光学技术的广泛应用篇1

【关键词】ITO；TCO；AZO；电导率

由于薄膜产品特别是各种光电产品薄膜，在太阳能电池、等离子技术、光学薄膜期间、微电子器件等方面有着广泛应用，因此收到光学材料界的高度重视。能否准备无误测量出各种薄膜的光学厚度也成为人们关注的焦点，尤其是在光电子产业的生产中，薄膜的光电特性参数――膜厚多少直接关系到薄膜产品是否能正常工作，能否对镀膜工艺有所改进等诸多问题，可见膜厚测量的重要性。而椭偏技术在测量薄膜的厚度和介质折射率等参数方面得到了广泛应用。在现代科学技术中，薄膜有着广泛的应用，因此测量薄膜的技术也有了很大的发展。膜厚的测量方法有电阻法、放电电压法、电容法、激光衍射法、光纤位移传感器法、椭偏法以及超声共振法等等。随着由于电子计算机的广泛应用而发展起来的目前已有的测量薄膜的最精确的方法之一就是椭偏法。膜厚测量方法一般是从两个角度出发，要么从光学理论出发，用光的波动性包括干涉、衍射、偏振等方法来测量膜厚；要么从具体实际出发，根据测量厚膜的实验环境和条件不同，例如根据光源的不同，是激光源进行测量还是用普通白光源进行测量等等，选用不同的测量方法。不同的测量方法所带来的膜厚测量的精确度也不一样。

一、椭偏技术原理

当振幅为A的面偏振光入射到石英晶体做成的1/4波片时，若振动方向与波片光轴夹角为θ，o光和e光的振幅分别为A0=Asinθ和Ae=Acosθ。从波片出射后的o光和e光的合振动方程为椭圆方程，合振动矢量的端点轨迹一般为椭圆，即获得椭圆偏振光，再将其经过待测薄膜产品表面反射，反射光是线偏振光。由之前的椭偏到后来的线偏，光振动的相位和振幅发生了改变，通过这些参数变化即可判定薄膜产品的表面光学特性。

图1 （a）光滑下表面 （b）粗糙下表面

如上图，待测件是玻璃薄膜产品。入射光束以某一角度入射，根据菲涅尔公式，光在两种介质的交界面上反射与透射时，垂直纸面的s分量和平行于纸面的p分量可根据r■=■，r■=■计算得到。式中，n■、n■分别为入射介质与折射介质的折射率，θ■、θ■分别为入射角和折射角。而反射系数P=■也是复数，可根据干涉原理计算出来。测量膜厚之前，首先需将根据椭偏技术制成的椭偏仪的光路进行调节，使得光源经过反射镜后成平行光，经过偏振片后得到线偏振光。线偏光入射到待测薄膜表面后所得到的反射光，其偏振状态必将发生变化。可用单色仪将光路分光，再用光电探测器将光信号变成电信号，送入计算机软件分析。测量时，先确定光路经过的第一个偏振片是否放在通光轴为零度的位置，然后将待测薄膜放在起偏器和检骗器的中间，插入1/4玻片并旋转至消光。此时薄膜的快轴与设备的光轴平行。最后将起偏器的通光轴放在45度的地方，开始用软件取样、测量。由计算机分析计算出薄膜各光学性能参数。

二、几种测量方法的比较

（1）根据激光透射法测量膜厚，以光在基体内不产生干涉为前提。用这种方法可以获得相当高精度的膜厚测量，数量级为几nm，能测量膜厚为1到几百nm的薄膜。但由于设备复杂，环境要求高，只能在实验室进行。（2）采用激光反射法测量膜厚，有很大的优势――测量范围大，从微米级到纳米级都可以，但是调试过程繁琐，难于实现。（3）基于白光光源的颜色色调检测法制成的椭偏仪测量膜厚时，实施起来不难，但不能用来测量均匀膜厚，而只能用来测量不均匀膜厚，测量范围虽和透射法测量膜厚的范围差不多，但精度低，系统误差较大。（4）采用分光光度测量法做成的椭偏仪，测膜厚的效率较高，设备成本也不高，容易实现。测量膜厚范围虽然是微米级别，但精度比较高。（5）采用激光光源进行激光干涉法的椭偏仪中，激光束通过显微镜，入射到放在焦点处的薄膜产品后，薄膜的上面两个表面分别反射出的光在特定的位置发生等倾干涉，在观察面用CCD接收，根据与CCD相连的计算机软件分析干涉图样，即可计算出薄膜产品的膜厚。这种椭偏仪结构简单、测量迅速，很适合在工业生产线上测量10～100um的膜厚，但精度只能达到um数量级。通过上述分析和比较，不难发现，利用薄膜上下两表面反射光干涉原理制成的椭偏仪测量范围适中，但精度很高，而且设备简单，容易在实验室以外的地方实现，适合工业检测。

三、应用

利用椭偏技术作成的椭偏仪在不断发展，测量的光谱范围越来越宽，可以满足不同镀膜材料的测量要求，针对在红外、紫外波段要进行特殊材料的测量要求，也出现了专用椭偏仪；椭偏技术覆盖了半导体、大面积光学薄膜、有机薄膜、金属、玻璃等各种材料的工业实时检测领域。同时随着计算机技术的迅速发展，使得椭偏仪的自动化程度得到提高，也促成了椭偏仪的自动控制系统和计算机的深入结合。由于椭偏测量技术的高精度、高效、设备简单等特点广泛地应用于科学研究与工业生产中，例如对材料的光学性质测量。被测的材料可以是固体或是液体，可以是各向同性或异性。根据菲涅尔公式，椭偏测量技术也可用于不同材料交界面的分析。在微电子与半导体产业中，椭偏测量技术常用于半导体加工或微电子研究中薄膜生长的监控与分析，现代新材料的研究开发也常常使用椭偏技术作为研究手段。在生命科学领域里，椭偏测量技术可用于细胞表面膜相互作用、蛋白质等大分子的测量。

四、结论

随着光电技术以及微电子技术的快速发展，表面和薄膜科学，微电子器件及纳米技术等迅速发展，将使一起开发和检测方法体系研究成为真空镀膜技术中的发展重点。薄膜的应用领域越来越广，各种厚度只有几百甚至数十纳米的单层或多层功能薄膜成为当前材料研究的热点。薄膜的厚度、折射率和消光系数决定了薄膜的投射、反射和吸收等各种光学特性。椭偏法具有无损非接触、高灵敏度、高精度的特点、无需特别制备样品，能对数纳米厚的超薄薄膜测量，无疑是比较可靠的测量方法。当然，在测量膜厚时依然存在某些问题，例如膜厚范围的扩大等，都有待于进一步探索和研究。

参 考 文 献

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[2]尚石煊等．近代物理实验技术（II）[M]．北京：高等教育出版社，1993

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[5]黄佐华，何振江，杨冠玲等．多功能椭偏测厚仪[J]．光学技术．2001（8）

[6]王晓栋等．椭偏光谱法研究溶胶凝胶TiO 8029 2 薄膜的光学常数[J]．物理学报．2009（11）

[7]周毅等．椭偏与光度法联用精确测定吸收薄膜的光学常数与厚度[J]．物理学报．2010（4）

[8]母国光，战元龄．光学[M]．北京：人民教育出版社，1978（9）

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[10]吴思成，王祖栓．近代物理实验[M]．北京：高等教育出版社，2005

光学技术的广泛应用篇2

随着信息技术的迅猛发展，微波信号面临的问题越来越突出，由于微波传输在长距离传输过程中存在大量损耗，宽带近乎无穷，结合微波射频工程和光电子传输与处理技术，促进射频微波信号的广泛应用。本文基于微波射频信号的光学发生、传输处理技术以及应用而展开，探讨射频微波信号在光纤中传输及处理技术。

【关键词】射频微波信号 光纤 传输 处理技术

随着微波射频信号与光电子传输处理工程紧密结合，微波光子学得以迅速发展。微波光子学不仅解决了传统电子在光学上的损耗，而且在性能上具有更大的优势。该学科通过结合射频微波信号和光纤接入技术，引入射频信号光纤传输技术，结合实际应用直接推动通信技术逐渐向高速、低成本的方向发展。

1 微波信号光学的发展促进微波射频信号的光学发生

微波信号光学是指光子学器件在微波信号频段的研究、应用，简言之，就是研究微波和光波相关信息的学科。最早的研究主要在调节关源、传输介质以及光学可控、可探测等核心技术。近年来伴随着微波信号光学在电子工程领域、光通信领域、军事领域等领域的广泛应用，使得微波光子学逐步出现高频化、集成化、低成本的趋势。由于光纤传输射频微波信号具有宽带大、损耗小的特点，在处理信号的过程中可以为射频信号提供更长得时间，使得射频微波信号在光纤中更好的提供处理信号的采样率，增强抗电磁干扰性能。尤其是在射频微波信号的变频处理、数据转换、滤波处理等方面产生的ROF传输微波信号使得信号的传输和处理技术日益成熟、系统更加完善。

2 射频微波信号的光学处理

2.1 光纤传输系统―ROF系统

光纤无限ROF系统为未来移动互联与无限介入网络提供优质的交互式宽带多媒体服务，该系统由三部分组成，包括复杂射频微波信号处理中心站、实现光电转换及接受发射无线基点和传输射频微波信号的光纤网络。该系统工作原理类似现在软件工程的“云”，在ROF系统中，射频微波信号从中心站传输到各个基点，在各个基点借助光纤网络进行无线的发射与接受。基点发射与接受的过程中无需任何频率转换，信号的处理集中在中心站且被多个基点共享这种中心站和基点之间的相互联系，相互共享，实现了不同速率数据之间的传输，优化网络资源使用频率，实现资源的动态管理，降低网络的维护、安装成本，促进网络的升级。因此，这种技术在未来有望在宽带接入、移动通信、车载通信等方面广泛应用。

2.2 射频信号光纤传输技术的优势

射频信号光纤传输技术是光纤无限系统最直接的系统链路结，其中IF-over-Fibre系统结构的信号传输不易受光纤色散效应，双边带调制技术也符合系统应用要双边带调制技术也符合系统应用要求。射频微波信号光纤传输技术是将射频微波与光纤通信的优势结合起来的技术。射频微波信号可以进行远距离传输，实现天线与中心数据分离，降低损耗，增强通信、侦查系统抗毁性、隐蔽性；宽带能够保证各类通信和电子信号的不失真地进行远程传输；在90dB的信号范围内，该技术能够同时兼顾系统的灵敏度，不会因为光纤的远程传输过程中损失任何信息；最重要的是保证光纤传输的安全，保证信号不泄露，不容易受到周围电磁环境的干扰，稳定可靠。除此之外，在l达国家可以利用MMF网络和目前已经成熟的微波器件技术实施射频信号光纤传输技术。

3 射频微波信号在光纤传输过程中的应用

在信号传输方面，利用射频信号在光纤中传输处理技术克服传统相控阵天线只能向特定方向辐射波数的弊端，将相控阵天线雷达尺寸缩到更小，重量更轻，损失更小。采取不同长度光纤分布的方式引起不同通道的转移，将地面数据控制中心建设在远离天线建设的区域，天线场地可以安装在城市郊区增强信号，将数据处理设备、解调器等设备安装在城市内方便生活。与此同时，鉴于射频信号光纤传输技术具有解决电磁干扰、大宽带、安全数据连接、对微波信号频率快速、远大范围测量等问题的优势，在国防、军事领域得到普遍的推广。在3G/4G覆盖的区域，灵活应用地铁、商场、车站、展览中心、机场等室内建筑建立中心数据控制点和分布式光纤系统，提高覆盖率，增强信号质量。在生物医学领域，射频微波信号广泛应用于光学活性组织的检查、光学分子成像等医学中。例如，在医学成像中可以利用水听器对100MNz的超声波扫描进行校准。在无线网接入方面，简化天线单元达到WLAN的整个覆盖是关键，而在欧美等发达国家已经利用商业化射频微波信号在光纤中传输处理技术应用于整个WLAN系统，使得室内无线接入网的覆盖面积大大增加。

4 总结

作为一种新兴的通信技术，射频微波信号在光纤中的传输处理技术得到越来越多领域的关注。鉴于射频微波光纤技术的低损耗、大宽带、安全保密等特性，在各频段信息传输、移动通信、军事电子战、电子对抗以及3G/4G覆盖的众多领域，将有广阔的应用前景。

参考文献

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[4]薛峰.关于光纤通信系统中光传输技术分析及维护的探讨[J].电子世界，2014（18）：261-261.

作者单位

光学技术的广泛应用篇3

关键词：光学 光学的研究发展 量子

前言：光学是一门研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。光学是物理学中最古老的一门基础学科，传统内容十分丰富，如光的产生、传播、本性等等：光学又是当今科学领域中最活跃的前沿阵地之一，激光的问世使得光学焕发青春，如光子学、信息光学、光通信等等。光学的发展是一个漫长而曲折的历史过程，主要经历了萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期等五大历史时期。

1.光学的萌芽时期

光学的起源和力学、热学一样，可以追溯到两三千年以前。春秋战国时期墨子（公元前468―376年）及其弟子所著《墨经》中记载：直线传播、光在镜面上的反射等现象，并提出了一系列的实验规律。这是有关光学知识的最早纪录。西方也很早就有光学知识的记载，欧几里德（Euclid，公元前330～275）的《反射光学》研究了光的反射，提出了反射定律和光类似触须的投射学说。

大约公元100年克莱门德和托勒密研究了光的折射现象，最早测定了光在两介质界面的入射角和折射角。阿拉伯学者阿勒・哈增（AI-Hazen，965 1038）写过一部《光学全书》，讨论了许多光学现象。公元1 1世纪阿拉伯人伊本・海赛木发明了透镜，到16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件也已相继出现。这些光学元件的发明推动了光学进一步向前发展。

2.几何光学时期

1608年荷兰人李普塞发明第一架望远镜，17世纪初延森和冯特纳（Fontana）发明了第一架显微镜。1610年伽利略制作了望远镜，并用望远镜观察星体运动。1611年开普勒发表《折光学》，设计了开普勒天文望远镜。1630年斯涅尔（Snel1）和笛卡尔（Descartes）总结出光的折射定律。这些发明和发现是光学由萌芽时期发展到几何光学时期的重要标志。

直到1657年费马（Fermat）得出著名的费马原理，并从原理出发推出了光的反射和折射定律。这两个定律奠定了几何光学的基础，光学开始真正形成一门科学。牛顿在1666年提出光的微粒理论：光是高速运动的细小微粒。能够解释光的直线传播和反射折射定律，但不能解释牛顿圈和光的衍射现象。惠更斯在1678年提出光的波动理论：光是在“以太”传播的波。成功的解释了光的反射和折射定律，方解石的双折射现象，但他的理论没有指出光的周期性和波长的概念，没有脱离几何光学的束缚。此后100多年时间里两种理论不断争斗，18世纪以前微粒理论占上风，这种优势在19世纪初被打破。

3.量子光学时期

1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提出了辐射的量子论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定分量的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子，光的量子称为光子。量子论很自然地解释了

灼热体辐射能量按波长分布的规律， 以全新的方式提出了光与物质相互作用的整个问题。量子论不但给光学，也给整个物理学提供了新的概念，所以通常把它的诞生视为近代物理学的起点。

1905年爱因斯坦发展了光的量子理论，成功地解释了光电效应，提出了光的波粒二象性。至此，光到底是“粒子”还是“波动”的争论得到解决：在某些方面，光表现的象经典的“波动”，在另一些方面表现的象经典的“粒子”，光有“波粒二象性”。这样，在20世纪初，一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性――微粒性。

1916年爱因斯坦预言原子和分子可以产生受激辐射。他在研究辐射时指出，在一定条件下，如果能使受激辐射继续去激发其他粒子，造成连锁反应，雪崩似地获得放大效果，最后就可得到单色性极强的辐射，即激光。这为现代光学的发展奠定了理论基础。

4.现代光学时期

1960年，梅曼用红宝石制成第一台激光器；同年制成氦氖激光器；1962年产生了半导体激光器；1963年产生了可调谐染料激光器 此后，光学开始进入了一个新的发展时期，以致于成为现代物理学和现代科学技术前沿的重要组成部分。激光具有极好的单色性、高亮度和良好的方向性，所以自发现以来得到迅速的发展和广泛应用，引起了光学领域和科学技术的重大变革。由于激光技术的发展突飞猛进， 目前激光已经广泛应用于打孔、切割、导向、测距、医疗、通讯等方面，在核聚变等方面也有广阔的应用前景。同时光学也被相应地划分成不同的分支学科，组成一张庞大的现代光学学科网络。

此外，20世纪60年代以来，特别是激光问世之后，光学还与其他科学技术紧密结合，相互渗透。如：全息技术已经在显微技术、信息存储、信息编码、红外全息等方面得到了广泛应用；在集成电路的启示下，材料科学、电子技术和光学融合发展，形成了集成光学这一边缘学科，在光通讯、信息处理等方面起到了很大的作用；光子晶体以及量子信息的研究和发展将给信息技术开辟一个崭新的天地。随着激光技术的发展，飞秒激光器的出现为超快过程、高阶非线性效应的研究提供了有效的研究手段。

结语：综上所述，自19世纪以来，光学在相干性、量子性和非线性等方面都有很大的进展。关于光的相干性和量子性的研究已取得了丰硕的成果。而关于非线性的研究已有了很好的基础和研究手段，正处于快速发展的阶段。我们有理由相信，一个辉煌的、集中反映非线性研究成果的时期将会到来。

参考文献

[1] [美]弗・卡约里，物理学史[M].戴念祖，译.桂林：广西师范大学出版社.2002：234-255.

[2] 吴景彦.物理学史上的科学家[M]，北京：劳动人事出版社.1988.

光学技术的广泛应用篇4

【关键词】光电技术 侦察 光电干扰 发展趋势

光电技术（Photoelectric Technology）是一门以光电子学为基础，将光学技术、电子学技术、精密机械及计算机技术紧密结合在一起的新技术，它为获取光子信息或借助光子提取其他信息提供了一种重要手段。它将电子学中的许多基本概念与技术移植到光频段，解决光电信息系统中的工程技术问题。这一先进技术使人类能更有效地扩展自身的视觉能力，将长波延伸到亚毫米波，短波延伸至紫外线、X射线、γ射线，乃至高能粒子，并可在飞秒级的速度下记录超快现象的变化过程。

光电技术的研究内容可以分为光电基础技术和光电信息技术两部分。光电基础技术体系是多门学科为基础，以器件物理技术为依托，如高光电转换效率的太阳能电池、高速低噪的PIN与APD二极管、高像素与高图像质量的CCD与CMOS图像传感器等基础光电器件的研制。光电信息系统技术包括了光电信息的产生、获取、变换、传输、处理和控制等过程。光电技术在现代科技、经济、军事、文化、医学等领域发挥着极其重要的作用，以此为支撑的光电子产业是当今世界各国家争相发展的支柱产业，是竞争激烈、发展最快的信息技术产业的主力军。随着光电技术的迅速发展，半导体激光器、千万像素的CCD与CMOS固体图像传感器、PIN与APD光敏二极管、LED、太阳能电池、液晶显示等在工业与民用领域随处可见，红外成像技术已经广泛应用于军事和工业领域。

光电技术的基本功能是将光学参量或非光学参量进行光电转换，完成工业检测、军事光电对抗、红外探测、控制跟踪等。光电技术在光通信、大容量光存储、生物工程与医学、工业在线检测、危险环境检测、遥测遥感、光纤传感、精密计量、太赫兹波技术等方面有着广泛应用。下面着重介绍光电技术在光电对抗上的应用及发展趋势。

各种基于光电技术的武器系统被应用于现代信息化战争中。在光电武器装备的较量中，出现了一种全新的作战手段，这就是――光电对抗（Electro-optical Countermeasure）。敌对双方在光波段范围内，利用光电器材和设备，侦查告警光电制导武器和光电侦查设备等光电武器，并实施干扰，使敌方武器降低、削弱或完全丧失作战效能。同时，利用光电器材和设备，从而有效地保护己方光电设备和人员免遭敌方的侦查告警和干扰。光电对抗是技术可以分为光电侦察与反光电侦察、光电干扰与抗光电干扰等，如图1。

1 光电侦察

光电侦察（Photoelectric Detection），主要是搜索、截获、测量、分析、识别以及光电设备测向、定位敌方辐射或散射的光谱信号，以获取敌方光电设备类型、位置、参数、功能、用途，及时提供情报并发出警告。光电侦察分为被动、主动侦察。利用各种光电探测装置截获和跟踪敌方光电装置的光辐射，并加以分析识别，从而获取敌方目标信息情报的一种手段，叫做光电被动侦察（Passive Detection），如激光告警、红外告警、紫外告警和光电综合告警等。利用敌方光电装备的光学特性而进行的侦察，称为光电主动侦察（Active Detection），即向敌方发射光束，再对反射回来的光信号进行探测、分析和识别，从而获得敌方情报，如激光雷达、激光测距机。

2 光电干扰（Photoelectrici ty Interference）

采取某些技术措施可以破坏或抑制敌方光电设备的正常工作，其称为光电干扰，这种手段同时也可以保护己方目标。光电干扰分为有源干扰（Acti ve Jamming）和无源干扰（Passive Jamming）两种方式。有源干扰是利用己方光电设备发射或转发敌方光电设备相应波段的光波，对敌方光电装备进行压制或欺骗干扰。如红外干扰机、红外干扰弹、强激光干扰和激光欺骗干扰。无源干扰是利用特制器材或材料，反射（ Reflection）、散射（ Scattering）或吸收 （ Absorption）光波能量，或人为改变己方目标的光学特性，使敌方光电装备效能降低或被欺骗而失效，以保护己方目标为目的的一种干扰手段，如烟幕（ Smokescreen）、光电隐身 （Electro-optic Steal thy）和光电假目标。

3 反光电侦察

反光电侦察就是抓住光电系统的薄弱环节，使敌方的光电侦察装备无法看见己方的军事设施。主要方法有遮挡和欺骗、伪装与隐身。反光电侦察的具体技术包括烟幕、假目标、伪装（ Camouflage）、隐身、摧毁与致盲、编码技术和改变光束传输方向等。

4 抗光电干扰

抗光电干扰是在光电对抗环境中为保证己方光频谱而采取的行动。其在己方目标上，通过采取光电防护材料、抗干扰电路等措施，衰减或过滤敌方发射的强激光或其他干扰光波，保护己方设备或作战人员免遭干扰和损伤。它包括反多光谱技术 （Multispectral Technique）、隐身技术、信息融合技术（Information Fusion Technology）、自适应技术 （Adaptive Technology）、编码技术、选通技术等。

随着信息技术技术、军用光电技术的发展，光电制导武器及光电侦察设备的性能不断完善，对重要军事目标以及军事设施将构成严重威胁，在信息化的战争中应用日益增多，因此，世界各军事大国对光电对抗装备的研制和光电对抗技术的发展高度重视。其发展趋势主要表现在：多光谱对抗技术应用更加广泛；光电对抗手段向多功能方向发展；硬摧毁与软干扰相结合成为一种重要的研究途径；探索新型对抗技术与体制成为光电对抗技术研究热点；光电对抗的综合一体化和自动化；多层防御全程对抗；空间光电对抗；光电对抗效果评估。

参考文献

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[2]邱宪文.海军电子战的作战样式[J].现代军事，2001（03）.

作者单位

光学技术的广泛应用篇5

微型化和智能化始终代表着现代工业和科技的主要发展方向。微电子、微机械、微光学等一连串“微工程”的兴起和发展，将科学技术带进了一个全新世界。

进入21世纪，随着社会的发展和技术的进步，由光学与微电子、微机械、纳米技术互相融合、渗透、交叉而形成的前沿学科―微纳光学，因其独特优势成为目前研究者关注的焦点。

微纳光学在基础研究和设计制造技术方面的进步，变革了传统光学与技术的发展路线，促进了光学系统微型化、集成化的发展，在生命科学、生化、通信、数据存储、新能源利用等领域都表现出巨大的应用价值和市场潜力。

电子科技大学物理电子学院教授、博士生导师付永启，多年从事微纳光学研究，在微细加工、纳米加工、衍射光学、微光学、表面等离子体光学及近场光学等领域取得了多项研究成果，始终参与和推动着“微世界”中的无限精彩。

立足前沿，引领尖端研究

“微纳光学”顾名思义分为微米光学（简称微光学）和纳米光学两部分，即微米和纳米尺度上的光学研究。”付永启在接受采访时，首先谈到了微纳光学的研究情况。

据付永启介绍，微光学是基于微细加工技术、研究微米尺度的微光学元器件设计、制作以及应用的学科。而纳米光学主要研究光的空间传播范围在纳米尺度时的倏逝波特性，并通过基于近场光学结构的纳米探针来描述和控制的过程及应用。

“在纳米光学研究中，作用于近场的光学系统突破了传统的衍射极限限制，能够对纳米光学结构进行空间分辨率在纳米量级的分析；同样，通过基于亚波长光学结构或器件，能够实现高密度的数据存储，不但可以实现微米范围的成像，也可以实现高清晰度的相位合成、单分子探测以及局部区域光谱分析。”

正是这些独特的优势，使微纳光学自产生之日起，便始终处于研究者关注的中心，并愈发活跃。

虽然我国在微纳光学领域已经取得了一定的成果，但同国际相比，无论在基础研究还是应用转化方面都存在一定差距，总的来看原创性技术太少，能够转化为产业、推动光电子产业发展的更少。

付永启认为，要使微纳科学与技术为人类造福，必须从基础研究做起，打下坚实基础的同时，紧密结合产业领域发展需求，准确把握市场方向，重点攻关，进而带动全面发展。

而付永启的研究成长过程，也恰巧暗合了微纳光学从基础研究到产业应用，以点带面的发展路线。

世界微纳光学蓬勃发展的1990年代，付永启走进了这一领域。

1994年，付永启在中科院长春光机所研读博士，“当时是跟导师一起做国家航天‘921’项目中的一个子项目―‘动态目标发生器’的研究，我主要负责曲面光刻的研究。”那是他接触到微光学并逐渐对微光学元器件的设计制作产生兴趣的开始。

在博士后研究阶段，付永启又接着在衍射光学元件的设计制作方面开展了深入研究。随后为了开阔视野、提升研究能力，付永启于1998年赴新加坡南洋理工大学精密工程与纳米技术中心作研究员，借助当地优越的软硬件条件继续深入开展微光学以及后期纳米光学领域的研究工作。

在新加坡，通过与科研院所及工业界的合作，付永启开展了多个横向和纵向项目研究，接触到了微电子、微机电系统（MEMS）、微纳加工、纳米计量、及生化分析等多学科领域的知识，先后完成了多项重大研究课题，并取得了许多创新性成果。

2001年，付永启将目光专注到了一种新的微纳光学元件一步加工制作方法―聚焦离子束制作技术上，经过两年的反复研究、实验，终于获得成功并使技术逐渐成熟。

付永启利用纳米加工技术实现了微光学元件与光电子元/器件的集成一体化，即利用聚焦离子束技术直接一步将微光学元器件甚至纳米光子元器件与光电子器件集成于一体，从而达到直接控制光束的目的。这一技术摆脱了传统的采用离散光学元件对激光束进行准直或聚焦的方法，不但减少了系统元件数，而且节省了空间，更容易实现系统的轻量化和小型化，对微系统的开发具有重要意义。

同时，他还发现了两种材料，它们在聚焦离子束轰击下具有材料自组织成型特性，该特性可直接用于微光学元件的结构成型。以该技术为基础，能够制作出几种特定的微光学元件，包括微正弦光栅、微闪耀光栅等。

此外，付永启还利用聚焦离子束直接写入法和辅助沉积法成功实现了微光学元件与光电子元/器件的集成一体化，为光学系统的小型化、微型化、平面化提供了制作技术保障。该集成一体化元/器件已经广泛应用于生命科学、生化、通信、数据存储等领域，至今仍在应用，还没有其他方法能够替代。

值得一提的是，聚焦离子束技术在微电子行业的广泛应用，大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速度，目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。同时，由于它集材料刻蚀、沉积、注入、改性于一身，有望成为高真空环境下实现器件制造全过程的主要加工手段。

毅然回国，助力产业发展

2007年，付永启放弃国外优越的待遇和生活，带着累累硕果和先进理念回国，受聘于电子科技大学物理电子学院。9年的国外工作和生活经历，使付永启真正体会到“国家”二字的含义，而回国发展也正是其心之所向。

随着科技的进步和需求的转变，目前国内微纳光学技术研究主要集中在基于特异性材料的微波天线、隐形技术、纳米光刻等几部分，研究趋势也朝着更加实用性发展，包括军用和民用。而在产业方面，付永启认为应重点结合能源和生命科学等热门领域的需求，积极探索，主动推进，研发出具有代表性的产品，如高效率光伏电池、光热疗法治疗癌症、多通道微型生化传感器等。

在学校和所在团队的支持下，付永启在纳光子结构、元器件及其应用方面取得多项国家自然科学基金项目的资助，目前主要在纳光子结构的精细聚焦及成像研究，包括基于纳光子结构的超分辨聚焦成像、负折射材料的制备及应用、近场表征等方面开展进一步的深入研究，并推进其尽快走向应用。

多年从事理工科学研究的付永启，处处透着浓郁的人文气息。他看重学生的做事态度胜过考试成绩，鼓励学生积极与其他学科的人员交流，在学科交叉中探寻思维方式的改变和新的研究切入点。

他认为创新更加需要自由开放的教育环境和多维度的思维模式，有源之水才能长久，有本之木才会繁茂。

他喜欢历史、地理、天文、摄影等偏重人文的内容，注重精神层面的丰富与充实，并认为这才是人做事的动力和源泉。

他热爱音乐、喜欢旅游，在音乐中净化心灵、陶冶情操，在大千世界里感悟自然的伟大与生命的可贵。

光学技术的广泛应用篇6

【关键词】计算机 图像 处理技术

随着信息时代的发展，计算机图像处理技术的广泛应用，改变了传统图像处理技术的复杂化，使其变得具有更多的优势，如：复杂工作简易化，操作便利性、直观性，可批量处理图像，工作效率高。

1 计算机图像处理技术的概念

计算机图像处理技术是指把图像信号进行转换，成为数字信号并且利用计算机对数字图像进行处理，对数字图像分析以及图像处理结果的数字化等技术。其技术主要包括图像信息几何转换，图像数字化，建模或者造型设计，曲线与曲面设计等内容。一般图像处理技术多广泛应用于计算机辅助教育、计算机艺术和设计、计算机模拟及计算机动画等其他领域。

2 计算机图像处理常见的方法

2.1 混合光学处理技术

计算机混合光学处理技术主要是通过光学的方式对目标图像进行预处理，然后再通过数字技术进行精确处理，结合以上两种处理模式后，使得图像处理更加合理化。具有可行性。

2.2 电学模式处理技术

电学模式处理方法常见于电影电视中，主要是将光信号转换为电信号，再经由电子学对信号进行综合性处理的过程。其具体操作过程涵盖了光谱对比法、色彩合成法等等。随着电学模式处理技术的逐步改进，其运行设备及成本的投入大幅降低，以及图像过滤处理时间较短等优势，在各领域具有广泛的应用。

3 计算机图像处理的相关技术

计算机图像处理技术是借助于数字化摄像机、扫描仪等计算机设备对图像进行数字化处理，其主要的相关技术有：

3.1 图像识别、扫描、匹配

计算机图像处理技术的主要目的是能够对图像进行识别、扫描及匹配，进而获得图像的相关信息，是掌握图像信息的基础工作，为后续图像处理做铺垫，被广泛应用日常生活中，如：指纹识别、人脸识别等。

3.2 图像复原及增强技术

该项技术主要目的是优化图像质量，提高图像清晰度。其主要过程是首先，通过处理技术将图像进行强化处理，如增加图像对比度、改变图像尺寸等等。其次，进一步优化和完善图像，如：选择低通滤波处理技术除掉图像中的噪点，选择高通滤波加大图像的高频信号等。

3.3 图像数字化技术

计算机通过数字化技术处理图像前，必须先把真实的图像（照片、画报、图书、图纸等）通过数字化转变成计算机能够识别的存储格式，然后再用计算机进行数字化处理，以获得所需要的数据。图像的数字化过程主要分采样、量化与编码三个步骤。

3.3.1 采样

采样的实质就是要用多少点来展示某个图像，采样结果质量的高低就是通过图像分辨率来衡量。如：一副640*480分辨率的图像，表示这幅图像是由640*480=307200个像素点组成。采样频率越高，得到的图像样本越逼真，图像的质量越高，但要求的存储量也越大。

3.3.2 量化

量化处理是指使用多大范围的数据值来表示图像采样后的每一点，量化的结果表示图像上能够容纳的颜色总数，反映了采样的质量。

3.3.3 压缩编码

数字化后的图像数目较大，为了将数据较大的图像便于日常的使用，可通过压缩的方式进行传输或者存储，而实现图像传输与存储的关键技术是压缩编码。

因此，图像数字化处理有助于对图像进行压缩处理后能够保证原来的图像效果而不失真的情况下，进行图像保存。一般不失真的方法多应用于静态图像的压缩保存，而动态图像的压缩保存多用语近似的方法。

4 计算机图像处理技术在不同领域的应用现状

4.1 交通监测

交通监测主要是指交通监管部门通过“电子眼”监测交通违章，搜寻交通参数及监视交通情况等。通过图像处理和分析来判断由低度摄像机拍摄到的路面有无车辆发生违章现象，并对监测到违章现象的图片进行图像的有效恢复，进而准确地搜集到交通违章的车辆信息。

4.2 计算机动画及艺术设计

在日常生活中，我们常见的动画、艺术品及宣传品等都经常使用到计算机图像处理技术。随着经济和科学技术的快速发展，产生了一批计算机图像处理软件，如：Photoshop软件、三维造型动画制作软件等，使得图像处理技术得到了更为广泛的运用。

4.3 遥感图像处理技术

随着高新技术的发展，计算机遥感技术得到了空前的发展，并在农、林、牧、渔、环保、城镇规划及气象等部门得到了广泛应用。而遥感技术中应用更多的是图像的处理和设计，遥感图像处理技术主要为以数字图像处理为主的专业信息提取。

5 结语

随着计算机图像处理技术的快速发展，已经成为农业、工业、艺术等领域工作中不可或缺的重要的计算机应用技术，给人们的工作和学习带来很大的帮助。因此，加大对计算机图像处理相关技术的研究具有非常重要意义。

参考文献

[1]仇乐.网页设计中计算机图像处理技术应用解析[J].煤炭技术，2013（03）.

[3]徐珂.计算机图像处理技术的探析[J].电脑知识与技术，2014（11）.

[3]于沙.计算机图像处理技术及其应用[J].中国科技信息，2014（07）.

[4]韩晓颖.浅谈计算机图形图像处理技术[J].福建电脑，2011（10）.

[5]郭钊.嵌入式图像并行处理系统的研究与应用[D].兰州理工大学，2014.

光学技术的广泛应用篇7

【关键词】铁电体；功能材料；集成器件

0 引言

铁电材料是一类具有自发极化Ps（spontaneous polarization），而且自发极化矢量可以在外电场作用下反转的电介质，这类材料的主要特征之一是具有铁电性，即电极化强度与外电场之间具有电滞回线的关系，同时还表现出其他特性如：压电效应、热释电效应、电光效应、声光效应、非线性光学效应以及铁电畴的开关效应等。铁电材料的发展经历了三个重要阶段： 20世纪20-30 年代，以水溶性铁电单晶为代表；40-70 年代， 以铁电陶瓷为代表；70 年代以后，以铁电薄膜为代表。早期铁电材料的用途主要是利用它的介电性、半导性等制作陶瓷电容器和各种传感器。激光和晶体管技术的日趋成熟，又促进了铁电薄膜的发展。80年代， 随着铁电材料制备技术的发展，铁电材料可以制作一些特殊功能器件，使其广泛应用于电子技术、超声技术、红外技术等领域。90年代， 随着微电子技术、光电子技术和传感器技术等的发展， 对铁电材料提出了小型轻量、可集成等更高的要求，从而使大批新型铁电器件或器件原型不断涌现。所有这些特性，使得铁电体在红外探测器、声纳探测器、压电振荡器、非线性光学器件与铁电存储器等方面得到了非常广泛的应用。在铁电材料的许多应用中， 铁电存储器尤其引人注目。铁电存储器既有动态随机存储器（DRAM）快速读写功能， 又有可擦除只读存储器（EPROM）的非易失性， 还具有抗辐射、功耗和工作电压低、工作温度范围宽、易与大规模集成电路兼容等特点，因而在铁电随机存储器（FRAM）、超大规模集成动态随机存储器（ULSI DRAM）、铁电存储器（FEMFET）、全光存储器等领域有广阔的应用前景。铁电材料和集成铁电器件在世界范围内引起了科技工作者的深切关注， 成为当今功能材料和器件研究方面的一大热点。

1 铁电材料的基本类型

铁电材料主要包括钛酸盐系、铌酸盐系和锆酸盐系三类。目前广为研究的铁电材料有PbTiO3（PT）、PZT、PLZT、Pb1-xLaxTi1-x/4O3（PLT）、Pb（Mg，Zn）1/3Nb2/3O3（PMN）、（Ba0.17Sr0.13）TiO3、LiNbO3、Bi4Ti3O12、BaTiO3等。在现有的铁电材料中， 比较令人满意和使用较多的是PT、PZT、PLZT 系列。这主要是由于它们具有良好的光学和电学性能，调整其化学组成可以满足电光、弹光及非线性光学等多方面的要求，但PZT系铁电材料具有耐疲劳性能较差、易老化及漏电流大、不稳定等缺点。

2 铁电材料的研究热点

人们在不断对新材料体系进行了开发和研究中，发现了铋系层状钙钛矿结构的SrBi2Ta2O9（SBT）铁电材料，这类材料具有良好的抗疲劳特性，用其制作的FERAM，在1012次重复开关极化后，仍无显著疲劳现象，且具有良好的存储寿命和较低的漏电流。以高容量为主要要求的动态随机存储器（DRAM）常采用高介电常数（εr）的铁电材料作为电容器的介质材料。

与此同时，相当一些四方相和正交相钨青铜型结构的铌酸盐铁电材料由于其优越的性能也越来越引起人们广泛的关注，如Ba2NaNb5O15（BNN）、（Sr，Ba）Nb2O6（SBN）、Ba2-xSrxK1-yNayNb2O6（BSKNN）、（Pa，Ba）NbO2（PBN）等[5]。这类铁电体是主要的电光材料，但这些材料很难制备成单晶结构，这类材料已有一些报道。随着光电子学的发展，这类铁电材料将日益受到人们的重视。

3 结论

铁电材料具有优越的电学、非线性光学、电光、等一系列特殊性质， 可以利用这些性质制作不同的功能器件， 并可望通过铁电材料与其它材料的集成或复合， 制作集成性器件。利用其电滞回线特性可制作非挥发性随机存取存储器， 利用压电效应可制作声表面波延迟线及微型压电马达， 利用热释电效应可制作红外热释电探测器， 利用光电效应制作光波导等器件。目前， 铁电材料主要应用于微电子学和光电子学， 在这两大领域中， 铁电材料均有重要的或潜在的用途。

【参考文献】

[1]钟维烈.铁电物理学[M].科学出版社，1996.

[2]张良莹，姚熹.电介质物理学[M].西安交通大学出版社，1991.

[3]王仁卉，郭可信.晶体学中的对称群[M].科学出版社，1990.

光学技术的广泛应用篇8

近年来，越来越多的个人、消费者、公司和政府机关都认为现有的基于智能卡、身份证号码和密码的身份识别系统很繁琐而且并不十分可靠。生物识别技术为此提供了一个安全可靠的解决方案。生物识别技术根据人体自身的生理特征来识别个人的身份，这种技术是目前最为方便与安全的识别系统，它不需要你记住象身份证号码和密码，也不需随身携带像智能卡之类的东西。

生物识别技术[1]包括虹膜识别技术、视网膜识别技术、面部识别技术、声音识别技术、指纹识别技术[2]。其中指纹识别技术是目前最为成熟的、应用也最为广泛的生物识别技术。每个人的包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，这些指纹特征是唯一的，并且终生不变。依靠这种唯一性和稳定性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。

指纹识别系统[3]是通过指纹采集、分析和对比指纹特征来实现快速准确的身份认证。指纹识别系统框图如图1所示。

指纹采集器采集到指纹图像后，才能被计算机进行识别、处理。指纹图像的质量会直接影响到识别的精度以及指纹识别系统的处理速度，因此指纹采集技术是指纹识别系统的关键技术之一。本文着重分析比较不同的指纹采集技术及其性能。

1 指纹采集技术

指纹的表面积相对较小，日常生活中手指常常会受到磨损，所以获得优质的指纹细节图像是一项十分复杂的工作。当今所使用的主要指纹采集技术有光学指纹采集技术，半导体指纹采集技术和超声波指纹采集技术。

1．1 光学指纹图像采集技术

光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，光学指纹采集设备始于1971年，其原理是光的全反射(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表面指纹的脊和谷的深度以及皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。如图2所示。

光学采集设备有着许多优势：它经历了长时间实际应用的考验，能承受一定程度温度变化，稳定性很好，成本相对较低，并能提供分辨率为500dpi的图像。

光学采集设备也有不足之处，主要表现在图像尺寸和潜在指印两个方面。台板必须足够大才能获得质量较好的图像。潜在指印是手指在台板上按完后留下的，这种潜在指印降低了指纹图像的质量。严重的潜在指印会导致两个指印的重叠。另外台板上的涂层(膜)和CCD阵列随着时间的推移会有损耗，精确度会降低。

随着光学设备技术的革新，光学指纹采集设备的体积也不断减小。现在传感器可以装在6x3x6英寸的盒子里，在不久的将来更小的设备是3x1X1英寸。这些进展得益于多种光学技术的发展。例如：可以利用纤维光束来获取指纹图像。纤维光束垂直照射到指纹的表面，他照亮指纹并探测反射光。另一个方案是把含有一微型三棱镜矩阵的表面安装在弹性的平面上，当手指压在此表面上时，由于指纹脊和谷的压力不同而改变了微型三棱镜的表面，这些变化通过三棱镜光的反射而反映出来。

美国DigitaIPersona[4]公司推出的U．are．U系列光学指纹采集器是目前应用比较广泛的光学指纹采集器，主要用于用户登录计算机windows系统时确认身份，它集成了精密光学系统、LED光源和CMOS摄像头协同工作，具有三维活体特点，能够接受各个方向输入的指纹，即使旋转180度亦可接受，是目前市场上最安全的光学指纹识别系统之一。U．are．U光学指纹采集器按照人体工学设计，带有USB接口，是用户桌面上紧邻键盘的新型智能化外设。

1．2 半导体指纹采集技术

半导体传感器是1998年在市场上才出现的，这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图像。

(1)硅电容指纹图像传感器

这是最常见的半导体指纹传感器，它通过电子度量来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100，000个电容传感器，其外面是绝缘的表面。传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，按在传感面上的手指头的对应点则作为另一极，传感面形成两极之间的介电层。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同(纹路深浅的存在)，导致硅表面电容阵列的各个电容值不同，测量并记录各点的电容值，就可以获得具有灰度级的指纹图像。

(2)半导体压感式传感器

其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，它们依照指纹的外表地形(凹凸)转化为相应的电子信号，并进一步产生具有灰度级的指纹图像。

(3)半导体温度感应传感器

它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同就可以获得指纹图像。

半导体指纹传感器采用了自动控制技术(AGC技术)，能够自动调节指纹图像像素行以及指纹局部范围的敏感程度，在不同的环境下结合反馈的信息便可产生高质量的图像。例如，一个不清晰(对比度差)的图像，如干燥的指纹，都能够被感觉到，从而可以增强其灵敏度，在捕捉的瞬间产生清晰的图像(对比度好)；由于提供了局部调整的能力，图像不清晰(对比度差)的区域也能够被检测到(如：手指压得较轻的地方)，并在捕捉的瞬间为这些像素提高灵敏度。

半导体指纹采集设备可以获得相当精确的指纹图像，分辨率可高达600dpi，并且指纹采集时不需要象光学采集设备那样，要求有较大面积的采集头。由于半导体芯片的体积小巧，功耗很低，可以集成到许多现有设备中，这是光学采集设备所无法比拟的，现在许多指纹识别系统研发工作都采用半导体采集设备来进行。早期半导体传感器最主要的弱点在于：容易受到静电的影响，使得传感器有时会取不到图像，甚至会被损坏，手指的汗液中的盐分或者其他的污物，以及手指磨损都会使半导体传感器的取像很困难。另外，它们并不象玻璃一样耐磨损，从而影响使用寿命。随着各种工艺技术的不断发展，芯片的防静电性能和耐用度得到了很大的改善。

从Lucent公司中分离出来的Veridicom[5]公司，从1997年开始就一直致力于半导体指纹采集技术的研发，迄今已研制出FPSll0、FPS200等系列CMOS指纹传感器产品，并被一些商品化的指纹识别系统所采用。其核心技术是基于高可靠性硅传感器芯片设计。

FPS200是Veridicom公司在吸收了已广泛应用的FPSll0系列传感器优点的基础上，推出的新一代指纹传感器。FPS200[6]表面运用Vefidicom公司专利技术而制成，坚固耐用，可防止各种物质对芯片的划伤、腐蚀、磨损等，FPS200能承受超过8KV的静电放电(ESD)，因此FPS200可应用在苛刻的环境下。该产品融合了指纹中不同的脊、谷及其他纹理信息，通过高可靠性硅传感器芯片的图像搜索功能，无论手指是干燥、潮湿、粗糙都可以从同一手指采集的多幅

指纹图像中选择一幅最佳图像保存在内存中，指纹分辨率可达500dpi，大大降低了传感器芯片识别过程中误接受与误拒绝情况的发生。FPS200是第一个内置三种通信接口的指纹设备：USB口、微处理器单元接口(MCU)、串行外设接口(Sn)，这使得FPS200可以与各种类型的设备连接，甚至不需要外部接口设备的支持。外形封装尺寸(24mmx24mmxl．4mm)，只有普通邮票大小。由于它的高性能、低功耗、低价格、小尺寸，可以很方便地集成到各种Intemet设备，如：便携式电脑、个人数字助理(PDA)、移动电话等。

1．3 超声波指纹图像采集技术

Ultra-scan公司首开超声波指纹图像采集设备产品先河。超声波指纹图像采集技术被认为是指纹采集技术中最好的一种，但在指纹识别系统中还不多见，成本很高，而且还处于实验室阶段。超声波指纹取像的原理是：当超声波扫描指纹的表面，紧接着接收设备获取的其反射信号，由于指纹的脊和谷的声阻抗的不同，导致反射回接受器的超声波的能量不同，测量超声波能量大小，进而获得指纹灰度图像。积累在皮肤上的脏物和油脂对超声波取像影响不大。所以这样获取的图像是实际指纹纹路凹凸的真实反映。

总之，这几种指纹采集技术都具有它们各自的优势，也有各自的缺点。超声波指纹图像采集技术由于其成本过高，还没有应用到指纹识别系统中。通常半导体传感器的指纹采集区域小于1平方英寸，光学扫描的指纹采集区域等于或大于1平方英寸，可以根据实际需要来选择采用哪种技术的指纹采集设备。

表1给出三种主要技术的比较。

表1

光学扫描技术半导体传感技术超声波扫描技术成像能力干手指差，汗多的和稍胀的手指成像模糊。易受皮肤上的脏物和油脂的影响。干手指好，潮温、粗糙手指亦可成像。易受皮肤上的脏物和油脂的影响。非常好成像区域大小中分辨率低于500dpi可高达600dpi可高达1000dpi设备体积大小中耐用性非常耐用较耐用一般功耗较大小较大成本较高低很高2 应用与发展前景

常见的指纹识别系统有两种，即嵌入式系统和连接计算机的应用系统。嵌入式指纹识别系统是一个相对独立的完整系统，它不需要与其他设备或计算机进行连接，可以独立完成其设计的功能，如指纹门禁、指纹考勤终端、指纹保险箱等都是嵌入式系统。其功能较为单一，应用于完成特定的功能。而连接计算机的应用系统具有灵活的系统结构，并且可以多个系统共享指纹识别设备，可以建立大型的数据库应用。