专题零 光电子技术概论
光电子技术科学专业技术方案
汇报人：日期:contents•光电子技术科学概述•光电子器件与技术目录•光电子系统与应用•光电子技术科学研究与发展趋势01光电子技术科学概述光电子技术科学的定义光电子技术科学的研究领域光电子技术科学的重要性010*******02光电子器件与技术优点LED具有高效能、长寿命、低能耗、环保等优点。
同时，LED的发光颜色和亮度可以通过控制电流和半导体材料的组成来实现调节。
发光原理LED是一种基于半导体材料的发光器件，通过电流驱动，使得半导体材料中的电子与空穴复合，释放出能量并发出光线。
应用领域LED被广泛应用于照明、显示、背光等领域。
在照明领域，LED已经逐渐替代传统照明器件，成为了主流照明技术。
发光器件（LED）技术探测原理光探测器具有高灵敏度、高速度、高精度等优点。
同时，光探测器可以对微弱光信号进行探测，具有广泛的应用前景。
优点应用领域调制原理01优点02应用领域0303光电子系统与应用高速、大容量、低损耗•光纤通信系统利用光纤作为传输介质，具有传输速度高、容量大、损耗低的优点，可以满足现代社会对通信带宽和传输质量的要求。
在光纤通信系统中，通过采用先进的调制技术、光放大技术等，可以实现长距离、高速率的数据传输。
高分辨率、高灵敏度、实时处理•光电图像处理系统利用光电转换技术将光学图像转换为电信号进行处理，具有高分辨率、高灵敏度、实时处理等优点。
通过采用先进的图像处理算法和计算机技术，可以对图像进行增强、去噪、识别等处理，提高图像的质量和识别精度。
激光技术与应用高精度、高能量密度、远距离传激光技术具有高精度、高能量密度、远距离传输等特点，被广泛应用于制造加工、测距测角、光谱分析等领域。
在制造加工领域，激光技术可以实现高精度、高效率的切割、焊接、打孔等加工操作；在测距测角领域，激光技术可以实现远距离、高精度的测量；在光谱分析领域，激光技术可以作为光源，提供高亮度、高单色性的光谱线，为分析物质成分提供有力支持。
光电子技术概论
§1、问题的提出及概述
•什么是“光电子学”； •什么是“光电子技术”； •什么是“光电子技术基础”；
光电子技术
光通信
无线光通信
量子通信
宽带、高速、长距离（干线，点对点）
城域网
无线接入网
光传感
光纤传感
医疗诊断
生物信息
环境监测
安全监测
其它：光盘、存储、条形码、加工、武器……
波分复用光通信系统
Wavelength Division Multiplexing (WDM)Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA)
➢ 将电子学使用的电磁波频率提高到光频，产生电子 学所不可能产生的许多新功能。
➢
以前由电子方法实现的任务现在用光学方法来
完成 ——光电子学，研究光子与束缚电子的
相互作用，是光子学的第一个阶段。
➢ 激光器的发明(1960年)是20世纪的重大成就之一是 继原子能、半导体、计算机后的又一重大发明
➢ 计算机延伸了人的大脑 而激光延伸了人的五官 是探索大自然奥秘的超级“探针”
光电子技术
ELECTRONIC TECNOLOGY
本书主要内容
绪论 第1章 光电系统中的常用光源 第2章 光辐射的调制 第3章 光辐射探测器 第4章 光电成像器件 第5章 光存储器 第6章 平板显示器件
绪论
➢ §1、问题的提出及概述 ➢ §2、光电子学与光电子技术简介 ➢ §3、 光电子信息产业的重要性 ➢ §4 、光电子技术的应用 ➢ §5 、本课程的主要内容 ➢ §6 、本课程学习方法、要求
信号
λ1
发射机
光放大器
λ1
功放
预放
λn 复用器
光通信：光波频率~ 1016Hz, 允许高频调制，
光电子技术导论
《光电(子)技术导论》教学大纲课程名称：光电子技术导论/ Introduction of Optoelectronics学时/学分：24/1.5先修课程：大学物理适用专业：全校公选开课学院（部）、系(教研室)：理学院物理科学与技术系一、课程的性质与任务本课程为面向全校各专业开设的一门自然科学类的公共选修课。
通过本课程的学习，学生可以掌握光电子学的基本概念和基本方法。
开阔学生的多学科视野，激发学生的学习兴趣。
在初步了解光电子技术中的实际问题和应用的同时，让学生了解光电子技术的最新进展。
二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容1．光学基础知识电磁波谱。
光的波粒二象性：光的波动属性－光波；光的粒子属性－光子。
光波的表示：振幅、频率、相位以及光波的偏振。
光的反射和折射：反射定律和折射定律。
2．光子的产生－激光器光与物质中电子相互作用过程：受激吸收、自发辐射和受激辐射。
激光的特性：单色性、方向性、相干性和高亮度。
激光器的结构及其工作原理。
激光的应用。
3．光波的传输－光波导（光纤）光波导的概念及其类型。
光纤的基本知识概述：光纤的材料、类型、导光原理；光纤的传输特性及其光纤的制作工艺。
4．光信息的传输－光通信光纤通信的发展历程。
光纤通信系统的构成：光发射机、光纤系统和光接收机。
光纤通信系统中常用的光电子器件：光纤连接器、耦合器、衰减器、调制器、光开关等。
激光无线通信：激光无线通信系统的构成、特点及其应用。
5．光信号的探测－光电探测器光电效应：内光电效应和外光电效应。
光电导效应及其应用：光敏电阻及其应用。
光生伏特效应：光电二极管、光电三极管、光电池以及象限探测器和位置敏感器件。
光电子发射效应：光电倍增管。
6．图像信息的光电变换－图像传感器真空成像器件：像管和摄像管。
固体成像器件及：电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体成像器件（CMOS）。
数码相机的基本结构和工作原理。
7．光显示技术阴极射线管显示、等离子显示、LED显示、电致发光显示和液晶显示。
光电子技术LectureN
二．何谓准分子？准分子 激光的能级结构？为 何准分子激光的频谱
较宽？如何泵浦？
二． CO2激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式、能级结构，发
波长，谐振腔结构？
三． 氩离子激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式，能级结构，
发射波长，谐振腔结构，输出偏振，放电管结构？
四． 准分子概念，增益介质，能级结构，与传统激光相比的特点，
泵浦方式，发射波段？
作业五
一．氦-氖激光器中如何 实现0.6328 m波长 输出？激光输出频率
一种是利用兰姆凹陷，即功率-频率
关系，另外也可外设置
○ 参考频。 ○ 如何设置标准频率？
● 腔长的补偿：利用压电陶瓷控制腔 的全反射端镜微位移。位
● 移量由频率漂移量确定。
光电子技术（5）
三、He-Ne激光的谐振腔
谐振腔有三种结构：内腔式、外腔式和半内腔式。
内腔式：谐振腔的两端镜焊接在玻璃外壳上，主要用于小功 率短腔结构。 特点：使用方便，输出激光为非偏振。
1.15 m(c).其中3.39m的增益最高，
通常用玻璃窗抑制3.39m发射或加轴 向非均匀磁场。
1S
3s1
泵浦：气体辉光放电激励，氦原
1s2 He
2p6 Ne
子共振能量转移。
光电子技术（5）
氦-氖激光器的稳频
氦-氖激光器的波场常用于长度计量 标准，所以要求氦-氖激光器的波长 稳定，即稳频。频率取决于谐振腔 的光程长度，而光程长度由几何长 度和折射率乘积确定，而折射率的 稳定不容易控制。所以，通常控制 腔的几何长度。
二、等离子管结构 由放电管、磁场组成。其中放电管要求具有优良的传热性能， 目前，中小功率激光器的放电管使用石墨，而大功率激光器的
《光电子技术基础》(第二版)Chap
当光照射在物质上时，物质吸收光能并释放电 子的现象。
光电效应分类
包括外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。
光电效应原理
光子能量大于物质禁带宽度时，光子被吸收并使电子从价带跃迁至导带，形成 光电子。
光电器件的工作原理
光电子发射
当光照射在物质上时，电子从物质表面逸出的现 象。
光生电流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光电器件受到光照时，产生光生电流的原理。
激光的波长与颜色
激光的波长取决于所使用的物质， 不同的物质产生不同波长的激光， 因此激光可以有多种颜色。
激光器的种类与结构
固体激光器
固体激光器使用固体材料作为增益介质，常见的有晶体和玻璃激光器。 其结构包括增益介质、泵浦源和光学谐振腔等部分。
气体激光器
气体激光器使用气体作为增益介质，常见的有氦氖激光器和二氧化碳 激光器。其结构包括放电管、反射镜和光学谐振腔等部分。
光通信系统的组成与原理
1 2
光源
用于产生光信号，常用的光源有激光器和发光二 极管。
光调制器
将电信号转换为光信号，常用的调制方式有直接 调制和间接调制。
3
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等优点。
光通信系统的组成与原理
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号，常用的检测器有光电二极管和 雪崩光电二极管。
射。
光的干涉与衍射
光的干涉
01
两束或多束相干光波在空间相遇时，会因相位差叠加产生干涉
现象。
光的衍射
02
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物边缘产生衍射
现象。
干涉与衍射的应用
03
干涉和衍射现象在光学仪器、通信等领域有广泛应用，如干涉
光电子系统概论讲解
光信息获取实验室
参考书目
主要教材： 《光电子技术》第2版 梅遂生主编，国防工业出版社， 2008年 参考书： 《光电系统设计基础》 吴晗平主编，科学出版社， 2010年 《微光机电系统》Manouchehr E.Motamedi著 国防工业 出版社，2010年 主要期刊：
1.光电子技术的概念及特点
顾名思义，就是光波段的电子技术。
电磁波谱图
光波段分类
1mm~760nm 红外波段 1000nm~3000nm 短波红外 （SWIR） 3000nm~5000nm 中波红外 （MWIR） 8000nm~14000nm 长波红外 （LWIR） 760nm~400nm 可见光波段 400nm~10nm 紫外波段
光在大气中的传输
吸
散
收
射
不同透过率
不同波长的大气透过率
光在水中的传输
•光的吸收和散射损失很 大
•衰减系数K：表示光的
损失大小 •水的“窗口”在蓝绿光 波段。
水的衰减系数与波长的关系
光在光纤中的传输
几种光纤的损耗曲线
•在光纤中，被纤芯壁反射曲折向前传 输； •光纤纯度高，杂质少，损耗少； •损耗最小的波长因材料而异。
光学学报 中国激光 红外与激光工程 。。。。。。
考 试 方 法 考试课----节课后统一安排考试
考 试 成 绩
考勤（10%） 课堂研讨和平时作业（20%） 期末考试成绩（70%）
第一章 光电子系统概论
1. 光电子技术的概念及特点 2. 光电子系统的基本组成 教学目的
掌握激光雷达探测系统、红外探测/成像系统、微纳光 电子系统等典型光电子系统基本原理、设计及应用。
光电子技术 Chap0 第3章知识要点
处于低能级 E1 上的粒子，有一定概率从外界光信号中吸收一份能量，跃迁到高能级 E2 上，这个过程称为受激吸收.
dN 12 dt st 受激吸收概率 W12： W12 N1
B12 g1 B21 g2 ，
3 3 A21 8πhν21 n 3 B21 c
3 3 n A 8πhν21 3 B c
B12 B21 B ，
前面讨论原子自发辐射时，认为原子的能级是无限窄的，此时的自发辐射光是单色光， 即全部的光强都集中在频率 ν=(E2-E1)/h 上.
实际上原子的自发辐射并不是单色光， 而是分布在中心频率 ν0 附近的一个很小频率范围 内-这就是光谱线展宽（加宽）. 成因：由于每个原子所固有的自发辐射跃迁引起原子在能级上的有限寿命而造成的. 考虑光谱线展宽下爱因斯坦自发/受激辐射系数的修正 不同粒子体系，不同能级间自发辐射的 I 不同，为此引入一个新函数：
2 2
ν H
均匀展宽线型函数的线宽为：
ν H
1 1 1 2π τ s τ c
晶格振动展宽 由晶格热振动引起的谱线展宽，在固体激光物质中其量级远大于前两者. 热振动展宽与温度关系最大，其线型函数解析式很难求，常用实验来测知.
非均匀展宽 粒子体系中粒子的发光，只对谱线内与其中心频率相对应的部分有贡献; 可以区分为线型函数的某一频率范围，是由哪些粒子发光所引起的. 包括: 多普勒展宽与残余应力展宽
W12 不 仅 与 粒 子 本 身 性 质 有 关 ， 还 与 入 射 光 的 能 量 密 度 ρ(ν12) 有 关 ， 即
W12 B12 ν12 ，B12 称为爱因斯坦吸收系数，仅与粒子本身性质有关.
光电子技术概论复习概要
模拟调制 数字调制
应用：光纤通信系统
间接调制：利用晶体电光效应、声光效应、磁光效应等 来实现对激光辐射的调制。
• 4. 直接调制
1、半导体激光器(LD) 【LD的工作原理】
调制
＋
P
(a)
Ga1－ xAlxAs
E
(b)
能 量
n 折
(c) 射 率
空穴
P GaAs
N
－
Ga1－ yAlyAs
电子
复合 异质 势垒
电光扫描是利用电光效应来改变光束在空间的传播方向。
x
A
L
d B
A yB
光束的偏 转方向
电光扫描原理图
光的偏转角连续变化的模拟式扫描（连续位移）—显示
不连续的数字扫描（空间位置“跳变”）—光存储
调制
• 6. 空间光调制器
改变光波在空间的分布。
泡克耳读出光调制器
利用电光效应制成的光学编址型空间光调制器。
直接引起原子或分子的内部电 变为晶格的热运动能量，引
子状态的改变。光子能量的大 起探测元件温度上升，其结
小直接影响内部电子状态的改 果又使探测元件的电学性质
变。
或其他物理性质发生变化。
探测
• 1. 光电探测器
特点：
光子探测器
热探测器
光子器件
热电器件
响应波长有选择性，一般有截 原则上响应波长无选择性，对
它是把图像的光强分布转化为加在BSO晶体上电 压的空间分布，从而把图像传递到读出光束上。
工作过程概述：
➢首先在外电场帮助下建立BSO的内电场，实现 BSO的擦除与激发。 ➢然后，通过短波长光的光电导效应，把空间光强分 布转换成空间电压（电场）分布，实现图像的写入。 ➢最后，通过长波长光的线性电光效应把空间电压分 布恢复成光强（振幅或相位）分布，实现图像的读 出。
光电子技术期末知识点总结
光电子技术期末知识点总结一、光电子技术概述光电子技术是指利用光电效应，将光与电子相互转换的一种技术。
光电子技术主要应用于：信息传输、信息显示、信息储存、光学仪器、光电子器件等领域。
二、光电效应光电效应是指当光照射到物质表面时，物质会产生电子的现象。
光电效应实验证明了光的粒子性，同时也说明了光的能量是离散分布的。
光电效应的主要特点有：阈值频率、最大电子动能、光电流等。
三、半导体光电子器件1. 光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种能将光能直接转换为电能的器件，主要用于光电探测和光电转换。
光电二极管的特点有：高响应速度、高量子效率、低噪声等。
2. 光电倍增管（Photomultiplier Tube）光电倍增管是一种利用光电效应将光信号放大的器件，主要用于弱光信号的检测和测量。
光电倍增管的工作原理是：光电效应 - 光电子倍增 - 电子放大。
3. CCD（Charged Coupled Device）CCD是一种能将光信号转换为电信号并储存起来的器件，主要用于图像传感和图像采集。
CCD的特点有：高灵敏度、低噪声、高分辨率等。
4. 光电晶体管（Phototransistor）光电晶体管是一种带有光电二极管和晶体管结构的器件，能够将光能转换为电能并放大。
光电晶体管的特点有：高增益、高速度、低功耗等。
五、光通信技术光通信技术是利用光信号传递信息的一种通信技术。
光通信技术主要包括：光纤通信、光无线通信和光备份通信。
1. 光纤通信光纤通信是利用光纤传输光信号的一种通信方式。
光纤通信的优点有：大容量、传输距离远、抗干扰能力强等。
2. 光无线通信光无线通信是一种通过空气中传输光信号的通信技术，无需光纤。
光无线通信的优点有：无线传输、容量大、传输速度快等。
3. 光备份通信光备份通信是一种利用光信号进行备份传输的通信方式，常用于保护重要数据的传输。
六、光电信息显示光电信息显示技术主要包括：光电显示器、光电显示模块等。
光电子技术简介
汇报人： 日期:
contents
目录
• 光电子技术概述 • 光电子器件与技术 • 光电子技术的应用领域 • 光电子技术的挑战与发展趋势
01
光电子技术概述
光电子技术的定义
• 光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学技术。它 涉及光电子器件、光电子系统以及光电子应用等方面，是光学 与电子学相互渗透而形成的一门综合性学科。
等领域有着广泛应用。
03
光电子应用
探讨光电子技术在各个领域的应用，如光纤通信、激光雷达、光电显示
、光伏技术等。这些应用为现代社会的发展提供了重要支撑。
光电子技术的发展历程
初始阶段：自20世纪初发现光电效应以来，人们 开始研究光与电子的相互作用，奠定了光电子技 术的基石。
融合与创新阶段：进入21世纪，随着纳米技术、 微纳加工技术等的进步，光电子技术与其他领域 的技术融合，催生出许多创新性的研究成果和应 用。
ห้องสมุดไป่ตู้
04
光电子技术的挑战与发展趋势
光电子技术的挑战与发展趋势
• 光电子技术是研究光电子器件、光电子系统和光电 子应用的科学技术。它是光学与电子学的交叉学科 ，涉及光电子材料、光电子器件、光电子工艺和光 电子应用等方面。随着信息技术的飞速发展，光电 子技术已经成为现代信息技术的重要组成部分，广 泛应用于通信、医疗、军事、工业等领域。
THANK YOU
发展阶段：随着半导体技术、激光技术、光纤技 术等的发展，光电子技术逐渐成熟，并衍生出众 多分支领域。
总之，光电子技术作为一门综合性的学科，在现 代科技领域具有举足轻重的地位。随着科技的不 断发展，光电子技术将在未来发挥更加重要的作 用，推动人类社会的进步与发展。
光电子技术(概要)
r 1 t ) j ( k1
E02t e
要使该式成立，只有
j ( k 2 r 2 t )
z 0
z 0
t z 0 E02t E01t E01 k1 r 1t
z 0
以及 t z 0 k 2 r 2 t k1 r 1
2满足该方程的函数对z的二阶导数应与它对t的二阶导数具有相同的形 式,二者仅差一个常数; 设:Ex的函数为 Ex(t)=f(t)
则满足一维波动方程的函数为
E x ( z, t ) f (t z / v)
Ex(z,t)分别对z与t二次求导易证其是一维波动方程的解
方程的解 传播特性
z z z z H y ( z, t ) Af (t ) Bf (t ) E x ( x, t ) Af (t ) Bf (t ) , v v v v 8 · （单一频率）电磁波的相速 v 1 ，真空中v C 3 10 m/s
E A exp( jkz)
振幅缓变
E (r ) A(r ) exp( jkz)
振幅沿轴向缓变，是指A(r)在z方向波长尺度内变化极缓。 因而该波在保持平面波大部分特定的前提下，波前发生弯曲， 形成近轴光波。
将一个波长内的振幅变化用 A 来表示，则有：
A A A 2 A A Ak z z k z A 缓变 2 A z 2 Ak z 2
B 同时由 E 可得磁场矢量为 t
入射波 反射波 折射波
j ( k r t ) 1 j ( k r t ) B1 B01e 1 1 k1 E01e 1 1 1 j ( k r t ) 1 j ( k r t ) e 1 1 k1 E01 e 1 1 B1 B01 j ( k r t ) 1 j ( k r t ) B2 B02 e 2 k 2 E02 e 2 2 2
光电子技术LectureNew(1)幻灯片PPT
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光电子技术（2）
760
760
3、气体放电的伏安特性
4、气体放电灯的稳流 直流供电用电组稳流
高频交流用电容稳流
低频交流供电用电感
复习要点
1、人造光源的发光效率与理想光效？ 2、发射本领、吸收本领与基尔霍夫定律？
3、黑体概念、黑体辐射分布特点？
4、热辐射体分类、色温与相关色温？ 5、卤钨灯结构、卤钨循环原理及卤钨灯特点？ 6、标准照明体、标准光源、A、B、C标准照明体？
温度较低，形成WX，阻止钨沉积在玻璃壳上而损耗。所以，
卤钨反应抑制了钨损耗，延长了钨丝的寿命。
与白炽灯比较，卤钨灯特点：（1）体积小；（2）光通量稳 定。（3）光效率高，20-30流明/瓦；（4）色温高，达3300K； （5）寿命长。
光电子技术（2）
3、标准照明体 标准照明体指特定的光谱功率分布。 CIE针对不同的用途定义了不同的标准照明体，其中常用的三 种标准照明体为： 标准照明体A：温度为2856K的黑体所发出的光谱 标准照明体B：相关色温约为4874K的直射阳光的光谱 标准照明体C：相关色温为6774K的平均日光的光谱 4、标准光 源标准光源指实现标准照明体的发光源。常用标准光源有三种（3 Nhomakorabea、钨管灯
又名钨管黑体灯，由厚度约25m的钨皮，卷成直径约2mm的 钨管，管长约45mm，管芯装一钨丝，钨管一端开1mm孔径， 钨丝通电发光从此孔射出。钨管放入真空或充氩汽的玻璃壳内。 钨管灯在可见区的发射率很高，是最接近黑体的一种灯。是一 种良好的标准光源。
《光电子技术第》课件
3
作用。
新型光电子器件的发展趋势
探讨新型光电子器件的最新发展趋势， 了解未来技术的潜力和应用前景。
光电子技术在医学、航天、军事 等领域的应用
介绍光电子技术在医学、航天和军事等 关键领域的应用，展示其对社会进步的 贡献。
总结
通过对光电子技术的基本原理、应用领域及未来发展趋势的探讨，我们深入 了解了这一领域的重要性和前景。
半导体物理学基础
探索光电子器件所依赖的半导体物理学原理，理 解其工作原理。
光电子技术与传统电子技术的对比
比较光电子技术与传统电子技术的异同，探讨其 各自的优缺点。
光电子技术应用
光纤通信技术
深入了解光纤通信技 术的原理和应用场景， 探索其在信息传输中 的重要性。
光学成像技术
介绍光学成像技术的 基本原理和应用，展 示其在医学和工业等 领域的广泛应用。
《光电子技术第》PPT课 件
本课程旨在介绍光电子技术的基本原理、应用领域及未来发展趋势，帮助您 深入了解这一领域的知识。
概述
在本节中，我们将介绍光电子技术的基本原理、应用领域及未来发展趋势。
光电子技术基础
பைடு நூலகம்
光的基本概念
了解光的性质和基本理论，为深入研究光电子技 术打下基础。
光电器件的种类及特点
介绍常见的光电器件种类和特点，了解它们在不 同应用中的作用。
光电子传感器 技术
探索光电子传感器技 术在环境监测、生物 医学等领域的应用， 了解其优势和挑战。
光电子显示技 术
介绍光电子显示技术 的原理和种类，展示 其在消费电子产品中 的重要性。
光电子技术的未来
1
光电子技术在智能化、自动化等
2
领域的应用
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 开辟夜战场（全天候、全天时工作）
光电子技术及其应用
1.4 光电子技术的发展与展望
• 大规模光纤用户网络 1）光纤到路边 2）光纤到商户 3）光纤到家庭 • 空间光通信（星际间、卫星间、卫星与地面站以及 地面站之间） • 激光-超快、超强、短波长、宽调谐、小型化
光电子技术及其应用
第一章 光电子技术概论
光电子技术及其应用
1.1 引言
• 电子学与光学的交叉学科 • 是信息技术的支撑 • 美国已把电子和光子材料，微电子和光电 子学列为国家关键技术 • 专家预测：以光电子信息技术为主导的信 息产业产值在2010年将达到50000亿美元， 成为21世纪最大的产业
光电子技术及其应用
光电子技术及应用
锂聚合物充电电池
光电子技术及其应用
1.3.5 光电子技术与军事技术武器装备技术的结合 • 战场信息获取 现代战争战场信息获取依靠 雷达、光电子传感器、声光传感器 • 目标信息侦查（战场图像情报） • 提高制导武器精度
（英美对伊军事打击行动中，精确激光制导炸弹的目标命中率 达90%，普通炸弹仅25%）
光电子技术及其应用
光电子技术及应用
光电子学 Opto-electronics (1955) 1 光学与电子学相结合的产物。将电子学使用的电磁波频率 提高到光频，产生电子学所不可能产生的许多新功能。 2 以前由电子方法实现的任务现在用光学方法来完成---- 光 电子技术。 光子学 Photonics (1970) 1 关于光子的科学及其应用。 “ 从电子学类推，光子学一词描述光子在信息传输中的应 用，包括光子束的产生、导波、偏转、调制、放大，图象处 理、存储和探测 ”。 2 激光 ----光子时代的领衔主角。
光电子技术及其应用
光电子产业及其应用
工业 农业 国防 环保 航空航天 医疗
光电子产业 传统光学产业 光信息产业 光通信产业 激光产业 激光与激光系统
光学材料与元件
光电材料与元件产业
形成精密机械、光学加工、电工技术、光学镀膜、光电集成、计算机自动 化技术等工艺技术的分类
光电子技术及其应用
光电子技术的基本种类和产品
种类
光纤通信设备 信息光学设备 光导航与光显示设 备 工业与医疗设备 军用设备 家用设备
产品
光源、放大器、有线电视分布网、光调制器、转换开关、光纤等 光学处理装置、记忆存储器件、条形码、打印机、图像处理、互联 网、传真、显示器
自动显示内部文件、交通控制系统、光导航设备、驾驶舱显示系统、 光学陀螺仪等 机器人视觉、光学监测和测量、激光加工、激光医疗设备、激光器 等 光纤地面和卫星通信系统、航空航天侦查系统、激光雷达系统、光 学陀螺仪、夜视仪、激光武器等 电视、视频照相机、CD/VCD/DVD、家用传真、显示屏、报警器等
光电子技术及其应用
1.3.3 光电子技术与生物科学和医用技术的结合 • 医学诊断 胶囊内窥镜 直径 0.9cm，长2.3cm 使用CCD或CMOS摄像机，拍摄并传输图片 • 激光医学与诊断 激光手术 激科学技术的结合 • 聚合物光电子学 更高调制频率 更低驱动功率 • 硅/锗激光电子技术 提高信息传输速度和处理能力 有机发光
光电子技术
材料科学技术 军事技术和武 器装备技术
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光电子技术及其应用
1.3.1 光电子技术与信息技术的结合
• 光信息获取技术
望远镜、照相机、显微镜、X光透视仪、雷达等
• 光信息传输技术 • 光信息的存储技术
胶片、磁带、光盘、光学全息存储等
• 光信息处理技术
光学计算机模拟、光计算与光互联、模式识别、人工神经网络
光学 Optics （古希腊） 1 以几何光学和物理光学为基础 各种光学仪器和设备（显微镜、望远镜、照相机、经纬仪、 光谱仪）。 2 以电磁辐射为研究对象（黑体辐射） 3 以光与物质相互作用为主要研究内容（光电效应、光探测 器、新型光源）。 电子学 Electronics (1910年) 1 研究电子运动的各种物理过程和物理现象并加以广泛利用 的科学。 2 研究电波的振荡、传播，电信号的放大、变换，频率的稳 定，混合，检波等等---- 半导体微电子学。
光电子技术及其应用
光电子器件及其应用技术
LED显示 迷你光源 监视设备
热像仪
光电子技术及其应用
光电一体化技术
• 多学科交叉
机械技术 光学 机械 光学技术 电工 机械 电工与电 子技术
精密工 程技术 光电子 技术
• 四个主要领域
光电子技术及其应用
1.3 光电子技术与多科学技术的结合
通信技术 信息科学技术 生物科学和 医用技术
光电子技术及其应用
光子学的突破
1 2 3 1970年L.Esaki 和R.Tsu提出半导体超晶格概念和理论以来，超晶格 和量子阱异质结构的研究得到飞速发展； 谐振腔量子电动力学效应的发现和垂直腔面发射激光器的问世，是 光子学发展过程中在理论和器件上的一大突破； 导波光学、非线性导波光学的发展，在光纤通讯上导致了三项重要 成果： 掺铒光纤放大器、孤子激光器和光孤子的传输、波分复 用技术； 非线性光学及非线性材料、器件的飞速发展，初步奠定了光子学发 展的物质基础； 光子集成已看到曙光；
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一些现代光子、光学理论的建立，有助于光子学理论体系的建立。
光电子技术及其应用
1.2 光电子学和光电子技术简介
• 光电子学是光学与电子学结合的产物 • 1960年世界上第一台激光器的成功研制使 得光学的发展进入一个新的阶段 • 光电子学与光子学本质一样，强调重点不 同。前者强调电子的作用，后者强调光子 的作用 • 应用是光电子学发展的巨大动力
• 光电显示技术
彩电、液晶、激光扫描、激光彩色复印机、印刷机、电影技术
光电子技术及其应用
1.3.2 光电子技术与通讯技术的结合
• 光纤通信 光纤材料的发展（如低损耗石英玻璃光纤） 器件的发展（如砷化钾半导体激光器，高灵 敏度探测器） 单元技术的进步（光分波复用） • 无线光通信 空-空、地-空、地-地、星际光通讯等