光电子技术入门
光电子技术入门
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光电子技术入门
n
第七章 光电变换和光电器件
n 7.1 光电转换的几个基本效应
n 7.1.1光电和光热转化的物理基础
n 7.1.2 外光电效应—光电发射效应
n 7.1.3 内光电效应
n 7.2太阳能电池（光伏电池）
n 7.2.1太阳能电池的原理与结构
n 7.2.2太阳能电池的特性和应用
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光电子技术入门
n 什么是光电子技术？光电子技术是研究从红外 波、可见光、紫外光、x射线直至Y射通过一定媒介实现信息与能盘转换、 传递、处理及应用的科学。
n 人们认为，光电子技术是光学和电子学发展的 高级阶段，也是高技术领域内的先导和核心
n 8.1光纤的基本知识 n 8.1.1光的传输暨光通信的发展 n 8.1.2 光纤的结构与分类 8.1.3 光纤的结构参数
n 8.2光纤的传播特性 n 8.2.1光线在光纤中的传播 n 8.2.2 光在光纤中的传播模式 n 8.2.3光纤内光的传播速度
n 8.3 光纤使用的影响因素—损耗和色散
n 8.3.1光纤的损耗特性
电传感器，用到的是光电子转换技术； n 电话机和电讯网络中进行长距离的对话和信息交流的载体—
光纤也是光电子产品，用到的是光纤、激光等一系列复杂的 光电子技术； n CD和光盘的高密度信息记录涉及到的是激光存储、传输等光 电子技术； n 利用光的双向传输性，光电子技术能将图像、影像信息相互 进行通信的可视化电视多媒体等应用领域，构筑了使用光纤 通信以及卫星通信的信息高速公路，通过局域网和互联网编 织成了全球通信网。 n 在能源危机日益威胁到我们人类生存和发展的今天，太阳能 光电池提供了化解这一危机的新的出路，太阳能电池作为光 电子技术及其产品，正日益显现出其巨大的生命力。
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 ）。
光电子技术课件
03
光电子技术的 突破：20世纪 中叶，激光器 的发明和光纤 技术的发展
04
光电子技术的应 用：20世纪末， 光电子技术在通 信、医疗、军事 等领域的应用越 来越广泛
光电子技术的未来趋势
光通信技术的发 展：高速、大容
量、低功耗 1
光电子技术的智 4
能化：与人工智 能、大数据等技
术的融合
光电子器件的微 型化：更小、更
C
B
光电探测：用于侦察、监 视和预警
D
光电导航：为武器装备提 供精确制导和导航服务
4
技术难题
光电子技术的 光电子技术的 基础理论研究 应用领域拓展
光电子技术的 光电子技术的
产业化发展
人才队伍建设
30% 10%
55%
5%
市场前景
01 光电子技术在通信、医疗、 能源等领域具有广泛的应 用前景
02 光电子技术在5G、物联 网、人工智能等新兴技术 领域具有巨大的市场潜力
01
兹发现光电效应 量子力学的建立：1925年，海
02
森堡提出量子力学理论 激光的发明：1960年，梅曼发
03
明激光 光电子技术的发展：20世纪70
04
年代，光电子技术开始快速发展
光电子技术的发展
01
光电子技术的 起源：19世纪 末，光电效应 的发现
02
光电子技术的 发展：20世纪 初，光电子技 术的应用开始 出现
光电效应的应用：光电管、光电池、光电倍增管等光电器件。
光电子器件
光电二极管：将光信号 转换为电信号的器件
01
光敏三极管：将光信号
06
02
转换为电压变化的器件
光电三极管：将光信号 转换为电流信号的器件
《光电子技术基础》(第二版)Chap
当光照射在物质上时，物质吸收光能并释放电 子的现象。
光电效应分类
包括外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。
光电效应原理
光子能量大于物质禁带宽度时，光子被吸收并使电子从价带跃迁至导带，形成 光电子。
光电器件的工作原理
光电子发射
当光照射在物质上时，电子从物质表面逸出的现 象。
光生电流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光电器件受到光照时，产生光生电流的原理。
激光的波长与颜色
激光的波长取决于所使用的物质， 不同的物质产生不同波长的激光， 因此激光可以有多种颜色。
激光器的种类与结构
固体激光器
固体激光器使用固体材料作为增益介质，常见的有晶体和玻璃激光器。 其结构包括增益介质、泵浦源和光学谐振腔等部分。
气体激光器
气体激光器使用气体作为增益介质，常见的有氦氖激光器和二氧化碳 激光器。其结构包括放电管、反射镜和光学谐振腔等部分。
光通信系统的组成与原理
1 2
光源
用于产生光信号，常用的光源有激光器和发光二 极管。
光调制器
将电信号转换为光信号，常用的调制方式有直接 调制和间接调制。
3
光纤
传输光信号的介质，具有低损耗、高带宽等优点。
光通信系统的组成与原理
光检测器
将接收到的光信号转换为电信号，常用的检测器有光电二极管和 雪崩光电二极管。
射。
光的干涉与衍射
光的干涉
01
两束或多束相干光波在空间相遇时，会因相位差叠加产生干涉
现象。
光的衍射
02
光波在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物边缘产生衍射
现象。
干涉与衍射的应用
03
干涉和衍射现象在光学仪器、通信等领域有广泛应用，如干涉
电子行业光电子技术1
电子行业光电子技术1简介光电子技术是电子行业中的一项重要技术，它利用光学和电子学的原理，研究和应用光子与电子之间的相互作用。
在电子行业的各个领域，光电子技术都发挥着重要的作用。
本文将介绍光电子技术在电子行业中的应用和发展情况。
光电子技术的基础原理光电子技术基于光学和电子学原理，主要涉及以下几个方面的基础原理：1.光电效应：光电效应是指在某些材料中，当光照射到其表面时，会引起其中的电子被激发出来，从而产生光电流。
这一原理是光电子技术的基础。
2.光电二极管：光电二极管是一种可以将光信号转换为电信号的器件。
它基于光电效应的原理，当光照射到其PN结上时，产生的电子和空穴会在PN结上产生电流。
3.光电倍增管：光电倍增管是一种可以将弱光信号放大的器件。
它利用了光电效应和二次发射效应的原理，将弱光信号转化为强电流信号。
4.光电晶体管：光电晶体管是一种可以将光信号放大并控制的器件。
它与普通晶体管类似，但是在基底区添加了光电极，可以将光信号作为控制信号。
光电子技术在电子行业中的应用光电子技术在电子行业中有广泛的应用，以下是几个典型的应用案例：1. 光纤通信光纤通信是一种高速传输信息的方法，利用了光电子技术中的光学传输原理。
在光纤通信系统中，光信号通过光纤传输，利用光电二极管等器件将光信号转换为电信号进行处理和传输。
光纤通信具有传输速度快、传输距离长和抗干扰能力强等优点，广泛应用于电子通信领域。
2. 光学存储器光学存储器是一种利用激光将数据记录在光敏材料上的存储设备。
它通过光电效应的原理，将激光照射到光敏材料上，产生的光电流来读取和写入数据。
光学存储器具有容量大、读写速度快和稳定性高的特点，广泛应用于计算机和消费电子产品中。
3. 光电显示器光电显示器是一种利用光电二极管和发光二极管制作而成的显示设备。
它通过光电二极管将电信号转换为光信号，然后通过发光二极管发出可见光。
光电显示器具有功耗低、对比度高和色彩饱和度好的特点，被广泛应用于电子设备和显示器行业。
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。
第三部分-光电子基本技术基础
1 2 3 代表材料对外场的响应；
• P 代表外场作用下对传播规律的影响；
P ~ E 关系是非线性的。
光电子基本技术基础 二、晶体光学的基本知识
（一）、晶体结构及其对称性（简介） 晶体结构： • • • • 晶体：原子按一定规则周期性重复排列 点阵：重复排列的原子用“点”表示 晶胞：周期重复的最小基本（结构）单位 布喇菲点阵：根据空间对称性，可以有14种点阵，称布喇菲点 阵，或称14种晶胞
例：光上下话路开关（光纤声光器件）
光电子基本技术基础
第三部分 晶体光学的 基础知识
例：光交叉互连节点
Function ShiftⅠ λ
1
OSWA
Function ShiftⅡ λ
1
E-MUX
OLA
NETWORKⅠ INPUT
λ DE X λ
λ
2
2
λ
3
3
M U X
NETWORKⅠ OUTPUT
λ 1-λ
分量表达式
Pi o ijk E j Ek ，其中，i, j, k = 1, 2, 3 j, k 从 1-3求和
• 两个矢量 EE 并列，可以相同，也可以不同，不是相乘，也不是 点积，两个矢量分别经过 ( 2) 与 P 发生关系，称作“并矢”； χ
• 极化系数χ ( 2) 有 3 x 9 = 27个分量，联系一个向量和一个并矢，是 一个三阶张量
第三部分 二、晶体光学的 基础知识
•
•
14种晶胞共分7个晶系：三斜、单斜、正交（斜方）、正方（四 角）、立方、三角、六角
布喇菲点阵P.5, 图1.1
光电子基本技术基础 布喇菲点阵
三角
abc 90 120
光电子技术基础[课件]
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虽然朗伯定律是一个理想化的概念，但是在实际中 遇到的许多辐射源，在一定的范围内都十分接近于 朗伯余弦定律的辐射规律。
例如，黑体辐射就精确遵守朗伯余弦定律。
•大多数绝缘材料，在相对于表面法线方向的观察角 不超过60°时，都遵守朗伯余核定律。 •导电材料虽然有较大的差异，但在工程计算中，观 察角不超过50 °时，也还能运用朗伯余弦定律，运 用朗伯余弦定律对这类辐射源的辐射量的计算，就 变得十分简单。
如不考虑辐射传输过程中大气的影响，在离开 源距离为l处的辐照度分别为 （9）
（10） 以上两式表明：点源在被照面上产生的辐照度 与其辐射强度成正比，与源到被照面的距离平 方成反比，并与源相对于被照面法线的方向夹 角有关。
3．2 朗伯余弦定律和小面源 的辐射特性
一、朗伯余弦定律 辐射源单位表面积向空间某方向单位立体角发射( 或反射)的辐射功率，和该方向与表面法线夹角的 余弦成正比，即 （15） 这个规律就称为朗伯余弦定律。式中B是一 个与方向无关的常数。凡遵守朗伯余弦定律 的辐射表面称为朗伯面，相应的辐射源称为 朗伯源或漫辐射源。
2．朗伯辐射源的L辐射亮度与M辐出度的关系
（7）
L与M关系的普遍表示式由式(7)给出在一般情况下，如果不 知道L与方向角θ的明显函数关系，就无法由L计算出M。但 是，对于朗伯辐射源而言，L与θ无关，于是式(7)可写为 ：
因为球坐标的立体角元
利用这个关系，可使辐射量的计算大为简化
四、例 题 求圆盘和球状小面源的辐射强度和辐射功率。 1．圆盘 设圆盘的辐射亮度为L，面积为A，如图所示 。圆盘在与其法线成θ方向上的辐射强度为 (20) 式中I0＝LA，为圆盘在其法线方向上的辐射强度。
这种噪声会使器件的比探测率降低。 探测率D：是最小可探测功率NEP的倒数，表征 的是探测器的灵敏度，D越大灵敏度越高 比探测率D*:归一化的探测率D,可以对不同带宽 和光敏面积的探测器进行比较，可定义为
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。
光电子技术入门(纳米技术的背景)
• • • • • • • • • 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 科学革命 纳米科技分类和纳米机器 元素周期表 原子结构 分子和物质的相态 能量 分子和原子尺寸 表面和三维空间 “自上而下”和“自下而上”
1.1科技革命
• 几百万年以前，人类发展到石器时代，这时我们的祖先开始利用 石头作为工具，石头也就成为人类最早的工具。工匠可以利用这 些岩石制造出不同用途的工具来，这些工具的使用促进了社会的 进步。石器的使用可能是人类改造世界和掌握自身命运的第一步， 并推动了如表1.1所示的其他方面的发展。
表1.1 科学发展史
发明类型 工业 工业 名称 工具 冶金 时代 石器 青铜器 起始时间 公元前2 200 000年 公元前3500年
工业
自动化 自动化 健康 工业 自动化 所有三类
蒸汽机
大规模生产 计算机 基因工程 纳米技术 分子组装 生命组装
工业
— 信息 基因 纳米时代？ 组装时代？ 生命时代？
• 随着科技的进步，许多机器和器件都微型化了。原来 几米大的设备，现在已经缩小到几个厘米，甚至更小。 表1.2列举了一些描述物体尺度的前缀。现在使用的许 多机器，比如微电子器件，都是在微米尺寸上进行操 作。实际上，毛细血管就具有和集成电路元件相类似 的尺度。我们在纳米尺度上构筑微型机器是完全可能 的。因为纳米是几个原子的尺度，因此我们必须利用 原子、原子簇、分子来开展工作。事实上，轮盘状分 子以及球状、链状和链轮状分子已经存在，这些形状 在目前的机器设备中经常使用，但是在纳米技术领域 里，这些形状将是在原子尺度上使用，而不是工厂车 间规模上使用。制造由众多分子构成的复杂的分子机 器是完全可能的，比如类似于拥有火车站、随时可以 停止和启动火车的纳米铁路线。可以用作开关和晶体 管类电子器件的分子是非常重要的。
光电子技术基础——总结
强度调制
系数
Am ma Ac
mf
m
mp k p Am
m k Am
总
结
其调幅波的表达式为：
E(t ) Ac 1 ma cosmt cos(ct c )
利用三角公式： 得：
(3.1-3)
cos cos 1 cos( ) cos( ) 2
3 2 1 0 -1 -2 -3
总
结
布喇格衍射
产生布喇格衍射条件：声波频 率较高，声光作用长度L较大， 光束与声波波面间以一定的角 度斜入射，介质具有“体光栅” 的性质。
布喇格衍射的特点：衍射光各高级次衍射光将互相抵 消，只出现0级或+1级（或1级）衍射光 。
总
结
声光调制器的工作原理 声光调制是利用声光效应将信 息加载于光频载波上的一种物理过 程。 调制信号是以电信号(调辐)形 式作用于电-声换能器上，电-声换 能器将相应的电信号转化为变化的 超声场，当光波通过声光介质时， 由于声光作用，使光载波受到调制 而成为“携带”信息的强度调制波。
——一束线偏振光在外加磁场作用下的介质中传播时，其 偏振方向发生旋转，其旋转角度 的大小与沿光束方向的磁场 强H和光在介质中传播的长度 L 之积成正比，即
＝VHL。
式中，V 称为韦尔德 (verdet)常数，它表示在单 位磁场强度下线偏振光通 过单位长度的磁光介质后 偏振方向旋转的角度。
2.5 光波在光纤波导中的传播
总
结
光电子技术基础
总 结
总
结
光电子技术基础
1.1 电磁波谱与光辐射
电磁波的性质：
（1）电场E和磁场H与传播方向两两垂直，右螺旋关系. （2）偏振——电场E和磁场H。 （3）空间各点的电场E和磁场H同相位地周期性变化。
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
电子行业光电子技术入门
电子行业光电子技术入门1. 简介光电子技术是电子工程中一个重要分支，它涉及到光电转换、光电子器件、光电传感器等相关技术。
光电子技术在现代电子行业中发挥着重要的作用，其应用领域包括通信、显示、光伏发电、光学仪器等。
2. 光电转换光电转换是指将光信号转换为电信号的过程。
在光电转换中，常用的器件包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。
光电转换技术在通信领域，例如光纤通信，起着重要的作用。
2.1 光电二极管光电二极管是一种将光信号转换为电信号的器件。
它是一种半导体器件，利用光的能量使电子和空穴在p-n结之间产生电流。
光电二极管具有快速、高灵敏度的特点，被广泛应用于通信、测量、遥感等领域。
2.2 光电三极管光电三极管是一种在光电转换中常用的器件。
它由光敏电阻和放大器组成，能够将光信号转换为电信号，并进行放大。
光电三极管在光电转换的过程中起到放大作用，可以提高光信号的检测灵敏度。
2.3 光敏电阻光敏电阻是一种基于光电效应的电阻元件。
当光照射到光敏电阻上时，其电阻值发生变化。
光敏电阻可以用于光电转换中将光信号转换为电信号，同时还可以用于光控开关、光电自动测量等应用。
3. 光电子器件光电子器件是实现光电转换的关键组成部分，它包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。
这些器件能够将光信号转换为电信号，并在转换过程中起到放大、扩展等作用。
3.1 光电耦合器件光电耦合器件是一种能够将电信号和光信号相互转换的器件。
它由光电二极管和电子器件组成，能够实现电光转换和光电转换。
光电耦合器件广泛应用于信号隔离、光控开关等领域。
3.2 光电晶体管光电晶体管是一种具有放大功能的光电子器件。
它由光电三极管和放大器组成，可以将光信号转换为电信号，并进行放大。
光电晶体管具有高灵敏度、高放大倍数等特点，在通信、测量领域得到了广泛应用。
3.3 光电显示器件光电显示器件是一种能够将电信号转换为光信号的器件。
它由光电二极管和显示器件组成，能够实现电光转换和光电转换。
第三章光电子技术-69页文档资料
度，导电性主要依赖空穴。
三 类 半 导 体
I型（本征）半导体
N型半导体
P型半导体
I 型半导体（本征型）：无杂质或杂质浓度很低的半 导体，电子与空穴浓度基本相同。 N型半导体：掺有施主杂质的半导体，其电子浓度远大 于空穴浓度。 P型半导体：掺有受主杂质的半导体，其电子浓度远小 于空穴浓度。
EfcEfvhEg
Efc: 非平衡状态下导带的准费米能级；Efv: 非平衡状态下价带的准费米能级 hv: 产生光子的能量； Eg: 禁带宽度
4、半导体光源
4.1 发光二极管（LED）
LED的工作原理：
LED的工作特性（P-I特性）
LED的工作特性（光谱特性）
LED的工作特性（频率特性）
【光有源器件】 -----需要外加能源驱动工作的光电子器件
半导体光源(LD,LED,DFB,DBR,QW,VCSEL) 半导体光探测器(PD,PIN,APD） 光纤激光器（OFL:单波长、多波长） 光放大器(SOA,EDFA) 光波长转换器(XGM,XPM,FWM) 光调制器 光开关/路由器
2、半导体物理学基础
按导电性 材料分类
导体 半导体
绝缘体
半导体：禁带宽度小，满带(价带)中的少部分电子在 室温下可通过热激发进入导带，同时在满带中留下相 应的电子空位(空穴)，显示出部分导电性。导电性介 于导体和绝缘体之间。 载流子：导带子的电子和价带中的空穴总称。
半导体的掺杂和导电类型
注
半导体掺杂: 半导体材料的电磁性质可以
【光无源器件】 ----不需要外加能源驱动工作的光电子器件
光纤连接器（固定、活动,FC/PC,FC/APC） 光纤定向耦合器/分支器 光分插复用器（OADM) 光波分/密集波分复用器（WDM/DWDM) 光衰减器（固定、连续） 光滤波器（带通、带阻） 光纤隔离器与环行器（偏振有关、无关） 光偏振态控制器、光纤延迟线、光纤光栅
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7.3 光敏二极管（PD)
7.3.1光敏二极管的工作原理和结构
7.3.1光敏二极管的特性及应用
7.4 其它光敏管
7.4.1 PIN管
7.4.2雪崩光敏二极管
7.4.3 光敏三极管
7.4.4 光电倍增管
7.4.5热释电效器件
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第八章 光的传输和光纤技术
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第七章 光电变换和光电器件
7.1 光电转换的几个基本效应
7.1.1光电和光热转化的物理基础
7.1.2 外光电效应—光电发射效应
7.1.3 内光电效应
7.2太阳能电池（光伏电池）
7.2.1太阳能电池的原理与结构
7.2.2太阳能电池的特性和应用
1994.11 14.傅竹西 固体光电子学 合肥 中国科技大学出版社 1999.1 15.汤定元，糜正瑜 光电器件概论 上海 上海科技文献出版社 1989.10
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前言
光电子技术作为一门研究光与物质相互 作用而发展起来的新兴学科，已经成为 现代科学的一个极为重要的组成部分， 以光电子技术为基础的光电信息技术是 当前最活跃的技术之一。
电脑、打印机、复印机、传真机，这些都是光电子技 术的产品 光电子技术的产品都离不开光学技术和电子学技术， 因此是光学技术和电子学技术密切结合的产物。 首先来说说光和光学。我们的生活离不开光和光学， 地球上可采集的99.98%能源都来自太阳（光）能。 光不仅给了我们生存的能源，同时也是诸多信息的载 体。从物质的角度看光是一种频率范围很广的电磁波， 但我们人类肉眼所能感受到的光，其波长仅局限在称 为可见光的极狭窄的范围内。 一门称之为光学的学科正是为此而形成和发展起来。
8.1光纤的基本知识 8.1.1光的传输暨光通信的发展 8.1.2 光纤的结构与分类 8.1.3 光纤的结构参数
8.2光纤的传播特性 8.2.1光线在光纤中的传播 8.2.2 光在光纤中的传播模式 8.2.3光纤内光的传播速度
8.3 光纤使用的影响因素—损耗和色散
8.3.1光纤的损耗特性
第四章 发光和光电变化的机理 4.1 自发发光的各种类型 4.2 光的吸收与发射 4.3 光电效应和受激发光 4.4 非线性光电效应
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第五章 电光现象与发光图像显示器件 5.1发光二极管 5.1.1半导体光源的物理基础 5.1.2发光二极管的工作原理及结构 5.1.3发光二极管的特性及应用 5.2液晶显示(Liquid crystal display, LCD) 5.2.1液晶显示的原理和特性 5.2.2液晶显示原理和显示器基本构造 5.2.3液晶显示器的应用 5.3阴极射线显像管 (cathode ray tube CRT) 5.3.1阴极射线显像管的基本结构与工作原理 5.3.2阴极射线显像管的的特性和应用 5.4等离子体显示板(plasma display panel, PDP)
以光电子学为理论基础，以光电子元、器件为 主体，综合利用光、电、机、计算机和材料技 术，以实现具有一定功能的而且实用的仪器、 设备和系统。
和电子技术相比，光电子技术具有频谱宽、信 息容量大、传输速度快、抗电磁干扰熊力强的 特点。
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光电子技术以其独特的优点—具有极快 的响应速度、极大的颇宽与信息容；高 的信息效率推动着信息科学技术的发展， 具有越来越强的竞争力。
电传感器，用到的是光电子转换技术； 电话机和电讯网络中进行长距离的对话和信息交流的载体—
光纤也是光电子产品，用到的是光纤、激光等一系列复杂的 光电子技术； CD和光盘的高密度信息记录涉及到的是激光存储、传输等光 电子技术； 利用光的双向传输性，光电子技术能将图像、影像信息相互 进行通信的可视化电视多媒体等应用领域，构筑了使用光纤 通信以及卫星通信的信息高速公路，通过局域网和互联网编 织成了全球通信网。 在能源危机日益威胁到我们人类生存和发展的今天，太阳能 光电池提供了化解这一危机的新的出路，太阳能电池作为光 电子技术及其产品，正日益显现出其巨大的生命力。
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第3章 固体介质和基本光电子现象 3.1光学晶体结构 3.2光在固体介质中的传播速度和方向 3.3晶体中的光电子能带模型 3.4半导体的电子能级 3.5 半导体中的基本光电子现象
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5.4.1等离子体显示板的工作原理 5.4.2 等离子体显示板的特性和应用 5.5 其它显示技术 5.5.1 投影显示 5.5.2 电致变色显示 5.5.3 电泳显示
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第六章 激光与激光器 6.1 激光的形成和基本特征 6.2 不同工作物质的激光器 6.2.1 固体激光器 6.2.2 气体激光器 6.2.3液体（有机染料）激光器 6.3 几种不同结构的半导体激光器 6.3.1同质结半导体激光器 6.3.2异质结半导体激光器 6.3.3条形激光器 6.3.4量子阱半导体激光器 6.4 激光和激光器的主要应用
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再看电和电子学。我们与电和电子学密不可分。
与光学不同得是电子学并不能直接来自人类感官 （如视觉）的感觉，而是应用我们人类知识活动所 产生和积累的这种称为电磁学的学科体系，从19世 纪末期开始酝酿建立的。从20世纪中叶的1949年晶 体管诞生起，电子学和电子技术开始了具有革新意 义的飞跃。
光电子技术入门
前言 第一章 绪论 1.1 我们的生活与光电子技术 1.2 光电子技术和器件 1.3日益进步的光电子技术
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第二章 光电子技术中有关光的基础知识 2.1对光的基本属性—波粒二重性的认识 2.2光是一种电磁波 2.3 光传播的的一些基本现象 2.3.1反射、全反射、折射 2.3.2 偏振 2.3.3 干涉和衍射 2.3 光也可以是一种粒子—光子 2.4 光电子的传播
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众所周知，光电子技术已渗透到各行各 业，它已在科学技术、军事装备、工农 业生产、交通、邮电、天文、地质、医 疗、卫生等国民经济各个部门发挥着重 要的作用，在我们的日常生活中也到处 可见光电子技术的应用。人们认为，它 对国民经济各个领域的影响是很深远的， 它所产生的经济效益远远超过光电子产 业本身的产值
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什么是光电子技术？光电子技术是研究从红外 波、可见光、紫外光、x射线直至Y射线波段范 围内的光波电子技术，是研究运用光子和电子 的特性，通过一定媒介实现信息与能盘转换、 传递、处理及应用的科学。
人们认为，光电子技术是光学和电子学发展的 高级阶段，也是高技术领域内的先导和核心
到了70年代光纤、半导体激光器和接收光元件等的 生产技术有了惊人的进步，加速了光电子学的发展， 其潜力大大地出乎当时人们的预料之外。
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我们的工作和生活生活可清楚地看到光电技术： 移动电话、电脑和电视机等的显示屏是光电器件，用到的是
光电显示技术； 传真机、复印机、扫描仪及自动照相机等，的关键部件是光
光电信息产业已成世纪最具有代表意义 的主导产业。
现代信息技术的发展和科技进步需要培 养一大批掌握光电子技术的专才，也迫 切需要普及光电子技术方面的知识，本 着这样的宗旨我们开设了这门《光电子 技术入门》的课程。
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第一章 绪言
1.1 光电子技术与我们的生活 从手中的移动电话到家里电视机、到办公场所的电话、
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众所周知，光电子技术已渗透到各行各 业，它已在科学技术、军事装备、工农 业生产、交通、邮电、天文、地质、医 疗、卫生等国民经济各个部门发挥着重 要的作用，在我们的日常生活中也到处 可见光电子技术的应用。人们认为，它 对国民经济各个领域的影响是很深远的， 它所产生的经济效益远远超过光电子产 业本身的产值
这两领域中各自的优点，互相结合和吸收就可以实 现更为优异性能和具有更新的和更广泛的效能—— 于是光电子学及相应的光电子技术逐渐形成了，光 电子学是光学与电子学相结合的产物。
上世纪60年代前，光学和电子学基本上是两门独立 的学科。
60年代激光的出现，人们对光与物质相互作用过程 的研究呈现出了空前活跃的状态，导致了半导体光 电子学、导波光学、非线性光学等一系列新学科的 涌现。经过几代人的努力，不仅光电子学和光电子 技术得到了广泛和深入地发展，还发明和产生了大 量服务于我们人类的先进的光电子器件和产品。
9.3全息技术 9.3.1 全息摄影和全息图像 9.3.2全息技术的应用
9.4 摄像机和数码相机 9.4.1电视信号光电传播模式 9.4.3 CCD摄像机和数码相机
9.4.2 光电导摄像机 9.4.4摄像测量
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9.5激光通信
9.5.1光纤通信 9.5.3 卫星激光通信
与光学相同，电子学也是建立在电磁学的基础上发 展起来的。电波的波长比可见光长得多，且具有相 干性，电子学在实际应用上已形成了大容量的信息 传输、信息处理、信息记忆和数据演算等强大的技 术体系。
今天，电子学的发展使我们人类的生活的质量和生 产的效率的提高产生了难以估量的飞跃。
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光学是物理学的一个分支。 光学是以我们人类具有的视觉作为出发点，把观察