半导体光电子学(绪论)
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光电子学有时狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。
三、光电子器件及其应用
1. 什么是半导体光电器件 2. 半导体光电器件的分类 3. 半导体光电器件的发展 4. 半导体光电器件的应用 5. 光电子产业
半导体激光器（LD）的发展
发光二极管（LED）的发展
1965年，GaAsP材料制作的红色LED商用化。
① 信息领域
(1)
全球光通讯网络分布
Global optical communication networks
3个
0.85μm 1.31μm
1.55μm
光纤通信中光电子器件的发展
第一代: 第二代: 第三代: 第四代: 第五代:
GaAlAs LED 和 LD / Si-PIN 和 Si-APD
矿灯（左）及其照明效果
(2) 能源
本田两座梦幻之车：由太阳能电池驱动， 4天行驶3010公里。
目前全球最大太阳能飞机“阳光动力”2号
机翼上装有1.7万余块太阳能电池为飞机提供动力， 白天剩余的能量还可以储存在锂电池组中以供夜间飞行， 完成全程约3.5万公里的环球飞行， 创造了全球不耗费任何燃料、完全依靠太阳能作为动力的飞机环球飞行纪录
从而进一步奠定了半导体光电子学的理论基础。
➢ 半导体激光器的出现； ➢ 后来，在光纤通信需求的强烈拉动下，半导体光电子材
料、半导体光电子器件（激光器、光探测器、光放大器 等）快速发展。
推动了研究者系统地研究半导体中光子与电子相互作用 、光能与电能相互转换，使之成为当今极具活力和发展 潜力的半导体光电子学。
半导体光电子学( 绪论)
绪论
一、课程介绍 二、光电子学及其发展 三、光电子器件及其应用
一、课程介绍
地位作用 （非常重要） 课程性质 （专业基础课，必修） 考核性质和方式 （闭卷） 作业 成绩评定 （平时:考试 30:70）
课程主要内容
绪论 第1章 半导体中光子-电子的互作用 第2章 半导体激光器的结构和原理 第3章 半导体激光器的性能 第4章 半导体中的光吸收和光探测器 第5章 半导体光放大器
0.85m, 短距离, 低速
InGaAsP LED 和 LD / Ge-APD 和 InGaAs-PIN
1.3m
InGaAsP single mode LD / InGaAs-PIN , APD
1.3m 长距离，高速
DFB LD （分布反馈式激光器）/ InGaAs PIN-FET 等
1.55m
QW LD （量子激光器）…
2. 半导体光电子学的发展
➢ 1873年，史密斯（W．Smith）在“不良导体”硒 中看到在光作用下电导增加的现象；
➢ 1887年，赫兹（Hertz）将各种因光而致电的变化 现象统称为光电效应；
➢ 1897年，汤姆逊（Thomson）发现电子； ➢ 1905年，爱因斯坦（Einstein）提出光子学说。
③ 军事领域
④ 光学仪器领域
激光精密测距
光纤传感
⑤ 加工领域
激光焊接机
激光打标(雕刻)机
⑥ 医疗领域
5. 光电子产业
主要分支
光电材料与元件 光成像和显示 传感和数据存储 光信息处理 光学器材产业 光通信 激光器与激光应用
国际光电子产业分析
2005年：光电子产业的产值达到电子产业产值水平； 2010年：以光电子信息技术为主导的信息产业达到
1958年，英国劳森等发明碲镉汞（HgCdTe）红外探测器。
后来，光通讯、信号处理、传感技术的发展，需要高速、高灵 敏度的半导体光电探测器。为此，发展了PIN光电探测器、雪崩 光电探测器（APD）、谐振腔增强型（RCE）光电探测器、金 属半导体-金属行波光电探测器，以及分离吸收梯度电荷和信增 （SAGCM）APD等。
(2)
LED:
各种彩色LED灯
超红 超黄 黄绿
纯绿
超蓝
三基色
各种显示模块
室内外LED滚动显示条屏
动感灯箱广告屏
户外大屏幕彩色显示屏
LED交通灯
全国大部分城市已由传统交通灯替换为LED交通灯。
(3)
② 照明与能源领域
(1) 照明
LED:
LED City
LED汽车车灯
主要得益于低功耗、长寿命、响应速度快的优点。
电子和光子的发现和提出，为发展半导体光电子 学奠定了基础。
➢ 1911年前后，将硒这类“不良导体”称为半导体； ➢ 20世纪前半叶，将电子在半导体中的行为上升到理论高度，
并发现杂质对半导体性能的影响，通过人为掺入杂质改变 半导体的导电性质； ➢ 在研究微观粒子运动规律的量子力学、统计物理、热力学
等现代物理的基础上，形成了半导体物理学。
4月4月222日2日，，世世界界最最大大太太阳阳能能飞飞机机““太太阳阳动动力力2号2号””如如大大风风筝筝一一般般，，在在黑黑夜夜里里滑滑翔翔下下降降南南京京机机场场。
2015年4月22日，“太阳动力2号”在黑夜里滑翔下降南京机场。 驾驶太阳能飞机的是安德烈•波斯贝格（Andre Borschberg）。
光电探测器的发展
最早出现的光电子器件是光电探测器。
1929年，L.R.科勒制成银氧铯光电阴极，出现了光电管。
1939年，前苏联V.K.兹沃雷金制成实用的光电倍增管。 40年代，用半导体材料制成温差电型红外探测器和测辐射热计。 50年代中期，可见光波段的硫化镉、硒化镉光敏电阻和短波红外 硫化铅光电探测器投入使用。
半导体光电子材料与器件性能还需不断提高。 半百度文库体光电子学面临进一步研究的课题：
① 充分开发能带工程的潜力； ② 低维（特别是一维和零维）量子材料的进一步完善和利用； ③ 光子集成（PIC）和光电子集成（OEIC）是半导体光电子
学发展的制高点和永恒的研究命题； ④ 将现有半导体光电子器件的性能提高到极限。
二、光电子学及其发展
1. 什么是半导体光电子学？
是研究半导体中光子与电子相互作用、光能与电能 相互转换的一门科学； 由光学和电子学相结合而形成的新技术学科。
➢ 涉及量子力学、固体物理、半导体物理等一些基础物理； ➢ 关联着半导体光电子材料及其相关器件；
➢ 半导体光电子学的内涵远超出半导体光学或半导体中的 光学性质。 即不是简单地研究将光作用到半导体上所产生的物理现 象，也研究半导体中电子对光子的反作用和能动性。
三、光电子器件及其应用
1. 什么是半导体光电器件 2. 半导体光电器件的分类 3. 半导体光电器件的发展 4. 半导体光电器件的应用 5. 光电子产业
半导体激光器（LD）的发展
发光二极管（LED）的发展
1965年，GaAsP材料制作的红色LED商用化。
① 信息领域
(1)
全球光通讯网络分布
Global optical communication networks
3个
0.85μm 1.31μm
1.55μm
光纤通信中光电子器件的发展
第一代: 第二代: 第三代: 第四代: 第五代:
GaAlAs LED 和 LD / Si-PIN 和 Si-APD
矿灯（左）及其照明效果
(2) 能源
本田两座梦幻之车：由太阳能电池驱动， 4天行驶3010公里。
目前全球最大太阳能飞机“阳光动力”2号
机翼上装有1.7万余块太阳能电池为飞机提供动力， 白天剩余的能量还可以储存在锂电池组中以供夜间飞行， 完成全程约3.5万公里的环球飞行， 创造了全球不耗费任何燃料、完全依靠太阳能作为动力的飞机环球飞行纪录
从而进一步奠定了半导体光电子学的理论基础。
➢ 半导体激光器的出现； ➢ 后来，在光纤通信需求的强烈拉动下，半导体光电子材
料、半导体光电子器件（激光器、光探测器、光放大器 等）快速发展。
推动了研究者系统地研究半导体中光子与电子相互作用 、光能与电能相互转换，使之成为当今极具活力和发展 潜力的半导体光电子学。
半导体光电子学( 绪论)
绪论
一、课程介绍 二、光电子学及其发展 三、光电子器件及其应用
一、课程介绍
地位作用 （非常重要） 课程性质 （专业基础课，必修） 考核性质和方式 （闭卷） 作业 成绩评定 （平时:考试 30:70）
课程主要内容
绪论 第1章 半导体中光子-电子的互作用 第2章 半导体激光器的结构和原理 第3章 半导体激光器的性能 第4章 半导体中的光吸收和光探测器 第5章 半导体光放大器
0.85m, 短距离, 低速
InGaAsP LED 和 LD / Ge-APD 和 InGaAs-PIN
1.3m
InGaAsP single mode LD / InGaAs-PIN , APD
1.3m 长距离，高速
DFB LD （分布反馈式激光器）/ InGaAs PIN-FET 等
1.55m
QW LD （量子激光器）…
2. 半导体光电子学的发展
➢ 1873年，史密斯（W．Smith）在“不良导体”硒 中看到在光作用下电导增加的现象；
➢ 1887年，赫兹（Hertz）将各种因光而致电的变化 现象统称为光电效应；
➢ 1897年，汤姆逊（Thomson）发现电子； ➢ 1905年，爱因斯坦（Einstein）提出光子学说。
③ 军事领域
④ 光学仪器领域
激光精密测距
光纤传感
⑤ 加工领域
激光焊接机
激光打标(雕刻)机
⑥ 医疗领域
5. 光电子产业
主要分支
光电材料与元件 光成像和显示 传感和数据存储 光信息处理 光学器材产业 光通信 激光器与激光应用
国际光电子产业分析
2005年：光电子产业的产值达到电子产业产值水平； 2010年：以光电子信息技术为主导的信息产业达到
1958年，英国劳森等发明碲镉汞（HgCdTe）红外探测器。
后来，光通讯、信号处理、传感技术的发展，需要高速、高灵 敏度的半导体光电探测器。为此，发展了PIN光电探测器、雪崩 光电探测器（APD）、谐振腔增强型（RCE）光电探测器、金 属半导体-金属行波光电探测器，以及分离吸收梯度电荷和信增 （SAGCM）APD等。
(2)
LED:
各种彩色LED灯
超红 超黄 黄绿
纯绿
超蓝
三基色
各种显示模块
室内外LED滚动显示条屏
动感灯箱广告屏
户外大屏幕彩色显示屏
LED交通灯
全国大部分城市已由传统交通灯替换为LED交通灯。
(3)
② 照明与能源领域
(1) 照明
LED:
LED City
LED汽车车灯
主要得益于低功耗、长寿命、响应速度快的优点。
电子和光子的发现和提出，为发展半导体光电子 学奠定了基础。
➢ 1911年前后，将硒这类“不良导体”称为半导体； ➢ 20世纪前半叶，将电子在半导体中的行为上升到理论高度，
并发现杂质对半导体性能的影响，通过人为掺入杂质改变 半导体的导电性质； ➢ 在研究微观粒子运动规律的量子力学、统计物理、热力学
等现代物理的基础上，形成了半导体物理学。
4月4月222日2日，，世世界界最最大大太太阳阳能能飞飞机机““太太阳阳动动力力2号2号””如如大大风风筝筝一一般般，，在在黑黑夜夜里里滑滑翔翔下下降降南南京京机机场场。
2015年4月22日，“太阳动力2号”在黑夜里滑翔下降南京机场。 驾驶太阳能飞机的是安德烈•波斯贝格（Andre Borschberg）。
光电探测器的发展
最早出现的光电子器件是光电探测器。
1929年，L.R.科勒制成银氧铯光电阴极，出现了光电管。
1939年，前苏联V.K.兹沃雷金制成实用的光电倍增管。 40年代，用半导体材料制成温差电型红外探测器和测辐射热计。 50年代中期，可见光波段的硫化镉、硒化镉光敏电阻和短波红外 硫化铅光电探测器投入使用。
半导体光电子材料与器件性能还需不断提高。 半百度文库体光电子学面临进一步研究的课题：
① 充分开发能带工程的潜力； ② 低维（特别是一维和零维）量子材料的进一步完善和利用； ③ 光子集成（PIC）和光电子集成（OEIC）是半导体光电子
学发展的制高点和永恒的研究命题； ④ 将现有半导体光电子器件的性能提高到极限。
二、光电子学及其发展
1. 什么是半导体光电子学？
是研究半导体中光子与电子相互作用、光能与电能 相互转换的一门科学； 由光学和电子学相结合而形成的新技术学科。
➢ 涉及量子力学、固体物理、半导体物理等一些基础物理； ➢ 关联着半导体光电子材料及其相关器件；
➢ 半导体光电子学的内涵远超出半导体光学或半导体中的 光学性质。 即不是简单地研究将光作用到半导体上所产生的物理现 象，也研究半导体中电子对光子的反作用和能动性。