第1章　光機電一體化技術及其工業產品開發

在當今飛速發展的社會里，人們生產和生活所需求的信息量及其加工處理的速度都有驚人的數量級上的提高。如何快捷，及時、準確地捕獲各種信息，及時地加以去粗取精，去偽存真，分析、比較，歸類、存儲、轉換和傳遞，發揮最大效益，達到信息共享至關重要。

隨著高容量和高速度的信息發展，電子學和微電子學遇到其局限性。由于光子的速度比電子速度快得多，光的頻率比無線電的頻率高得多，為提高傳輸速度和載波密度，信息的載體由電子到光子是發展的必然趨勢，它會使信息技術的發展產生突破。

機電一體化技術是隨著生產的發展，在以機械技術、電子技術、計算機技術為主的多門學科相互滲透、相互結合的過程中逐漸形成和發展起來的一門邊緣學科。回顧機電一體化的發展歷程可以看到，數控機床的問世，揭開了機電一體化的第一頁；微電子技術為機電一體化帶來蓬勃生機，可編程控制器和電力電子的發展為機電一體化提供了堅實的基礎，而激光技術、信息技術使機電一體化技術整體上了一個新臺階，越來越多的光學元件被應用到機電一體化系統中，導致了機電一體化的一個重要分支——光機電一體化的誕生。

如果說，機電一體化的實質是以微電子技術為核心的信息技術革命，是將機械技術、微電子技術、信息技術、控制技術等在系統工程的基礎上有機地加以綜合的技術，實現整個機械系統的優化，達到人類的體力延伸、腦力增強的目的，而光機電一體化（Opto-mechatronics）技術則是由光學、光電子學、電子信息和機械制造及其他相關技術交叉與融合而構成的綜合性高新技術，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。它在機電一體化的基礎上更強調了光、光電子、激光和光纖通信等技術的作用，豐富和拓寬了機電一體化技術的內涵和外延，從加工系統到醫療儀器、從家用電器到軍事裝備都離不開它。信息、材料、能源、空間、海洋等高科技領域的技術發展和產業化，傳統產業的技術改造，武器裝備的現代化都要用到光機電一體化技術。

光機電一體化系統具有結構簡單、功能多、效率高、精度高、能耗低的特點，與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下3個優點。

①原有的機構產品中增加信息處理裝置及相應軟件，來替代原有產品的部分機械控制機構，不僅提高了自動化程度，而且能大大提高產品質量，降低生產成本，提高經濟效益。

②光機電一體化技術為主的新型產品，與原機械產品相比，不僅結構簡單，而且功能增加，精度提高。

③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，形成綜合化優勢，可開發出具有多種功能、智能化的高新技術產品。

目前，世界各國高新技術及其產業競爭的焦點正從微電子產業轉向光電子信息產業，光機電一體化產業已經成為21世紀最具魅力的朝陽產業，光機電一體化技術產業以其特有的技術帶動性、融合性和廣泛適用性成為高新技術產業中的主導產業，將成為新世紀經濟發展的重要支柱。目前國際上產業結構不斷進行調整，使各行業不斷融合和協調發展，在提升傳統產業的作用中，光機電一體化技術具有高度創新性、滲透性和增值性。