光学与光电子技术作业指导书

光学与光电子技术作业指导书TOC\o"1-2"\h\u15138第1章光学基础知识 428581.1光的波动性与粒子性 4273071.1.1波动性 4318161.1.2粒子性 467231.2光的传播与反射 4241391.2.1光的传播 4135641.2.2反射 447321.3光的折射与全反射 4141951.3.1折射 4106481.3.2全反射 49148第2章光的干涉与衍射 5103732.1干涉现象及其应用 5209302.1.1干涉现象的基本原理 5152812.1.2干涉现象的应用 5265292.2衍射现象及其分类 557752.2.1衍射现象的基本原理 5250182.2.2衍射现象的分类 5265682.3光学仪器中的干涉与衍射 642512.3.1干涉在光学仪器中的应用 6205042.3.2衍射在光学仪器中的应用 625327第3章光的偏振与双折射 6309603.1偏振光及其产生 6174193.1.1偏振光的概念 644373.1.2偏振光的产生 6235123.2双折射现象及其应用 6272883.2.1双折射现象 790083.2.2双折射的应用 7316983.3偏振器件与偏振光检测 761093.3.1偏振器件 726423.3.2偏振光检测 730177第4章光的吸收与发射 7262024.1光的吸收过程 7183534.1.1吸收系数 8263304.1.2贝尔定律 8280344.1.3吸收光谱 8256224.2光的发射过程 8317144.2.1自发发射 8123714.2.2受激发射 851694.2.3荧光和磷光 8181684.3光谱分析与光谱仪器 8116954.3.1光谱仪的原理 8281154.3.2光谱仪的类型 9154244.3.3光谱分析的应用 985394.3.4光谱仪器的功能指标 918969第5章激光原理与技术 9112985.1激光产生与特性 910005.1.1激光产生原理 927875.1.2激光特性 9295015.2激光器及其类型 924955.2.1激光器的分类 9166995.2.2常见激光器介绍 9114355.3激光在光电子技术中的应用 10276165.3.1光通信 10174445.3.2光存储 10272275.3.3光刻 10226875.3.4材料加工 10249085.3.5医疗美容 10108275.3.6测量与检测 10199465.3.7激光显示 1012326第6章光电子器件与电路 1018836.1光电子器件原理 1062576.1.1光电子器件概述 10122256.1.2光源 1176856.1.3光探测器 11150576.1.4光调制器 11248586.1.5光开关 1176536.2光电子电路设计 11101126.2.1光电子电路概述 1176626.2.2光源驱动电路设计 11182616.2.3光探测器电路设计 1145346.2.4光调制器电路设计 11227216.2.5光开关电路设计 11254126.3光电子器件在通信与显示领域的应用 12282256.3.1光电子器件在光通信中的应用 12126506.3.2光电子器件在光纤通信中的应用 12206066.3.3光电子器件在显示技术中的应用 12150476.3.4光电子器件在光互连和光计算中的应用 1225040第7章光学传感器与检测技术 12178507.1光学传感器原理 12119917.1.1光敏感元件 1254117.1.2信号处理电路 1273717.2光学检测方法 12142997.2.1光谱检测 13275177.2.2干涉检测 13126267.2.3全息检测 13123117.2.4光学成像检测 13111847.3光学传感器在环境监测与生物检测中的应用 13222977.3.1环境监测 13103497.3.2生物检测 1328470第8章光通信技术与系统 1426228.1光纤通信原理 14194368.1.1光纤结构及分类 14275868.1.2光纤传输原理 14179368.1.3光源与光检测器 1441928.2光通信器件与设备 14209148.2.1光发射器件 14269208.2.2光接收器件 1471568.2.3光放大器与光衰减器 14137568.2.4光开关与光调制器 14145418.3光通信网络的规划与优化 14188318.3.1光通信网络结构 14265868.3.2光通信网络设计 15327578.3.3光通信网络优化 15288318.3.4光通信网络管理 1532219第9章光学成像与显示技术 15230199.1成像系统原理 1556679.1.1光的传播与成像规律 1574809.1.2成像系统的分类与结构 1535719.1.3成像系统的主要功能指标 15159399.2显示技术及其发展 15103689.2.1阴极射线管（CRT）显示技术 15123379.2.2液晶显示（LCD）技术 16240849.2.3发光二极管（LED）显示技术 16319899.2.4有机发光二极管（OLED）显示技术 16999.3光学成像与显示在虚拟现实与增强现实中的应用 1622639.3.1虚拟现实中的光学成像与显示技术 16241729.3.2增强现实中的光学成像与显示技术 16233759.3.3光学成像与显示技术在VR与AR领域的挑战与展望 1619571第10章光电子技术在新能源领域的应用 162446110.1光伏发电原理与器件 172275610.1.1光伏效应 172518410.1.2光伏器件 173202010.1.3提高光伏转换效率的方法 1710710.2光催化与光化学合成 172079710.2.1光催化原理 17376810.2.2光催化剂 171770210.2.3光化学合成 17644310.3光电子技术在节能减排中的应用展望 171110210.3.1太阳能光伏发电 171163110.3.2光催化技术在环境保护中的应用 18484710.3.3光电子技术在新能源汽车中的应用 18775010.3.4光电子技术在绿色建筑中的应用 18第1章光学基础知识1.1光的波动性与粒子性1.1.1波动性光作为一种电磁波，具有波动性。根据麦克斯韦方程组，光是一种交变电磁场，能够在真空中传播，其速度为光速，约为\(3.00\times10^8\)m/s。光的波动性表现为干涉、衍射和偏振等现象。1.1.2粒子性光同时也表现出粒子性，即光子。光子是光的基本能量单位，具有能量\(E=h\nu\)，其中\(h\)为普朗克常数，\(\nu\)为光的频率。光子的粒子性在光电效应、康普顿散射等现象中得到体现。1.2光的传播与反射1.2.1光的传播光在均匀介质中沿直线传播，传播速度与介质的折射率有关。光在不同介质中传播时，其速度和波长发生变化，频率保持不变。1.2.2反射当光从一种介质传播到另一种介质时，在分界面上部分光线返回原介质，这种现象称为反射。根据斯涅尔定律，入射角与反射角相等，且入射光线、反射光线和法线在同一平面内。1.3光的折射与全反射1.3.1折射光从一种介质传播到另一种介质时，入射光线与法线之间的角度发生改变，这种现象称为折射。根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在一个恒定的比例，即折射率。折射率与两种介质的相对速度有关。1.3.2全反射当光从光密介质传播到光疏介质时，折射角大于入射角。当入射角增大到一定程度时，折射角达到90°，此时光线不再进入光疏介质，而是在分界面上完全反射，这种现象称为全反射。全反射的条件是入射角大于临界角，临界角与两种介质的折射率有关。全反射现象在光纤通信等领域具有重要应用。第2章光的干涉与衍射2.1干涉现象及其应用2.1.1干涉现象的基本原理干涉现象是指当两束或多束相干光波在空间某一点相遇时，由于光波的叠加作用，产生明暗相间的条纹或光强分布不均的现象。这里所提到的相干光波，是指具有相同的频率、相同的相位差、相同的传播方向和振幅的光波。2.1.2干涉现象的应用干涉现象在光学与光电子技术领域有着广泛的应用，如：（1）迈克耳孙干涉仪：用于测量光的波长、光的折射率以及光学元件的表面形状等；（2）法布里珀罗干涉仪：用于精确测量气体折射率、分析介质的光学常数等；（3）光学干涉层析技术：用于生物样品的无损检测和微观结构的分析。2.2衍射现象及其分类2.2.1衍射现象的基本原理衍射现象是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波传播方向发生弯曲并在障碍物背后或狭缝两侧形成光强分布不均的现象。这是光波特有的性质，与干涉现象密切相关。2.2.2衍射现象的分类根据衍射现象的特点和条件，可将其分为以下几类：（1）菲涅尔衍射：当观察距离较近，光源与衍射孔径或衍射物之间的距离相对较大时，产生的衍射现象；（2）夫琅禾费衍射：当观察距离足够远，光源与衍射孔径或衍射物之间的距离相对较小时，产生的衍射现象；（3）布鲁斯特衍射：当光波入射到介质界面时，发生反射和折射，产生的衍射现象。2.3光学仪器中的干涉与衍射2.3.1干涉在光学仪器中的应用光学仪器中，干涉现象被广泛应用于：（1）光学镜头的检测：利用干涉现象检测镜头的表面形状和光学功能；（2）光学元件的表面质量控制：通过干涉现象分析光学元件的表面质量；（3）光栅的制作与检测：利用干涉现象制作光栅，并检测光栅的功能。2.3.2衍射在光学仪器中的应用衍射现象在光学仪器中的应用包括：（1）光学滤波器：利用衍射现象实现特定波长的光波滤波；（2）光学传感器：通过衍射现象检测微小位移、应力、折射率等物理量；（3）激光束整形：利用衍射现象对激光束进行整形和聚焦。本章对光的干涉与衍射现象及其在光学仪器中的应用进行了详细阐述，旨在帮助读者深入了解这些基本光学原理，并为后续学习光学与光电子技术打下坚实基础。第3章光的偏振与双折射3.1偏振光及其产生3.1.1偏振光的概念偏振光是指光波中的电场矢量在垂直于传播方向的平面上具有特定取向的振动。自然光则是所有取向的电场矢量叠加而成的，而偏振光则是通过特定方法筛选出特定取向的电场矢量的光。3.1.2偏振光的产生偏振光的产生方法有多种，如以下几种：（1）线性偏振光的产生：通过起偏器（如偏振片）将自然光中的电场矢量沿特定方向筛选出来，得到线性偏振光。（2）圆偏振光的产生：利用1/4波片将线性偏振光转换为圆偏振光，或通过特定光学过程产生。（3）椭圆偏振光的产生：通过特定光学过程或组合线性偏振光与圆偏振光得到。3.2双折射现象及其应用3.2.1双折射现象双折射现象是指当偏振光通过某些晶体时，由于晶体中各向异性的光学性质，导致不同取向的偏振光在传播速度和传播方向上发生差异。这种现象通常分为两种类型：寻常光（o光）和非常光（e光）。3.2.2双折射的应用双折射现象在光学和光电子技术中具有广泛的应用，如下所示：（1）波片：通过双折射材料制成，用于改变偏振光的状态，如1/4波片、1/2波片等。（2）偏振分束器：利用双折射材料的特性，实现偏振光的分离。（3）偏振控制器：通过改变双折射材料中的光路长度，实现对偏振状态的调控。3.3偏振器件与偏振光检测3.3.1偏振器件偏振器件主要包括以下几种：（1）偏振片：用于产生和筛选偏振光。（2）波片：用于改变偏振光的状态，实现偏振光的转换。（3）偏振分束器：用于分离和组合偏振光。3.3.2偏振光检测偏振光检测技术主要包括以下几种：（1）偏振光强度检测：通过检测偏振光经过偏振片或其他偏振器件后的光强变化，分析偏振状态。（2）偏振光相位检测：利用偏振光在波片等器件中的相位变化，进行偏振状态的检测。（3）偏振光椭率检测：通过测量椭圆偏振光的椭率，确定偏振状态。通过本章的学习，希望读者能够掌握光的偏振与双折射的基本原理，了解偏振器件和偏振光检测技术在实际应用中的重要作用。第4章光的吸收与发射4.1光的吸收过程光的吸收是光与物质相互作用的重要现象之一。当光通过物质时，物质中的分子或原子会吸收光的部分能量，从而发生能级跃迁。4.1.1吸收系数吸收系数描述了物质对光的吸收能力。它定义为单位长度内光强度衰减的比例，通常用α表示。吸收系数与光的波长、物质的性质和浓度有关。4.1.2贝尔定律贝尔定律描述了光在介质中传播时的吸收规律。它指出，在光程长度相同的情况下，吸收系数与光强度成正比，与光频率的平方成反比。4.1.3吸收光谱吸收光谱是表示物质对不同波长光的吸收能力的图表。通过分析吸收光谱，可以了解物质的组成和结构。4.2光的发射过程光的发射过程是指物质在吸收光能后，重新辐射出光能的现象。根据发射机制的不同，可分为自发发射和受激发射。4.2.1自发发射自发发射是指处于激发态的原子或分子，在向基态跃迁时，自发地辐射出光子的过程。自发发射是自然界中普遍存在的现象。4.2.2受激发射受激发射是指处于激发态的原子或分子，在另一个光子的影响下，向基态跃迁并辐射出光子的过程。受激发射是激光产生的物理基础。4.2.3荧光和磷光荧光和磷光是两种常见的光发射现象。荧光是指物质在吸收光能后，立即以较长的波长发射光；磷光是指物质在停止照射后，仍能持续发光的现象。4.3光谱分析与光谱仪器光谱分析是一种通过分析物质的光谱特性，研究物质组成、结构和性质的方法。光谱仪器是实现光谱分析的关键设备。4.3.1光谱仪的原理光谱仪主要由光源、单色器、检测器和信号处理系统组成。其原理是利用单色器将复合光分解为单色光，然后通过检测器检测各单色光的强度，得到光谱信息。4.3.2光谱仪的类型根据光谱仪的工作原理和结构，可分为紫外可见光谱仪、红外光谱仪、原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪等。4.3.3光谱分析的应用光谱分析在化学、物理、生物等领域具有广泛的应用。例如：物质成分分析、环境监测、生物大分子结构研究等。4.3.4光谱仪器的功能指标光谱仪器的功能指标主要包括分辨率、灵敏度、线性范围、稳定性等。这些指标直接关系到光谱分析的准确性和可靠性。第5章激光原理与技术5.1激光产生与特性5.1.1激光产生原理激光（LightAmplificationStimulatedEmissionofRadiation）即受激辐射放大的光，是一种具有特定频率、相位、极化和传播方向的光。激光产生基于粒子数反转和受激辐射过程。本章首先介绍激光产生的基本原理，包括能级跃迁、粒子数反转以及增益介质中的受激辐射。5.1.2激光特性激光具有以下独特特性：单色性、相干性、方向性和亮度。这些特性使得激光在众多领域具有广泛的应用价值。本节将详细讨论这些特性及其产生原因。5.2激光器及其类型5.2.1激光器的分类根据增益介质、泵浦方式和输出特性，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器等。本节将介绍各类激光器的基本原理和特点。5.2.2常见激光器介绍（1）气体激光器：以气体为增益介质的激光器，如氦氖激光器、二氧化碳激光器等。（2）固体激光器：以固体材料为增益介质的激光器，如红宝石激光器、钕玻璃激光器等。（3）半导体激光器：以半导体材料为增益介质的激光器，如激光二极管、垂直腔面发射激光器等。（4）光纤激光器：以光纤为增益介质的激光器，具有高功率、高效率、紧凑型等优点。5.3激光在光电子技术中的应用5.3.1光通信激光在光通信领域具有重要作用，如光纤通信、自由空间光通信等。本节将介绍激光在光通信系统中作为光源的应用及其优势。5.3.2光存储激光在光存储技术中的应用包括光盘存储、光存储器等。激光的高亮度和方向性有利于实现高密度、高速存储。5.3.3光刻光刻技术是半导体制造的关键工艺，激光光源在光刻机中的应用提高了图案转移的分辨率和效率。5.3.4材料加工激光在材料加工领域的应用广泛，如激光切割、焊接、打标、3D打印等。激光加工具有精度高、速度快、非接触等优点。5.3.5医疗美容激光在医疗美容领域中的应用包括激光去斑、激光脱毛、激光美容等。激光美容具有创伤小、恢复快、效果显著等特点。5.3.6测量与检测激光在测量和检测领域具有重要作用，如激光测距、激光雷达、激光干涉仪等。激光测量具有高精度、高分辨率、非接触等优点。5.3.7激光显示激光显示技术具有色域广、亮度高、功耗低等优点。本节将介绍激光在显示领域的应用及发展趋势。第6章光电子器件与电路6.1光电子器件原理6.1.1光电子器件概述光电子器件是利用光电效应实现光能与电能相互转换的器件。本章将重点介绍几种典型的光电子器件，包括光源、光探测器、光调制器和光开关等。6.1.2光源光源是光电子器件的核心部分，负责产生光信号。本章主要介绍半导体光源，如发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。6.1.3光探测器光探测器用于检测光信号，并将其转换为电信号。本章将介绍PIN型光电二极管、雪崩光电二极管（APD）和光电晶体管等光探测器。6.1.4光调制器光调制器用于控制光信号的强度、相位或偏振态。本章将讨论电光调制器和热光调制器等常见光调制器的工作原理。6.1.5光开关光开关在光通信网络中具有重要作用，用于实现光路的选择和切换。本章将介绍机械式光开关和固态光开关的原理。6.2光电子电路设计6.2.1光电子电路概述光电子电路是将光电子器件与电子电路相结合，实现光信号的产生、传输、检测和控制等功能。本节将简要介绍光电子电路的设计方法。6.2.2光源驱动电路设计光源驱动电路为光源提供合适的电流和电压，以保证光源稳定工作。本节将讨论LED和LD驱动电路的设计方法。6.2.3光探测器电路设计光探测器电路负责将光探测器输出的微弱电信号进行放大和滤波处理。本节将介绍光探测器电路的设计要点。6.2.4光调制器电路设计光调制器电路用于控制光调制器的调制深度和速度。本节将分析电光调制器和热光调制器电路的设计方法。6.2.5光开关电路设计光开关电路实现光路的选择和切换功能。本节将探讨机械式光开关和固态光开关电路的设计要点。6.3光电子器件在通信与显示领域的应用6.3.1光电子器件在光通信中的应用光电子器件在光通信领域具有广泛的应用，包括光发射器、光接收器、光放大器和光开关等。本节将介绍这些器件在光通信系统中的应用。6.3.2光电子器件在光纤通信中的应用光纤通信是光电子器件的重要应用场景。本节将讨论光纤通信系统中光源、光探测器和光开关等器件的作用。6.3.3光电子器件在显示技术中的应用光电子器件在显示技术中也发挥着重要作用。本节将介绍发光二极管（LED）和液晶显示器（LCD）等器件在显示技术中的应用。6.3.4光电子器件在光互连和光计算中的应用光电子器件在光互连和光计算领域具有巨大的潜力。本节将探讨光电子器件在这些领域的应用前景。第7章光学传感器与检测技术7.1光学传感器原理光学传感器是利用光学原理进行检测的传感器，其核心部分为光敏感元件和信号处理电路。本章将重点介绍光学传感器的原理及其工作方式。7.1.1光敏感元件光敏感元件是光学传感器的核心部分，主要包括以下几种类型：（1）光敏二极管：基于PN结的光伏效应，当光照射到PN结上时，产生电子空穴对，从而改变PN结的电阻值。（2）光敏三极管：在光敏二极管的基础上增加一个放大电路，具有更高的灵敏度和响应速度。（3）光电管：利用光电效应原理，将光信号转换为电信号。（4）光栅传感器：通过光栅衍射和干涉原理，将光信号转换为电信号。7.1.2信号处理电路信号处理电路的作用是将光敏感元件输出的光信号转换为可供后续电路处理的电信号。主要包括放大、滤波、整形等电路。7.2光学检测方法光学检测方法具有非接触、高灵敏度、快速响应等特点，广泛应用于各种领域。本章主要介绍几种常见的光学检测方法。7.2.1光谱检测光谱检测是利用物质对光的吸收、发射或散射特性，通过分析光谱信息来检测物质成分和浓度的一种方法。7.2.2干涉检测干涉检测是利用光波的干涉原理，通过分析干涉条纹的变化来检测被测物体的位移、形变等参数。7.2.3全息检测全息检测是利用激光全息技术，记录被测物体光波的振幅和相位信息，通过分析全息图来检测物体的形变、应力等参数。7.2.4光学成像检测光学成像检测是利用光学成像原理，将被测物体成像在探测器上，通过分析图像信息来检测物体的形状、尺寸等参数。7.3光学传感器在环境监测与生物检测中的应用7.3.1环境监测光学传感器在环境监测领域具有广泛的应用，如大气污染物检测、水质监测、土壤污染检测等。（1）大气污染物检测：利用光学传感器检测大气中的有害气体、颗粒物等污染物。（2）水质监测：通过光学传感器检测水中的污染物浓度，如重金属离子、有机污染物等。（3）土壤污染检测：利用光学传感器检测土壤中的污染物，为土壤修复提供数据支持。7.3.2生物检测光学传感器在生物检测领域也发挥着重要作用，如生物分子检测、细胞成像、生物组织检测等。（1）生物分子检测：利用光学传感器检测生物分子之间的相互作用，如免疫检测、DNA杂交等。（2）细胞成像：通过光学传感器对细胞进行成像，研究细胞的结构和功能。（3）生物组织检测：利用光学传感器检测生物组织的形态、结构和功能，为疾病诊断提供依据。光学传感器与检测技术在环境监测和生物检测领域具有广泛的应用前景，为人类生活健康和社会发展提供了有力支持。第8章光通信技术与系统8.1光纤通信原理8.1.1光纤结构及分类本节主要介绍光纤的基本结构、分类及其特点，包括单模光纤和多模光纤的差别。8.1.2光纤传输原理阐述光纤传输光信号的物理原理，包括全内反射、模式理论以及光纤的损耗和色散特性。8.1.3光源与光检测器介绍光纤通信系统中常用的光源和光检测器，分析其功能参数对系统传输功能的影响。8.2光通信器件与设备8.2.1光发射器件讲解光发射器件的类型和工作原理，如激光器、LED等，并分析其功能特点。8.2.2光接收器件介绍光接收器件的原理和功能，包括PIN光电二极管、APD等，并讨论其对系统功能的影响。8.2.3光放大器与光衰减器阐述光放大器（如EDFA、SOA等）的原理、特点及应用，以及光衰减器的工作原理和用途。8.2.4光开关与光调制器讲解光开关和光调制器在光通信系统中的应用，分析其工作原理及功能。8.3光通信网络的规划与优化8.3.1光通信网络结构介绍光通信网络的拓扑结构，包括星形、环形、网状等，并分析各种结构的特点。8.3.2光通信网络设计阐述光通信网络设计的原则和方法，包括网络规划、路由选择、波长分配等。8.3.3光通信网络优化讨论光通信网络优化的目标和方法，包括容量扩展、功能提升、故障恢复等方面的优化策略。8.3.4光通信网络管理介绍光通信网络管理的任务和内容，分析网络监控、功能评估、故障处理等方面的关键技术。第9章光学成像与显示技术9.1成像系统原理光学成像系统是利用光学元件和光学原理将物体表面的光信息转换成可视化的图像信息的技术。本节将重点介绍成像系统的基本原理及其相关技术。9.1.1光的传播与成像规律根据几何光学原理，光线在传播过程中遵循直线传播、反射和折射等基本规律。成像系统利用这些规律，通过光学元件（如透镜、镜片等）对光线进行控制和调整，实现物体成像。9.1.2成像系统的分类与结构成像系统主要分为透射式和反射式两大类。透射式成像系统主要包括透镜、光学纤维等，反射式成像系统主要包括反射镜、曲面镜等。根据成像方式的不同，成像系统还可以分为直接成像和间接成像。9.1.3成像系统的主要功能指标成像系统的主要功能指标包括分辨率、视场角、焦距、光圈等。这些功能指标直接决定了成像系统的成像质量和应用范围。9.2显示技术及其发展显示技术是将电信号转换为光信号，以可视化形式呈现信息的技术。科技的发展，显示技术不断更新，本节将介绍几种典型的显示技术及其发展历程。9.2.1阴极射线管（CRT）显示技术阴极射线管（CRT）显示技术是一种传统的显示技术，其原理是利用电子束轰击荧光屏产生可见光。CRT显示技术具有较高的亮度、对比度和响应速度，但体积大、功耗高。9.2.2液晶显示（LCD）技术液晶显示（LCD）技术利用液晶材料的旋光性，通过控制液晶分子的排列实现光线的开关控制。LCD显示技术具有轻薄、低功耗等优点，但在亮度和对比度方面存在一定局限。9.2.3发光二极管（LED）显示技术发光二极管（LED）显示技术利用半导体材料发光原理，通过控制LED的发光强度和颜色实现图像显示。LED显示技术具有高亮度、高对比度、低功耗等优点，但成本较高。9.2.4有机发光二极管（OLED）显示技术有机发光二极管（OLED）显示技术是一种基于有机半导体材料的显示技术。OLED具有自发光、广视角、高对比度等优点，是当前显示技术的研究热点。9.3光学成像与显示在虚拟现实与增强现实中的应用虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术是近年来迅速发展的新型人机交互技术。光学成像与显示技术在这两个领域发挥着重要作用。9.3.1虚拟现实中的光学成像与显示技术在虚拟现实系统中，光学成像与显示技术主要用于实现用户视野的拓宽