光电子器件基础PPT
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光电子材料和器件PPT课件
O
利用太阳电池将太阳光能 直接转化为电能。
优点： 1、太阳能取之不尽，用之不竭
2、太阳能资源随处可得，可就近供 电 3、能量转换过程简单，光—电转换， 没有中间过程 4、绿色，环保，成本低 5、结构简单，体积小，寿命长
P•Paaggee 1155
LOGO
放映结束
P•Paaggee 1111
光电子的发展前景
LOGO
1、固态照明
2、平板显示
3、光伏发电
P•Paaggee 1122
固态照明：利用半导体芯片作为发光L材OGO料，
直接将电能转换为光能。
优点： 1、能效高
2、使用寿命相当长（照明时间可达10万小时 ） 3、能够直接发光提高系统效率 4、可靠 5、抗振动 6、可调的饱和逼真色彩 7、点亮迅捷 8、可触摸冷光光源 9、节电型的环保产品
P•Paaggee 1133
平板显示：相对于CRT而言的，一般LO指GO
厚度小于屏幕对角线1/4的
显示器。
优点：
1、器件的核心层厚度很薄，厚度可 以小于1毫米 2、没有视角问题，可在很大的角度 内观看，显示画面不失真
3、低温特性好 4、器件为全固态结构，无真空、液 体物质，抗震性好
P•Paaggee 1144
谢谢
P•Paaggee 1166
光源：发光二极管（LED）、半导体LOGO激 光器（LD）、以及常用的激光晶体。
P•Paaggee 1177
光波导器件 （光纤）
LOGO
P•Paaggee 1188
调制器：波导调制器 、半导体调制器LOGO
P•Paaggee 1199
光探测器件（辐射与测量、光电检测）：LOG光O 电
P•Paaggee 33
利用太阳电池将太阳光能 直接转化为电能。
优点： 1、太阳能取之不尽，用之不竭
2、太阳能资源随处可得，可就近供 电 3、能量转换过程简单，光—电转换， 没有中间过程 4、绿色，环保，成本低 5、结构简单，体积小，寿命长
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光电子的发展前景
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1、固态照明
2、平板显示
3、光伏发电
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固态照明：利用半导体芯片作为发光L材OGO料，
直接将电能转换为光能。
优点： 1、能效高
2、使用寿命相当长（照明时间可达10万小时 ） 3、能够直接发光提高系统效率 4、可靠 5、抗振动 6、可调的饱和逼真色彩 7、点亮迅捷 8、可触摸冷光光源 9、节电型的环保产品
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平板显示：相对于CRT而言的，一般LO指GO
厚度小于屏幕对角线1/4的
显示器。
优点：
1、器件的核心层厚度很薄，厚度可 以小于1毫米 2、没有视角问题，可在很大的角度 内观看，显示画面不失真
3、低温特性好 4、器件为全固态结构，无真空、液 体物质，抗震性好
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光源：发光二极管（LED）、半导体LOGO激 光器（LD）、以及常用的激光晶体。
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光波导器件 （光纤）
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光探测器件（辐射与测量、光电检测）：LOG光O 电
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光电子技术基础14_图文_图文
5. 通量阈Pth和噪声等效功率 NEP
从灵敏度R的定义式
可见，如果P＝0，应有i=0 实际情况是，当P＝0时，光电探测器的输出电流并不为零。 这个电流称为暗电流或噪声电流，记为
它是瞬时噪声电流的有效值。 显然，这时灵敏度R巳失去意义，我们必须定义一个新参量 来描述光电探测器的这种特性。
光功率Ps和Pb分别为信号和背景光功率。 即使Ps和Pb都为零，也会有噪声输出。 噪声的存在，限制了探测微弱信号的能力。 通常认为，如果信号光功率产生的信号光电流is等于噪声 电流in，那么就认为刚刚能探测到光信号存在。
⑶涂膜式 在玻璃基片上直接涂上光敏材料膜后而制成。其结构下图。
四、光敏电阻的 特点
1、优点：
灵敏度高，光电导增益大于1，工作电流大，无极性之分 光谱响应范围宽，尤其对红外有较高的灵敏度 所测光强范围宽，可测强光、弱光
2、不足：
强光下光电转换线性差
光电导弛豫时间长
受温度影响大
光电池
硅光电池结构示意如
2. 光谱灵敏度Rλ
条于件是光下光功不谱率变灵谱的敏密情度度R况λ定R下λ由义，于为光光电电流探将测是器光的波光长谱的选函择数性，，记在为其iλ，它
Rλ是常数时，相应探测器称为无选择性探测器(如光热探测 器)，光子探测器则是选择性探测器。
通常给出的是相对光谱灵敏度Sλ定义为
Rλm是指Rλ的最大值，Sλ为无量纲，随λ变化的曲线称为光 谱灵敏度曲线。
依照这一判据，定义探测器的通量阈Pth为
a
例。：即若小于Ri=01.000μ1A微/μ瓦W的，信in=号0.光01功μA率，不则能通被量探阈测P器th＝所0得.00知1μ，W所
以，通量阈是探测器所能探测的最小光信号功率。
光电子器件结型光电探测器课件ppt
在辐射检测领域，结型光电探测器可以用于探测和测量放射性粒子和电磁辐射等，保障人员和环境的安全。
在光通信领域，结型光电探测器可以用于接收和检测光信号，实现高速、高效的数据传输。
应用领域
02
结构与特性
03
结型光电探测器的电极结构
结型光电探测器的电极结构通常采用金属薄膜或金属网格制成，以提高光的吸收效率和电子的收集效率。
能带工程的原理和方法
通过改变材料的能带结构，可以实现对光电子器件性能的优化。
常用的能带工程方法
包括离子注入、薄膜沉积、外延生长等。
01
02
03
量子效率的定义
量子效率是描述光电子器件将光子转化为电子的能力的参数。
量子效率的影响因素
主要包括入射光的波长、温度、晶体结构、界面态等。
提高量子效率的方法
包括优化材料结构、采用多层膜结构、使用光学共振等。
结型光电探测器在光电子器件中具有重要地位
技术瓶颈
结型光电探测器的性能受到多种因素的影响
如暗电流、灵敏度、响应速度等
这些问题限制了结型光电探测器的应用和发展
发展趋势
通过优化材料、结构、工艺等方面来提高结型光电探测器的性能
同时，与其他光电子器件的集成和多功能化也是未来发展的重要趋势
结型光电探测器的发展趋势是向着高灵敏度、高响应速度、高稳定性等方向发展
采用先进的封装和测试技术，保证器件的稳定性和可靠性，同时实现与其他电路模块的集成和兼容。
制程挑战
制程稳定性
优化制程工艺参数和流程，提高制程的稳定性和重复性，降低生产成本。
制程兼容性
综合考虑不同材料、不同工艺和不同封装方式之间的兼容性，以实现器件性能的最优和可靠性的提高。
制程污染控制
在光通信领域，结型光电探测器可以用于接收和检测光信号，实现高速、高效的数据传输。
应用领域
02
结构与特性
03
结型光电探测器的电极结构
结型光电探测器的电极结构通常采用金属薄膜或金属网格制成，以提高光的吸收效率和电子的收集效率。
能带工程的原理和方法
通过改变材料的能带结构，可以实现对光电子器件性能的优化。
常用的能带工程方法
包括离子注入、薄膜沉积、外延生长等。
01
02
03
量子效率的定义
量子效率是描述光电子器件将光子转化为电子的能力的参数。
量子效率的影响因素
主要包括入射光的波长、温度、晶体结构、界面态等。
提高量子效率的方法
包括优化材料结构、采用多层膜结构、使用光学共振等。
结型光电探测器在光电子器件中具有重要地位
技术瓶颈
结型光电探测器的性能受到多种因素的影响
如暗电流、灵敏度、响应速度等
这些问题限制了结型光电探测器的应用和发展
发展趋势
通过优化材料、结构、工艺等方面来提高结型光电探测器的性能
同时，与其他光电子器件的集成和多功能化也是未来发展的重要趋势
结型光电探测器的发展趋势是向着高灵敏度、高响应速度、高稳定性等方向发展
采用先进的封装和测试技术，保证器件的稳定性和可靠性，同时实现与其他电路模块的集成和兼容。
制程挑战
制程稳定性
优化制程工艺参数和流程，提高制程的稳定性和重复性，降低生产成本。
制程兼容性
综合考虑不同材料、不同工艺和不同封装方式之间的兼容性，以实现器件性能的最优和可靠性的提高。
制程污染控制
半导体光电子器件ppt
在没有任何外部作用时，半导体中的载流子分布达到动态平衡，此时的状态称为热平衡态 。
光电子器件的基本原理
光的吸收
当光照射到物质表面时，物质 可以吸收光能，并将其转化为
热能或电能。
光的发射
在某些条件下，物质可以自发地 或在外加能量作用下发射光。
光电子发射
当光照射到物质表面并被吸收时， 物质会释放出光电子，这些光电子 可以通过电场或磁场进行收集和检 测。
包括暗电流、响应时间、噪声等参数。
半导体光电子器件与其他光电子器件的比较
半导体光电子器件与同质结光电子器件的比较
同质结光电子器件是一种结构简单、易于制造的光电子器件，但半导体光电子器件具有更高的光电转换效率和 更宽的光谱响应范围。
半导体光电子器件与异质结光电子器件的比较
异质结光电子器件具有更高的光电转换效率，但制造工艺复杂，成本较高。
03
通过精确调控半导体材料和器件的物理性质，实现更灵活、更
智能的光信号处理和传输。
02
半导体光电子器件的基本原理
半导体的基本性质
能带结构
半导体具有能带结构，即导带、价带和禁带，其禁带宽度在室温下一般为几电子伏特。
载流子
半导体中导电的载流子包括电子和空穴，其浓度和分布受能带结构和杂质浓度等影响。
热平衡态
传感领域的应用
环境监测
半导体光电子器件可实现对环境中特定气体、温度、湿度等参 数的精确测量。
生物传感
半导体光电子器件可用于检测生物分子、细胞等，实现生物传 感。
光学成像
半导体光电子器件可用于实现高分辨率、高灵敏度的光学成像 。
其他领域的应用
能源领域
半导体光电子器件可实现太阳能电池的光电转换效率的 提高。
光电子器件的基本原理
光的吸收
当光照射到物质表面时，物质 可以吸收光能，并将其转化为
热能或电能。
光的发射
在某些条件下，物质可以自发地 或在外加能量作用下发射光。
光电子发射
当光照射到物质表面并被吸收时， 物质会释放出光电子，这些光电子 可以通过电场或磁场进行收集和检 测。
包括暗电流、响应时间、噪声等参数。
半导体光电子器件与其他光电子器件的比较
半导体光电子器件与同质结光电子器件的比较
同质结光电子器件是一种结构简单、易于制造的光电子器件，但半导体光电子器件具有更高的光电转换效率和 更宽的光谱响应范围。
半导体光电子器件与异质结光电子器件的比较
异质结光电子器件具有更高的光电转换效率，但制造工艺复杂，成本较高。
03
通过精确调控半导体材料和器件的物理性质，实现更灵活、更
智能的光信号处理和传输。
02
半导体光电子器件的基本原理
半导体的基本性质
能带结构
半导体具有能带结构，即导带、价带和禁带，其禁带宽度在室温下一般为几电子伏特。
载流子
半导体中导电的载流子包括电子和空穴，其浓度和分布受能带结构和杂质浓度等影响。
热平衡态
传感领域的应用
环境监测
半导体光电子器件可实现对环境中特定气体、温度、湿度等参 数的精确测量。
生物传感
半导体光电子器件可用于检测生物分子、细胞等，实现生物传 感。
光学成像
半导体光电子器件可用于实现高分辨率、高灵敏度的光学成像 。
其他领域的应用
能源领域
半导体光电子器件可实现太阳能电池的光电转换效率的 提高。
《光学元器件》课件
04
对于环境因素导致的问题，应采取相应的防护措施，如改善环境温 度、湿度等。
CHAPTER 06
光学元器件的发展前景与展望
新材料与新技术的应用
新材料
随着科技的不断发展，新型光学材料如透明陶瓷、玻璃和晶 体等不断涌现，为光学元器件的制造提供了更多选择和可能 性。
新技术
如纳米技术、光子晶体和二维材料等新技术的应用，使得光 学元器件的性能得到显著提升，同时推动其向微型化、集成 化方向发展。
CHAPTER 02
光学元器件的基本原理
光的折射与反射
光的折射
当光从一个介质进入另一个介质 时，由于速度的改变而发生方向 改变的现象。
光的反射
光在物体表面被反射回同一介质 的现象，遵循反射定律。
光的干涉与衍射
光的干涉
两束或多束光波在空间叠加时，光强 分布的振幅变化现象。
光的衍射
光波绕过障碍物边缘传播的现象，导 致光强重新分布。
机和人脸识别系统。
光学元器件的发展趋势
总结词
随着科技的不断进步，光学元器件正朝着小型化、集成化、智能化方向发展。
详细描述
随着光学技术和微纳加工技术的不断发展，光学元器件正朝着更小尺寸、更高性能、更低成本的方向发展。同时 ，随着人工智能和物联网技术的兴起，光学元器件的应用场景和功能也在不断拓展和升级，未来将更加注重智能 化和集成化的发展。
详细描述
光学元器件是利用光的干涉、衍射、折射、反射等物理现象来实现信号处理、 传输和存储的器件。根据不同的功能和应用场景，光学元器件可以分为多种类 型，如透镜、棱镜、光栅、反射镜等。
光学元器件的应用领域
总结词
光学元器件广泛应用于通信、医疗、能源、安防等领域，对现代科技发展具有重要意义 。
对于环境因素导致的问题，应采取相应的防护措施，如改善环境温 度、湿度等。
CHAPTER 06
光学元器件的发展前景与展望
新材料与新技术的应用
新材料
随着科技的不断发展，新型光学材料如透明陶瓷、玻璃和晶 体等不断涌现，为光学元器件的制造提供了更多选择和可能 性。
新技术
如纳米技术、光子晶体和二维材料等新技术的应用，使得光 学元器件的性能得到显著提升，同时推动其向微型化、集成 化方向发展。
CHAPTER 02
光学元器件的基本原理
光的折射与反射
光的折射
当光从一个介质进入另一个介质 时，由于速度的改变而发生方向 改变的现象。
光的反射
光在物体表面被反射回同一介质 的现象，遵循反射定律。
光的干涉与衍射
光的干涉
两束或多束光波在空间叠加时，光强 分布的振幅变化现象。
光的衍射
光波绕过障碍物边缘传播的现象，导 致光强重新分布。
机和人脸识别系统。
光学元器件的发展趋势
总结词
随着科技的不断进步，光学元器件正朝着小型化、集成化、智能化方向发展。
详细描述
随着光学技术和微纳加工技术的不断发展，光学元器件正朝着更小尺寸、更高性能、更低成本的方向发展。同时 ，随着人工智能和物联网技术的兴起，光学元器件的应用场景和功能也在不断拓展和升级，未来将更加注重智能 化和集成化的发展。
详细描述
光学元器件是利用光的干涉、衍射、折射、反射等物理现象来实现信号处理、 传输和存储的器件。根据不同的功能和应用场景，光学元器件可以分为多种类 型，如透镜、棱镜、光栅、反射镜等。
光学元器件的应用领域
总结词
光学元器件广泛应用于通信、医疗、能源、安防等领域，对现代科技发展具有重要意义 。
电子元器件基础知识(共59张PPT)
10
电子组件基础知识
(1)排阻有两种类型： 双列、单列直插和贴片排阻 直插排阻类似直插IC。
第一号管脚由小圆点或小凹槽来表示。
插第一号管脚的孔通常在电路板上用方或带尖角的焊盘标识。 插电阻网络时第一号管脚必须插入电路板上带有标明第一号管脚
的孔。
11
电子组件基础知识
8．电位器
电位器是一种可调电阻，可通过调整其组件体上的旋扭或螺钉 改变其阻值。
5
电子组件基础知识
值得注意的是:第四环的位置国内外的标法有异,国外有此厂家把第四 环也标在另一端的金属帽上,遇此情况切记:金色或银色的一端不是
第一环。第一环是离组件体端部最近的一环。
例：某电阻的色环依次为“黄、紫、红、银”，则该电阻的阻值为 4700Ω=4.7KΩ，误差为±10%。
附表：电阻器用色环标志的种类及含义(附表见下页).
一个正号“ ，就表示该脚是正极。有的电容器没有极性，但 +” ２、对于误差小于±2%的电阻，阻值用四位数字表示，前三位数字代表重要数据，最后一位表示加零的个数。
现在有些高亮LED可发作照明用灯，如 显示屏背光源，某些装饰灯等。
稳压二极有的电时路符为号是了“VR外”、“观ZD”或的“Z”，整稳压齐二极一管致，也有规定有字的一面必须朝着一个
1微法=（ ）皮法，
0.47μF=( )pF,
33μF=( )pF,
68000PF=( ) μF,
1000PF=( ) μF,
36000000PF=( ) μF,
18
电子组件基础知识
三、根据色环标志含义表,写出下列名项的阻值和精度:
１．红-黑-棕-金
9.灰-红-黑-金
２．棕-棕-红-银
10.棕-黑-蓝-银
光电子器件 第1章_光电导探测
th
hc
Ei
1.24 (m)
Ei (eV )
光电导探测器
1.2 光电导探测器原理
❖ 内光电效应: 材料在吸收光子能量后，出现 光生电子空--穴，由此引起电导率变化或电 流电压现象，称之为内光电效应，是相对于 外光电效应而言的。
❖ 光电导效应：当半导体材料受光照时，吸收 光子引起载流子浓度增大，产生附加电导率 使电导率增加，这个现象称为光电导效应。
的带宽等，测量 值的D(T, f,f)如(500, 900,
5) 。
为了描述单色情况，还引入光谱探测率 D* (, f , f )
它表示器件对波长为 的辐射的探测率.
D 目前基本上用D
取代了D，若无特殊说明，本书所称的
探测率均指
而言。
1.1.3 光吸收系数
❖ 光入射到材料，会发生吸收、色散、反射、 折射等现象。对半导体而言，材料吸收光的 原因，在于光与处在各种状态的电子、晶格 原子和杂质原子的相互作用。
I I0e x
如果样品厚度为d，则样品吸收的光强度ΔI为：
I I0 (1 e d )
可见吸收系数大，光吸收主 要发生在材料的表层。吸收 系数小，光入射得深。
❖ 当36厚%，度此d=时1/的α时厚，度光称强为I=吸I收0/e厚, 约度为，入有射64光%强的的光在 1/α厚度内被吸收，即在吸收厚度内吸收了大部分 的光，如图1-5。
场强度成正比。
Vd =μE
μ称为电子迁移率，表示单位电场下电子的平均漂
移速度，单位m2/V·s， μ值与材料特性有关，
❖ 电导率和迁移率间的关系
J neE E
ne
3．半导体的电导率
E0
E
电子漂移方向
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
光电子材料与器件ppt
光的波动性和粒子性
随着科技的发展，光电子技术在信息、能源、环境等领域的应用不断扩大，成为现代社会不可或缺的一项技术。
光电子技术的崛起
光的特性与光电子的崛起
光电子材料的分类与特性
光电子材料主要分为直接带隙半导体材料和间接带隙半导体材料，它们具有不同的能带结构和光学性质。
光电子器件的基本结构与类型
光电子器件是指利用光电子技术制造的光电器件，其基本结构包括光源、光检测器、光放大器、光调制器等。
宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材料如GaN、SiC等具有高禁带宽度、高临界击穿电场强度和高热导率等特点，是高性能光电子器件的关键材料。
新材料和新器件的研究
低维材料和异质结构
低维材料如量子点、纳米线和异质结构等具有优异的光电性能，为光电子器件提供了新的研究方向。
光电集成和光子晶体
光电集成和光子晶体可以提供高密度、高效率、低损耗的光子器件，为光电子器件的进一步发展提供了新的机遇。
高效的光电转换
01
通过优化光电子器件的结构和材料，提高光电转换的效率和稳定性，从而降低能耗和提高光电转换效率。
提高光电转换效率和稳定性
热管理和散热设计
02
通过有效的热管理和散热设计，降低光电子器件的工作温度，提高其稳定性和可靠性。
光电材料的稳定性
03
选择具有高稳定性的光电材料，提高光电子器件的寿命和稳定性，降低维护成本。
材料类型
金属材料表面反射光的能力与其自由电子的分布有关。
表面反射
金属材料的导热性与其自由电子的分布和热运动有关。
导热性
金属材料
常用的绝缘体材料包括玻璃、陶瓷、聚合物等，这些材料具有高电阻率和绝缘性。
绝缘体材料
材料类型
随着科技的发展，光电子技术在信息、能源、环境等领域的应用不断扩大，成为现代社会不可或缺的一项技术。
光电子技术的崛起
光的特性与光电子的崛起
光电子材料的分类与特性
光电子材料主要分为直接带隙半导体材料和间接带隙半导体材料，它们具有不同的能带结构和光学性质。
光电子器件的基本结构与类型
光电子器件是指利用光电子技术制造的光电器件，其基本结构包括光源、光检测器、光放大器、光调制器等。
宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材料如GaN、SiC等具有高禁带宽度、高临界击穿电场强度和高热导率等特点，是高性能光电子器件的关键材料。
新材料和新器件的研究
低维材料和异质结构
低维材料如量子点、纳米线和异质结构等具有优异的光电性能，为光电子器件提供了新的研究方向。
光电集成和光子晶体
光电集成和光子晶体可以提供高密度、高效率、低损耗的光子器件，为光电子器件的进一步发展提供了新的机遇。
高效的光电转换
01
通过优化光电子器件的结构和材料，提高光电转换的效率和稳定性，从而降低能耗和提高光电转换效率。
提高光电转换效率和稳定性
热管理和散热设计
02
通过有效的热管理和散热设计，降低光电子器件的工作温度，提高其稳定性和可靠性。
光电材料的稳定性
03
选择具有高稳定性的光电材料，提高光电子器件的寿命和稳定性，降低维护成本。
材料类型
金属材料表面反射光的能力与其自由电子的分布有关。
表面反射
金属材料的导热性与其自由电子的分布和热运动有关。
导热性
金属材料
常用的绝缘体材料包括玻璃、陶瓷、聚合物等，这些材料具有高电阻率和绝缘性。
绝缘体材料
材料类型
光电子器件前言.ppt
前言——全球光电产业发展趋势（德国）“激
光2000”
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
放大镜；显微镜；双筒望远镜；照相机；录像机；眼镜。
小故事
利用午餐时间，乔离开办公室去买些零碎东西。 在收款处用信用卡付款，他采购了一袋苹果、一瓶葡 萄酒和一盒牛奶，每样东西上都标有条形码。
超市条形码扫描器；信用卡全息防伪术；质量控制用的图像识别；瓶子清洁监测； 标签与包装监测；条形码读出用于存货量统计。
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”。 “光谷”内企业约150余家，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，以进一步加大美国光电
小故事
斯迪夫在家里开大屏幕彩电看影片。受到儿子生 病的拖累，莎拉用笔记本电脑与办公室网络取得联系。 虽然她必须与生病的儿子一起呆在家里，现代技术使 她照常做办公室的工作，而乔则不得不暂时干采购食 品的活了。
视盘与唱盘播放；电视显示；光纤局域网。
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 重庆光电产业概况 光电子学科发展史
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2020/3/26
10
北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
20世纪30年代末，硫化铅红外探测器问世，红外线可探测到3µm辐射。 40年代初,用半导体材料制成的温差型红外探测器和测辐射热计。 50年代中期，可见光波段的硫化硒、硫化镉光敏电阻荷短波红外硫化 铅光电探测器投入使用。 50年代末，美军将探测器用于代号为响尾蛇的空—空导弹 ，取得明显 作战效果。1958年英国劳森等发明碲镉汞红外探测器。在军事需求牵 引和半导体工艺技术驱动下，红外探测器自60年代以来迅速发展。 直到20世纪90年代，美、英、法等国大力发展了中波（3-5µm）和长波 （8-14µm）红外多元器组件，广泛用于夜视、侦查、观瞄、火控和制 导系统。1992年西方各国又用成熟起来的红外平面阵列在各种成成像 技术中取代多元探测器组件。
---光电转换的桥梁
徐征
2020/3/26
1
北京交通大学理学院光电子技术研究所
❖ 徐征 博士 教授 博士生导师 北京交通大学光电子技术研究所 光学学会光电专业委员会 委员 中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会 理事 《液晶与显示》杂志编委 《光电子·激光》杂志编委 《光谱学与光谱分析》杂志编委 《现代显示》杂志编委 国际SID学会会员
❖ 研究方向 光电子材料及器件，平板显示技术，太阳能电池，真空及薄膜
技术等方面的科研与开发工作。
2020/3/26
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电转换的桥梁
电 子 学
电阻 电容 二极管 三极管 等 2020/3/26
光电子学
学光Leabharlann 光电子器件 光电子材料凸透镜、凹透镜 光学系统 光的传播等等
3
2020/3/26
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
同时，几乎就在第一台激光器诞生之时起，人们就开始探索激光的应用，而 且激光的军事应用被优先考虑，投入了大量的人力物力和财力。 1961年，第一台激光测距议问世，并很快推广应用，随着技术的进步，不断 更新换代。 70年代初，美军在侵越战争中用激光制导炸弹依据摧毁了曾用普通炸弹付出 很大代价都没有炸毁的一座桥梁。同时美军在越南战争中使用了激光致盲武 器。 近20多年来，激光器的各种发展很快，其波长分布在从软X射线道远红外的各 个波段，最高的峰值功率达到1014W量级，最高平均功率达兆瓦级，最脉宽为 10-16s量级，最高频率稳定度达10-15，调频范围从200nm到4µm的波段。 同时，激光器的结构、工艺日趋成熟，稳定性、可靠性和可操作性显著改进， 改成由战士、工人、医生和其他专业科技人员等稍加训练即可运用自如的仪 器设备或工具，而不再需要专业工程师精心操作维护了。
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
❖ 激激光器是光波段的相干辐射源。 理理论论基基础础是是爱爱因因斯斯坦坦在在11991166年年奠奠定定的的：：当当时时他他提提出出了了光光的的发发射射和和吸吸
收收可可以以经经过过受受激激吸吸收收、、受激辐射和自发辐射等三种基本过程的假设。
北京交通大学理学院光电子技术研究所
概述
本门课程的主要目的是介绍各类光电子器件 的基本原理、基本特性及各种应用。主要包括以下内容：
光源器件
光电探测器件
显示器件
光电子 器件
光伏器件
光控制器件
光传输器件
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光存储器件
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
电磁波谱及主要产生方式
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1954年，美国C.H.汤斯才根据这个假设，以致冷的氨分子作为工作物质，研 制成微波激射器。 稍后，苏联H.T.巴索夫和A.M.普罗霍洛夫研制成一氟化铯为工作物质的微波 激射器。 1958年，C.H.汤斯和A.L.肖洛将微波受激辐射的原理推广到红外和可见波段， 引入了激光的概念。 1960年，美国T.H.梅曼研制成红宝石激光器——世界上第一台激光器。这个 突破在世界上引起了轰动，并形成了连锁反应，在短短的几年之内，氦氖激 光器、半导体激光器、钕玻璃激光器、氩离子激光器、CO2激光器、化学激光 器、染料激光器等相继出现。
5
波长
频率 能量
北京交通大学理学院光电子技术研究所
电磁波谱
r射线
X射线
可见光
紫外线
红外线
微波
无线电波
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外
（真空紫外）
远红外
10nm~200nm
200nm ~380nm
380nm
780 nm
~ 780nm ~ 2.5
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
❖ 光电子技术的大量应用虽然是20世纪50年代中以后的事，但历史可追 溯到100多年以前。最早出现的光电子器件是光电探测器，而光电探 测器的物理基础是光电效应的发现和研究。
1873年，英国W.R.史密斯发现了硒的光电导性。 1888年，德国H.R.赫兹观察到紫外线照射到金属上时，能使金属发射 带电粒子，但无法解释。 1890年，P.勒纳通过对带电粒子的电荷质量比的测定，证明它们是电 子，由此弄清了外光电效应的实质。 1929年，L.R.科勒制成银氧色光电阴极，出现了光电管。 1939年，苏联V.K.兹沃雷金制成实用的导体材料制光电倍增管。
m
2.5 m
~ 50 m
50 m ~300 m
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
可见光谱
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
❖ 光学是一门经典科学，1960年激光的诞生使古老的光学获得了新的活 力。激光在信息电子技术中的应用，是光学与电子学进一步相互结合 而形成了一门新兴的交叉学科—光电子学，与之相应的是光电子材料 和光电子器件。光学与电学都是历史悠久的学科，光与电打交道可分 为三个回合： 第一回合 19世纪60年代，Maxwell提出：光也是电磁波； 第二回合 19世纪末－20世纪初，光电效应的实验和理论发展。 1887年赫兹（Hertz）在气体放电实验中发现，当用紫外光照射在电 极上时，将加速两电极间的放电。雷纳德（Lenard）用紫外光照射阴 极表面，引起了电子发射。这即光电效应； 第三回合 1960年第一台激光器的诞生，它是光学发展史上的一项 重大的革命。也是20世纪最主要的重大发现之一。它将人类带入了一 个光电子时代。
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光电子器件发展简史
20世纪30年代末，硫化铅红外探测器问世，红外线可探测到3µm辐射。 40年代初,用半导体材料制成的温差型红外探测器和测辐射热计。 50年代中期，可见光波段的硫化硒、硫化镉光敏电阻荷短波红外硫化 铅光电探测器投入使用。 50年代末，美军将探测器用于代号为响尾蛇的空—空导弹 ，取得明显 作战效果。1958年英国劳森等发明碲镉汞红外探测器。在军事需求牵 引和半导体工艺技术驱动下，红外探测器自60年代以来迅速发展。 直到20世纪90年代，美、英、法等国大力发展了中波（3-5µm）和长波 （8-14µm）红外多元器组件，广泛用于夜视、侦查、观瞄、火控和制 导系统。1992年西方各国又用成熟起来的红外平面阵列在各种成成像 技术中取代多元探测器组件。
---光电转换的桥梁
徐征
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
❖ 徐征 博士 教授 博士生导师 北京交通大学光电子技术研究所 光学学会光电专业委员会 委员 中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会 理事 《液晶与显示》杂志编委 《光电子·激光》杂志编委 《光谱学与光谱分析》杂志编委 《现代显示》杂志编委 国际SID学会会员
❖ 研究方向 光电子材料及器件，平板显示技术，太阳能电池，真空及薄膜
技术等方面的科研与开发工作。
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光电转换的桥梁
电 子 学
电阻 电容 二极管 三极管 等 2020/3/26
光电子学
学光Leabharlann 光电子器件 光电子材料凸透镜、凹透镜 光学系统 光的传播等等
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
同时，几乎就在第一台激光器诞生之时起，人们就开始探索激光的应用，而 且激光的军事应用被优先考虑，投入了大量的人力物力和财力。 1961年，第一台激光测距议问世，并很快推广应用，随着技术的进步，不断 更新换代。 70年代初，美军在侵越战争中用激光制导炸弹依据摧毁了曾用普通炸弹付出 很大代价都没有炸毁的一座桥梁。同时美军在越南战争中使用了激光致盲武 器。 近20多年来，激光器的各种发展很快，其波长分布在从软X射线道远红外的各 个波段，最高的峰值功率达到1014W量级，最高平均功率达兆瓦级，最脉宽为 10-16s量级，最高频率稳定度达10-15，调频范围从200nm到4µm的波段。 同时，激光器的结构、工艺日趋成熟，稳定性、可靠性和可操作性显著改进， 改成由战士、工人、医生和其他专业科技人员等稍加训练即可运用自如的仪 器设备或工具，而不再需要专业工程师精心操作维护了。
2020/3/26
11
北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
❖ 激激光器是光波段的相干辐射源。 理理论论基基础础是是爱爱因因斯斯坦坦在在11991166年年奠奠定定的的：：当当时时他他提提出出了了光光的的发发射射和和吸吸
收收可可以以经经过过受受激激吸吸收收、、受激辐射和自发辐射等三种基本过程的假设。
北京交通大学理学院光电子技术研究所
概述
本门课程的主要目的是介绍各类光电子器件 的基本原理、基本特性及各种应用。主要包括以下内容：
光源器件
光电探测器件
显示器件
光电子 器件
光伏器件
光控制器件
光传输器件
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光存储器件
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
电磁波谱及主要产生方式
2020/3/26
1954年，美国C.H.汤斯才根据这个假设，以致冷的氨分子作为工作物质，研 制成微波激射器。 稍后，苏联H.T.巴索夫和A.M.普罗霍洛夫研制成一氟化铯为工作物质的微波 激射器。 1958年，C.H.汤斯和A.L.肖洛将微波受激辐射的原理推广到红外和可见波段， 引入了激光的概念。 1960年，美国T.H.梅曼研制成红宝石激光器——世界上第一台激光器。这个 突破在世界上引起了轰动，并形成了连锁反应，在短短的几年之内，氦氖激 光器、半导体激光器、钕玻璃激光器、氩离子激光器、CO2激光器、化学激光 器、染料激光器等相继出现。
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波长
频率 能量
北京交通大学理学院光电子技术研究所
电磁波谱
r射线
X射线
可见光
紫外线
红外线
微波
无线电波
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光学光谱区
远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外
（真空紫外）
远红外
10nm~200nm
200nm ~380nm
380nm
780 nm
~ 780nm ~ 2.5
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北京交通大学理学院光电子技术研究所
光电子器件发展简史
❖ 光电子技术的大量应用虽然是20世纪50年代中以后的事，但历史可追 溯到100多年以前。最早出现的光电子器件是光电探测器，而光电探 测器的物理基础是光电效应的发现和研究。
1873年，英国W.R.史密斯发现了硒的光电导性。 1888年，德国H.R.赫兹观察到紫外线照射到金属上时，能使金属发射 带电粒子，但无法解释。 1890年，P.勒纳通过对带电粒子的电荷质量比的测定，证明它们是电 子，由此弄清了外光电效应的实质。 1929年，L.R.科勒制成银氧色光电阴极，出现了光电管。 1939年，苏联V.K.兹沃雷金制成实用的导体材料制光电倍增管。
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~ 50 m
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可见光谱
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光电子器件发展简史
❖ 光学是一门经典科学，1960年激光的诞生使古老的光学获得了新的活 力。激光在信息电子技术中的应用，是光学与电子学进一步相互结合 而形成了一门新兴的交叉学科—光电子学，与之相应的是光电子材料 和光电子器件。光学与电学都是历史悠久的学科，光与电打交道可分 为三个回合： 第一回合 19世纪60年代，Maxwell提出：光也是电磁波； 第二回合 19世纪末－20世纪初，光电效应的实验和理论发展。 1887年赫兹（Hertz）在气体放电实验中发现，当用紫外光照射在电 极上时，将加速两电极间的放电。雷纳德（Lenard）用紫外光照射阴 极表面，引起了电子发射。这即光电效应； 第三回合 1960年第一台激光器的诞生，它是光学发展史上的一项 重大的革命。也是20世纪最主要的重大发现之一。它将人类带入了一 个光电子时代。