光电技术01绪论PPT

10
1970年．半导体 激光器在室温环境 下的连续激射获得 成功。
正在这时候，低损 耗的光导纤维的试 制又获得了成功， 光纤通信成为现实。
在通信史上，跳过了为增大信息传 输量而开发的毫米波通信阶段，直 接由微波通信转移到光纤通信。
11
光纤通信 技术的开 发促进了
作为光源的激光器 作为接收器件光探测器的发展
而60年代，红宝石激光器的 问世，又促使了光子学的诞生。 从60年代到90年代，激光器 从谐振腔体型向着固体半导体 激光器过渡，
随之实现了光子器件的集成 化，不仅促使了光子学的大发 展，非线性光学、纤维光学、 集成光学、激光光谱学、量子 光学与全息光学也形成了现代 光子学的学科群体，目前它们 正在蓬勃发展之中。
爱迪生名下拥有1093项专利，包 括美国、英国、法国和德国等2。
发明了真空二级管整流器
(Fleming, Sir John Ambrose 1849～1945)
这一生长点上的第一只蓓芽就 是弗莱明发明的整流器。他把 爱迪生及马可尼两位大师的发 明成果结合起来，着手研究真 空电流的效应。1904年，他发 明了真空二级管整流器。
电子开关的响应最短为10-7～10-9秒， 而光子开关的响应时间可以达到飞 秒数量级。光子属于玻色子，不带 电荷，不易发生相互作用，因而光 束可以交叉。光子过程一般也不受 电磁干扰。
光场之间的相互作用极弱，不会引 起传递过程中信号的相互干扰。这 些优点为光子学器件的三维互连、 神经网络等应用开拓了光明前景。
电能作为能源具有瞬时移动 性和可控制性
广泛用于照明、动 力等方面

7
电子电路不能在同一点重叠相交， 这种空间的不共容性限制了密集 度的提高；集成电路的平面结构 只适用于串列处理，要在信息存 贮和数据处理上有突破性进展， 要使信息贮存密集度再提高4个 数量级，实现非定址的联想记忆 (associative momery)，以发展 人工智能，必须发展三维并列处 理机构。
把220v交流电整流成直流，
3
➢1906年，美国人德弗雷斯特在 弗莱明的二极管中又加入一块栅 极，制成可以用于整流，还可以 用于放大的真空三极管。 ➢三极管可以通过级联使放大倍 数大增，从而促成了无线电通信 技术的迅速发展。
1910年，首次把它用于声音的传送 系统。1916年，建立了第一个广播电 台，开始了新闻广播。 到本世纪的 20年代，真空电子器 件已经成为广播事业与电子工业的心 脏，它推动着无线电、雷达、电视、 电信、电子控制设备、电子信息处理 等整个电子技术群的迅速发展。
光电子技术
徐州工程学院 滕道祥
1
绪论
一.光电子学
1883年，爱迪生在一次 改进电灯的实验中，将一 根金属线密封在发热灯丝 附近，通电后意外地发现， 电流居然穿过了灯丝与金 属线之间的空隙。 1884年，他取得了该发明 的专利权。这是人类第一 次控制了电子的运动，这 一现象的发现，为20世纪 蓬勃发展的电子学提供了 生长点。
电子学已经出现不能适应新的要求的征兆???
8
历史似乎是在重演。
➢上世纪第一个10年，真空管 问世，促使电子学诞生；
➢从20年代到60年代，电子器 件从真空管过渡到固体三极管，
➢随之实现了集成化，在促进电 子学大发展的同时，光电子学、 量子电子学也随之建立和发展 起来，它们形成了现代电子学 的学科群体；
肖克莱由于他的半导 体理论而导致了晶体 管的发明，揭开了电 子革命崭新的一页。
1958年，半导体集成电路问世， 不仅使高速计算机得以实现， 还促使电子工业与近代信息处 理技术发生天翻地覆的变化。
由于这一重大贡献，和科学家 巴丁、布拉顿一起领受了最高 的科学奖——诺贝尔物理学奖。
6
19-20世纪，电磁学得到 了飞跃的发展．不断开发 了各种电的应用技术。
电子学领域中几乎所有的概念、方法无一不在光 子学领域中重新出现。
9
然而，历史却并没有简单地重演。
当电子通信容量达到最大限度而 不能继续扩大时，人们很自然地 把目光转向波长更短的光波。
光子学的信息荷载量要大得多，光的 焦点尺寸与波长成反比，光波波长比 无线电波、微波短得多，经二次谐波 产生倍频，激光可使光盘存贮信息量 大幅度增加。
4
1899年马可尼发送的无线电 信号穿过了英吉利海峡，接 着又成功穿越大西洋，从英 国传到加拿大的纽芬兰省。
无线电通信的发明，也是日 后无线电广播、电视甚至手 机的先兆。1909年马可尼获 得诺贝尔物理学奖。
“无线电之父”马可尼
5
电子学与信息技术的第一次重大 变革发生在本世纪50年代。
肖克莱、巴丁、布拉顿
期待着在电子学 中采用光技术。
14
光电子学是在电子学的基础上吸收了 光技术而形成的一门新兴学科。
提高了电子设备的 性能。
使电子学至今未能实现的功能获得 了实现。
15
光的电磁理论和光电效应理论 从19世纪中叶的麦克斯韦到20世
纪初叶的爱因斯坦
光学与电子学仍作为两门独立的 学科被研究。
激光出现，对光与物质相互作用过程的研究变得异常活跃，
17
例如
激光朝着超快、超强、短波长、 宽调谐和小型化的方向发展。 远紫外的X光波段激光器,在
生物学 化学 物理结构 半导体器件光刻应用开拓上。 将获得重大进展
可调谐激光在 1. 激光分离同位素 2. 化学 3. 生物学 4. 材料科学 5. 医学上有重要应用。
导致了
半导体光电子学 波导光学 激光物理学 相干光学 非线性光学等新学科涌现
学科之间交叉。
16
20世纪70年代以来， 半导体激光器和光导纤维 技术的重要突破导致以
光纤通讯 光纤传感 光盘信息存储 显示 光信息处理
深度和广度上
蓬勃发展
特别
半导体光电子学 非线性光学 波导光学
互相渗透，而且还 与数学、物理、材 料等基础学科交叉 形成新的边沿领域。
光调制器、光波导、光开关、 光放大器．以及光隔离器等各 种光学部件的发展。
在电子学技术中采用小尺寸的 光学零部件的组合。
12
光通信原理示意图
13
光技术的发展没能够 超过电子技术的发展
想得到更多的信息量、 更高的演算速度，用 现存电子技术是不可 能实现的。
光信号传输方式要比 用电布线好得多， 超并行计算机的配线 方式，