光电子技术的发展与应用

光电子技术的发展与应用

摘要

光电子技术产业是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，是我国的先导产业, 对我国国防工业、太阳能能源产业、汽车产业和信息技术等产业发展具有重要战略影响。本文重在讨论啦光电子技术发展在世界和国内的态势及其应用。

关键词：光电子技术；发展态势；光电子技术的应用；

引言

光电子技术产业是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，是我国的先导产业, 对我国国防工业、太阳能能源产业、汽车产业和信息技术等产业发展具有重要战略影响。

光电技术的发展态势

目前，人们都倾向认为光电子技术的发展历史应从1960年激光器的诞生算起。尽管其历史可追溯到19世纪70年代，但那时期到1960年，光学和电子学仍然是两门独立的学科，因而只能算作光电子学与光电子技术的孕育期。

最早出现的光电子器件是光电探测器，而光电探测器的基础是光电效应的发现和研究。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，当时无法解释。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，由此弄清了光电效应的实质。1900年，德国物理学家普朗克在黑体辐射研究中引入能量量子，提出了著名的描述黑体辐射现象的普朗克公式，为量子论坚定了基础。1929年，L.R.科勒制成银氧铯光电阴极，出现了光电管。1939年，前苏联V.K.兹沃雷金制成实用的光电倍增管。20世纪30

年代末，硫化铅（PbS）红外探测器问世，它可探测到3µm辐射。40年代出现用半导体材料制成的温差电型红外探测器和测辐射热计。50年代中期，可见光波段的硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）、光敏电阻和短波红外硫化铅光电探测器投入使用。50年代末，美国军队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（HgCdTe）红外探测器。在军事需求牵引和半导体工艺等技术发展的推动下，红外探测器自60年代以来迅速发展

1.世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料,光纤已经成为通信网的重要传输媒介,现在世界上大约有60% 的通信业务经光纤传输,到20 世纪末将达到85%,但从目前光纤通信的整体水平来看,仍处于初级阶段,光纤通信的巨大潜力

还没有完全开发出来。目前,各种新技术层出不穷,密集波分复用技术( D W D M , 在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力)、掺铒光纤放大器技术( E D F A ,可将光信号直接放大,具有输出功率高、噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用。

现在D W D M 系统和光传输设备中, 光电技术的比例将从过去比重不到10% 达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信--“全光通信”,由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业, 对国民经济的发展起着越来越大的作用。

波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快增长的市场。无限战略公司的报告指出:“信号传输用 1.31 μ m 和1.55 μ m 激光器市场1999 年达到13 亿美元,比去年增23%;1.48μ m 信号放大用激光器1999 年市场份额达到1.6 亿美元,比去年增33%;980nm 信号放大用激光器销售额达2.9 亿美元,比去年增121%。

2 我国的光电子技术和产业的发展

近1 0 年来我国光电子技术研究在国家863计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位。国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统(如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件) 等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较大的增长,个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。

我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的垄断地位,同时争取进入国际市场。掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内企业产品占国内市场40% 的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制P I C 和O E I C 的国家。808nm 大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器,670nm 红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90% 使用国产器件,国产1.55 μ mDFB 激光器战胜了国外器件,占领了100% 的国内市场。但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小一个领域,与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限,而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段,留给们的时间只有三到五年,如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入,就会失大好时机。机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人。如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力,就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面,要通过引进社会资金和风险投资,知识产权入股、开发人持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研人员成果转化。

光电子技术的应用

一、办公现代化设备的应用