改革开放30年来，一方面我国经济建设和科技进步都取得了巨大成就；但另一方面，我国的经济增长方式还没有根本转变，劳动力素质和科技创新能力不高已成为制约我国经济发展和国际竞争力增强的主要因素。技术创新也常被称为技术研发、技术革新、技术进步或技术发明。面对世界科技飞速发展的挑战，必须把增强民族创新能力提到关系中华民族兴衰存亡的高度来认识。技术研发，总是从某种需要出发，使用缺点列举法、希望点列举法明确存在的问题；使用演绎法、移植法、交叉法、螺旋上升法、组合法和逆向思维法等方法，选定主攻方向，提出解决方案；再通过各个环节的反复试验，直到攻克难关。创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。在当今信息经济和知识经济时代，必须加强对技术研发方法的理解，才能加速创新人才的培养，促进和谐社会建设事业的发展。
历史上，伟大的发明家爱迪生一生中有一千多项发明专利，在发明的高峰时期，甚至每三天就有一项专利，他是如何取得如此惊人的创新成就呢？除了聪明、勤奋以外，还有一个重要的原因就是，他熟练掌握了技术创新的一般方法，在解决具体的问题时，他大量运用了技术创新的各种方法，因而能迅速高效地解决问题。
技术创新的方法有很多，这里选用了最重要和最常用的6种技术研发方法介绍给读者，希望读者在面对技术研发问题时，能够自觉地采用这些方法，扩大思路，从而更有目的地完成创新工作。
3.1 技术演绎法
我们已经知道，演绎法在科学探索中起着重要的作用，尤其在假说的提出、理论体系的建立及科学预言等方面，起着关键作用。正如2.2节所述，演绎法是从普遍性结论或者一般原理出发，结合新的约束条件而推导出新结论或者预言新现象的方法，简单地说，就是从一般到特殊。这种从一般到特殊的思路，同样可以应用在技术研发之中，这就形成了技术演绎法。那么，什么是技术演绎法呢？概括地说，技术研发中的演绎法就是将一般性的技术原理成功应用到具体个别的技术实现之后，进一步将这个原理拓展到其他技术实现的方法。它是应用普遍性的技术原理逐个解决个别性技术问题的一种研发方法。
技术研发中的演绎方法十分重要，它是人们解决技术难题的一条捷径。本节首先介绍某些技术领域发展历程中的技术演绎过程，通过这些案例来说明演绎法在技术研发中是如何进行、起到何种作用，以及如何自觉应用演绎法进行技术创新等问题。
3.1.1 技术演绎法研发的案例
演绎方法在技术研发中有许多成功的例子，如手工电钻，利用螺旋进给的麻花钻头，可以将电机的转动转换为对钻头的进给运动。为了保持钻头进给运动的平稳性，最开始使用的是直流电机驱动，使用效果一直不错。但后来，装修工人要在坚固的钢筋水泥上打洞时，直流电钻根本钻不进去。研发人员想到了物理学中的共振原理，利用一定频率的交流电驱动，钻头不仅有进给运动，还有冲击振动，大大提高了电钻的冲击力，在难以打洞的钢筋水泥上也能成功地打出洞来，大大减轻了工人的劳动强度。
又如汽车的保险装置，也是经历了多次技术演绎才发展到现在的结构，其间，人们引入结构力学的原理，分别采用了中空、蜂窝、毛细多孔结构的缓冲装置，最后，人们发现带气囊的保险杠最安全。
下面，着重从光信息科学技术专业的角度举两例说明。一例是光子晶体光纤的出现，另一例是POTDT技术的发明。
1.光纤发展中的演绎方法
很早以前人们就开始利用光来传递信息，如古代边防常用的狼烟烽火。光在大气中传播会受到许多干扰因素的影响，信号传递的距离和质量大大受限，因此人们通过有线电话的启发，尝试利用导光介质来传递光信号。1870年，英国皇家学会的科学家J ohn Tyndall（首次演示了光在一束细水流中进行全内反射传输的现象，这便是光纤的雏形。
20世纪50年代开始，传统的无线电传输已无法满足人们对通信日益增加的需求，光通信开始成为人们关注的对象。60年代初，激光的出现极大地刺激了光通信的研究。
那时，还在修读博士学位的英籍华人高锟提出了同时以几何光学和波动学说，来进一步理解“波导”问题的全新想法。并进一步提出，以激光的光波作为信息媒介的光导技术才是切合需要的。但是，由于当时的导光介质损耗都相当高，光通信的想法被一些知名学者认为是天方夜谭，而高锟坚持自己的想法，并埋头进行科学实验。为寻找让激光前进的载体，他测试了相当多种类的物质，最终认定了廉价的玻璃是最可用的透光材料，而关键在降低材料中铁、铜、锰等杂质。他提出重要的假说：“只要制造出‘纯净玻璃’，信号传送的损耗就会被减至最低，光就可传送万里。”
1966年7月，年仅33岁的高锟在英国电子工程学会年报上发表了题为《光频率的介质纤维表面波导》的论文。文中提出，用石英基玻璃纤维进行长距离信息传递，将带来一场通信事业的革命，他利用麦克斯韦方程，结合玻璃介质的具体参数，经过严格推导建立了光纤波导的基本传输理论，根据这一理论高锟预言：当玻璃纤维损耗率下降到20dB/km时，光纤通信即可成功。从此，光纤通信革命的序幕拉开了。
1970年，美国康宁（Corning）公司根据高锟的理论研制成功了损耗为20dB/km的石英光纤。
1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。
1973年，美国贝尔（Bell）实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km；1974年降低到1.1dB/km。
1976年，日本电报电话（NTT）公司将光纤损耗降低到0.47dB/km（波长1.2μm）。
1976年，美国在亚特兰大（Atlanta）进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。
1979年是0.20dB/km，1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。
1980年，美国标准化FT－3光纤通信系统投入商业应用。
1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋的TAT－8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋的TPC－3/HAW－4海底光缆通信系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。
光纤从预言到实现仅仅用了不到5年时间，由此引发的光纤通信技术革命从根本上改变了人类的生产生活方式，给人们带来了巨大的方便。一篇文章引起了整个世界整个社会的一场重大革命！2009年诺贝尔颁奖委员会深刻指出：光纤，本世纪最重要的发明之一，人类信息网络社会的基础。以玻璃作为传输介质，通过一根发丝般细小的光纤，能够“刹那间把文本、音乐、图像和视频传输到世界各地”。“光纤之父”高锟因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就，而获得2009年诺贝尔物理学奖，可谓实至名归。
2.光子晶体光纤研究的技术演绎法1987年，E Yablonovitch及S John不约而同地指出，光学系统中也存在带隙现象，在介电系数呈周期排列的三维介质中，电磁波经过散射后，某些波段的电磁波强度会因干涉或衍射而呈指数衰减，使得这些波段的电磁波无法在系统内传输，相当于在频谱上形成带隙，即所谓的光子能带结构，具有这种结构的物质称为光子晶体。1989年，E Yablonovitch及Gmitter首次尝试实验验证三维光子晶体的存在，但未成功。尽管如此，人们开始认识到这种结构的潜力；1991年Yablonovitch 等人卷土重来，严格按照理论要求，调整方案，精心制作，终于获得了一种面心立方结构的完全禁带。
光子晶体出现时，光纤通信正处于快速发展阶段，面对高速率、大容量的信息传输需求，研究者立刻想到利用光子晶体来制造光纤以进一步改进光纤结构，1996年，J.C.Knight等人首先将三维光子晶体的理论与技术原理推广到二维结构的光纤中，得到了光子晶体光纤，并表现出许多不同于普通光纤的特性。此后，人们开始以极大的热情投入对光子晶体光纤的研究，一时间出现了大量结构复杂、功能多样的光子晶体光纤。
从光子能带结构到光子晶体光纤的出现，是人们自觉应用技术演绎法的结果。从光子晶体到光子晶体光纤的研制成功，仅仅用了5年时间，充分说明了技术演绎的威力。
光子晶体的一般原理在光纤中的实现，产生了一门新的技术——基于光子晶体光纤的技术，极大地推动了光纤技术的发展。
3.OTDR的技术演绎
时域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）简称TDR，是一种非常有用、非常成熟的电子测量技术，许多年来，一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。
TDR的早期形式是雷达，可以追溯到19世纪30年代。雷达通常由电磁波发送装置、天线和电磁波接收装置3部分组成，发射装置向外发射电磁波短脉冲，接收装置接收从被测物体返回的反射波，通过测量入射波与反射波的间隔时间，就能判定该物体的空间位置；对反射波（脉冲电磁波）进行细致的分析（如振幅分析），可以得出更多关于被测物体的信息。
将上述时域反射测量原理应用到光学或光纤技术领域中就称为光时域反射（Optical Time Domain Reflec to metry，OTDR）技术。当一个光脉冲在光纤中传输时，除了大部分向前传输外，还有很少的一部分由于光纤内部的折射率分布不均匀，也会出现局部反射。在这个局部反射的光脉冲中，不仅包含了反射点的反射特性，而且根据反射时间可以计算出反射点的位置。这种新的光纤测量技术OTDR由于源自雷达技术，因此也叫光雷达或光纤雷达。
光纤OTDR是基于测量光背向瑞利散射信号的实用化光纤测量仪器，利用它可以方便地从一端进行非破坏性的测量，探测整个光纤线路的损耗情况。第一台OTDR最早由Barnoski和Jensen于1976年提出，首先用于光纤损耗的分布式测量。
1977年Personick首次报道了瑞利后向散射光功率理论公式，据此可以得到光纤传输回路中任意两点之间的损耗情况，奠定了OTDR测量的理论基础。从此，OTDR开始逐渐实用化、商业化，现在已成为光纤系统安装与维护必不可少的工具。
OTDR技术的巨大成功，使得人们想到如何将这一技术应用到更广泛的领域中去，也就是要对OTDR技术作进一步的演绎。OTDR技术只关心反射信号的功率（脉冲形状），而反射光不仅携带了反射点的损耗信息，而且也可以携带偏振信息、相位信息及频率信息（如果发生非线性反射的话）。如果能将这些信息提取出来，就可以构成多种新性能的测量技术。
在OTDR技术提出不久，1980年ARodgers在分析光纤的偏振性质时就提出偏振敏感的OTDR即POTDR概念，POTDR是在OTDR技术基础上通过技术演绎发展起来的。其基本原理为传输光的偏振态随光纤的空间位置不同而连续变化，这时人们常将偏振态函数简化为一维分布，即光纤长度的函数。通过测量这种连续分布的偏振态，可监测光纤系统偏振效应（如偏振相关损耗PDL、偏振相关相移PPS、偏振换色散PMD等）出现的空间分布情况，维护网络安全，而且还可用于实现光纤分布式传感，具有较大的应用前景。这就是目前光纤分布式传感中的一项重要技术。
在OTDR系统的探测器前增加一个检偏器，就构成了一种简单的POTDR，后来在此基础上逐步发展完善结构。POTDR技术的基本原理在于光纤中的瑞利散射光包含偏振信息，并且瑞利散射与散射点入射光的偏振态相同，因此测量各点瑞利散射光的偏振态可以得知光纤中偏振态的演化。
POTDR技术的提出与实现，是OTDR技术原理在偏振测量领域的成功演绎和发展。
