光电子学(清华)综述

1、受激辐射概念的提出 1916年 爱因斯坦提出 解释黑体辐射现象 光子与原子的三种相互作用：自发辐射、受激辐射、受激吸收
• 新奇的概念可能在某一天成为巨大的生产力
2、MASER发明 (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
4. 光纤光学
廖延彪编著
清华大学出版社
5. 《激光原理》课件－姚敏玉
6. 《光电子技术基础》课件－刘小明
第一部分 综述
作品欣赏 谢谢观看！
固体激光器：红宝石、 钕玻璃、 钇铝石榴石YAG、 钛宝石
694.3 nm 1.059 m 1064 nm, 1319 nm 650 nm ~ 1.1 m 连续
气体激光器：氦－氖、二氧化碳、 氦－镉、
氩离子、
氟化氙
6328 nm 10.6 m 441.6 nm 488 nm蓝、514.5 nm绿 351 nm
光子学的突破
第一部分 综述
1. 1970年L.Esaki 和R.Tsu提出半导体超晶格概念和理论以来，超晶格和 量子阱异质结构的研究得到飞速发展；
2. 谐振腔量子电动力学效应的发现和垂直腔面发射激光器的问世，是光 子学发展过程中在理论和器件上的一大突破；
3. 导波光学、非线性导波光学的发展，在光纤通讯上导致了三项重要成果： 掺铒光纤放大器、孤子激光器和光孤子的传输、波分复用技术；
光电子技术及应用
第一部分 综述
2 学时
光电子学、光子学；激光发展简史、部分应用简单介绍
第二部分 激光特性及其基本原理
8 学时
基本结构；产生激光的基本条件及基本原理；激光器的
主要特性；激光器的分类及典型激光器的介绍
第三部分 光电子基本技术基础
8 学时
电光效应、声光效应、磁光效应、倍频效应及其应用
第四部分 光电子技术在信息领域中的主要应用 8 学时 光纤及光纤器件；光调制及光纤通信；光纤传感；光存储
4. 非线性光学及非线性材料、器件的飞速发展，初步奠定了光子学发展的 物质基础；
5. 光子集成已看到曙光； 6. 一些现代光子、光学理论的建立，有助于光子学理论体系的建立。
激光发展简史
第一部分 综述
Laser － Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
－ 量子电子学的诞生
1954年 美国
汤斯（TOWNS）、研究生戈登（GORDEN）
前苏联 巴索夫、 普洛霍洛夫
分别建立了世界上第一台 NH3 微波量子振荡器 • 一大批敢于创新、敢于实践的人不失时机的发明创造推动了激光技术的发展
3、激光的诞生
美国：汤斯、肖洛； 前苏联： 巴索夫、普洛霍洛夫
提出了MASER
LASER的关键问题：材料及光学谐振腔
1960年7月美国休斯实验室的梅曼（MAIMAN）作出了第一台红宝石激光器
• 任何一项发明不是凭空产生的，是前人研究成果的继续和发展
• 机遇偏爱有准备的头脑和敢于实践的人
第一部分 综述
激光器简介
第一部分 综述
Laser － Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
产生电子学所不可能产生的许多新功能。
以前由电子方法实现的任务现在用光学方法来完成
光电子技术。
光子学 Photonics (1970)
关于光子的科学及其应用。“ 从电子学类推，光子学一词描述光子在信
息传输中的应用，包括光子束的产生、导波、偏转、调制、放大，图象处理、
存储和探测 ”。
激光
光子时代的领衔主角。
光学材料、非线性光学材料 光电子功能材料 激光法低维材料的生长
光学跟踪、寻的、图象识别 射束武器，激光致盲 训练模拟、激光核爆炸模拟 测距、瞄准、制导
参考书及参考资料
1. 激光原理
周炳琨、高以智等编著， 国防工业出版社
2. 光电子技术基础
彭江得编著
清华大学出版社
3. 半导体激光器
江剑平编著
清华大学出版社
激光诱导细胞融合 激光显微切割染色体
激光光谱诊断、治癌 激光临床医疗
激光引发化学反应 光化学沉淀，激光化学提纯
激光货标扫描器 全息商标、全息饰物 激光标记、纸币防伪标识
大气污染激光监测
技术领域 地理 计量
材料
军事
激光器的应用
第一部分 综述
应用
遥感、遥测
无接触测速、测长、测经等 计量标准；激光波长已是国际长度标准
半导体激光器： 砷化镓、 0.6 ~ 0.9 m
铟镓砷磷
1.3 ~ 1.5 m
其它： 染料激光器、 330 nm ~ 1.85 m
化学激光器、
自由电子激光器
技术领域 光学 机械 信息
激光器的应用
第一部分 综述
应用Leabharlann Baidu
空间光学望远镜：美国2.4m口径哈勃望远镜 大型天文望远镜：口径为25m的天文望远镜在筹建中 激光器 激光系统 发光与显示
第五部分 光电子技术在其它领域中的应用
4 学时
第六部分 光电子学的未来
2 学时
光电子技术及应用－综述
第一部分 综述
光学 Optics （古希腊）
以几何光学和物理光学为基础 望远镜、照相机、经纬仪、光谱仪）。
各种光学仪器和设备（显微镜、
以电磁辐射为研究对象（黑体辐射）
以光与物质相互作用为主
要研究内容（光电效应、光探测器、新型光源）。
电子学 Electronics (1910年)
研究电子运动的各种物理过程和物理现象并加以广泛利用的科学。
研究电波的振荡、传播，电信号的放大、变换，频率的稳定，混合，
检波等等
半导体微电子学。
光电子学 Opto-electronics (1955)
光学与电子学相结合的产物。将电子学使用的电磁波频率提高到光频，
激光加工（打孔、切割、焊接、表面处理等） 激光光刻与微细加工（0.3－0.5m） X 射线光刻（< 0.3 m ） 光化学三维模型制作
光纤通信 光电子传感（包括光纤传感） 激光印刷与照排 光盘存储
技术领域 能源 生物工程 医疗 化学工程
流通领域 环境保护
激光器的应用
第一部分 综述
应用
激光核聚变 激光分离铀同位素；美国每年为铀的浓缩开支约20亿美元 太阳能电池