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Ciencia y Tecnología de la Información Óptica
Objetivos formativos:
Esta especialización cultiva unos sólidos conocimientos básicos de matemáticas, física, electrónica e informática, y un dominio sistemático de las ciencias ópticas. procesamiento de información Habilidades básicas en tecnología, tecnología electrónica moderna y tecnología de aplicaciones informáticas, y capacidad para participar en investigación científica, diseño y desarrollo de productos y tecnología de producción en comunicaciones ópticas, procesamiento de información óptica, ciencias de la información electrónica relacionadas, ciencias de la computación y otra información. campos tecnológicos, especialmente en la industria optomecánica y de integración eléctrica o profesionales senior en labores de gestión.
Requisitos de cultivo: los estudiantes de esta especialidad estudian principalmente las teorías y técnicas básicas de la ciencia y la tecnología de la información óptica, están familiarizados con la óptica, la electrónica y la tecnología informática, han sido capacitados en experimentos científicos y pensamiento científico, y han la capacidad de dominar tanto esta disciplina como las disciplinas interdisciplinarias. Capacidades básicas de la investigación científica y el desarrollo tecnológico.
Los graduados deben tener los siguientes conocimientos y habilidades:
1. Dominar las teorías y conocimientos básicos de las matemáticas y la física.
2. conocimientos de ciencias de la información y habilidades experimentales;
3. Comprender los principios generales y el conocimiento de especialidades similares;
4. Estar familiarizado con las políticas nacionales de la industria de la información y las leyes de propiedad intelectual nacionales y extranjeras. regulaciones;
5. Comprender las fronteras teóricas, las perspectivas de aplicación y los últimos desarrollos de la ciencia y la tecnología de la información óptica, así como el desarrollo de la industria de la información;
6. de la tecnología de la información moderna para la consulta de información, la recuperación de literatura y la adquisición de información relevante. Los métodos básicos tienen la capacidad de diseñar experimentos, crear condiciones experimentales, resumir, organizar y analizar resultados experimentales, escribir artículos y participar en intercambios académicos.
Cursos principales proporcionados por [Editar este párrafo]
Matemáticas avanzadas, álgebra lineal, teoría de la probabilidad y estadística matemática, física general, experimentos de física general, dibujo mecánico, conceptos básicos de diseño mecánico, matemáticas Métodos físicos, principios y aplicaciones informáticas, programación informática, teoría de circuitos, circuitos electrónicos analógicos, circuitos lógicos digitales, señales y sistemas lineales, principios de control automático, tecnología de medición electrónica, procesamiento de señales digitales, tecnología de procesamiento de imágenes digitales, tecnología holográfica, diseño óptico , Procesamiento óptico de información.
Principales vínculos docentes prácticos: incluyendo prácticas de producción, tesis de graduación, etc. , generalmente programado entre 10-20 semanas.
Tiempo de estudio: cuatro años
Título otorgado: Licenciatura en Ciencias
Ámbito laboral profesional "Ciencia y tecnología de la información óptica" - campo de tecnología y productos optoelectrónicos
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El tamaño del mercado mundial de la industria de tecnología optoelectrónica ha alcanzado los 65.438+0 billones de dólares estadounidenses. La industria optoelectrónica extranjera se encuentra principalmente en Estados Unidos, Europa occidental y Japón. En los últimos diez años, la tasa de crecimiento anual del mercado de productos de tecnología optoelectrónica de China siempre ha mantenido un impulso de crecimiento de dos dígitos. Con el rápido desarrollo de la tecnología optoelectrónica de la información, la tecnología de procesamiento láser, el tratamiento médico con láser y la fotobiología, la holografía láser, la detección fotoeléctrica, la tecnología de visualización, así como la combinación y penetración de la tecnología optoelectrónica con la tecnología digital, la tecnología multimedia, la tecnología electromecánica y otros campos. , mi país ha formado las siguientes industrias optoelectrónicas con mercados considerables y un enorme potencial de desarrollo. 1. Materiales optoelectrónicos y dispositivos optoelectrónicos (física atómica, mecánica cuántica, física del estado sólido, física de semiconductores, materiales y dispositivos funcionales optoelectrónicos, principios láser, óptica, óptica no lineal, etc.)
(1), mi país La investigación en óptica y materiales optoelectrónicos ha entrado en la etapa de aplicación e industrialización. Entre ellos se incluyen:
En términos de materiales optoelectrónicos semiconductores: en China, la producción anual de silicio monocristalino (Si) utilizado para circuitos integrados (CI) y células solares es de unas 400 toneladas. Se han puesto en práctica monocristales de GaAs para dispositivos optoelectrónicos, monocristales de InP para LED y LD, y materiales de chip GaP para LED rojos y verdes. Se están desarrollando materiales semiconductores de banda prohibida amplia, como LD azul, LED azul-verde, GaN y SiC.
En términos de materiales de cristal láser, el índice de rendimiento del cristal en bruto Nd:YAG desarrollado por el Instituto de Tecnología Optoelectrónica del Norte de China ha alcanzado el nivel avanzado internacional. La capacidad de producción en masa anual de varillas láser YAG de Huabo Technology Co., Ltd. es de 3000 piezas. China se ha convertido en un importante productor y exportador de cristales de vanadato de itrio. El Instituto de Investigación Estructural de Fujian desarrolló un monocristal YVO4_4 de gran tamaño y lo procesó en dispositivos de cristal polarizador. Beijing Shuoguangte Crystal Technology Co., Ltd. ha construido una línea de producción de monocristal de vanadato de itrio con una producción anual de 200 kg. El cristal láser de zafiro dopado con titanio desarrollado por el Instituto de Óptica y Mecánica de Shanghai también se exporta a Estados Unidos, Japón, Rusia y otros países. Los principales indicadores técnicos de los cristales láser Nd:YAG y Nd:YVO4 desarrollados en China han alcanzado el nivel avanzado internacional y el número de productos exportados representa aproximadamente 1/3 del mercado internacional.
En términos de cristales ópticos no lineales, los materiales ópticos no lineales de alta calidad, como el metaborato de bario (BBO) y el triborato de litio (LBO), desarrollados en mi país, son los primeros en el mundo y se utilizan para la conversión de frecuencia de Fuentes de luz láser en la región de luz visible.
La capacidad de producción anual de China de monocristal de niobato de litio (LN) para duplicación de frecuencia láser, oscilación paramétrica óptica, conmutación Q electroóptica y dispositivos acústico-ópticos y electroópticos es de aproximadamente 10 toneladas.
El enfoque de desarrollo de materiales optoelectrónicos es: bomba LD sintonizable de alta potencia y cristales láser de nueva longitud de onda, materiales epitaxiales basados en GaAs, Gap y GaN para láseres semiconductores y de brillo ultraalto (LED); LD) ; Materiales de cristal líquido para pantallas STN y TFT, etc. Fibra desplazada de dispersión distinta de cero G.655 y preforma de fibra de gran tamaño para sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa.
(2) Los componentes ópticos incluyen: instrumentos ópticos, instrumentos de detección fotoeléctrica, instrumentos ópticos de telemetría y teledetección, visión robótica, detección y medición óptica, visión nocturna y reconocimiento, dispositivos de visión nocturna con poca luz, visión nocturna por infrarrojos. dispositivos de visión, satélites de imágenes de alta resolución, cámaras de reconocimiento, conjuntos de detectores de alta sensibilidad (FRA), medición rápida de modelos tridimensionales (posicionamiento, posición, linealidad, alineación (características, orientación y defectos); sensores (composición, temperatura, detección del valor de PH, etc.).
1. Dispositivos de detección de fibra óptica y comunicación óptica (tecnología de detección fotoeléctrica, principios y tecnologías de comunicación de fibra óptica, experimentos de comunicación óptica, etc.)
Esto puede incluir cables ópticos, materiales optoelectrónicos, dispositivos optoelectrónicos integrados, componentes optoelectrónicos, dispositivos, dispositivos de comunicación de fibra óptica (dispositivos pasivos de fibra óptica y dispositivos activos de fibra óptica), sensores de fibra óptica, láseres de fibra, terminales ópticos, máquinas y equipos de comunicación por fibra óptica, equipos de transmisión de datos por fibra óptica; giroscopios de fibra óptica controlados por radar de matriz en fase, sistemas de comunicación terrestre y por satélite de fibra óptica, etc. Hay más de 320 empresas de comunicaciones por fibra óptica en el país, incluidas 193 empresas de cables ópticos, 46 empresas de dispositivos optoelectrónicos, 22 empresas de materiales y accesorios de cables ópticos, 9 instrumentos de comunicación especiales y 50 equipos de transmisión de comunicaciones ópticas. El valor de producción es de 24 mil millones de yuanes y el volumen de ventas es de 26,2 mil millones de yuanes. Durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", la industria de comunicaciones ópticas de China se centrará en el desarrollo de cinco aspectos: transmisión óptica, acceso óptico, productos de redes de transmisión óptica, cables ópticos y dispositivos optoelectrónicos.
2. Dispositivos y aplicaciones láser (óptica, óptica física, óptica no lineal, principios y tecnología del láser, procesamiento de información óptica, etc.)
Incluidos dispositivos láser (fibras ópticas, semiconductores, estado sólido, gases, excimer y otros), procesamiento láser, holografía láser, instrumentos médicos láser, alcance láser, lidar, seguimiento láser, guía láser, giroscopios ópticos, sistemas de control de tráfico, equipos y sistemas de navegación óptica, designadores de objetivos, transmisores de interferencia y equipos de comunicación. En la actualidad, hay más de 400 empresas dedicadas a la investigación de tecnología láser y al desarrollo y producción de productos de aplicaciones láser en mi país (excluidas las unidades de producción de equipos audiovisuales láser), y las ventas anuales nacionales de productos láser son de aproximadamente 3,24 mil millones de yuanes (esto los datos no incluyen equipos audiovisuales láser, ingeniería de comunicación láser, detección de códigos de barras láser e ingresos médicos por láser y otros ingresos secundarios por láser).
3. Entrada y almacenamiento de información óptica (tecnología eléctrica y electrónica, tecnología informática, base óptica)
Con el desarrollo de las computadoras, la tecnología de redes y la tecnología de medios digitales, los dispositivos de entrada óptica, Equipos de automatización de oficina como escáneres, impresoras, fotocopiadoras, máquinas de fax y cámaras digitales, productos de almacenamiento óptico como reproductores de CD-Rom, CD-RW y DVD-ROM, así como reproductores de CD-R y soportes extraíbles para grabar CD-RW. Los jugadores que pueden leer y escribir repetidamente han entrado rápidamente en la vida y el trabajo de las personas. En el siglo XXI, varios productos optoelectrónicos nuevos para consumo y entretenimiento en la oficina se convertirán en necesidades en la vida de las personas.
El mercado de la industria de las cámaras digitales se está desarrollando rápidamente: la Comisión de Planificación Estatal ha formulado un plan para centrarse en el desarrollo de la industria de las cámaras digitales (DSC) e ingresar al mercado de las cámaras digitales. Actualmente, organiza la investigación y el desarrollo de componentes clave, tecnologías centrales y accesorios para cámaras digitales; los proyectos clave incluyen: monitores en color, circuitos integrados para aplicaciones específicas, lentes e impresoras esféricas de alto rendimiento, tóner, etc.
En la actualidad, los fabricantes nacionales dedicados a la I+D y la producción de cámaras digitales incluyen: Phoenix Digital, Himalaya, Seagull, Founder Technology, Unisoc, Lenovo Group, Chaohua Technology, Huaqi Information, TCL, Xianke, BenQ, etc. Actualmente existen más de 30 marcas nacionales, la mayoría de las cuales se concentran en el mercado de muebles para el hogar.
Empresas extranjeras han establecido líneas de producción de cámaras digitales en China, incluidas Minolta, Nikon, Pentax, Panasonic, Samsung, HP, Epson, Sanyo, Sony y Olympus.
El mercado de los escáneres está creciendo de manera constante: los escáneres son uno de los productos periféricos importantes de las computadoras y se han convertido en productos importantes con tecnología madura y aplicaciones de mercado estables entre los productos optoelectrónicos. En la actualidad, escáneres de marcas de renombre mundial como Zinc, HP, Agfa, UMAX, Acer, Epson y Canon han ingresado al mercado interno chino. Al mismo tiempo, todas las bases de producción de los fabricantes OEM en Taiwán se han transferido al continente, y los escáneres desarrollados por unidades nacionales como el Fundador de la Universidad de Pekín y Tsinghua Unigroup se están convirtiendo en marcas importantes en el mercado de escáneres.
Los fabricantes que desarrollan y producen escáneres cuentan con tecnología de producción de escáneres y tecnología de procesamiento de imágenes, por lo que los productos relacionados, incluidas cámaras digitales y cámaras para PC, son alternativas que los fabricantes de escáneres están buscando desarrollar actualmente. Para satisfacer las necesidades del mercado de aplicaciones de dispositivos ópticos periféricos de entrada y salida de PC multifuncionales, los futuros productos de escáner seguramente se desarrollarán hacia aplicaciones compuestas multifuncionales. 4. Materiales y equipos de visualización óptica (conceptos básicos de circuitos, circuitos analógicos, circuitos digitales, principios de microcomputadoras y tecnología de interfaz, óptica, etc.)
El campo de visualización de China se está desarrollando bien;
En Pantallas de cristal líquido (LCD), la producción de LCD de China representa el 25% de la producción mundial.
Las ventas anuales de la industria LCD de China son de aproximadamente 5.352 millones de yuanes.
Mi país ha podido producir materiales de cristal líquido TN que cumplen con requisitos especiales, como temperatura amplia y umbral bajo. Los materiales de cristal líquido STN han comenzado la producción en masa, poniendo fin a la situación de dependencia total de las importaciones. Los materiales de cristal líquido domésticos utilizados para los transistores de película delgada (TFT) aún se encuentran en la etapa de desarrollo de laboratorio. La capacidad de producción anual de materiales de cristal líquido de mi país ha superado las 40 toneladas. Hay cuatro empresas nacionales importantes: Beijing Tsinghua Wangya Liquid Crystal Materials Co., Ltd., Xi'an Institute of Modern Chemistry, Shijiazhuang Silik Liquid Crystal Company y Yantai Wanrun Fine Chemical Co., Ltd.
Los polarizadores han entrado en una etapa de producción en volumen estable. En la actualidad, hay dos empresas de fabricación, Guangdong Fudi Rihe Polarizing Device Co., Ltd. y Shenzhen Shenfang Lekai Optoelectronic Materials Co., Ltd., con ventas anuales de 750.000 metros cuadrados y ventas de más de 60 millones de yuanes.
El vidrio conductor ITO es el de más rápido crecimiento entre los tres principales materiales de cristal líquido, con más de 10 fabricantes, entre los cuales Shenzhen Laibao Vacuum Technology Co., Ltd. es el más grande. La producción anual de vidrio ITO es de 3,76 millones de metros cuadrados, con unas ventas totales de aproximadamente 600 millones de yuanes. El vidrio conductor para STN ha satisfecho básicamente la demanda interna. Los equipos completos para la producción de vidrio conductor se pueden producir en el país.
Además, la tasa de autosuficiencia nacional de materiales relacionados con LCD, como máscaras, retroiluminación, agentes de alineación, selladores y fotoprotectores, ha aumentado significativamente. Es decir, hay estadísticas incompletas de 7 empresas dedicadas a esta producción, con un valor de producción de 654,38+69 mil millones de yuanes.
Hay aproximadamente 60 fabricantes de LCD en China. En 2003, Beijing BOE Technology Group Co., Ltd. obtuvo con éxito la tecnología central de TFT-LCD (dispositivo de pantalla de cristal líquido con transistor de película delgada) de Korea Advanced Display Technology Co., Ltd. por 380 millones de dólares y construyó un TFT- Base industrial LCD en la Zona de Desarrollo Económico y Tecnológico de Beijing. En los próximos 10 años, TFT-LCD se utilizará ampliamente en electrodomésticos, computadoras, cámaras digitales, teléfonos móviles y otras industrias.
Japón, Corea del Sur, la provincia de Taiwán y otros países han acelerado la transferencia de líneas de producción STN-LCD y TFT-LCD a China continental. Se han construido o comenzado a construir 14 líneas, la mayoría de las cuales están en proceso. Líneas de producción STN-LCD, así como líneas de producción TN y STN color.
En términos de diodos emisores de luz (LED): en los últimos años, la industria LED de mi país ha mostrado una tendencia de crecimiento constante. Hay más de 300 unidades relacionadas con la I+D y la producción de LED en mi país, y la mayoría de ellas producen LED ordinarios (refiriéndose a LED cuyos chips son GaP y GaAlAs). La producción anual alcanza los 654,38 mil millones de yuanes y el monto de las ventas es de aproximadamente 4 mil millones de yuanes. En la actualidad, sólo hay una empresa nacional que puede producir chips LED ordinarios: Lianchuang Optoelectronics, con una producción anual de alrededor de 2 mil millones. Lianchuang Optoelectronics se expandirá a los productos derivados de LED y desarrollará pantallas a todo color en rojo, verde y azul, iluminación LED de luz blanca, transporte LED y otros productos. Para entonces, Lianchuang Optoelectronics se convertirá en el mayor fabricante de LED con el mayor nivel de productos. y escala en China.
Probablemente existen decenas de fabricantes de pantallas LED. China se está convirtiendo en una de las bases de producción, procesamiento y suministro de LED tradicionales del mundo.
La producción de LED rojos, verdes, naranjas y amarillos producidos en China representa aproximadamente el 12% de la producción mundial, y los LED azules se han desarrollado con éxito.
En términos de pantallas de plasma (PDP), la investigación y el desarrollo de pantallas de plasma han logrado grandes avances y se han producido pantallas PDP de 42 pulgadas.
En otro tipo de pantallas, como las pantallas fluorescentes de vacío (VFD), las EL orgánicas (diodos emisores de luz orgánicos) y las de emisión de campo (FED), también se han logrado avances en la investigación y producción científica. Durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", China invirtió 38 mil millones de yuanes en el desarrollo de pantallas.
5. Productos infrarrojos (tecnología eléctrica y electrónica, tecnología informática, conceptos básicos ópticos)
En los últimos años, el mercado de productos infrarrojos de China se ha desarrollado rápidamente. Con el desarrollo de la automatización industrial, la popularización gradual del diagnóstico de fallas térmicas y fugas de calor y el establecimiento de sistemas de soporte técnico, el mercado de termómetros infrarrojos, cámaras termográficas y televisores térmicos ha crecido de manera constante. Las ventas anuales de los principales productos de infrarrojos en China ascienden a aproximadamente 850 millones de yuanes.
6. Iluminación y energía (física atómica, física de semiconductores, mecánica cuántica, física del estado sólido, tecnología de circuitos, conceptos básicos de óptica)
Lámparas de halogenuros metálicos eficientes y de alto brillo, dímeros de azufre. Las lámparas (descarga de microondas) y los diodos emisores de luz (fuentes de luz LED) reemplazarán gradualmente a las lámparas incandescentes y realizarán una revolución en la iluminación. Materiales luminiscentes, diodos emisores de luz y componentes emisores de luz;
Con el desarrollo de las células solares, la energía en la Tierra es cada vez más escasa. Estados Unidos predice que la energía solar representará la mitad de su energía en 2050.
Holografía óptica y almacenamiento holográfico (óptica, óptica física, óptica no lineal, procesamiento de información óptica, principios y tecnología láser)
El rango de aplicaciones de esta profesión es cada vez más extenso. y las perspectivas son Se puede decir que son bastante buenas.
Las escuelas abiertas son:;;;;;;
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