光电信息导论

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光电信息导论6-6

LED芯片技术演变
4.3 LED器件及封装发展趋势
LED封装产品发展路线图
4.4 LED典型应用概况-照明、显示
流明效率
各种照明光源演化
3 种传统技术: •火白炽灯 •荧光灯 &高压气体放电
油灯
4.4 LED典型应用概况-照明、显示
LED的应用领域
• 而
景观照明 LED显示屏汽车组合灯
合金炉
芯片测试
4.1 LED芯片工艺
芯片结构设计
美国CREE芯片
台湾晶元芯片
韩国Optoway芯片
台湾光磊芯片
德国欧司朗芯片
香港晶科芯片
4.2 LED器件封装
LED封装工艺
自动焊线机
自动固晶机
4.2 LED器件封装
白光LED工作机制-白光的形成
白光LED （White LEDs） • 第一种方法: 1993, 当第一个高亮度蓝光LED发明后，根据颜色叠加原理，把红、绿、蓝三色LED经过合理的叠加，可获得白光LED，也就是 RGB白光LED的原理。但这种方法目前并不是主流的白光技术。蓝光芯片之上，荧光粉被蓝光激发，发出黄光，蓝光与黄光的合适叠加产生白光。 •第三种方法：使用紫外LED激光覆盖在其上的RGB荧光粉，产生白光，与传统荧光灯的机理相同。但局限于紫外LED的波长与功率。
备注
UV汞灯的耗电大约是 UVLED的5.6倍
环保
高温，易爆 365nm波长外的其他杂波多含大量红外线 800-1000小时，不宜频繁开闭需要经常更换
见下页图例寿命约是传统光源10倍以上
4.5 LED典型应用-UV领域
紫外LED的应用
Nichia (365 nm)

1光电信息技术概论

光电子信息技术：是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合信息技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。
光子信息技术：也可称光电子信息技术，它是研究作为信息和载体的光子行为及其应用的科学，主要研究光子是如何产生及其运动和转化的规律。所谓光子技术，主要是研究光子的产生、传输、探测和控制的科学技术。
光电子技术研究对象是光电混合系统
7 2020/9/16
信息系统举例
图书阅读：是一个将信息从书本通过光子载体传递到人脑的过程信源——书本；信宿——大脑；变换——载体变换；信道——大气光学通道；还原——视觉、识别；噪声——影响正确识别的因素（光线暗、视力差）信息载体变换过程：书本——光子——大脑。
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（3) 极高的分辨本领
1.角度分辨率： = /(2L)
电磁波波长， L 天线口径脉冲雷达： =5cm, L=1.5m, =0.0174 rad 激光雷达： =10.6m, L=10.6m, =10-4rad
2.距离分辨率： R = c /2
c 光速，脉冲宽度雷达测距仪： =1 s, R=150m 激光测距仪： =100 ps, R=1.5cm
图像处理，模式识别
光电子集成（MOEMS），微纳加工（光刻技术）
空间滤波、光互连、光计算，自适应光学
微光学器件，集成光路
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•光电子技术也可以认为是光波段的电子技术
• 光电信息技术是电子信息技术发展的一个重要阶段，是对光波段的开拓和利用。
•光不仅是支持生命的重要能量来源，也是生活中的重要信息来源。
社，2005.
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光电信息工程与科学专业导论大报告

光电信息科学与工程专业导论大报告随着科学技术和社会的飞速发展，人们对信息的需求量急增，而光电成为了传递信息的主要媒介，在社会信息化中起着越来越重要的作用。

尤其在经过这些年与相关技术相互交叉渗透之后，其技术和应用取得了飞速发展。

由此发展而来的光电等技术产业已经运用到了家家户户，极大程度的改变了老百姓的生活方式。

作为一个新兴产业，可以说有着巨大的发展潜力。

对国家经济和科技持续发展起着举足轻重的推动作用，光电子技术在国内外正掀起一阵热潮。

因此我们国家也投放大量资金到光电子技术的研究与开发当中光电子技术在我们生活中真的无处不在，可以说涉及各个领域。

光电行业，“光电”顾名思义，当然跟光与电有着密不可分的关系，依照光电使用的性质不同，通过百科了解大致可以将光电产业分为七大领域：（1）光电材料与组件（2）光电显示器（3）光学组件与器材（4）光输入（5）光储存（6）光纤通讯（7）激光及其它光电应用在以上七大领域专业中，本人对光通信及光纤通信专业领域比较感兴趣。

接下来，我将谈论该专业新的发展动态,应用范围,应用前景,发展（技术）难点等几个方面来论述。

一、光纤通信的应用范围1-1通信应用在当今信息化的时代下人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信大量运用于互联网、有线电视和（视频）电话。

与传统同轴电缆和双绞线相比，光纤通信容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。

其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。

如今的5G通信的发展也要依靠光纤通信的加持，当今社会的光纤通信应用越来越广泛，因而受到了人们的热烈欢迎。

1-2传感器应用应用于生活中路灯的光敏传感器，红外传感器，广泛运用于汽车中的温度传感器，交通中测速雷达传感器、闯红灯，在与敏感元件组合或利用光纤本身的特性，可广泛用于工业测量流量、压力、温度、光泽、颜色等在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。

光电信息科学与工程vr方向导论心得体会

光电信息科学与工程vr方向导论心得体会三个专业分流方向：电子科学与技术、电子信息科学与技术、光电信息科学与工程（光学工程方向）。

光电信息科学与工程专业（光学工程方向）（下简称为光学工程）的主要研究方向为：光学遥感技术、光电制导与仿真、空间光电信息技术、现代光电检测技术、目标探测与识别技术、先进光学加工与检测技术以及现代光学技术。

主要从事光电信息技术方向的研究、设计、制造及新产品、新技术、新工艺的研究与开发等工作。

研究的成果可以应用于民用、航天、军工等多个领域，我校光学工程专业在国内各开设院校中排名第五位。

不同于其他学院开设的光电信息科学与工程专业，21系分流方向中的光电信息科学与工程主要研究光学的实际应用，采用国际前沿的科学技术，面向航天和军工领域，是中国硬实力的提升的坚实后盾。

电子科学与技术专业又称光电子，我所理解的光电子专业主要以激光为主，兼顾微电子的某些研究领域。

现如今激光的应用领域正越发的广泛，包括军事、医疗、食品、通信等越来越多的领域中都出现了激光的身影。

激光专业在我国的发展是中国少数的较之国外的诞生以及发展时间相差极短的专业之一，由于个人在本学期内自发的学习了激光距离选通成像这一课题，并参观了我校的激光实验室，使我对于激光行业发展前景之广泛以及激光对于我们生活的不可缺失性有了更加深切的体会与理解。

工大的一代代老一辈的航天人通过他们的不懈的努力以及无私奉献的精神，为中国的激光事业做出了巨大的贡献。

电子信息科学与技术专业即微电子专业不同于其他两个专业与光密不可分的研究方向，主要研究方向为：集成电路设计、物联网技术、纳米技术、系统芯片及IP 设计以及集成传感器等。

在小学期的最后一堂专业导论课中，两位来自微电子专业的老师分别就物联网技术以及MEMS 与微系统进行了由概念到发展前景到多方面应用的全面的讲解。

数字媒体时代，社会上急需兼具电子领域以及计算机领域能力的人才，微电子行业的飞速发展表现出社会对于微电子领域的巨大的需求，且微电子行业研究范围广泛，有巨大的应用前景。

光电信息技术导论复习提纲

光电信息技术导论复习提纲一名词解释：1.LD与LEDLD LD，镭射影碟、激光视盘，用于电视、电影和卡拉OK的双面视频光盘。

LED，发光二极管。

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

2. DWDM和CWDMDWDM，密集型光波复用，是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。

CWDM，稀疏波分复用器，是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。

3.LCD、CRT和PDPLCD，液晶显示器。

CRT一种使用阴极射线管的显示器。

PDP，等离子显示板，是一种利用气体放电的显示技术。

4.PWM和FRCPWM，脉冲宽度调制，是对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

FRC，动画专家，进一步提高电视画面动态清晰度。

D和JfETCCD，电荷耦合元件，能够把光学影像转化为数字信号。

JFET，N沟道(或P沟道)结型场效应管。

6.EDFA和FRAEDFA，掺饵光纤放大器。

FRA，高灵敏探测器。

7.OADM和OXCOADM，光分插复用器，在光域实现支路信号的分插和复用这样一种设备。

OXC，光交叉连接，是一种多功能OTN传输设备。

8.SDH和PDHSDH，同步数字体系，用于在物理传输网上传送经适配的净负荷。

PDH，准同步数字系列。

9.ICCTT和ITUCCITT，国际电报电话咨询委员会，是国际电信联盟（ITU）的常设机构之一。

ITU，国际电信联盟是联合国的一个专门机构。

10.SONET和STMSONET，同步光网络，是使用光纤进行数字化信息通信的一个标准。

STM，同步传送模块，STM是一种信息结构。

二、简答题11.产生激光的必要条件？1.受激幅射。

2.要形成激光，工作物质必须具有亚稳态能级。

3.在常温下，吸收多于发射。

4.有一个振荡腔。

5.使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多得多。

12.激光医疗研究重点在哪？1.研究激光与生物组织间的作用关系；2.研究弱激光的细胞生物学效应及其作用机制；3深入开展有关光动力疗法机制、激光介入治疗、激光心血管成形术与心肌血管重建机制的研究，积极开拓其他新的激光医疗技术。

《光电信息导论》课程教学大纲(本科)

光电信息导论（Optoelectronic information introduction）课程代码：03410006学分：1学时：16（其中：课堂教学学时：16 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时：0 ）先修课程：大学物理适用专业：光电信息科学与工程教材：自编讲义一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《光电信息导论》是光电信息科学与工程专业必修的专业引导性课，主要介绍光电信息专业的专业前沿知识，应用技术和产业发展现状。

通过一些列讲座，使学生对光电信息的技术、应用与发展有较全面的认识，了解光电信息科学与工程专业的研究内容与及需要掌握的专业知识，并为学生今后开展的专业学习增强学习兴趣和对专业前景的认识，并为以后在光电研究领域的方向选择提供指导。

本课程为讲座性质课程，授课老师为本专业多名教师，每人讲授光电领域的一个方向研究内容，以课堂教学为主并结合随机讨论的形式进行。

（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。

应包括知识目标和能力目标。

）课程目标1：能了解从事光电信息科学与工程专业工作或研究所需掌握的自然科学，工程基础和专业知识。

课程目标2：能了解光电信息科学与工程专业的前沿研究方向，应用技术和产业发展现状。

课程目标3：能针对光电信息科学与工程的某个领域展开文献检索和调研，给出有效的结论，并进一步了解本领域研究及应用现状。

二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一讲光纤及其应用（一）课程内容（1）光纤通信技术发展历史及技术特点；（2）光纤技术在激光、传感、照明等领域的应用；（二）教学要求（1）了解光纤通信技术的发展历史与光纤通信的主要优点；（2）了解光纤在通信、激光、传感、照明等领域的典型应用；（三）重点与难点光纤通信技术发展历史、光纤结构、工艺及典型应用。

第二讲纳米材料非线性光学进展（一）课程内容（1）非线性光学概述；（2）非线性光学研究进展；（3）多光子吸收研究进展；（二）教学要求（1）了解非线性光学基本概念；（2）了解非线性光学的应用范畴；（3）了解纳米材料的非线性光学研究进展；（三）重点与难点非线性光学与线性光学区别，多光子吸收基本概念。

2019保研光学工程专业复试面试题目参考

1、谈一下光通信的优点。

2、谈一下Ａｒｍ单片机的优点。

3、说下激光的空间相干性是什么含义4、ＷＤＭ是什么意思，英文全称是什么5、用一个实验证明光的波粒二相性。

（用单光子的杨氏干涉实验证明）光电信息导论1.激光的工作原理，.近红外的波长范围.问的是半导体的能带结构4.问了下单个光子通过杨氏干涉实验的现象是什么问了一下常用的光电转换器件是什么。

固体激光器和气体激光器哪种比较好，问什么好？1。

透镜折射率与哪写参数有关2。

提高显微镜的放大率，目镜和物镜的焦距任何变化3。

显微镜的分辨率与那些有关4。

光纤的折射率任何分布的5，当光纤纤芯直径小于光线波长时，能不能传输该光线，为什么6，基本常识，普浪克常数是多少，单位是什么。

什么是成像？有哪些光电转换器件，各自的原理是什么，灵敏度哪个高哪个低各种传感器的反应时间比较，ccd的为多少倍增管的二次发射原理是什么……关于焦距可调的液晶透镜问题，激光测距的具体原理是什么？在时域或者空域上采集了n个采样点，傅氏变换后，变成几个点？解释一下拉氏不变量的具体含义？电介常数是什么空间调制传递函数是什么MTF表示某一频率的正弦光强函数经过光学系统后的对比度变化激光的特性，调Q的原理。

近红外区用什么探测器（红外CCD）。

导数的物理意义。

空间相干性。

迈克尔逊干涉仪，白光还是激光容易干涉？干涉与衍射的区别与联系。

各种像差的英文名。

瑞利判据，瑞利散射，色散。

折射率的物理意义。

介电常数的范围。

太阳过透过玻璃窗能不能看到彩色条纹。

固体激光器和气体激光器那个比较好，为什么？白光和红光激光那个聚焦比较好（从模式方面考虑）。

透镜折射率与哪写参数有关提高显微镜的放大率，目镜和物镜的焦距如何变化显微镜的分辨率与那些有关光纤的折射率如何分布的光纤的折射率如何分布的当光纤纤芯直径小于光线波长时，能不能传输该光线，为什么基本常识，普浪克常数是多少，单位是什么什么是成像？有哪些光电转换器件，原理是什么，灵敏度哪个高哪个低？各种传感器的反应时间比较，ccd的是多少？光电倍增管的二次发射原理是什么？激光测距原理。

光电信息导论

光电信息导论
中山大学电子与信息工程学院王钢
stswangg@
参考书目：
《半导体物理学》刘恩科（第七版）《半导体器件物理》施敏（第三版）
1. 半导体光电子基本理论
1.1 晶体结构 1.2 晶体能带理论 1.3 半导体中的光学过程 1.4 半导体的极性与掺杂 1.5 半导体PN节
能带的形成
1. 原子外层电子能级相互作用，形成成键态和反键态。由于电子态的相互作用（类似于库伦排斥力），成键（能级低）和反键（能级高）态相互分离。两者之间不能有电子态存在。（其具体过程是量子力学的推导结果，本课程不要求掌握。） 2.对于晶体而言，其由无穷多个原子组成，所形成的反键态十分密集的排列在一起，形成了导带，导带内的电子能级排列得十分紧密，可以认为是近似连续分布的。价带也有类似的情况。
窄禁带半导体
1.4
窄禁带半导体
2.3
宽禁带半导体
3.3
宽禁带半导体
3.4
宽禁带半导体
6.1
宽禁带半导体或
绝缘体
8.6
绝缘体
从能带角度来理解，材料的导电性取决于其禁带宽度。对于金属，由于其电子态之间的排斥力较弱，不足以分开导带和价带，因此导带和价带部分的重叠，材料中存在半满带。
半导体在绝对零度时是绝缘体，但由于带隙相比绝缘体小，在特定情况下容易导电（热激发、光激发、掺杂等）。
半导体光吸收（探测）过程
1. 半导体的价带全满，导带全空，
此时处于基态（稳定态）。
2. 吸光过程：光子入射后，价带
电子吸收光子，向上跃迁；此
时由于导带是空的，能够容纳
电子，因此向上跃迁的电子允
许进入导带。
3. 由于禁带中没有电子态，向上

光电成像导论-_第一章___演示文稿

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四个过程的几率：
1. 电子的俘获几率 ra (a) (b) ra ∝ 导带中电子浓度 n，电子浓度越高，ra 越大 r a ∝ N t （1 －f ） f —电子占据复合中心的概率；（1－f） —电子不占据复合中心的概率； Nt(1－f) —电子不占据复合中心的总数，占得越少，俘获得越多。
式中： Nt —复合中心的浓度；
缺陷对于载流子的寿命起着十分重要的作用。
7
• 假定：缺陷只能在Eg中产生单能级Et，这些缺陷称为复合中心。 • 载流子复合的四个基本过程：
Ec
Et
Ev
前 (a) 俘获电子
后
前
后
前
后
前
后 (d) 发射空穴
(b) 发射电子
(c) 俘获空穴
图1-3
载流子复合的四个基本过程：
过程(a)：复合中心从导带俘获一个电子；过程(b)：复合中心发射一个电子到导带；过程(c)：复合中心从价带俘获一个空穴；过程(d)：一个空穴从复合中心发射到价带。总复合必须包括两个过程： (1) 一个电子从导带中消失（过程a）； (2) 一个空穴从价带中消失（过程c）。
定义：R－单位体积、单位时间内复合的载流子数。 R由两部分组成： ①净复合率V：即热平衡载流子的复合率 ②热复合率Vth：显然，热复合率＝热产生率，即
Vth＝Gth
于是： V＝R－Gth
6
1.1.2 载流子复合过程的动力学实际的半导体，存在：
1. 位错（position Confussion）； 2. 层错（Layer Confussion）; 3. 某些深能级杂质（deep energy level impurities）; 破坏晶体势场准确的周期性，产生局部（深）能级，或禁带中的能带。对于电子输运来说，这些能带起着这样的作用：上下楼梯的台阶。输运的概率取决于初始和最后能级的能量差。

光电子信息导论课程教学大纲

教学内容光的波动
特性介质波导
和光纤课题讨论半导体科学和发光二极管课题讨论光放大器和激光器课题讨论光探测器和图像传感器课题讨论光的偏振和调制课题讨论
Байду номын сангаас
学时 6 6 2 7
2 7 2 6
2 6 2
教学方式作业及要求基本要求
授课
2‐3 题作业
熟悉
授课
2‐3 题作业
熟悉
课堂讨论
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标 (Learning Outcomes)
1．加深学生对物理现象特别是光物理和半导体物理本质的理解。 2．拓展学生了解光电子领域的前沿基础应用。 3．提高学生整体素养，为其开展实验物理奠定良好的基础。
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule &Requirements)
光电子信息导论课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码
学时
学分
（Course Code）
PH328
（Credit Hours）
48
（Credits）
3
课程名称
光电子信息导论
（Course Name）
Introduction to optoelectronics
课程性质 (Course Type)
习题
授课
2‐3 题作业
专业熟悉
考查方式课堂提问和作业课堂提问和作业 PPT 报告课堂提问和作业
课堂讨论专题论述
授课
2‐3 题作业
课堂讨论专题论述
授课
2‐3 题作业

光电专业导论课程的建设与教学方法探索实践研究

光电专业导论课程的建设与教学方法探索实践研究孟雪琴摘要：专业导论课程在高校学生学习过程中具有举足轻重的作用，通过专业导论课程让学生了解专业特点、发展动态，可以激发学生的学习兴趣。

本文浅述了我院光电专业导论课程的构建与探索，结合CDIO教育理念，给出了具有特色的教学方式方法。

关键词：CDIO;专业导论;教学方式【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2019）07B-0025-03专业导论课程是为了让在校大学生了解本科专业内涵特点、专业与社会经济发展的关系、专业涉及的主要学科知识和课程体系等方面的信息，帮助他们形成较系统的专业认识，了解专业发展趋势的要求而开设的。

该课程在高校学生学习过程中具有举足轻重的地位。

为了达到较好的教学效果，从2014级起，我院全面进行CDIO教学改革，为了融入CDIO教学理念，笔者对光电信息科学与工程专业导论课程的建设及教学方法进行了探索。

一、光电专业概况及专业导论课概况光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。

1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。

经过十多年的探索，从1970年代后期起，随着半导体光电子器件和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并形成具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电技术专业主要为这些产业输送和培养专业人才，毕业生就业的主要方向为光信息显示设计、光电器件设计以及光电控制系统设计。

然而，新生在入学之前对本专业知之甚少，不清楚今后的方向，不清楚各门课程的联系，学习缺乏动力，对前途感到迷茫，看不到毕业后的方向，让学生认同所学专业，了解所学专业，建立明确的学习方向，是专业导论课开设的目的。

我院光电专业办学时间较短，在过去的几个年级，仅在每年新生入学时开展专业引导教育，时间为2课时，由专职老师简单介绍一下人才培养方案和专业概况。

由于学生刚刚入学，一切都处于懵懂和新奇状态，对这些内容的关注和理解远远不够，因此，两课时基本上不会留下什么印象。

光电导论02

Introduction to OptoelectronicsWeek –2Color science-1 andRay Optics國立台灣大學光電所李允立Yun-Li Liyunli@.twFeb. 27, 2008Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[1]The beginning of color science•Mankind's efforts to deal with light are as old as recorded history but the foundations of modern color theory rest with scientists of the seventeenth century. Sir Isaac Newton(1642-1727), with his famous prism experiments, was the first to show that light is a mixture of all the colors of the visible spectrum (1672). He reinforced this finding by proving that when the seven-color band was passed through a reversed prism, the colors recombined to form white light.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[2]Wavelength = Color ?Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[3]Generation of Color1.Light source illumination--Visible range2.Objective interaction--absorption, transmission,reflection, scattering, …3.Produce stimulus--Photons4.Receive stimulus--Eyes5.Interpret stimulus--BrainIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[4]Eye structure•Cornea (角膜): The transparent, blood-free tissue covering the central front of theeye that initially refracts or bends lightrays as light enters the eye. Contact lensesare fitted over the Cornea.•Iris(虹膜): The colored part of the eye iscalled the iris.It controls light levelsinside the eye similar to the aperture on acamera. It regulates the entrance of thelight.•Pupil(瞳孔) The opening at the center ofthe Iris of the eye. It contracts in a highlevel of light and when the eye is focusedon a distant object.•Lens(水晶體) The eye's natural Lens.Transparent, biconvex intraocular tissuethat helps bring rays of light to a focus onthe Retina.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[5]The retina 視網膜•The human retina covers an area inside theeye of about 1100 mm2and its averagethickness is about 250 μm, giving it avolume of tissue of about 275 mm3.Within this rather small volume areestimated to be about 200 million nervecells of different kinds that are directlyinvolved with the early stages of theprocessing of the visual stimulus reachingthe retina..Light comes in from the left side and reach thereceptor, rods and cones.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[6]Photo-receptors –rods and cones•The outer segment of a rod or acone contains the photosensitivechemicals. In rods, this chemicalis called rhodopsin(visualpurple)•In cones, these chemicals arecalled color pigments.•The retina contains about 120million rods and 6 million cones. ref: Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[7]Fovea•The fovea is the center most part ofthe macula. This tiny area isresponsible for our central, sharpestvision. A healthy fovea is key forreading, watching television,driving, and other activities thatrequire the ability to see detail. Ithas no blood vessels but a veryhigh concentration of conesallowing us to appreciate color.•Note that there is no rod at fovea.• 1 –2 degree view angle.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[8]Visual fields•視野：一般人眼可見左右各90º~100º的立體角度，視軸以上為50º~60º，以下為60º~70ºFrom Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[9]Blind spot•The area on the retina withoutphotoreceptors that respond tolight. An image that falls onthis region is not seen. Theoptic nerve exits the retina atthis location on its way to thebrain.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[10]Sensitivity curve of different conesRef. 科學人54, 2006 AugIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[11]Eye Sensitivity FunctionIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[12]Ref. 科學人54, 2006 AugIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[13]Ref. 科學人54, 2006 AugIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[14]Colormetry(比色法)•Empirical generalization–The way to quantitatively describe a color.–To describe the same colors–To decribe the difference of different colors perceived by human eyesIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[15]Trichromatic generalization•Color matching–Many color stimuli can be matched in color completely by additive mixtures of three fixed primary stimuli whose radiant power has been suitably adjusted•Additive mixture means a color stimulus for which the radiant power in any wavelength interval, small or large, in any part of the spectrum is equal to the sum ofthe powers in the same interval of the constituents of the mixture, constituents thatare assumed to be optically incoherent.–The choice of three primary stimuli, though very wide, is not entirely arbitrary. Any set that is such that none of the primary stimuli can be color matched by a mixture of the other two may be used.Thomas Young (1773-1829)Hermann von Helmholtz(1821-1894)Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[16]Color matching experimentYellow light of 589.3 nm is shown onthe lower half of the field. Light of 546nm and 670.8 nm is shown on theupper half. When both the red andgreen lights illuminate the upper fieldat the appropriate relative intensities,observer reports that both the upperand lower fields are the same color.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[17]Color Matching FunctionIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[18]2008/02/27 Page [19]Introduction to Optoelectronics S to c k m a n a n d S h a rp e (2000) 2-d e g c o n e fu n d a m e n ta ls0.00.20.40.60.81.01.2380430480530580630680730780830W a v e le n g th (n m )R e l a t i v e A b s o r b a n c eR e d C o n e l(λ)G re e n C o n e m (λ)B lu e C o n e s (λ)Color matching functions and cone response functionsTristimulus space•To present the color quantitatively.•Given the validity of the tri-chromatic generalization, it is possible and convenient to represent color stimuli by vectors in a three-dimensional space, called the tristimulus space.•In the description of tristimulus space and its properties, color stimuli are appropriately denoted by boldface letters, such as Q, R, G, and B. Whereas Q represents an arbitrary color stimulus, the letters R, G, B are reserved for the fixed primary stimuli chosen for the color-matching experiment that is assumed to be at the basis of the discussion.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[20]Further explanation• Consider the monohromatic stimulus Eλ at λ = 475 nm. At that wavelength we read off the value r(475)= -0.045, g(475)= 0.032, and b(475)= 0.186 which are the tristimulus values of E475 and thus,•The negative amount of the “red” primary stimulus R signifies that in the actual color match, 0.045R had to be added to E475 in order “desaturate” E475 sufficiently to obtain a complete color match with the mixture 0.032G + 0.186B. Thus, the equation for the actual color match reads as follows:Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [21](r, g) chromaticity coordinatesIntroduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [22]From W&S, Color science Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester 2008/02/27 Page [23](r, g) chromaticity diagramFrom W&S, Color science Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester 2008/02/27 Page [24]Criteria for CIE XYZ system • CMFs are non-negative over visible wavelengths. (i.e. any color is represented by 3 positive values). • Equal amounts of the Primaries produce white. (i.e. X=Y=Z for stimulus of equal luminance at each wavelength). • The y color matching function is defined to match the luminous-efficiency function of the human eye.Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [25]CIE 1931 x, y, z color matching functions• They are imaginary (non physical) primaries chosen so all luminance information in any mixture of the three is contributed by y. Another condition of their choice makes the three color-matching functions have non-negative values at all wavelengths. The color-matching functions shown below are normalized to have equal valued integrals over the visible spectrum.Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [26]CIE 1931 chromaticity diagramIntroduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [27]How to get the chromaticity coordinatesLe,λ (Green)IntensityX350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wave Length (nm)X (λ ) = Y (λ ) = Z (λ ) =780380 780∫ L λ r ( λ ) dλe, e,X(λ) , Y(λ) , Z(λ)380∫ L λ g ( λ ) dλ ∫ L λ b ( λ ) dλe,780CIE 1931X (λ ) X ( λ ) + Y (λ ) + Z ( λ ) Y (λ ) y (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ ) Z (λ ) z (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ ) x (λ ) =380Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [28]Illuminants ELe,λ1.2 10.8 Intensity0.60.4X400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Wavelength (nm)0.20 350X (λ ) = Y (λ ) = Z (λ ) =780380 780∫ L λ r ( λ ) dλe, e,x (λ ) =380∫ L λ g ( λ ) dλ ∫ L λ b ( λ ) dλe,780380X (λ ) X ( λ ) + Y (λ ) + Z ( λ ) Y (λ ) y (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ ) Z (λ ) z (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ )x(λ ) = 0.333 y (λ ) = 0.333 z (λ ) = 0.333Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [29]Dominant wavelength and color purityB AEFrom E. Fred Schubert Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester 2008/02/27 Page [30]There are many way to specify colorIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[31]Color Mixing•Red, green, blue appear as white•Red and blue appear as magenta•Green and blue give cyan•Red and green give yellowIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[32]2008/02/27 Page [33]Introduction to OptoelectronicsAdditive Color mixingColor gamut (色域):•the largest color gamut can be reached by using LED technology.Linearity of color mixing •Di-chromatic: color can be mixed along the lineconnecting the two points •Tri-chromatic: color can be mixed within the triangleMetamerism(同色異譜色)在特定照明和觀測條件下，兩個物體所反射的輻通量的光譜成分不同，而顏色卻互相匹配，並擁有相同的三刺激值Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[34]How do we quantify light sources?Saturated color: Single wavelengthWhite light:Broadband2008/02/27 Page[35]Introduction to OptoelectronicsStandardized White IlluminantsIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[36]2008/02/27 Page [37]Introduction to OptoelectronicsWhite LED•GaN based LEDs generate UV light •UV light is absorbed by appropriate phosphor(s)•Phosphor converts UV radiation to light of desired colors•White light generation by phosphor mixingContacts(InAlGa)Nn-GaNUV/BluePhosphor LayerVISIBLE EMISSIONp-GaN010203040506070400500600700800nmCCT=4000K, Ra=75To be continued…Advanced color science•Color difference•Characteristics of light sources•Color rendering•More color measurement•Luminous efficiencyIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[38]Topic 1: Ray Optics(classical)(classical)(classical)Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[39]Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[40]Ray Optics1.1 Postulates of Ray Optics1.2 Simple Optical Components1.3 Graded-Index Optics1.4 Matrix OpticsIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[41]Postulates of ray optics•Light travels in the form of rays. The rays are emitted by light sources and can be observed when they reach an optical detector.•An optical medium is characterized by a quantity n>=1, called refractive index. The refractive index is the ratio of the speed of light in free space c0 to that in the medium c. Therefore, the time taken by light to travel adistance d equals d/c=nd/c0. It is thus proportional to the product nd, knownas the optical path length.2008/02/27 Page[42] Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page [43]Introduction to OptoelectronicsPostulates of ray optics –Fermat’s principle∫=BA ds r n )(v Optical Path length A Bds •In an inhomogeneous medium the refractive index n(r) is a function of of the position r = (x, y, z ). The optical path length along a given pathbetween two points A and B is therefore•Fermat’s Principle–Optical rays traveling between two points, A and B, follow a path such that the time of travel (or the optical path length) between the twopoints is an extremum relative to neighboring paths. An extremummeans that the rate of change is zero, i.e.,–It is usually a minimum that light ray travels along the path of least time .)(=∫BA ds r n v δPropagation in a homogeneous medium•Hero’s principle: the path of minimum distance–The path of minimum distance between two points is astraight line so that in a homogeneous medium, light rays travel in straight lines.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[44]Reflection from a mirror•The reflected ray lies in the plane of incidence;the angle of reflection equals the angle of incidence.•The plane of incidence is formed by the incident ray and thenormal to the mirror at the point of incidence.•The angle of incidence and reflection.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[45]Reflection and refraction at the boundary between two mediaIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[46]2008/02/27 Page [47]Introduction to OptoelectronicsSnell’s Law1122sin sin θθn n =(1.1-1)Simple optical components –Mirrors The reflected ray lies in the plane of incidence;The angle of reflection equals the angle of incidence.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[48]Spherical MirrorsIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[49]2008/02/27 Page [50]Introduction to Optoelectronics Ry −≈+−212θθ。

光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程

光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程是《光电信息科学与工程导论》。

本课程旨在为学生提供光电信息科学与工程领域的基础知识和理论基础，帮助他们建立对该领域的整体认识和理解。

该课程主要包括以下几个方面的内容：1. 光电信息科学与工程概述：介绍光电信息科学与工程的基本概念、发展历史、研究领域和应用前景，让学生了解该领域的重要性和发展趋势。

2. 光电物理基础：介绍光的本质、光的传播规律、光与物质相互作用等基本概念和原理。

包括光的波粒二象性、干涉、衍射、偏振等内容，为后续深入学习打下坚实基础。

3. 光电器件与技术：介绍常见的光电器件原理、结构和性能特点，如激光器、光纤通信器件、太阳能电池等。

同时，还会涵盖一些相关技术，如光纤通信技术、光电传感技术等。

4. 光电信息处理与系统：介绍光电信息处理的基本原理和方法，包括光电信号的检测、放大、调制、解调等技术，以及光电系统的设计和优化方法。

5. 光电材料与器件制备：介绍常见的光电材料的性质和制备方法，如半导体材料、光学玻璃等。

同时，还会涵盖一些相关的器件制备技术，如微纳加工技术等。

6. 光电信息应用：介绍光电信息科学与工程在各个领域的应用，如通信、能源、医疗、环境监测等。

通过案例分析和实际应用示例，让学生了解该领域的实际应用场景和发展前景。

在教学过程中，除了理论知识的讲解外，还会注重实践能力的培养。

通过实验课程和项目实践，学生将有机会亲自操作光电器件和系统，并进行相关数据处理和分析。

这将有助于学生将理论知识与实际应用相结合，并提高他们解决实际问题的能力。

总之，《光电信息科学与工程导论》作为光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程，旨在为学打下坚实的理论基础，培养他们的实践能力，并为他们进一步深入学习和研究提供必要的知识和技能。

光电导论复习必备

测控技术与仪器专业含义测控技术与仪器是电子技术、传感技术、计算机技术、现代光学、智能控制、精密机械等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型的综合学科。

是物质世界信息流程中研究信息的获取、测试和控制技术的一门学科研究内容：研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术，重点是信息获取中的信息检测、信息处理、信息传输和信息应用的理论和技术。

专业特色：交叉学科，知识面宽。

实践性强，技术性强。

适应性强，就业面广。

测控技术与仪器专业学科属性和特色主干学科：隶属于信息技术领域的仪器科学与技术学科。

所属领域：高新技术领域中仪器科学与技术学科的工程性学科。

涵盖的范围有：自动化测控技术及自动化仪表与系统；科学测试、分析技术及科学仪器；信息计测、计量技术及仪器仪表；医疗仪器与系统；专用检测技术及各类专用测量仪器；相关传感器、元器件、制造工艺和材料及基础科学技术。

实验室仪器电路实验室（电路分析、模电/数电）、工程光学实验室、测控与传感技术实验室（自动控制、计算机控制、传感技术、单片机和嵌入式系统）、虚拟仪器实验室。

联合实验室:欧姆龙联合实验室（PLC、专用传感器）、大恒光电联合实验室。

专业实习基地:深圳浩宁达仪表股份有限公司测控技术与仪器仪表的关系:仪器仪表是测控技术的物化体现。

测控与仪器的国际差距差距一：产品可靠性差；差距二：数字化、智能化、集成化水平低；差距三：高新技术差；差距四：产品精密度低；差距五：品种规格不全；差距六：自动化程度低；差距七：高档产品少；差距八：市场占有率低光电子技术科学学科：一门由近代量子光学和量子电子学结合而形成的新兴学科。

领域：主要涉及光信号（或能量）与电信号（或能量）的相互转换、处理和传输等规律，并实现光电信号（或能量）的发射、控制、测量以及显示的光电子器件与系统等领域。

特点：具有基础、应用、前沿等多学科相互渗透和相互交叉的特点。

以器件为主，系统为辅专业的技术方向：半导体发光、光电显示、有机光电子和集成光电子专业方向：半导体发光（器件与系统）、光电显示（器件与系统）、有机光电子（器件）、集成光电子（器件）《光电子技术科学》专业培养目标培养德、智、体全面发展，具有深厚的理论基础、较宽的专业知识和熟练的实验技能，掌握半导体发光、光电显示、有机光电子、集成光电子等相关领域技术，并可从事于相关领域的科学研究、技术研发、产品设计和应用、产业管理等工作的高级科技人才。

光电专业导论

光电专业导论一、光电信息科学与工程概述该专业培养具有现代科学意识、理论基础扎实、知识面宽、创新实践能力强，可从事光学工程、光通信、电子学、图像与信息处理等技术领域的科学研究，以及相关领域的产品设计与制造、科技开发与应用、运行管理等工作，能够适应当代信息化社会高速发展需要的应用型人才。

该专业主要学习光学、机械学、电子学及计算机科学基础理论及专业知识，了解光电信息技术的前沿理论，把握当代光电信息技术的发展动态，具有研究开发新系统、新技术的能力，接受现代光电信息技术的应用训练，掌握光电信息领域中光电仪器的设计及制造方法，具有在光电信息工程及相关领域从事科研、教学、开发的基本能力。

二、光电信息科学与工程相关技术光电子产业大致可分为五大类:光电子材料与元件产业、光信息（资讯）产业、传统光学（光学器材）产业、光通信产业、激光器与激光应用（能量、医疗）产业。

原子、电子、光子都可作能量的载体。

特别是激光出现后，更是利用其作能量载体广泛应用于互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会工业加工,这比电子束用于材料加工的应用要广泛得多。

光子学的发展除极大地推动它的嫡系——信息光子学外，还辐射到其他科学领域而形成一系列其他分支光子学，如包括量子光学、分子光学、非线性光学、超快光学等在内的基础光子学、生物医学光子学等。

在21世纪，光学和光子学将透到各个学科领域,将成为诸多学科中的“领头雁”。

当代社会和经济发展中,信息的容量日益聚增，随着高容量和高速度的信息发展，电子学和微电子学遇到其局限性，而光作为更高频率和速度的信息载体会使信息技术的发展产生突破信息的探测，传输，存储，显示运算和处理将由光子和电子共同参与来完成，所以，光电子技术的主要应用在信息领域。

光电子技术在当今信息时代愈发占有重要的关键地位，至今光电子技术的应用已涉及科技经济，军事和社会发展的各领域。

信息的探测传输, 存储显示，运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。

光电信息技术绪论

光电信息技术绪论
1.概述 2.发展简况 3.地位和作用 4.发展趋势
§1 概述

光电信息技术是将光学技术、光子技术、光电子技术、电子技术、计算
机技术以至材料技术相结合而形成的一门高新技术，它以光波（辐射）为基
本信息载体，通过对光波（辐射）的控制、调制、接收、存储、处理、显示
等技术方法，获取所需要的信息，以达到为不同的应用需求服务的目的。
§4光电信息技术的发展趋势
光电信息技术应用的发展趋势：随着光电子器件的多样化、微型化和各种功能和技术指标的发展，光电子技术的应用将会花样翻新、层出不穷，对国民经济和军事的影响将日益深刻和巨大。
1.产品不断更新换代和推广应用：民用光纤入户、军用光电制导向智能化、光陀螺微型化等
2.各类高新枝术结合开拓新的技术和应用：光生物学、生物光电子学、纳米技术同光电信息技术相结合发展等等
习和生活方式，而且推动了新的产业革命、军事变革以及新兴学
科的形成，具有越来越大的竞争力。
日常生活：CD、VCD、DVD、光缆通讯技术、数字电视、液晶显示、等离子体显示等。
地球科学领域：红外遥感、激光遥感、激光测距。
在军事领域：光电信息装备（如激光武器、侦察、预警、制导类）、激光通讯等。
的信息效率。使超快速现象（核爆炸、火箭发射等）可以在钠秒、皮秒、以
致在飞秒量级记录变化过程。有线光通讯（光缆）正在替代电缆通讯，空间
无线光通讯正在研制和发展之中，利用信息高速公路（光网络）的多台计算
机来传输和处理大容量信息…..。
§1 概述

正是光电信息技术的上述两个重要的特点推动着信息科学技
术的迅速发展。光电信息技术的发展不仅改变了人们的工作、学

光电信息技术专业导论

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牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2020年10月17日星期六12时 20分25秒Saturday, October 17, 2020
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相信相信得力量。20.10.172020年 10月17日星期六12时20分 25秒20.10.17
谢谢大家！
液晶显示器（LCD）
通过改变电场改变液晶分子排列改变偏振光偏振方向是否透过
未施加电压时
偏振片入射光
TN排列盒
偏振片光透过
施加电压时
偏振片入射光
TN排列盒
偏振片光遮断
液晶显示器的构造
玻璃基板透明电极外周封接剂分子取向层
偏振片
偏振片
分子取向层液晶透明电极玻璃基板反射板
全反射和光纤
体全息图：当d << l 时，在记录介质的厚度方向上将布满干涉条纹，于是就构成了一幅体全息图。
全息术应用
全息电影和全息电视利用体息图的角度选择性和颜色选择性，可
以在一张体全息图中贮存许多景物信息，这只须在拍摄每一景物时，把全息照片的位置转动一下。再现时，只须将全息照片放在激光光束中转动，便能把景物互不干扰地相继显示出来，在照片的后面就可以看到活动的立体景物，这就是立体电影。假如把全息图记录在电视摄像机的感光面上，然后电视台把信号发射出去，当电视接收机收到了信号，并用激光照明时，就能再现所摄的景象，这就是立体电视。
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。20.10.1700:20:2500:20Oct-2017-Oct- 20
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加强交通建设管理，确保工程建设质量。00:20:2500:20:2500:20Saturday, October 17, 2020

光电信息导论4-4

4 5 6 7 8
Be
12 13
B
14
C
15
N
16
O S
34
Mg
30 31
Al
32
Si
33
P As
51 52
Zn
48
Ga Ge
49 50
Se Te
84
Cd
80 81
In
Sn
82 83
Sb Bi
Hg
Tl Pb
Po
2.1 第二代半导体材料概述
第二代半导体：
第二代半导体主要是直接带隙半导体，因此可以适用于发光领域。
2.2 GaAs & InP材料特性
砷化镓发展历史
砷化镓属III-V族化合物半导体材料。砷化镓最早见报于1929年由 Goldschmidt合成出来，但直到1952年才出现有关砷化镓在半导体电学性能方面的研究报道。随后人们在GaAS材料制备、电子器件、太阳能电池等领域开展了深入研究。 1954年世界上首次发现砷化镓材料具有光伏效应。 20世纪60年代，Gobat等研制了第一个掺杂GaAs太阳电池。美国通用电气公司率先研究开发了砷化镓并把它应用于超级计算机芯片的制作。其后日本企业将其应用范围扩大到激光器中的二极管，成功研制GaAs 半导体激光器。而在1963年的耿氏效应使得GaAs应用日益广泛。
IV族元素: C(碳),Si(硅),Ge(锗),Sn(锡)等，是两性掺杂剂，它们替换Ga位是浅施主，替换砷位则是浅受主，它们可以杂乱的分布在两种位置，这时杂质的总效果与掺杂浓度与掺杂时的外界条件有关。例如当GaAs中掺Si时，起始时成施主作用，当掺杂浓度提高， Si开始替换As位，也就是说有部分的 Si其实是受主。这些受主Si实际上会反过来减低电子浓度，称为补偿效应。