光电信息技术专业导论.pptx
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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。
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。
光电信息技术 课件：2_2半导体激光器
相 对 光 强
§2.2.3 半导体激光器特性2
三、转换效率与输出光功率特性 激光器的电——光转换效率用外微分量子效率
§2.2.3 半导体激光器特性2
表示，其定义为在阈值电流以上，每对复合载流子产生的光子数 2.2.3-1
§2.2半导体激光器
§2.2 半导体激光器 ● 2.2.1 光学谐振腔与激光器的阈值条件 ● 2.2.2 半导体激光器的结构 ● 2.2.3 半导体激光器特性 ● 2.2.4 LD的应用
§2.2.1光学谐振腔与激光器的阈值条件
§2.2.3 半导体激光器特性2
5 4 3 2 1 0
0 50 100 I /mA
发射光功率P/mW
图2.2.3-3典型LD的光功率特性曲线
四、温度特性 温度变化将改变激光器的输出光功率，有两个原因：一是激光器的阈值电流随温度升高而增大，二是外微分量子效率随温度升高而减小。图2.2.3-4 给出了LD的P-I曲线随温度变化的实例。 图2.2.3-4 LD的P-I曲线随温度的变化
图2.2.2-2 增益导引型半导体激光器 二、 折射率导引型半导体激光器 通过在侧向采用类似异质结的设计而形成的波导，引入折射率差，也可以解决在侧向的光限制问题，
ห้องสมุดไป่ตู้
P-InP
InGaAsP
N-InP
注入电流
有源区
解理面
解理面
L
增益介质
R1
R2
z=0
z=L
§2.2.1光学谐振腔与激光器的阈值条件
只有当增益等于或大于总损耗时，才能建立起稳定的振荡，这一增益称为阈值增益。为达到阈值增益所要求的注入电流称为阈值电流。 一个纵模只有在其增益大于或等于损耗时，才能成为工作模式，即在该频率上形成激光输出。 有2个以上纵模激振的激光器，称为多纵模激光器。通过在光腔中加入色散元件或采用外腔反馈等方法，可以使激光器只有一个模式激振，这样的激光器称为单纵模激光器。
§2.2.3 半导体激光器特性2
三、转换效率与输出光功率特性 激光器的电——光转换效率用外微分量子效率
§2.2.3 半导体激光器特性2
表示，其定义为在阈值电流以上，每对复合载流子产生的光子数 2.2.3-1
§2.2半导体激光器
§2.2 半导体激光器 ● 2.2.1 光学谐振腔与激光器的阈值条件 ● 2.2.2 半导体激光器的结构 ● 2.2.3 半导体激光器特性 ● 2.2.4 LD的应用
§2.2.1光学谐振腔与激光器的阈值条件
§2.2.3 半导体激光器特性2
5 4 3 2 1 0
0 50 100 I /mA
发射光功率P/mW
图2.2.3-3典型LD的光功率特性曲线
四、温度特性 温度变化将改变激光器的输出光功率，有两个原因：一是激光器的阈值电流随温度升高而增大，二是外微分量子效率随温度升高而减小。图2.2.3-4 给出了LD的P-I曲线随温度变化的实例。 图2.2.3-4 LD的P-I曲线随温度的变化
图2.2.2-2 增益导引型半导体激光器 二、 折射率导引型半导体激光器 通过在侧向采用类似异质结的设计而形成的波导，引入折射率差，也可以解决在侧向的光限制问题，
ห้องสมุดไป่ตู้
P-InP
InGaAsP
N-InP
注入电流
有源区
解理面
解理面
L
增益介质
R1
R2
z=0
z=L
§2.2.1光学谐振腔与激光器的阈值条件
只有当增益等于或大于总损耗时，才能建立起稳定的振荡，这一增益称为阈值增益。为达到阈值增益所要求的注入电流称为阈值电流。 一个纵模只有在其增益大于或等于损耗时，才能成为工作模式，即在该频率上形成激光输出。 有2个以上纵模激振的激光器，称为多纵模激光器。通过在光腔中加入色散元件或采用外腔反馈等方法，可以使激光器只有一个模式激振，这样的激光器称为单纵模激光器。
《光电信息技术》课件
课件
以是光电信息技术PPT课件的大纲。通过分析光电传感器技术、光电器件、 光电信息处理技术、光电成像技术以及光电信应用与发展前景等方面，全面 介绍了光电信息技术的原理、应用、发展趋势等内容。
光电传感器技术
定义
光电传感器是一种利用物质对光的感应来检测物理量的传感器。
分类
光电传感器按响应方式可分为光导型、光电型和光敏型。
光电传感器的特性
高灵敏度、高速响应、长寿命、抗干扰能力强。
光电器件
光检测器件
用于将光信号转换成电信号的 器件，如光电二极管和光电开 关。
光发射器件
光放大器件
用于将电信号转换成光信号的 器件，如发光二极管和激光器。
用于增强光信号强度的器件， 如光纤放大器。
光电信息处理技术
1
光电信息处理的基础知识
光信号的传输、调制和解调，光电转换原理等。
2
光电信息处理的传统方法
如模拟光信号处理和数字光信号处理。
3
光电信息处理的新技术
如光子计算、光电存储等。
光电成像技术
CCD与CMOS成像器 件技术
介绍CCD和CMOS成像器件 的原理、特点和应用。
光电扫描成像技术
介绍光电扫描成像技术的原 理、应用和发展。
光学成像与计算机 数字处理技术
探讨光学成像与计算机数字 处理技术的结合与发展。
光电信息应用与发展前景
1 光电信息应用
广泛应用于通信、图像处理、生物医学等领域。
2 光电信息领域的未来发展趋势
人工智能与光电信息的结合，新材料的应用等。
总结
光电信息技术是一门发展迅速，应用广泛的技术领域。它在传感器技术、器 件技术、信息处理技术以及成像技术方面有着重要应用和前景。深入了解光 电信息技术的原理和应用，对推动科技进步和社会发展具有重要意义。
以是光电信息技术PPT课件的大纲。通过分析光电传感器技术、光电器件、 光电信息处理技术、光电成像技术以及光电信应用与发展前景等方面，全面 介绍了光电信息技术的原理、应用、发展趋势等内容。
光电传感器技术
定义
光电传感器是一种利用物质对光的感应来检测物理量的传感器。
分类
光电传感器按响应方式可分为光导型、光电型和光敏型。
光电传感器的特性
高灵敏度、高速响应、长寿命、抗干扰能力强。
光电器件
光检测器件
用于将光信号转换成电信号的 器件，如光电二极管和光电开 关。
光发射器件
光放大器件
用于将电信号转换成光信号的 器件，如发光二极管和激光器。
用于增强光信号强度的器件， 如光纤放大器。
光电信息处理技术
1
光电信息处理的基础知识
光信号的传输、调制和解调，光电转换原理等。
2
光电信息处理的传统方法
如模拟光信号处理和数字光信号处理。
3
光电信息处理的新技术
如光子计算、光电存储等。
光电成像技术
CCD与CMOS成像器 件技术
介绍CCD和CMOS成像器件 的原理、特点和应用。
光电扫描成像技术
介绍光电扫描成像技术的原 理、应用和发展。
光学成像与计算机 数字处理技术
探讨光学成像与计算机数字 处理技术的结合与发展。
光电信息应用与发展前景
1 光电信息应用
广泛应用于通信、图像处理、生物医学等领域。
2 光电信息领域的未来发展趋势
人工智能与光电信息的结合，新材料的应用等。
总结
光电信息技术是一门发展迅速，应用广泛的技术领域。它在传感器技术、器 件技术、信息处理技术以及成像技术方面有着重要应用和前景。深入了解光 电信息技术的原理和应用，对推动科技进步和社会发展具有重要意义。
光信息科学与技术 ppt课件
光信息科学与技术
微电子技术
光光电电子子技技 术术 光子技术
分子电子 技术
微波通信 电子计算机 电子自动控制 激光技术 光纤通信 光生物技术 光孤子通信 光子计算机 光子集成技术
生物电子计算机
个人电脑 互联网 办公自动化 智能家电网络 工业自动化 电子显微镜 天体物理望远镜
………
光信息科学与技术
• 本质:光信息科学和技术原则上说是属于信
光信息科学与技术
光信息科学与技术
• 关于信息的概述 • 关于信息科学的概述 • 关于信息技术的概述 • 关于光信息科学与光信息技术的概述 • 关于光全息技术的概述
光信息科学与技术
• 人类赖以生存的三大要素
(1)物质:物质是第一性,世界是有物质组成 的,没有物质就没有世界
(2)能量:能量是一切物质的动力,没有能量,物 质就是静止的.
从认识到现实再到完善,信息贯穿始终.
光信息科学与技术
• 信息科学的理解
(4)信息科学方法论 (B)信息方法的三层含义: 信息的分析
信息的综合
信息的进化
光信息科学与技术
• 信息科学的总结
(1) 当代信息科学的研究范围已经远远超 出了仙农(C.E.Shannon)的信息论的领域 而深入到了控制论科学、系统科学、耗散 结构理论、协同理论、人工智能理论、认 知科学、思维科学等领域.
论基础外,还不断的产生新的理论,如模糊集合理 论、随机过程论、自动机理论,以及包括对策论、 博奕论、排队论、规划论、访生学、质量控制和 经济模型理论等内在的运筹学理论.
(B) 近年来,人工智能理论发展很快，起目标 是开发人类的信息功能,帮助人类突破自己的束缚.
光信息科学与技术
• 信息科学的理解
《光电信息技术》PPT课件
20
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
目录
序 前言
第一章：光电信息技术物理基础
§1.1 理论基础 §1.1.1 半导体能带理论 §1.1.2 光电发射效应 §1.1.3 光电导效应 §1.1.4 光伏效应 §1.1.5 热释电效应
21
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
8
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
专家倡导的“863计划”受信息化、数字 化、网络化浪潮的推动，中国的光电信 息市场和产业也呈现出高速增长态势， 成为拉动整个国民经济增长的第一支柱 行业。1999年底全国范围内建成了“八 横八纵”的光缆网．武汉、广东和长春
等地提出了建设中国光谷的规划。
现代信息技术的发展，迫切需要培
划的
7
目录 章首 节首 上一张 下一张 结束
重点是光电子产业。据国家统计资料显 示，世纪具有代表意义的主导产业，第 一是光子产业，第二是信息通信产 业……”。 我国政府十分重视光电子技术和产 业的发展，已将它列入国民经济优先发 展的领域，把光电子产业列为国家重点 发展计划，继1986年3月王大恒等四位
8 ．试设计一个用于水下作业的光纤开关系统， 用双向可控硅控制用电器。请画出全部电子线 路图。
25
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§4.2.2 光电遥控 §4.2.3 光纤开关 §4.3 光纤通信 §4.3.1 光纤通信原理及构成 §4.3.2 光纤通信系统 §4.3.3 光纤网络系统 §4.4 光纤传感器 §4.4.1 元件型光纤传感器 §4.4.2 传输型光纤传感器
13
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目录
序 前言
第一章：光电信息技术物理基础
§1.1 理论基础 §1.1.1 半导体能带理论 §1.1.2 光电发射效应 §1.1.3 光电导效应 §1.1.4 光伏效应 §1.1.5 热释电效应
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专家倡导的“863计划”受信息化、数字 化、网络化浪潮的推动，中国的光电信 息市场和产业也呈现出高速增长态势， 成为拉动整个国民经济增长的第一支柱 行业。1999年底全国范围内建成了“八 横八纵”的光缆网．武汉、广东和长春
等地提出了建设中国光谷的规划。
现代信息技术的发展，迫切需要培
划的
7
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重点是光电子产业。据国家统计资料显 示，世纪具有代表意义的主导产业，第 一是光子产业，第二是信息通信产 业……”。 我国政府十分重视光电子技术和产 业的发展，已将它列入国民经济优先发 展的领域，把光电子产业列为国家重点 发展计划，继1986年3月王大恒等四位
8 ．试设计一个用于水下作业的光纤开关系统， 用双向可控硅控制用电器。请画出全部电子线 路图。
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§4.2.2 光电遥控 §4.2.3 光纤开关 §4.3 光纤通信 §4.3.1 光纤通信原理及构成 §4.3.2 光纤通信系统 §4.3.3 光纤网络系统 §4.4 光纤传感器 §4.4.1 元件型光纤传感器 §4.4.2 传输型光纤传感器
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光电信息系统设计总结ppt课件
要求逐步提高。研制该系统可有效探测识别低小慢目标，对国家
的领空安全至关重要。
传统光学成像系统角分辨力受波长和系统孔径限制，而系统
加工成本和飞行器有效载荷体积等因素限制系统孔径增大。因此，
各国均将如何设计新型光学系统来满足大口径成像作为核心研究
内容。
精选ppt课件2021
36
5、合成孔径光学成像技术如何提升作用距离？
10、简述微光夜视仪的结构组成与工作原理。
微光夜视仪是在夜间低照度下，将目标反射月光、星光等微 弱自然光形成的图像增强、放大成人眼可见图像的夜视器材。
微光夜视仪由微光物镜、像增强器、目镜及电源等组成。其 核心部分是像增强器，也称微光管，由光电阴极、电子透镜、荧 光屏组成。
自然 景物
微弱的 光学图像
微弱的 电子图像
3 液晶显示器件的显像原理
当线性偏极光射入上层槽 状表面时，此光线随着液晶 分子的旋转也产生旋转。
当线性偏极光射出下层槽 状表面时，此光线已经产生 了90度的旋转。
精选ppt课件2021
22
液晶显示技术
3 液晶显示器件的显像原理
当在上下表面之 间加电压时，液晶分 子会顺着电场方向排 列，此时入射光线不 再会旋转，因而光线 直线射出下表面。
34
4、虚拟现实分类 按照系统功能和实现方式的不同，可以分为三种类型：
（1）沉浸型虚拟现实系统（“可穿戴”VR系统）
（2）简易型虚拟现实系统（桌面VR系统）
(3)分布式虚拟现实
1
精选ppt课件2021
35
第四章 典型光电信息系统
5、合成孔径光学成像技术如何提升作用距离？
需求分析:
随着现代战争技术发展，对于远距离领空的目标图像分辨率
光电信息科学与工程介绍课件
中精度和作战效能。
03
光电对抗与隐身技术
运用光电干扰、欺骗和隐身等手段，降低敌方光电侦察和打击能力，提
高我方战场生存能力。
民用领域应用
光电检测与测量
利用光电传感器进行非 接触、高精度测量，广 泛应用于工业、医疗、 环保等领域。
光电显示与照明
通过发光器件和显示技 术，实现信息显示和照 明功能，应用于手机、 电视、照明灯具等产品 。
光电信息科学与工程介绍课件
目录
• 光电信息科学与工程概述 • 光电信息科学与工程基础知识 • 光电信息获取技术 • 光电信息传输技术 • 光电信息处理技术 • 光电信息应用领域及前景展望
01
光电信息科学与工程概述
学科定义与发展历程
学科定义
光电信息科学与工程是一门研究光与电子相互作用及其在信息获取、传输、处 理、存储和显示等方面应用的交叉学科。
电子线路基础
基本放大电路、振荡电路 、数字电路等电子线路的 工作原理和设计方法。
电子测量技术
电压、电流、功率等电子 测量技术的基本原理和常 用仪器。
信息处理基础知识
信号与系统
信号的定义、分类和特性 ，系统的概念、分类和特 性。
数字信号处理
数字信号的表示和处理方 法，数字滤波器的设计和 应用。
图像与视频处理
光电通信与传输
运用光纤通信、无线通 信等技术，实现高速、 大容量数据传输和信息 交换。
前沿科技领域应用
光电计算与存储
利用光电器件实现光计算、光存储等功能，提高计算速度 和存储容量。
光电生物医学
运用光电技术进行生物医学成像、诊断和治疗，如光学显 微镜、激光手术等。
光电新能源
利用太阳能光伏、光热转换等技术，开发清洁、可再生的 新能源。
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
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
•
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
•
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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全息照相
全息照相的原理 光波所带信息: 振幅--光强 频率--频色 位相 振动方向
全息记录
全息记录 通过干涉的方法记录
了物光波上各点的全部光 信息，包括振幅和位相， 这就是所谓波前的全息记 录。
平面全息图和体全息图
平面全息图：根据记录介质感光层的厚度l 与干 涉条纹间距d之比来区分，当d >> l 时，记录介质 相当于一薄层，在其厚度方向上没有干涉条纹， 称为平面全息图。
应用
用迈克耳孙干涉仪测量长度 （误差不超过± / 2）
迈克耳孙干涉仪
用迈克耳孙干涉仪观察到 的烛焰附近的对流气体
利用干涉现象检验平面的平整度
实际的 暗纹位 置
试件 标准件
应该出 现暗纹 的位置
CD原理
一束激光分为两束 当两束光光程差为半波长的 奇数倍时:相消干涉,出现暗点 偶数倍时:增强干涉,出现亮点 CD片上有突点,突点与平点差为半波长的
全息显微技术
要测量样品中浮动粒子的大小、分布及 其它性质。由于这些粒子在不停地运动， 所以观测时根本来不及将显微镜调焦到这 些粒子上，有的还要求在某一时刻把体积 中的粒子全部拍摄下来。 全息显微技术--用短脉冲激光来照明样品， 拍摄一定体积内粒子的运动状况，再现时 就可以将粒子的大小、粒子的瞬时分布状 况用显微镜层层聚焦、逐次观察。
当光由介质n1射入n2 临界角ic
ic=sin-1(n2/n1) 全反射:入射角i1>ic，入射光全部反射 光纤 内层n1≈1.8，外层内层n2≈1.4
ic ≈ 51°
捕获彩虹
• 折射率--指光在真空中的运动速度，和在某种 介质中减慢的运动速度之比。
• 英国科学家，2007在11月15日 《自然》 • “超材料”是一种人造的电磁-光学材料，即在
奇数倍 与另一束光发生干涉 ----出现亮暗不同的点
光的衍射
光通过微小障碍物后发生的现象
a 垂直单狭缝 b 更窄的单狭缝 c 矩孔 d 三角孔 e 方孔 f 正多边形 g 正方网格
惠更斯原理
1680年荷兰物理学家惠更斯提出： 介质中波动传到的各点都可看作是一个新的波
源——子波源；在其后的任一时刻，由于波源发射的 子波波阵面组成的包迹就决定新的波面。
全息干涉技术
利用二次曝光全息图可以将物体变化 状况记录在同一张全息照片上。再现时就 得到相互交迭的像，这两个或多个光波就 会发生干涉，从干涉条纹的分析中可以得 出物体的变化情况。这就是全息干涉技术，
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
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
镜前，加一片双色性微晶制的偏振片。则可大 大减弱反射光，能使湖面上的物体拍摄得更清 楚。
可消除在夜间行车时汽车头灯耀眼灯光对 迎面汽车司机的影响
2、偏光眼镜：观看立体电影片
(a)
(b)
(c)
(a)用偏振干涉仪观察到的悬浮在水面上的昆虫
(b) 用偏振干涉显微镜观察到的碳化硅晶体
(c) 在正交偏振片间观察到的硫代硫酸钠晶体
• 慢化光速意义非凡 使光子停止，操纵光子以便把信息输入光子，然后根据需要再将光子发往某地 以及 某时再发--新一代计算机的曙光。 由于光学装置天生就具有难以置信的高带宽，因此，截留光的方法使得光子可以被 储 存，从而芯片上可以储存海量数据。 数据流领域的革命。 “过量的数 据常常在同一时候抵达某些点”。假设数据是通过 光子而非电子传输，那么根据赫斯的理论，就可以通过给光子设置限速，使某些频 率的数据传输减速，以便其它数 据通过。
第六讲 光学和光信息科学
双孔干涉实验
干涉现象
光的干涉
杨氏双孔干涉
S1 * S*
S2 *
x
k=+2 k=+1
k= 0
I
k=-1 k=-2
相干条件
相干条件要求： 1. 两成员波的频率（因而波长）相同； 2. 两成员波的初位相之差桓定； 3. 两成员波的振动方向相同。
----光程相差等于半个波长，亮条纹变暗条纹! ----可见光波长数量级: 10 –7 m
透明材料中置入一些微型的金属包含物。
• 负折射率的特性。 折射率为正，意味着光基本上还是朝同一方向 运动。“超材料”的负折射率特性使 得光在一定程度上按原方向折回，这样一来，光的运行速度就慢慢地减缓下来，直 至停止。
• 将这种“超材料”夹在两种普通的材料中间，且一端宽一端窄。这种宽度差异可以 使光的不同波长 停留在不同点上，最后实现“当每个频率成分都被截留时，所有 光波的分布呈立体状”，这样就可以在“超材料”上形成一道彩虹。
t+ Δ t 时 刻 波 阵 面
t 时刻波阵面
惠更斯原理
爱里斑
• 光通过圆孔后在屏幕上形成的衍射亮斑 半角宽 △a=0.61w/R W—光波长， R—圆孔半径
--圆孔越大爱里斑越小 ----记者的大炮筒照相机
衍射应用
① 光谱分析：如衍射光栅光谱仪。 ② 结构分析：衍射图样对精细结构有一种相 当敏感的“放大”作用，故而利用图样分析 结构，如X射线结构学。 ③ 衍射成像：在相干光成像系统中，引进两 次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技 术和光学信息处理。
④ 衍射再现波阵面：这是全息术原理中的重 要一步。
光的偏振
平面偏振光：线偏振光(光的电矢量的振动方向 不变) ，部分偏振光。
圆（椭圆）偏振光：偏振光的电矢量的末端在 于传播方向的xy平面上的轨迹是圆或椭圆。
平面偏振光
圆偏振光的波场分布
线偏振光 部分偏振光
自然光
应用
1、偏振滤光片 最简单的应用为在照相机这一类仪器的物