了。課外實驗的一個重要特點，就是既經濟又科學，變廢物為器材，可以培養學生勤儉節約的優良品質。

例5隨手取材進行有趣實驗。

用塑料冷飲杯，在杯子下部鉆一個小孔，就可演示失重現象論文格式范文。

二、中學生課外實驗活動組織可以有下列三種形式

1. 家庭物理實驗

為了配合教學，把實驗的內容、要求、方法等由教師布置給學生，由學生自己創造實驗條件。包括選用日常生活中的一些物品當作實驗器材，自制一些簡單的儀器或零件，自己動手獨立完成小實驗等。

2. 開放實驗室

充分利用實驗室的儀器設備，采用課外時間，教師有組織的指導學生設計實驗方案，安裝儀器，完成實驗。

3. 課外活動小組

對于比較復雜的實驗，組織課外活動小組，分工選購器材，自制儀器，創造實驗條件，進行實驗活動。并定期組織全體學生參觀課外活動小組的勞動成果。

三、中學物理課外實驗不同類型的具體要求

1. 觀察性實驗

大自然、日常生活和生產技術是學習物理的廣闊課堂。有意識地組織引導學生觀察，參與各種社會活動，有利于培養學生能力。例如：游樂園中的“翻滾列車”，雨后的彩虹，五彩晶瑩的薄膜等。在師生的相互啟發下，都將有新奇的發現。對這類活動，重點應放在擴大觀察范圍和培養興趣上，布置觀察課題，鼓勵學生寫觀察周記；定期舉辦觀察發現匯報會，復制觀察到的自然現象。

2. 課外小實驗

通過小實驗觀察研究，使學生進一步理解物理概念和規律初中物理論文，靈活運用所學知識，訓練實驗技能。例如：用各種不同的方法測重力加速度g，用各種不同方法測聲速，用各種不同的方法驗證機械能守恒等。對這類課外實驗，要求學生掌握實驗目的、原理，自行設計實驗裝置進行實驗操作，有必要的實驗結論。

3. 課外小制作

讓學生自制一些簡單儀器。如彈簧秤、桿秤、小電動機，簡易萬用表等等。這類課外實驗，要求學生在自制過程中注意儀器的刻度、零點確定等，并在制作中有所創新、有所突破。

4. 課外小科研

在教師給出研究課題后，學生自行設計實驗方案，選擇實驗方法，設置實驗裝置。這類實驗，要求學生重點放在巧妙的設計思想上，培養學生科學態度和研究問題的能力。

5. 課外科技活動

為使學生了解現代科技成就的發展和應用，可以組織學生成立科技活動小組。例如，微機小組、無線電小組、航模小組等等。對這類課外活動，要求系統性強，有計劃、有組織地進行。

要組織好課外實驗活動，首先，選題應該科學性強、趣味性濃，同時具備取材容易、制作簡便、效果明顯、安全可靠等特點；其次，組織形式應靈活、多樣；第三，指導放在難點關鍵，要大膽放手，切忌包辦代替；第四，及時總結，通過展覽會、表演會、報告會、競賽評比等活動，不斷深化和豐富課外實驗成果。

篇(5)

關鍵詞 激光原理 教學改革 課程建設

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2012）24-0004-02

激光是二十世紀人類的重大科技發明之一，被譽為繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”，它對人類社會生活產生了廣泛而深刻的影響。作為高技術的研究成果，它不僅廣泛應用于科學技術研究的各個前沿領域，而且已經在人類生產和生活的許多方面得到了大量的應用，與激光相關的產業已在全球形成了超過千億美元的年產值。由于各行各業都應用激光進行技術改造和新技術的開發研究，除了文科的幾乎所有理工農醫的高等院校都開設了激光原理和應用的課程。

《激光原理》是光信息科學與技術和應用物理學專業重要的專業基礎課，通過本課程的學習使學生對激光的基本概念、基本技術和基本器件有比較全面、系統的認識，培養學生分析和解決工程技術問題的能力，為進一步學習相關專業課打下基礎。然而，《激光原理》又是一門理論性很強的專業基礎課，該課程物理概念抽象和理論性強，基礎知識面廣，學生往往因缺乏感性認識，不易理解，感到難學，這對老師的教學水平和教學方法提出了考驗。筆者結合自己的教學實踐，從以下幾個方面對《激光原理》課程教學改革進行了探索。

一、教學內容的改革

《激光原理》課程主要介紹激光的產生條件、激光器的工作原理和激光器的輸出特性，這部分內容理論性強，需要應用原子物理、量子力學、熱力學統計物理、光學和高等數學等課程的結論和基礎，公式繁多、推導復雜、理論抽象，具有相當的難度和深度。在《激光原理》的教學過程中，我們還增加了部分激光技術的內容，比如激光器輸出的選模技術、激光器的穩頻、激光束的光束變換，以及激光的調制、偏轉、調Q和鎖模技術等，這部分內容是從事光信息科學與技術人員必須掌握的基本知識，通過對這些知識的學習能夠加深學生對激光器原理的理解和掌握。為了進一步加深印象，我們對典型的激光器進行了介紹，比如紅寶石激光器、汝玻璃激光器、Nd：YAG激光器等固體激光器，He-Ne激光器、CO2激光器、Ar+激光器等氣體激光器，以及燃料激光器和半導體激光器等都做了簡要的介紹。

在教材方面，我們選擇了上海理工大學陳家璧教授編寫的《激光原理及應用》（電子工業出版社）作為教材。這本教材的內容章節安排合理，知識點覆蓋面廣，理論體系較為完整，同時這本教材是在大學的普通物理學的基礎上編寫的，從激光的物理學基礎出發，著重闡明物理概念以及激光輸出特性與激光器的參數之間的關系，盡量避免過多的理論計算，以掌握激光器的選擇和使用為主要目的。因此這本教材的內容對學生來講不難理解，所講授的內容比較容易掌握。我們還增加了一本國際公認的經典教材作為參考書：Christopher C. Davis編寫的《Lasers and Electro-Optics：Fundamentals and Engineering》， Cambridge University Press。

二、教學手段的改革

在教學過程中建立師生平等的民主教學氛圍。改變“教師為主，學生從屬”的教學模式，本著師生平等的原則，以參與者的身份在教學活動中創造一種愉快輕松的氛圍，挖掘和調動學生的潛力，培養學生的創新能力。

教學方式以課堂授課為主，同時考慮到激光中有很豐富生動的現象，注重和提倡采用多種手段進行多種形式的教學，充分體現光學這門課豐富多彩、形象生動的特性，輔助的教學手段主要是利用計算機的多媒體功能。比如為了增強激光原理教學中關于激光器的光場分布的直觀性，采用快速傅立葉變換法求解傍軸近似波動方程，計算模擬激光器的光場分布，可以直觀地給出三維穩態分布圖，融合計算機的靈活性、新穎性和光學現象的直觀性及趣味性。通過演示實驗，讓同學們觀察到各種激光現象，展現了“百聞不如一見”的效果，使學生進一步加深了對課程內容的理解，激發學生的求知欲和好奇心，刺激同學們的思考。

另外，在教學過程中開展啟發式和討論式教學。從人才培養的角度來說，學生與老師應該具有互動性。開展啟發式和討論式教學，甚至適當運用跳躍式的教學方法來組織教學內容。給學生留出鉆研的空間。這不僅有利于提高教師教學研究的積極性，更能挖掘學生的開放性思維和獨立、大膽地學習和思考問題的能力，從而達到培養學生全面的科學素質和教學相長的目的。

三、考核方式的改革

考核方式已成為課程改革的一部分，與課程的實施方法相輔相成。傳統理工科院校的考核主要以閉卷筆試加平時成績的形式進行。在實際的考核過程中，我們逐漸加大平時成績的比例，減少閉卷筆試成績的比例。平時成績的考核形式可以多種多樣。比如，在授課過程中，對課程中某幾個重要的知識能力點，設立幾個小課題。讓學生們查找資料，撰寫論文，通過讓他們深入實踐，促進對知識點的掌握，強化學生自己思考的過程，達到培養學生自學意識、獨立科研意識和能力，達到素質型人才培養之目的。

如何提高《激光原理》課程的教學質量，如何優化和深化理論教學是一個長期的課題。針對教學內容、教學手段和考核方式等方面進行改革，調動學生的學習主動性和積極性，培養他們的創新思維、從事科學研究和撰寫學術論文的能力，提高他們的綜合素質和競爭力。

參考文獻：

[1]陳家璧，彭潤玲主編.激光原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2008.

[2]馬再如.關于提高激光原理與激光技術課教學質量的探討[J].高等教育研究，2012，（1）.

[3]袁杰，王飛，趙洪常，楊開勇，羅暉，張斌，許光明.淺談在本科生基礎課程《激光原理》教學中的幾點體會[J].中國教育導刊，2009，（34）.

篇(6)

【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

1.光機電一體化技術特征

光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

1.1體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

1.2功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3部分硬件實現軟件化，智能化程度提高

傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。

1.4產品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

1.5融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品

光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

1.6產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

2.研究現狀和發展趨勢

2.1研究現狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

2.2發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人?，F已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

[1]劉志，朱文堅.光機電一體化技術，現代制造工程，2001（12）

[2]梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息，2000（8）

[3]宋云奪編譯.光機電一體化業的未來.光機電信息，2003（12）

篇(7)

1.1 病例選擇

于2011年7—11月在四川大學華西口腔醫院和華西醫院內分泌科門診就診的漢族2型糖尿病老年患者中選擇研究對象。經牙周檢查，選取2型糖尿病同時伴中重度牙周炎者11例，其中男性6例，女性5例，年齡55～82歲，平均年齡68.5歲。2型糖尿病診斷標準[2]如下：空腹血糖濃度≥7.0 mmol·L-1，餐后2 h血糖濃度≥11.1 mmol·L-1，病史1～10年。本試驗選擇空腹血糖濃度≤8.0 mmol·L-1，即血糖控制尚可者。中重度慢性牙周炎根據Armitage的診斷標準[3]進行診斷。中度牙周炎：平均臨床附著喪失（clinical attach-ment loss，CAL）為1.6～2.4 mm；鄰面CAL≥3 mm的位點數≤8，且分布于至少3個象限或至少6顆牙；失牙數≤5。重度牙周炎：平均CAL≥2.5 mm；至少3個象限有1個或多個鄰面位點CAL≥5 mm，且3個象限均有1個位點鄰面CAL≥5 mm；失牙數≤14；每個象限至少有1顆牙的牙周袋探診深度（probing depth，PD）>4 mm，且探診出血（bleeding on pro-bing，BOP）陽性，X線檢查示牙槽骨吸收大于或等于1/3。納入標準：符合上述2型糖尿病和中重度慢性牙周炎診斷標準；所有患者半年內未做過牙周治療；1個月內未服用過抗生素；糖尿病病情控制近期無明顯變化，用藥情況比較穩定；飲食及運動習慣無改變；無糖尿病其他嚴重并發癥；無全身其他的嚴重疾病及感染。排除標準：患有糖尿病其他嚴重并發癥；伴發其他系統性疾病或炎癥性疾?。唤诜眠^免疫抑制劑、抗生素，局部使用抗菌性漱口水等可能嚴重影響測量指標的藥物；半年內做過相關牙周治療。

患牙入組標準：從選取的糖尿病相關性牙周炎患者口內選擇13對患牙（牙周狀況相近的左右對稱同頜同名牙；位點滿足如下條件：4 mm

1.2 治療過程

對參加此次研究的檢查者進行Er ： YAG激光相關操作指導培訓。本研究采用自身隨機對照的單盲試驗（對臨床指標評價者設盲），并對檢查者進行校正檢驗。所有檢查、診斷及治療均由同一名口腔醫生完成。治療時間為上午8至10時。試驗組、對照組患牙均行臨床檢查并記錄牙周指標數值，試驗組經超聲齦上潔治后，分別進行相應的齦下激光治療和超聲治療；對照組患牙僅采樣，不做治療。24 h內完成全部治療。術后第1、3個月收集同一位點的齦下菌斑。樣本采集方法：取樣患牙隔濕后，去除齦上菌斑并用氣槍從根方向冠方吹干牙面，成品無菌紙尖輕輕插入牙周袋最底部吸取齦下菌斑，靜置約20 s后，取出置于含l mL PBS緩沖液的EP管中，-80 ℃保存備檢。

激光組治療：采用激光治療儀配置的2061手機，其工作導棒為矩形棱柱體。將連在手機頭上的光纖棱柱體插入牙周袋，噴水下與根面呈15°～20°照射，緩慢向根尖方向移動，直到袋底位置；沿從齦緣到袋底若干平行路徑，覆蓋整個病變根面。當根面檢測不到菌斑、牙石時，治療自動中斷。

治療前對患者進行口腔衛生宣教，每次復查均要強化菌斑控制意識并貫穿全程。

1.3 齦下菌斑DNA提取及純度測定

使用QIAam[專業提供寫作論文和論文寫作服務，歡迎您的光臨dylw.net]pTM DNA micro Kit試劑盒（QIAGEN Sciences公司，美國）提取全基因組DNA。使用核酸定量儀NanoDrop 1000 Spectrophotometer（Thermo Scientific公司，德國）檢測得到的細菌基因組 DNA的濃度和純度。

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’）對樣本的16S rDNA基因進行擴增。瓊脂糖凝膠電泳驗證PCR擴增產物。

1.5 DGGE及條帶分析

以8%的聚丙烯酰胺凝膠形成40%（含2.8 mol·L-1尿素及體積分數24%甲酰胺）至60%（含4.2 mol·L-1尿素及體積分數24%甲酰胺）的線性濃度梯度。使用Bio-Rad Dcode系統恒定60 V電壓，58 ℃下電泳

17 h。電泳完成后，用Molecular Imager Gel Documen-tation system獲取并記錄DGGE凝膠的數碼圖像。為了驗證試驗的可重復性，重復跑膠2～3次。為便于不同膠板之間進行比對，本試驗在DGGE膠板上設置Marker。

采用樣品平均條帶數反映樣品種群多樣性，同時分析菌屬類型的變化，尋找特異性條帶；對感興趣的特異性DNA條帶進行切膠，回收，測序。

2 結果

2.1 試驗組患牙位點的PCR產物瓊脂糖凝膠電泳圖

本文選取激光組與超聲組各13顆患牙治療前以及治療后第1、3個月同一位點的齦下菌斑，采用通用引物擴增齦下菌斑全細菌16S rDNA序列，行1.5%瓊脂糖凝膠電泳，得到單一一致的條帶，產物片段長度約為300 bp（圖1）。通過DGGE檢測PCR產物獲得指紋圖譜進行分析。

2.2 試驗組和對照組患牙的齦下微生物圖譜分析

DGGE電泳圖譜顯示兩組樣本均具有豐富的細菌多樣性，且組間16S rDNA指紋圖譜條帶構成存在差異（圖2）。選擇兩組中分布有較大差異的DNA條帶（見圖2中的1、2）進行切膠并回收測序，測序結果分別與中間普雷沃菌（Prevotella intermedia）克隆NCAR1112、福賽斯坦納菌（Tannerella forsythia）克隆WI040相似性最高。

2.2.1 條帶均數的比較 試驗組患牙的平均條帶數為16.7±0.92，對照組為19.3±1.18，試驗組條帶均數較對照組減[專業提供寫作論文和論文寫作服務，歡迎您的光臨dylw.net]少，其差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2.2 差異條帶種類分析 分析DGGE圖譜，共發現25種不同的條帶，其中7種在約85%的樣本 中均有出現，5種在100%的樣本中出現。對試驗組與對照組中條帶分布差異較大的1、2條帶行切膠測序，其結果見圖3。由圖3可見，條帶種類17、14（分別對應圖2的條帶1、2）在組間分布有較大差異。

2.3 試驗組患牙兩種治療方法治療后的圖譜分析

激光組和超聲組治療后1、3個月的齦下菌斑全細菌DNA水平DGGE圖譜見圖4。激光組治療后1、3個月與治療前條帶數的差值分別為5.15±0.89、1.69±0.85，超聲組則分別為5.38±1.12、-0.84±0.68。組間比較：治療后1個月，激光組與超聲組條帶數差值的差異無統計學意義（P>0.05）；治療后3個月，激光組條帶數差值明顯高于超聲組（P<0.05）。組內兩兩比較：激光組治療后1個月條帶數與治療前相比明顯增加（P<0.05）；治療后3個月，與治療前的差異無統計學意義（P>0.05），與治療后1個月相比則明顯減少（P<0.05）。超聲組內兩兩比較的結果與激光組類似。

2.4 激光治療前后患牙齦下菌群的動態變化

結合條帶差值分析結果可以看出，激光組樣本條帶均數在治療后第1、3個月均較治療前增加，1個月時增加最明顯，1個月時條帶均數與治療前、治療后3個月比較差異均有統計學意義（P<0.05）。選擇治療后減弱、消失的2個DNA條帶（圖5中的3、4）和治療后新出現的1個DNA條帶（圖5中的5）切膠并回收測序，分析條帶差異的種類。

條帶種類分析結果見圖6，共發現31種不同條帶（條帶1～31），其中3種在約100%樣品中出現。條帶種類2和15（分別對應圖5中條帶4和3）為治療后減弱、消失的條帶，條帶種類22（對應圖5中條帶5）為治療后新出現條帶。從DGGE圖譜及條帶類型變化圖可以看出，治療后1個月圖譜變化明顯，出現新的條帶（圖5中條帶5），菌群組成發生了變化。條帶5測序結果與放線菌的一種（Actinomyces sp. oral strain Hal-1065）相似性最高。治療后3個月的圖譜與治療前相比變化不明顯。治療后明顯減弱、消失的3、4號條帶，切膠測序結果與福賽斯坦納菌（Ta-nnerella forsythia） 克隆WI040相似性最高。

3 討論

研究[4]發現，疾病狀態下環境微生物群落的多樣性會發生改變，往往表現為比健康狀態下的多樣性減少。伴2型糖尿病的慢性牙周炎患者因長期高血糖的作用，其齦溝液中化學組分以及牙周組織的結構等均有較大改變，齦下菌斑微生物的種類、構成均會受到影響；但與不伴全身疾病的慢性牙周炎比較，其構成變化及相關優勢菌群的變化仍有爭議[5]。本試驗DGGE圖譜分析表明，與對照組相比，試驗組齦下菌斑的細菌多樣性明顯減少，可能是由于糖尿病導致口腔局部環境改變，如口腔唾液分泌減緩，唾液成分的組成及含量發生改變所致。這些環境的改變可能導致口腔生態平衡的破壞，一部分細菌被抑制，這些細菌減少、消失甚至被替代。這提示糖尿病疾病狀態可能參與了細菌群落多樣性的改變。該結果也支持牙周炎的發生發展是由于口腔菌群平衡失調，并非某一種或幾種特異性致病菌或整個口腔微生物數量增多所致的假說[6]。

Collin等[7]在研究老年糖尿病相關性牙周炎患者齦下菌群的特點時發現：牙齦卟啉單胞菌、伴放線菌嗜血菌、福賽斯坦納菌在糖尿病組中檢出率較高，與不伴糖尿病的牙周炎患者相比在統計學上有差異。馬麗[5]研究顯示，糖尿病相關性牙周炎組伴放線菌嗜血菌、福賽斯坦納菌的檢出率及相對含量顯著高于不伴全身疾病的慢性[專業提供寫作論文和論文寫作服務，歡迎您的光臨dylw.net]牙周炎組，提示二者齦下菌群的種類和細菌數量有差別。本試驗條帶種類分析結果顯示，糖尿病相關性牙周炎與不伴全身疾病的慢性牙周炎患者之間有較大差別的菌種，分別為福賽斯坦納菌和中間普雷沃菌。近年來，中間普雷沃菌已成為一種公認的與慢性牙周炎發生發展密切相關的可疑致病菌，在慢性牙周炎患者的齦下菌斑中屬優勢菌。本試驗結果顯示，該菌在糖尿病相關性牙周炎者的分布未見明顯優勢，此結果與馬麗[5]的研究相同。福賽斯坦納菌是目前牙周炎三大證據最為充分的致病菌之一[8]，與牙周附著喪失、牙周袋深度增加及牙槽骨吸收密切相關，而通過傳統的潔刮治方法難以清除該菌。研究[5]發現，福賽斯坦納菌含量與空腹血糖水平呈正相關，在牙周炎與糖尿病的相互作用中可能發揮重要作用。本試驗測序結果亦支持此觀點。綜上所述，牙周可疑致病菌在糖尿病相關性牙周炎患者和單純牙周炎患者的分布具有差異。究其原因，可能在于2型糖尿病引起全身及牙周狀況改變后，更利于福賽斯坦納菌的定植，大量繁殖后成為優勢菌；而其他齦下致病菌比如中間普雷沃菌因不能適應機體環境的改變，最終導致齦下菌群的構成發生改變。

Er ： YAG激光是目前牙周治療中常用的一種激光，具有良好的熱機械消融性和高水吸收性，去除牙石時，因其能量能完全被根面硬組織表層的水所吸收，幾乎不會對牙周組織和牙骨質造成熱損傷，同時具有可靠的抑菌、殺菌作用[9]。分析激光治療糖尿病相關性牙周炎患者前后的菌群動態變化圖譜，可以發現齦下菌群中細菌種類和多樣性在治療前后發生改變。齦下菌群總的條帶數增加，尤其是治療后1個月時有新條帶出現，提示重新分布的菌群組成與治療前存在差異，齦下菌斑微生物多樣性增加。本試驗的結果與張冬梅等[10]的報道一致。Er ： YAG激光治療作為一種外界干預打破了原有菌群之間的平衡，不同種屬的細菌對激光治療具有不同的敏感性，原來的優勢菌福賽斯坦納菌減少，非優勢菌放線菌開始活躍，逐漸成為新的優勢菌，達到新的平衡。Greenstein[11]發現，牙周愈合主要發生在治療后1個月。由此推測，此時菌群的構成多樣性與健康牙周狀態更為接近，治療后1個月為治療的關鍵時期，此時可以增加干預防治措施。對治療后1個月時出現的特異性條帶測序，結果顯示為放線菌屬，這提示1個月后優先定居的放線菌屬比其他牙周可疑致病菌更占優勢。Socransky等[12]認為，牙周治療后齦下菌斑中新出現的細菌可能是鏈球菌屬或放線菌屬，本試驗結果與之相符。

治療后3個月，齦下菌群DNA條帶均數呈下降趨勢，但超聲組條帶均數的下降明顯多于激光組。超聲組多樣性減少的原因，可能是由于在糖尿病疾病狀態下，牙周微環境更利于致病菌繁殖，隨時間推移，牙周可疑致病菌[專業提供寫作論文和論文寫作服務，歡迎您的光臨dylw.net]重新 定植成為優勢菌，其他細菌生長受抑制，致使細菌多樣性減少，逐漸恢復到與治療前相近的菌群結構；這提示牙周可疑致病菌在超聲治療后3個月有再定植的趨勢。激光組細菌多樣性仍有一定的增加，可能要歸因于其良好的抗菌性。已有研究[13]表明，帶有自動熒光反饋系統的激光儀照射后的根面可獲得較光滑均一的表面，降低炎癥因子的水平，從而延緩細菌再定植的進程。從這一角度分析，激光在延緩細菌早期定植、控制療效方面具有一定優勢。Liu等[14]的研究表明，慢性牙周炎經基礎治療后42 d即有大量細菌的再定植，且細菌的定植不伴隨臨床癥狀的反復，提示臨床癥狀的改善與微生物變化存在不一致性。本試驗亦得出類似結果，治療后3個月時齦下致病菌的再定植早于臨床指標的回復。究其原因，可能是治療措施改變了牙周袋的理化環境，導致試驗對象易患性降低所致；但其原因和機制，有待進一步研究。

治療后3個月時齦下致病菌出現再定植，可見有效、持久的菌斑控制至關重要。維護期口腔衛生往往決定著牙周系統治療的成敗，這一階段應增加復查、復治次數，強化口腔衛生指導，待齦下菌群穩定后逐步延長治療間隔時間。

本研究探討了Er ： YAG激光治療對2型糖尿病相關性牙周炎老年患者齦下菌群的影響，發現其菌群種類和比例發生改變，治療后1個月細菌多樣性增加，3個月Er ： YAG激光在延緩細菌再定植方面可能具有優勢。本試驗尚缺乏長期縱向研究，治療后牙周狀態穩定時的齦下菌群分布還需進一步研究。

[參考文獻]

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