光电子技术前言

20
光传感器
15
30
激光加工设备
10
5 20
0
10
显示元件 发光元件 光纤 光敏元件 复合光元件 光传输网络 太阳能电池 0
前言——全球光电产业发展趋势（日本）
▪
按美国光电子工业发展协会的看法，日本在显示器、光
存储、光通讯及硬拷贝组成本在光电子领域之所以能创
➢ 适应于DWDM系统和增益平坦、具有功率锁定的EDFA制造技 术；
➢ 包含光源（LD）、光探测器（PD）在内的光发送/接收模块单 片集成（DEIC）技术；
➢ 与偏振无关的半导体光放大器（SOA）为代表的能带工程应用 技术 ；
➢ 以蓝光发光器件（LED）为代表的第三代半导体（GaN）材料 和器件技术 ；
光加工生产线；
➢ 西门子公司建立了线包引线激光点焊生产线，接触器 铁芯、衔铁激光焊接生产线，集成电路激光微调生产 线及半导体硅片激光毛化及退火生产线等。
前言——全球光电产业发展趋势（各国动态）
▪ 美国将光电子确定为国家重点发展技术，建立了若干个 光子学技术中心，以及位于亚利桑那大学的“美国光 谷”；
光通信
激光及其它应用
产业内容
光电材料 光学玻璃、光塑料、光学晶体、半导体光电材料及外延材料等
光电元件 发光器件、光探测/接收元件、太阳能电池等
LED显示、液晶显示、等离子体显示、有机发光二极管、有机电致发光显示、场 致发光显示等
扫描仪、表格阅读机、文字识别机、数码相机、激光打印机、激光复印机、光传 真机等
发展起来，产业规模以平均每年10%～20%的速度递
增，一跃成为世界光电子产业的头号大国。
▪
日本在半导体激光器、激光打印机、液晶显示器、
光盘产业等方面长期处于垄断地位。
▪ 日本在光电子领域的这种领先优势，虽然在近几年
受到了美国、欧盟以及其它一些新兴的工业化国家及
地区(如韩国、中国台湾地区)的挑战而有所削弱，但
前言——全球光电产业发展趋势（德国）
▪ 战略目标是：
➢ 开创21世纪激光技术领域科学技术基础。 ➢ 支持革新激光技术，以保持和加强激光器生产与激光
工业应用在国际上的竞争能力。 ➢ 消除激光应用中的科学技术障碍。
▪ 激光加工技术
➢ 国家级激光中心 、激光加工生产线 ➢ 大众汽车厂的齿轮激光加工生产线； ➢ 奔驰汽车厂共有18个厂房，其中有8个厂房安装了激
最终成绩结构
▪ 平时成绩50%+期末考试成绩50%
平时成绩
▪ 1、出勤：缺3次以上课，平时成绩为零， 直接重修；
▪ 2、作业：缺3次以上，平时成绩为零，直 接重修；
前言
全球光电产业背景 全球光电产业发展趋势 我国光电产业的诞生 我国光电产业概况 光电子学科发展史
前言——全球光电产业发展背景
➢20世纪70年代中期 “美国硅谷” 电子时代
➢ 3. 协调大学与企业之间的分工与合作 光电子技术中心大型“康采恩” 哥伦比亚大学及康奈 尔大学的学者及学生参与施乐、惠普、摩托罗拉的实际 研发。
➢ 4. 与国际广泛合作
联合光电子计划
前言——全球光电产业发展趋势（日本）
▪ 日本是世界各国中最早认定“21世纪是光的世纪”
的国家。20世纪80年代以来，光电子产业在日本蓬勃
造业，在光存储方面要加强研究开发，并制定了5年、10
年的发展规划。如今，美国在光通信和光显示产业等方
面已赶上和超过日本。
▪
1998年，美国在亚利桑那州南部的Tucson，以亚
利桑那大学为中心建立了“光谷”。 主要从事精密电子
零件、电子设计软件研发、定位系统、激光、电子资料
传输与储存，以及大型光学镜片及零件的生产与服务。
前言——全球光电产业发展趋势（美国）
发展特点：
➢ 1. 集中于军事领域光电子研发 美国国防的需求是光电 产业发展的一大动力。 “机载激光器”计划 “基于空间的激光器”研究计 划
➢ 2.光电子产业集中度高 大型厂商透过垂直整合，形成庞大的生产体系，这类大 厂占全美光电厂商总数虽不及10%，但却占有超过85% 以上的产值。
存储技术和系统； ▪ 光通信向超大容量、高速率和全光网方向发展，特别是超大容量
DWDM智能光网将成为主要的发展趋势； ▪ 激光技术向全固化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展，激
光技术与其它学科的融合以及应用领域范围将不断扩大。 ▪ 光子计算与光信息处理产业、全光电子通信产业、光子集成器件产
业、聚合物光纤光缆产业、聚合物光电器件产业和光子传感器产业 等，将成为未来光电子产业发展的重要组成。
➢1986年 “国家863计划” 我国高科技健康发展的道路
➢半导体光电子器件＋硅基光导纤维 两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子
技术与电子技术开始结合具有强大生命力的信息光 电子产业。
光纤通信发展趋势 “新摩尔定律”
前言——光电子产业的分类
▪ 按照国际产品产值统计及产业层次
产业类别
光电子材料与元件 光电显示 光输入/出 光存储
激光器
半导体激光器、固体激光器、气体激光器、染料激光器、准分子 激光器等
激光应用
激光工业加工、激光医疗、激光武器、激光科研及其它应用
其它
光传感器（光电、声光、光纤等）、光学器材等
前言——全球光电产业发展趋势
▪ 根据《激光集锦》1997年报导，世界激光器 市场可划分为三大区域：
➢ 美国（包括北美）占55% ➢ 欧州占22% ➢ 日本及太平洋地区占23%
其领先地位一直没有被动摇，特别是在
▪ 消费光电子领域，如激光音响、影碟机、激光打
印机、传真机、数码相机、平面显示器、光驱、光纤
组件系统等。
▪ 据日本光产业技术振兴协会（OITDA）发表 的光学产业日本市场产值统计与预测，2003年度 （2003/4～2004/3）总产值达7.8万亿日元，年 增率19.8％；2004年度（2004/4～2005/3）产值 可望达8.4万亿日元，年增率13.8％；而2005年 度预计增长10.4％，总产值突破9万亿日元。对
▪ 法国国家科研中心、法国电信公司和阿尔卡特公司在巴 黎南部联合建立了国家级光电子技术基地，成为法国光 电子技术领域具有国际先进水平的研究与开发中心；
▪ 德国确定光电子是21世纪初保持德国在国际市场上的先 进地位至关重要的九大关键技术之一；
▪ 英国实施阿维尔计划，意图抢占光电子信息制高点； ▪ 日本通产省联合十多家大公司组建了光子技术研究所； ▪ 澳大利亚成立了光子联合研究中心，重点开拓信息技术
在过去的十年里，图森市及周边地区的人口超过了一百
万，同时亚利桑那州从事光学产业的工人从十年前的
2500名、产出1．8亿美元发展到了现在的25000名工人
产出23亿美元。
前言——全球光电产业发展趋势（美国）
“美国光电产业21世纪发展目标”
➢ 使美国光电产业在全球处于领先地位； ➢ 在光电能源转换技术方面夺取竞争优势； ➢ 光电产业市场占有率和产品增长率持续发展； ➢ 使光电产业对投资者具有更大的吸引力。
4500亿美元
2010年
前言——全球光电产业发展趋势（美国）
▪
美国政府将光电子技术列入“美国国家关键技术”、
“商务部新兴技术”和“国防部关键技术”的研究计划。
1995年，美国光电子工业发展协会（OIDA）在考察和对
比了美国和日本的光电子技术发展情况后，认为美国在
光通信产业要注意市场开发，在光电显示领域要加强制
本企业注重生产技术和消费市场的开发。如NEC公司、日本
电报电话公司(NTT)等，都建立了自己的光电子基础研究实验
室。
前言——全球光电产业发展趋势（德国）
▪ 在欧洲地区激光产业发展最快的是德国，特别 是激光材料加工方面处于世界领先的地位。 ▪ 1986年德国提出了1987-1992年《激光研究与 激光技术》资助重点的BMFT资助计划，在这五年期间 实际投资为2亿6千2百万马克，资助重点与经费分配 为：激光器与元件36%，应用技术与系统集成48.9%， 激光测量与激光分析12.2%，其它2.3%；也就是说约 72%的经费用于激光材料加工的课题（光源、元件、 系统和方法）。 ▪ 承担课题的有科研集团（FHG、MPG、GFE）6个 科研所，9个大的激光中心，高校研究所中的30个科 研组，共约900名科研人员参加。 ▪ 在这期间建立的比较著名的研究所和中心有： 夫朗和费激光技术研究所、柏林固体激光研究所、汉 诺威激光中心、斯图加特光束应用研究中心等。
和新产品； ▪ 我国在武汉建立的“中国光谷”，经过近10年的发展，
在光电子产业的研究与开发方面已跻身世界光电子产业 领军集团。
前言——全球光电产业发展趋势
总的来看，光电子产业各领域呈现出以下发展态势： ▪ 光器件向小型化、高可靠、多功能、模块化和集成化方向发展； ▪ 光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展； ▪ 光输出/入产品向多功能、高速化、低成本方向发展； ▪ 光存储将更多地采用新技术和新材料，开发新一代高密度、高速光
大学、信息产业部电子44所等。
前言——我国光电产业的诞生
▪
国家863计划又是启动和发展我国信息光电子技术的动
力，促使我国信息光电子技术取得长足的进步，已基本掌握
本领域中主要的关键技术。
➢ 先进的量子阱光电子材料和器件技术；
➢ 量子阱DFB-LD制造技术； ➢ 量子阱DFB-LD+EA调制器PIC技术；
前言——我国光电产业的诞生
▪ 国家863计划支持
将光电子器件及其集成技术列为一个主题，同时国家自然科学基金委员
会也布局了光电子学和相关学科的研究工作。
▪ 高素质研发队伍的形成
中科院半导体所 清华大学 武汉邮电科学院 信息产业部电子13所 中科院长春光机物理所 北京大学 华中科技大学 吉林大学、天津大学、南开大学、东南大学、南京大学、重庆
参考教材
1. 光电子技术（第二版）， 潘英俊，2010年2月,重 庆大学出版社
2. 微波与光电子学中的电磁理论（第二版），张克 潜、李德杰 著，2001年5月，电子工业出版社
3. 光波导理论与技术（第一版）， 李玉权 崔敏 编 著， 人民邮电出版社，2002年12月
4. 光波工程，[日本]国分泰雄 著，（先进光电子技 术丛书），科学出版社，2002年
CD、VCD、DVD及光盘机、刻录机等
单模/多模光纤、光纤连接器等
元器件
有源器件
光放大器、光源-光纤耦合器、光源-探测器耦合器、 光源封装器件、光泵浦器件等
无源器件
光开关、光耦合器、光衰减器、光隔离器、分光器、 波分复用器等
系统与设备
光纤传输设备、光纤区域网络设备、光纤通信检测与监控设备、 光纤系统等
前言——我国光电产业的诞生
▪ 光电子技术研究成果的转化产业基地 在863计划支持下，建设了北京、武汉、深
圳、上海、长春、石家庄。
▪ 我国信息光电子产业的群体 武汉烽火集团，深圳飞通光电子技术有限公
司，深圳开发科技股份有限公司，北京海特光电 子公司，福创公司、河北立德电子有限公司，汇 能公司、长春新产业公司、郑州雪城公司，上海 北大蓝光公司，博为公司等等。
▪ 在世界激光市场上日本在光电子技术方面占 首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方 面则美国占首位；而在激光材料加工设备方面则 是 德国占首位。
前言——全球光电产业发展趋势
光电子产业在全世界的产值
5000 4000 3000 2000 1000
0
1400亿美元
1998年
1800亿美元
2000年
造和保持领先优势，可归结为下面三个因素:
▪ 1. 成立“光产业技术振兴协会”
每年3月“日本光产业动向” ，每年7月“InterOpto展览”
▪ 2. 政府对光电子研究的支持
日本对于光电子领域的科学技术研究主要是由通产省给予
支持。
光电子联合研究实验室 “激光五年计划”
▪ 3. 企业大力研发和生产
光电子产业首先在日本形成，还有一个重要的原因就是日
▪
从光电子设备的细目来看，光盘为14897亿日元（占
53%），光输入输出设备8462亿日元（30%） ，光传输设
备2446亿日元（9%），光传感器1005亿日元（4%），激光
加工设备420亿日元（2%）。
2 2 6 11 13 14 49
50
45
60
40
35
50
30
光盘
25
40
光输入输出设备
光传输设备
日本光电子产业的中长期需求预测结果显示， 2010年，日本国内生产需求为122000亿日元， 1995-2010年度的平均年增长率为10.1%。与政 府预测的日本国内15个产业领域需求增长率相比，
光电子产业处于第二位，说明光电子产业仍是今 后需要以更高速度增长的领域。
前言——全球光电产业发展趋势（日本）