第1章　光机电一体化技术及其民用产品开发

在当今飞速发展的社会里，人们生产和生活所需求的信息量及其加工处理的速度都有惊人的数量级上的提高。如何快捷，及时、准确地捕获各种信息，及时地加以去粗取精，去伪存真，分析、比较，归类、存储、转换和传递，发挥最大效益，达到信息共享至关重要。

随着高容量和高速度的信息发展，电子学和微电子学遇到其局限性。由于光子的速度比电子速度快得多，光的频率比无线电的频率高得多，为提高传输速度和载波密度，信息的载体由电子到光子是发展的必然趋势，它会使信息技术的发展产生突破。

机电一体化技术是随着生产的发展，在以机械技术、电子技术、计算机技术为主的多门学科相互渗透、相互结合的过程中逐渐形成和发展起来的一门边缘学科。回顾机电一体化的发展历程可以看到，数控机床的问世，揭开了机电一体化的第一页；微电子技术为机电一体化带来蓬勃生机，可编程控制器和电力电子的发展为机电一体化提供了坚实的基础，而激光技术、信息技术使机电一体化技术整体上了一个新台阶，越来越多的光学元件被应用到机电一体化系统中，导致了机电一体化的一个重要分支——光机电一体化的诞生。

如果说，机电一体化的实质是以微电子技术为核心的信息技术革命，是将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合的技术，实现整个机械系统的优化，达到人类的体力延伸、脑力增强的目的，而光机电一体化（Optomechatronics）技术则是由光学、光电子学、电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合而构成的综合性高新技术，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它在机电一体化的基础上更强调了光、光电子、激光和光纤通信等技术的作用，丰富和拓宽了机电一体化技术的内涵和外延，从加工系统到医疗仪器、从家用电器到军事装备都离不开它。信息、材料、能源、空间、海洋等高科技领域的技术发展和产业化，传统产业的技术改造， 武器装备的现代化都要用到光机电一体化技术。

光机电一体化系统具有结构简单、功能多、效率高、精度高、能耗低的特点，与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下3个优点。

①原有的机构产品中增加信息处理装置及相应软件，来替代原有产品的部分机械控制机构，不仅提高了自动化程度，而且能大大提高产品质量，降低生产成本，提高经济效益。

②光机电一体化技术为主的新型产品，与原机械产品相比，不仅结构简单，而且功能增加，精度提高。

③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，形成综合化优势，可开发出具有多种功能、智能化的高新技术产品。

目前，世界各国高新技术及其产业竞争的焦点正从微电子产业转向光电子信息产业，光机电一体化产业已经成为21世纪最具魅力的朝阳产业，光机电一体化技术产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性成为高新技术产业中的主导产业，将成为新世纪经济发展的重要支柱。目前国际上产业结构不断进行调整，使各行业不断融合和协调发展，在提升传统产业的作用中，光机电一体化技术具有高度创新性、渗透性和增值性。