光电子技术(基础光学知识)
光电子技术知识点
光电子技术知识点光电子技术是一门研究光与电子相互作用的学科，它涉及到光的产生、传输、操控以及光与电子的相互转换等方面的知识。
光电子技术在现代科学和工程领域中具有广泛的应用，包括通信、能源、医学、材料科学等多个领域。
本文将介绍一些光电子技术的基本知识点。
第一，光的特性。
光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。
光的波长和频率决定了它的颜色和能量。
光的传播速度是光速，约为3×10^8米/秒。
光的传播可以受到材料的折射、反射和散射等现象的影响。
第二，光的产生。
光可以通过多种方式产生，例如热辐射、激光、荧光等。
其中，激光是一种特殊的光源，具有单色性、相干性和定向性等特点，被广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。
第三，光的传输。
光的传输可以通过光纤实现。
光纤是一种具有高折射率的细长材料，可以将光信号通过全反射的方式传输。
光纤具有低损耗、大带宽和抗电磁干扰等优点，在通信领域得到广泛应用。
第四，光的操控。
光的操控可以通过光学器件实现。
光学器件包括透镜、棱镜、偏振器等，可以对光进行聚焦、分光、偏振等操作。
光学器件在光通信、成像、激光加工等领域中起着重要的作用。
第五，光与电子的相互转换。
光与电子的相互转换可以通过光电效应和光伏效应实现。
光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时，产生电子的释放现象。
光伏效应是指当光照射到半导体材料中时，产生电子和空穴的产生和分离现象。
光电效应和光伏效应在太阳能电池、光电二极管等器件中得到应用。
综上所述，光电子技术是一门研究光与电子相互作用的学科，涉及到光的特性、产生、传输、操控以及光与电子的相互转换等知识点。
光电子技术在现代科学和工程领域中具有广泛的应用前景，为我们的生活和工作带来了许多便利和创新。
随着科技的不断进步，光电子技术将继续发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
光学与光电子技术作业指导书
光学与光电子技术作业指导书第1章光学基础知识 (4)1.1 光的波动性与粒子性 (4)1.1.1 波动性 (4)1.1.2 粒子性 (4)1.2 光的传播与反射 (4)1.2.1 光的传播 (4)1.2.2 反射 (4)1.3 光的折射与全反射 (4)1.3.1 折射 (4)1.3.2 全反射 (4)第2章光的干涉与衍射 (5)2.1 干涉现象及其应用 (5)2.1.1 干涉现象的基本原理 (5)2.1.2 干涉现象的应用 (5)2.2 衍射现象及其分类 (5)2.2.1 衍射现象的基本原理 (5)2.2.2 衍射现象的分类 (5)2.3 光学仪器中的干涉与衍射 (6)2.3.1 干涉在光学仪器中的应用 (6)2.3.2 衍射在光学仪器中的应用 (6)第3章光的偏振与双折射 (6)3.1 偏振光及其产生 (6)3.1.1 偏振光的概念 (6)3.1.2 偏振光的产生 (6)3.2 双折射现象及其应用 (6)3.2.1 双折射现象 (7)3.2.2 双折射的应用 (7)3.3 偏振器件与偏振光检测 (7)3.3.1 偏振器件 (7)3.3.2 偏振光检测 (7)第4章光的吸收与发射 (7)4.1 光的吸收过程 (7)4.1.1 吸收系数 (8)4.1.2 贝尔定律 (8)4.1.3 吸收光谱 (8)4.2 光的发射过程 (8)4.2.1 自发发射 (8)4.2.2 受激发射 (8)4.2.3 荧光和磷光 (8)4.3 光谱分析与光谱仪器 (8)4.3.1 光谱仪的原理 (8)4.3.3 光谱分析的应用 (9)4.3.4 光谱仪器的功能指标 (9)第5章激光原理与技术 (9)5.1 激光产生与特性 (9)5.1.1 激光产生原理 (9)5.1.2 激光特性 (9)5.2 激光器及其类型 (9)5.2.1 激光器的分类 (9)5.2.2 常见激光器介绍 (9)5.3 激光在光电子技术中的应用 (10)5.3.1 光通信 (10)5.3.2 光存储 (10)5.3.3 光刻 (10)5.3.4 材料加工 (10)5.3.5 医疗美容 (10)5.3.6 测量与检测 (10)5.3.7 激光显示 (10)第6章光电子器件与电路 (10)6.1 光电子器件原理 (10)6.1.1 光电子器件概述 (10)6.1.2 光源 (11)6.1.3 光探测器 (11)6.1.4 光调制器 (11)6.1.5 光开关 (11)6.2 光电子电路设计 (11)6.2.1 光电子电路概述 (11)6.2.2 光源驱动电路设计 (11)6.2.3 光探测器电路设计 (11)6.2.4 光调制器电路设计 (11)6.2.5 光开关电路设计 (11)6.3 光电子器件在通信与显示领域的应用 (12)6.3.1 光电子器件在光通信中的应用 (12)6.3.2 光电子器件在光纤通信中的应用 (12)6.3.3 光电子器件在显示技术中的应用 (12)6.3.4 光电子器件在光互连和光计算中的应用 (12)第7章光学传感器与检测技术 (12)7.1 光学传感器原理 (12)7.1.1 光敏感元件 (12)7.1.2 信号处理电路 (12)7.2 光学检测方法 (12)7.2.1 光谱检测 (13)7.2.2 干涉检测 (13)7.2.3 全息检测 (13)7.3 光学传感器在环境监测与生物检测中的应用 (13)7.3.1 环境监测 (13)7.3.2 生物检测 (13)第8章光通信技术与系统 (14)8.1 光纤通信原理 (14)8.1.1 光纤结构及分类 (14)8.1.2 光纤传输原理 (14)8.1.3 光源与光检测器 (14)8.2 光通信器件与设备 (14)8.2.1 光发射器件 (14)8.2.2 光接收器件 (14)8.2.3 光放大器与光衰减器 (14)8.2.4 光开关与光调制器 (14)8.3 光通信网络的规划与优化 (14)8.3.1 光通信网络结构 (14)8.3.2 光通信网络设计 (15)8.3.3 光通信网络优化 (15)8.3.4 光通信网络管理 (15)第9章光学成像与显示技术 (15)9.1 成像系统原理 (15)9.1.1 光的传播与成像规律 (15)9.1.2 成像系统的分类与结构 (15)9.1.3 成像系统的主要功能指标 (15)9.2 显示技术及其发展 (15)9.2.1 阴极射线管（CRT）显示技术 (15)9.2.2 液晶显示（LCD）技术 (16)9.2.3 发光二极管（LED）显示技术 (16)9.2.4 有机发光二极管（OLED）显示技术 (16)9.3 光学成像与显示在虚拟现实与增强现实中的应用 (16)9.3.1 虚拟现实中的光学成像与显示技术 (16)9.3.2 增强现实中的光学成像与显示技术 (16)9.3.3 光学成像与显示技术在VR与AR领域的挑战与展望 (16)第10章光电子技术在新能源领域的应用 (16)10.1 光伏发电原理与器件 (17)10.1.1 光伏效应 (17)10.1.2 光伏器件 (17)10.1.3 提高光伏转换效率的方法 (17)10.2 光催化与光化学合成 (17)10.2.1 光催化原理 (17)10.2.2 光催化剂 (17)10.2.3 光化学合成 (17)10.3 光电子技术在节能减排中的应用展望 (17)10.3.1 太阳能光伏发电 (17)10.3.2 光催化技术在环境保护中的应用 (18)10.3.3 光电子技术在新能源汽车中的应用 (18)10.3.4 光电子技术在绿色建筑中的应用 (18)第1章光学基础知识1.1 光的波动性与粒子性1.1.1 波动性光作为一种电磁波，具有波动性。
光电子技术基础
光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展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领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。
光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。
光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。
通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。
显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。
能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。
生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。
微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。
智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。
绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。
跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。
具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。
热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。
具有高效、节能、长寿命等优点。
气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。
具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。
固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。
光电子技术基础知识.doc
光电子技术根底知识
什么是光电子技术呢？收集知道或者学习了哪些光电子技术根底知识？
光电子技术根底知识：光源选择的根本知识
判断机器视觉的照明的好坏，首先必须了解什么是光源需要做到的！显然光源应该不仅仅是使检测部件能够被摄像头"看见"。
有时候，一个完整的机器视觉系统无法支持工作，但是仅仅优化一下光源就可以使系统正常工作。
好的光源需要能够使你需要寻找的特征非常明显，除了是摄像头能够拍摄到部件外，好的光源应该能够产生最大的比照度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。
光源选择好了，剩下来的工作就容易多了！
机器视觉应用关心的是反射光（除非使用背光）。
物体外表的几何形状、光泽及颜色决定了光在物体外表如何反射。
机器视觉应用的光源控制的诀窍归结到一点就是如何控制光源反射。
如何能够控制好光源的反射，那么获得的图像就可以控制了。
因此，在机器视觉应用中，当光源入射到给定物体外表的时候，明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。
光源的位置：既然光源按照入射角反射，因此光源的位置对获取高比照度的图像很重要。
光源的目标是要到达使感兴趣的特征与其周围的背景对光源的反射不同。
预测光源如何在物体外表反射就可以决定出光源的位置。
均匀的光源会补偿物体外表的角度变化，即使物体外表的几何形状不同，光源在各局部的反射也是均匀的。
一般目的的照明：通用照明一般采用环状或点状照明。
环灯是一种常用的通用照明方式，其很容易安装在镜头上，可给漫反射外表提供足够的照明。
第二章光学基础知识与光场传播规律
方法和步骤
电场 E是矢量，可将其分解为一对正交的电场分量，一个振动方向垂直
于入射面，称为‘s’分量，另外一个振动方向在或者说平行于入射面， 称为‘p’分量。
首先研究入射波仅含‘s’分量和仅含‘p’分量这两种特殊情况。当两种分量 同时存在时，则只要分别先计算由单个分量成分的折射、反射电场； 然后根据矢量叠加原理进行矢量相加即可得到结果。
n1 cost n1 cost
tan(i tan(i
t ) t )
sin 2i sin 2i
sin 22 sin 22
tp
Et0 p Ei 0 p
2n1 cosi n2 cosi n1 cost
2cosi sint sin(i t )cos(i
t )
11/40
《光电子技术》● 第二章 光学基础知识与光场传播规律
菲涅耳公式
再利用E、H 的数值关系及其正交性关系，得到：
rp
Er0 p Ei 0 p
n2 cosi n2 cosi
n1 cost n1 cost
p分量的反射系数
菲 涅
tp
Et0 p Ei 0 p
2n1 cosi n2 cosi n1 cost
p分量的透射系数
耳
公 式
rs
Er 0 s Ei 0s
n1 cosi n1 cosi
n2 cost n2 cost
sin(i sin(i
t ) t )
tani tani
tant tant
ts
Er 0 s Ei 0s
2n1 cosi n1 cosi n2 cost
2cosi sint sin(i t )
光电子技术复习
光电⼦技术复习第⼀章1、光电⼦技术的定义光电⼦技术是光学技术与电⼦技术结合的产物，是电⼦技术在光频波段的延续和发展。
是研究光（特别是相⼲光）的产⽣、传输、控制和探测的科学技术。
2、电磁波的性质1.电磁波的电场和磁场都垂直于博得传播⽅向，三者相互垂直，电磁波是横波，和传播⽅向构成右⼿螺旋关系。
2.沿给定⽅向传播的电磁波，电场和磁场分别在各⾃平⾯内振动，称为偏振。
3.空间个点磁场电场都做周期性变化，相位同时达到最⼤或最⼩。
4.任意时刻，在空间任意⼀点，H E µε=5.电磁波真空中传播速度为001µε=c ，介质中的为εµ1=v3、⾊温的概念规定两波长处具有与热辐射光源的辐射⽐率相同的⿊体的温度。
4、辐射度学与光度学的基本物理量作业：1、2第⼆章⼀、光波在⼤⽓中的传播1、光波在⼤⽓中传播时，引起的光束能量衰减和光波的振幅和相位起伏因素光波在⼤⽓中传播时，⼤⽓⽓体分⼦及⽓溶胶的吸收和散射会引起的光束能量衰减，空⽓折射率不均匀会引起的光波振幅和相位起伏2、⼤⽓分⼦散射的定义、特点；瑞利散射的定义和特点定义：当光线穿过地球周围的⼤⽓时，它的⼀些能量向四⾯⼋⽅反射。
特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。
瑞利散射定义：在可见光和近红外波段，辐射波长总是远⼤于分⼦的线度，这⼀条件下的散射为瑞利散射。
瑞利散射特点：波长越长，散射越弱；波长越短，散射越强烈。
所以天空呈蓝⾊。
3、⼤⽓⽓溶胶的定义、瑞利散射、⽶-德拜散射；⼤⽓⽓溶胶：⼤⽓中有⼤量的粒度在0.03 µm到2000 µm之间的固态和液态微粒，它们⼤致是尘埃、烟粒、微⽔滴、盐粒以及有机微⽣物等。
由这些微粒在⼤⽓中的悬浮呈胶溶状态，所以通常⼜称为⼤⽓⽓溶胶。
瑞利散射：散射粒⼦的尺⼨远⼩于光波长时，散射光强。
⽶德拜散射：散射粒⼦的尺⼨⼤于等于光波长时，散射光强对波长的依赖性不强。
⼆、光波在电光晶体中的传播1、电光效应的定义及分类电光效应：在外电场作⽤下，晶体的折射率发⽣变化的现象。
光电子学完整PPT课件
.
未来是光通信的世界。
第一章 光波与电磁波
➢麦克斯韦方程组的积分形式 ➢高斯定理 斯托克斯定律 ➢麦克斯韦方程组的微分形式 ➢边界条件 ➢电磁波的性质 ➢电磁波谱
.
麦克斯韦方程组及其物理意义
E和H幅度成比例、复角相等
0E0 0H0
E H
电磁波的传播速度
v 1 k 00
C
1
00
3108.m/ s
介质中 真空中
为什么说光波是电磁波?
1) 根据麦氏方程推导, 电磁波在真空中的速度为
c 1 3.107 140 8ms
00
当时通过实验测得的真空中的光速也为 3108 m s
2) 根据麦氏方程: 电磁波在介质中的速度为
玻尔频率条件： h En Em 或 En Em
h
式中h为普郎克常数：
h 6 .6 2 1 3 0 J 4s
.
激光的基本原理、特性和应用 ——玻尔假说
原子能级
原子从高能级向低能 级跃迁时，相当于光 的发射过程；而从低 能级向高能级跃迁时， 相当于光的吸收过程； 两个相反的过程都满 足玻尔条件。
（对于非铁磁质）
v c
根据光学中折射率的定义，则
.
v c
nc vc vn
为什么说光波是电磁波?
如果光波是电磁波，比较上面两式：
v c 和v c
n
n
麦克斯韦 关系式
➢而当时测得的无极分子物质，按上式计算的折射率与测量的折射率 能很好的符合。 ➢当时测得的为有极分子物质，上式中的ε用光波频率时的值，则上式 就成立了。平时ε在低频电场下测量。 ➢所以麦克斯韦判定，光波是电磁波。
光电子技术简介
光电子技术简介光电子技术是一门研究光与电子相互作用的学科，它利用光的性质传输、控制和处理信息。
随着信息技术的不断发展，光电子技术在通信、显示、数据存储等领域得到了广泛的应用，并且逐渐成为了推动科技进步的重要支撑。
一、光电子技术的基本原理1. 光的本质光是电磁波的一种，具有波粒二象性。
光电子技术利用光的波动和粒子性质，通过光的电离、散射、吸收等过程与电子相互作用。
2. 光电效应光电效应是光与物质发生相互作用时，电子从物质表面或内部被激发并释放出来的现象。
这种现象是光电子技术的基础，也是实现光电子器件的核心原理。
3. 光电子器件光电子器件是指利用光的电离、散射、吸收等效应，将光信号转换为电信号或将电信号转换为光信号的器件。
常见的光电子器件包括光电二极管、光敏电阻、光电晶体管等。
二、光电子技术的应用领域1. 光通信光通信是利用光信号传输信息的通信方式。
相比传统的电信号传输方式，光通信具有传输速率高、带宽大、抗干扰性强等优势，被广泛应用于长距离传输和高速数据传输领域。
2. 光显示技术光显示技术主要包括液晶显示、有机发光二极管（OLED）显示等。
光显示技术通过控制光的强弱、颜色等来实现图像和文字的显示，广泛应用于电视、手机、平板电脑等消费电子产品中。
3. 光存储技术光存储技术利用光的非接触性、高密度存储等特点，实现数据的读写、存储和擦除。
光存储技术能够实现更大容量和更快速度的数据存储，被广泛应用于光盘、蓝光光碟等介质。
4. 光电子传感器光电子传感器利用光的散射、吸收等特性，将光信号转化为电信号，实现对环境的检测和测量。
常见的光电子传感器包括光电二极管、光电晶体管、光纤传感器等。
三、光电子技术发展趋势与挑战1. 高速与高频随着通信和数据传输需求的增加，光电子技术需要不断提高传输速率和工作频率，以满足高速、高频的需求。
2. 小型化与集成化光电子器件的小型化与集成化是发展的趋势。
研究人员正在努力将光电子器件集成在芯片上，实现更高的性能和更小的尺寸。
电子行业电子光学基础
电子行业电子光学基础概述电子光学是电子行业中的一个重要分支，它研究的是电子在光学系统中的行为和特性。
光学技术在电子行业的许多领域中起着至关重要的作用，例如光通信、显示器件、光电子器件等。
本文将介绍电子行业中电子光学的基础知识。
光学基础光学是研究光的传播、发射与接收以及与物质的相互作用的科学。
光是电磁波的一种，它有波粒二象性。
光学研究主要涉及以下几个方面：光的特性包括波长、频率、速度和能量等。
光的波长决定了其在介质中的传播速度和折射率，而频率则对应着光的色彩。
光的速度在真空中是一个常量，约为3 × 10^8 m/s。
光的传播与折射当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
折射现象是由于光在不同介质中传播速度的改变而引起的。
根据折射定律，光线在两种介质中的传播方向会发生改变。
光的反射与折射光在与界面接触时会发生反射与折射。
根据反射定律，入射光线与法线的夹角等于反射光线与法线的夹角。
折射光线的偏折程度则由折射率决定。
不同波长的光在介质中传播时会发生不同程度的折射，这称为色散现象。
色散使得不同颜色的光在经过透镜或棱镜等光学器件时产生色差。
电子光学在电子行业中的应用光通信光通信是一种利用光的传输信息的技术。
它使用光纤作为传输介质，通过调制和解调的方法实现信息的传输和接收。
光通信具有传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等优点，因此在电子行业中得到广泛应用。
电子光学在显示器件中的应用非常广泛。
例如，在液晶显示器中，背光模块使用光学器件提供光源，而液晶屏使用光学装置调节光的透过程度，从而实现图像的显示。
光电子器件光电子器件是利用光与电子的相互作用实现功能的器件。
例如，光电二极管（Photodiode）是一种能将光信号转换为电信号的器件。
光电子器件在光电子技术、光电波导技术等领域中具有广泛的应用。
结论电子光学是电子行业中的重要领域，它研究光的传播与作用在电子系统中的应用。
了解电子光学的基础知识对于理解电子行业中的光学技术具有重要意义。
光电子学基础
光电子学基础光电子学是研究光与电子的相互作用及其应用的学科，涵盖了光电效应、光电器件、激光技术等内容。
本文将从光电效应、光电器件和激光技术三个方面介绍光电子学的基础知识。
一、光电效应光电效应是指当光线照射到金属表面时，会产生电子的发射现象。
其中最具代表性的现象是经典光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程E = hf - Φ，光子的能量hf必须大于金属的功函数Φ才能使电子脱离金属。
光电效应的实际应用包括光电池、光电倍增管等。
二、光电器件光电器件是指通过光电效应进行能量转换的器件，主要包括光电导、光电晶体、光电发射管等。
其中，光电导是将入射光线转换为电流的器件，它根据光线的强弱产生不同大小的电流。
光电晶体则是将光线转换为电压的器件，它利用光的能量使晶体产生正负电离子，从而形成电势差。
而光电发射管则是利用光电效应产生光电流的器件，广泛应用于通信和传感领域。
三、激光技术激光技术是光电子学的重要应用领域之一，它利用光子的共振放射产生一种高度聚焦、能量密度极高的激光束。
激光器是实现激光技术的关键装置，它将电能转换为高强度的光能。
激光的应用非常广泛，包括材料加工、医学治疗、通信传输等领域。
光电子学的研究与应用已经深入到各个方面，它在能源、通信、医疗等领域都有着重要的作用。
随着科学技术的发展，人们对光电子学的需求也将越来越大。
因此，深入研究光电子学的基础知识是非常重要的。
总结本文从光电效应、光电器件和激光技术三个方面介绍了光电子学的基础知识。
光电子学作为一门学科，在科学研究和应用中扮演着重要的角色。
通过研究光与电子的相互作用，我们可以深入了解光电效应的原理，并掌握光电器件和激光技术的相关知识。
相信随着科技的不断发展，光电子学的前景将更加广阔，为人类社会带来更多的创新和进步。
光电子学基础及应用
光电子学基础及应用光电子学指的是研究光和电子相互作用的学科，是光学、电子学、电磁学等学科相互交叉的产物。
随着社会经济的发展和科技的进步，光电子学的应用越来越广泛，已经渗透到各个领域。
本文将从基础知识出发，讨论光电子学的应用。
一、基础知识1.光和电子的相互作用光和电子的相互作用可以分为两种类型：光和电子的直接相互作用和光和电子的间接相互作用。
直接相互作用指的是光子和电子的相互作用，它们之间可以发生散射、吸收、发射等过程。
例如：用激光束扫描金属表面，可以把表面的金属原子吸收能量后发生电离，形成离子。
间接相互作用指的是光子和电子通过中介物质相互作用的过程。
例如：在半导体材料中，激子是一种由电子和空穴共同组成的粒子，在吸收光子后会形成激子，然后再逐渐衰减，在这个过程中光子能量被电子和空穴吸收，并最终被转化为热能。
2.光电子学器件光电子学器件是将光电子学理论转化为可见的实验室装置的产物。
其中包括激光器、光伏电池、光电探测器、光通信用器件、光刻机等。
其中光通信用器件是当前应用最广泛的光电子学器件，包括光纤、光放大器、光调制器和光接收器等，将光信号转换为电信号再进行传输，具有高速度、大带宽、低噪声和抗干扰性能好等优点，已经成为信息通信领域发展的重要动力。
在生物医学方面应用也很广泛，例如激光在治疗癌症和皮肤病上的应用，光学成像技术在无创检测和治疗中的应用等。
二、应用1.光伏发电光伏发电是指将太阳能转化为电能的过程。
光伏电池是将太阳能直接转化为电能的一种器件。
其主要原理是将太阳光辐照到光伏电池表面时，光伏电池中的光伏元件（P-N结）会将光子能量转化为电能，产生电流，从而实现电能的转化。
目前，光伏发电技术已经在全球广泛应用，是可再生能源的一种重要形式。
2.光通信光通信是通过光信号传递信息的一种通信方式。
由于光的传输速度快且传输距离远，具有高速、大带宽、低噪声和抗干扰等优点，因此被广泛应用于通信和数据传输领域。
随着数码化、网络化的发展，人们对于宽带网络、高速数据传输等需求越来越高，因此光通信技术的应用空间也越来越大。
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、光电子技术基础知识1. 光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动，也可以表现为光子。
光的波动特性可以用来解释干涉、衍射等现象，而光的粒子特性可以用来解释光电效应等现象。
2. 光的传播光在真空中的传播速度等于光速，光在不同介质中传播时会发生折射和反射。
光的衍射、干涉等现象也表明光是一种波动。
3. 光的产生光的产生可以通过一些原子、分子等的激发和退激发过程，这些过程会导致光的辐射。
在实际应用中，常用的光源包括激光器、LED、半导体激光器等。
4. 光的检测光的检测可以通过光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等光电探测器实现。
这些探测器可以将光信号转化为电信号，并输出到后续的电路中进行处理。
5. 光的调制光信号可以通过调制技术来进行信息传输。
在光通信中，常用的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
二、光电子器件1. 光纤光纤是一种用来传输光信号的导光材料，具有较低的损耗和较大的带宽。
光纤的制备工艺和材料选择对光纤的性能有着重要的影响。
2. 激光器激光器是产生激光的器件，它可以将电能转化为光能，并形成一束集中的光束。
激光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等类型。
3. 光电子器件光电子器件包括光电二极管、光电倍增管、光电探测器等，在光通信、光测量、光探测等领域有着重要的应用。
4. 光电调制器件光电调制器件可以实现对光信号的调制，包括调制器、光电调制器、半导体光调制器等。
5. 光电子器件的集成在光电子器件集成电路中，可以将多种光电子器件集成到同一芯片上，实现多功能和高集成度的光电子系统。
三、光电子技术应用1. 光通信光通信是一种基于光波传输的通信方式，它具有大带宽、低损耗、抗干扰等优点，在长距离通信和高速数据传输中有着重要的应用。
2. 光存储光存储是通过利用激光或其它光源记录和读取信息的技术，包括光盘、DVD、蓝光光盘等媒体。
3. 光测量光测量是利用光进行各种参数的测量，包括光谱分析、光学显微镜、激光雷达等。
光电子技术课件ppt2[1]
![光电子技术课件ppt2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/2af4091da9956bec0975f46527d3240c8447a13d.png)
22
θ1
B
半波带 a 半波带
2
21′′
1 2 1′
2′
半波带 半波带
A λ/2
两个“半波带”上发的光在P处干涉相消
形成暗纹。 • 当a sin 时3，可将缝分成三个“半波带”
2
Bθ
a
P处近似为明纹中心
A
2024/10/13
λ/2
光电子技术与应用
23
• 当 a sin 2 时,可将缝分成四个“半波
I I1 I2 2 I1I2 cos ,
若 I1 = I2 = I0 ,
则
I
4I0
cos 2
2
( d sin 2 )
I
4I0
光强曲线
2024/10/13
-4 -2 0 2 4
-2 -1 0 1 2 k
x -2 x -1 0
x1
x2
x
-2 /d - /d 0 /d 2 /d sin
光电子技术与应用
E0 sin 2
2
E0 △Φ
令 a sin
2
有
Ep
E0
sin
又
I
E
2 p
，I0 E02
P点的光强
I
I0
sin
2
2024/10/13
光电子技术与应用
27
由 得
I
I0
sin
2
可
(1) 主极大（中央明纹中心）位置：
0处， 0 sin 1 (2) 极小（暗纹）位置：
f
a
a
——衍射反比定律
2024/10/13
光电子技术与应用
sin I
光电子技术(基础光学知识)
Nano Porous Materials Group
图2.2光的反射、全反射、折射现象
Nano Porous Materials Group
• 2.3.2 偏振 • 在空间传播的电磁波，其电场矢量在某一特殊 的平面内振动，就称这种电磁波为平面偏振波或 线偏振波。许多实际的光束都是由许多个别的光 波合成的，合成光波方向不断变化，大多数情况 下这些个别光波的电场矢量取向都是任意的，因 而光束是非偏振的。实际中的自然光，其光源包 含各个方向上平均振幅相等的电场矢量。在自然 光中的部分偏振光可以看成是偏振光和非偏振光 的混合，用偏振度来描述。
Nano Porous Materials Group
但是，从19世纪末到21世纪初，人们又陆续发现了一系 列波动理论难以合理解释的现象，如黑体辐射、原子的线 状光谱和光电效应等。 以后，人们在努力解释有关光和物质相互作用的现象时， 越来越多地认识到必须承认光具有粒子特性。 1900年普朗克（M. Planck） 提出辐射的量子理论,1905年 爱因斯坦（Einstein）发展了普朗克的量子化假设，形成了 一种全新意义的光子学说。
X射线管 加热器
0.1nm~0.03um 1.0pm~0.1nm
1010~3×1012 3×(1012~1014)
医用、探伤、物相分析 探伤、物相结构分析
Nano Porous Materials Group
波长超过lmm的电磁波我们统称为无线电波，其频率不超过 300 MHz。除了自然界本身具有的以外，我们通常研究和使用 的无线电波主要是由包括各类晶体管等元器件制作的特定的电 子线路产生，因此频率的纯度可以是很高。通过对电子线路进 行调制，可用来承载和传递各种信息。百多年来无线电波已被 广泛地应用于无线电广播、电视、移动电话、卫星转播、雷达 和电磁炉等众多领域，已经成为日常生活中不可或缺的东西。 无线电波我们无法用肉眼直接看见，而我们所讨论的可见光 却是我们睁开眼睛就能见到的。可见光其实也是电磁波，但只 占整个电磁波谱中很小的一部分，只有波长范围在400 ~ 760 nm之间的电磁波能使人眼产生光的感觉。有意思的是不同波 长的电磁波对人眼中所呈现的效果是各不相同，随着波长的缩 短，呈现的感官效果，也可称为“颜色”依次为红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫。我们日常感受到的白光则是各种颜色的可见 光的混合，也即是400 ~ 760 nm之间的电磁波的混合。
光电子技术基础
光电子技术基础
光电子技术是一种新型的技术，是光学与电子学技术的结合，其基本特性来自于光学
和电子技术，它可以实现光学传输、电子控制、信号处理、信号分析等功能，在许多研究
领域得到广泛应用，并作用于如通讯、精密仪器仪表等工业领域。
光电子技术的基础是光学和电子学，而光学是研究光的分布规律，光的性质，光的传
播行为，光祯现象，光的控制以及与电磁波的相互作用的一门学科。
光学的概念的应用，
涵盖着从宇宙射线至紫外线的电磁波及比紫外线更小的电磁辐射，从动物视觉到人眼，以
及可以常识性地解释视觉特性，色彩、传播、像、成像、光纤等重要概念都涉及这门学科。
而电子学是研究基于电子在物理学现象、力学物理量及外加电场控制的物理系统的应用的
一门学科，电子学关注电话机、集成电路以及其他电子器件的设计和运行原理；此外，电
子学也关联量子力学、电磁波、传播，以及气体电子学。
从二者的融合演变中可以看到，光电子技术把以上两门学科的原理和理论都融入其中，开发出各种光电子器件，如激光器、激光显示器、光电池、图像传感器等，该技术还可以
实现以光信号为媒介进行传输的信息处理，如在沟通、视频调制解调、卫星通信、图像处
理等工程中，给相关行业带来了极大的发展。
光电子技术基础第二章 光学基础知识与光场传播规律
第2章 光学基础知识与光场传播规律本章旨在回顾信息光电子技术基础课程学习中所需的一些光学基本知识，系统概括总结有关光的基本属性与波动光学的有关内容。
2.1光学基础知识2.1.1 光的基本属性17世纪中期，有关光属性的两种学说——胡克和惠更斯的波动学说以及牛顿的粒子学说——都得到了发展，接下来的l00多年中，许多学者的进一步观测支持了波动学说，尤其是1864年麦克斯韦(Maxwell)建立了普遍电磁波方程，并通过方程式证明了横向电磁波的存在，还推导出了光波在真空中的传播速度为s m c /10998.21800⨯≈=εμ （2-1）式中，μ0为真空中的磁导率，ε0为真空中的介电常量。
这一学说给出了在极宽频率范围内产生电磁波的前景。
20年后，赫兹第一次在实验上证实了光波就是电磁波，肯定了麦克斯韦的理论。
表2-1给出了电磁波谱及其主要产生方式。
表2-1 电磁波谱及其主要产生方式可见，光波与电波虽然同是电磁波，但其产生的本质原因不同，因而波长(频率)相差很大，且频率越高，粒子性与波动性相比越加明显；另外，电波的波导由金属导体构成，而光波的波导是由电介质构成的。
波动学说成功地将光归结为一种横电磁波，但是直到与真正电波电源一样相位一致的激光出现以前，光只是杂乱无章的、相位不整齐的噪声光，一般人根据经验很难相信光是一种横电磁波的说法。
激光的出现，促进了人们对光本质的直观认识。
但波动学说虽能解释光的干涉、衍射、偏振等现象，而用在能量交换场合，如光的吸收与发射、光电效应等，就完全失效了。
粒子学说将光看做一群能量零散的、运动着的粒子，爱因斯坦提出用光频率ν与普朗克常量h 的乘积所得的能量值h ν作为最小单位，认为光是以h ν的整数倍发射与吸收的，这种最小单位称为光子。
粒子学说可以合理地解释光的吸收、光的发射与光电效应等现象。
综上所述，迄今为止，说到光的本质，粒子性与波动性各有其存在合理性，因而通常称光具有波粒二象性。
光电子技术复习总结
光电⼦技术复习总结光电⼦技术复习题总结（第⼀章：光的基础知识及发光源1.光的基本属性？光具有波动和粒⼦的双重性质，即具有波粒⼆象性。
2.激光的特性？（1）⽅向性好（2）单⾊性好（3）亮度⾼(4)相⼲性好3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？（1）定态假设；原⼦存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。
原⼦定态的能量只能采取某些分⽴的值E1、E2 、……、En ，⽽不能采取其它值。
（2）跃迁假设；只有当原⼦从较⾼能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射⼀个能量为h4.光与物质的共振相互作⽤的三种过程？受激吸收、⾃发辐射、受激辐射5.亚稳态？⾃发辐射的过程较慢时，粒⼦在E2能级上的寿命就长，原⼦处在这种状态就⽐较稳定。
寿命特别长的激发态称为亚稳态。
其寿命可达10-3~1s，⽽⼀般激发态寿命仅有10-8s。
6.受激辐射的光⼦性质？受激辐射的光⼦的频率、振动⽅向、相位都与外来光⼦⼀致。
7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是⼆者之差。
当吸收过程⽐受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程⽐受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。
8.受激辐射与⾃发辐射的区别？最重要的区别在于光辐射的相⼲性，由⾃发辐射所发射的光⼦的频率、相位、振动⽅向都有⼀定的任意性，⽽受激辐射所发出的光⼦在频率、相位、振动⽅向上与激发的光⼦⾼度⼀致，即有⾼度的简并性。
9.光谱线加宽现象？由于各种因素影响，⾃发辐射所释放的光谱并⾮单⾊，⽽是占据⼀定的频率宽度，分布在中⼼频率v0附近⼀个有限的频率范围内，⾃发辐射的这种现象称为光谱线加宽。
10.谱线加宽的原因？由于能级有⼀定的宽度，所以当原⼦在能级之间⾃发发射时，它的频率也有⼀个变化范围△vn.11.谱线加宽的物理机制分为哪两⼤类？它们的区别？分为均匀加宽和⾮均匀加宽两⼤类。
- 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)。
真空中电磁波的波长λ与频率υ的关系为
•பைடு நூலகம்
λ= c/υ
（2.2）
•真空中电磁波的传播速度c ≈ 3. 0 ×108m/s为常量，所以频率不同的电磁波在真
空中具有不同的波长。频率愈高，对应的波长就越短。按照电磁波频率或波长的
顺序可以排列起一电磁波谱图，如图2.1所示。
图2.1电磁波及可见光波长分布
表2.1列出了电磁波段的详细划分及用途,这里涵盖了目前已经发现并得到广泛利用 的不同波长的各类电磁波，这里有波长达104m以上的，也有波长短到10-5 nm以下 的。下面对各种不同性质的电磁波分别作简单的介绍。
•
•c =
(2.1)
•式中：ε0为真空中的介电常数；μ0为真空中的磁导率。
•在国际单位制中，指定μ0 = 4π×10-7 H/m，由精密测定ε0=8. 854 ×10-12 F/m， 推算得c ≈ 3. 0 ×108m/s。
• 电磁波的波谱范围很广，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、Ｘ射线和
Y射线等。这些电磁波从波动特性的角度，本质上完全相同，只是波长不同而已。
无线电波我们无法用肉眼直接看见，而我们所讨论的可见光
却是我们睁开眼睛就能见到的。可见光其实也是电磁波，但只 占整个电磁波谱中很小的一部分，只有波长范围在400 ~ 760 nm之间的电磁波能使人眼产生光的感觉。有意思的是不同波 长的电磁波对人眼中所呈现的效果是各不相同，随着波长的缩 短，呈现的感官效果，也可称为“颜色”依次为红、橙、黄、绿 、青、蓝、紫。我们日常感受到的白光则是各种颜色的可见光 的混合，也即是400 ~ 760 nm之间的电磁波的混合。
光电子技术(基础光学知 识)
2020年5月28日星期四
•微粒理论认为，光是由发光体发出的光粒子（微粒）流所组成的，这些光微 粒具有质量，与普通的实物小球一样遵从相同的力学规律。
•而波动理论则认为，光和声一样是一种波动，是由机械振动的传播而引起的 一种波动。尽管这两种学说都能解释光的反射和折射现象，但是，在解释光线 从空气进入水中的折射现象时，微粒理论需要假设水中的光速大于空气中的光 速；而波动理论则需要假设水中的光速小于空气中的光速。
•(1)在电磁场中，电场矢量E、磁场矢量H和传播方向k三者相互垂直。E,H和k三个 矢量的方向成右手螺旋关系；
• •(2)电磁波是横波，沿给定方向传播的电磁波，E与H的振动方向都是在各自垂直 于传播方向k的平面内，这一特性称为偏振性；
• •(3)空间各点E和H都作周期性变化，并且它们的相位相同；
•(4)电磁波在真空中的传播速度为
•这个光子学说的理论认为，光是具有一定能量和动量的粒 子所组成的粒子流，这种遵从崭新量子力学规律的粒子称 为光子。
•于是，人们对光是具有波动和粒子的双重性质，即光具有 波粒二重性取得了较普遍的共识。
• 2.2光是一种电磁波
• 我们已经看到，光具有波动性，其波动特性符合电磁波的特 征，那么我们有必要再回过头来认识一下电磁波。 • 1864年麦克斯韦发表了“电磁场的动力理论”这一著名论文， 建立了描述电磁场变化规律的麦克斯韦方程组及相关的理论。 1887年赫兹（H. Hertz）应用电磁振荡的方法证实了电磁波的 客观存在，并证明了电磁波和光波具有共同特性。
0.1nm~0.03um 1.0pm~0.1nm
1010~3×1012 3×(1012~1014)
医用、探伤、物相分析 探伤、物相结构分析
波长超过lmm的电磁波我们统称为无线电波，其频率不超过 300 MHz。除了自然界本身具有的以外，我们通常研究和使用 的无线电波主要是由包括各类晶体管等元器件制作的特定的电 子线路产生，因此频率的纯度可以是很高。通过对电子线路进 行调制，可用来承载和传递各种信息。百多年来无线电波已被 广泛地应用于无线电广播、电视、移动电话、卫星转播、雷达 和电磁炉等众多领域，已经成为日常生活中不可或缺的东西。
•由于当时人们还不能准确地用实验方法测定光速，因而难以根据折射现象去 判断这两种学说的优劣。但由于牛顿在科学界的祟高威望，使得光的微粒理论 在很长一段时间内占据着统治地位。 • 19世纪初，杨 (T. Young) 和菲涅耳 (A. J. Fresnel) 等人在研究光的干涉、 衍射和偏振等现象时，发现波动理论可以解释这些现象，而微粒理论则无能为 力。1850年，佛科 (J. B. L. Foucauｈ）用实验方法测定了水中的光速，证实 水中的光速小于空气中的光速。这些事实都对波动理论提供了重要的实验论据 。 • 19世纪60年代，麦克斯韦 (J. C. Maxwell ) 建立了电磁场理论，并认为光是 一定频率范围内的电磁波，具有一般电磁波的波动特性，为波动说建立起更为
坚实的理论基础。
• 但是，从19世纪末到21世纪初，人们又陆续发现了一系 列波动理论难以合理解释的现象，如黑体辐射、原子的线 状光谱和光电效应等。 •以后，人们在努力解释有关光和物质相互作用的现象时， 越来越多地认识到必须承认光具有粒子特性。 •1900年普朗克（M. Planck） 提出辐射的量子理论,1905 年爱因斯坦（Einstein）发展了普朗克的量子化假设，形成 了一种全新意义的光子学说。
越洋长距离通讯、导航
0.1~1.5
AM广播、电报通讯
1.5~30
AM广播、电报通讯
30~300
FM广播、电视、导航
300~3×105
电视、雷达、导航
3×105~4×108
雷达、导航、光线通信
(4~7.5)×108
紫外 线
X射线
Γ射线
汞灯
X射线管 加热器
0.03~0.40um
7.5×(108~1010) 医用、照相制版
电磁波谱
无 长波 线 电 中波 波
短波
超短 波
微波
光 红外 波线
可见 光
主要形成手段 电子线路
波长范围 3~30km 200m~3km 10~200m 1~10m
行波管、调速 管、磁控管
1mm~1m
热体
激 0.76um~1mm 光
电弧灯
0.40~0.76um
频率范围/MHz 目前的主要应用
0.01~0.1