光电技术论文

光电子技术的发展态势及应用分析

学院名称：电气信息工程学院

专业：电子科学与技术

姓名：张晓阳

学号：201010711216

指导教师：张秋慧

完成时间：2013年12月

目录

摘要 (3)

引言 (4)

1 光电子技术的概念 (5)

2 光电子技术的发展 (6)

2.1 光电子技术的材料及器件 (6)

2.2 光电子技术在我国和世界的发展 (7)

3 光电子技术的发展 (9)

结束语 (10)

参考文献 (10)

摘要

光电子技术【photoelectric technology】是21世纪的尖端科学技术，它将对整个科学技术的发展起到巨大的推动作用。激光技术、光子技术、生物医学技术、光电对抗技术、光电探测技术、光存储技术、光电元器件、光电材料及制造技术等等众多的科学技术的发展都离不开光电子技术的应用，同时光电子技术的发展也带动了众多科学技术的发展。这些技术的发展最终也将造福于人民。

关键字：光电子技术，发展，应用，检测

引言

光电子技术是将光学技术、电子技术、计算机技术以及材料技术相结合而形的一门高新技术。光电子技术的发展不仅改变了人们的工作、学习和生活方式，也推动了新的产业革命和新兴学科的形成。光电检测技术及系统是光电子技术的主要技术之一，它以其非接触、高精度、高速度、实时等特点成为现代检测技术最重要的手段和方法之一，在工业、农业、军事、航空航天以及日常生活中皆有着非常广泛的应用。至今光电子技术的应用已涉及科技、经济、军事和社会发展各领域，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。21 世纪是光电子共同发挥作用的时代，光电子技术的发展，极大地推动了众多相关科学技术的相互渗透和相互作用，并由此形成了规模宏大、内容丰富的光电子产业。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。

光电子技术【optoelectronic technology】是指利用光子激发电子或电子跃产生光子的物理现象所能提供的手段和方法[2]。光电子技术是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储、激光等领域，是未来信息产业的核心技术。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。

光电子技术靠光子和电子的共同行为来执行其功能，是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域，在当今信息时代愈发占有重要的关键地位。它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收,涵盖了新材料、新型发光感光材料、非线性光学材料、衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论。是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科。光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

电子技术研究电子的特性与行为及其在真空或物质中的运动与控制；而光子技术研究光子的特性及其与物质的相互作用以及光子在自由空间或物质中的运动与控制。两者相结合的光电子技术主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术，与光源激光划、传输光纤化、手段电子化、现代电子理论的光学化为特征，是一门新兴的综合性交叉学科。它将电子学使用的电磁波频率提高到光频波段，产生了电子学所不能实现的很多功能，成为继微电子技术之后兴起的又一门高新科技，并与微电子技术共同构成信息技术的两大重要支柱。

光电产业是21世纪的全球高科技竞争的焦点。在高新产业中，光电产业处于特殊的地位，光电技术和微电子技术是现代高科技的两大核心技术。美国商业部指出。谁在光电产业方面取得主动力，谁就将在21世纪的高端科技中占据高点。科学界曾预言，光电子产业将在10年内形成5万亿的产值，可见其发展之势。

2.1光电子技术的材料及器件发展

红外透波材料：主要用作红外探测器和飞行器中的窗口、头罩或整流罩等，它的最新进展和发展方向如下：（1）目前，在中红外波段采用的红外透过材料有锗盐玻璃、人工多晶锗、氟化镁（MgF2）、人工蓝宝石和氮酸铝等，特别是多晶氟化镁，被认为是综合性能比较好的材料。远红外材料是红外透过材料当前研究发展的重点方向之一，8～14μm长波红外透过材料有：硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、硫化镧钙（CaLa2S4）、砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）和锗（Ge）等。ZnS被认为是一种较好的远红外透过材料，在3～12μm范围，厚2mm时，平均透过率大于70%，无吸收峰，采取特殊措施，最大红外透过率达95.8%。国外已采用ZnS作为远红外窗口和头罩材料，像美国的LANTRIRN红外吊舱窗口，Learjel飞机窗口等。美国Norton国际公司先进材料部每年生产上千个ZnS头罩。ZnS多晶体的制备方法主要有两种：热压法与化学气相淀积法（CVD），CVD法制备的材料性能较好。（2）红外透过材料发展的另一个重要方向是：耐高温红外透过材料的研究。高速飞行器在飞行过程中会对红外窗口和罩材产生高温、高压、强烈的风砂雨水的冲刷和浸蚀，影响红外透过材料的性能，因此需要一系列新型的耐高温、具有综合光学、物理、机械、化学性能的新材料。这些条件下使用的理想材料从室温到1000℃应具有下列特性：在使用波段内具有高透过，低热辐射、散射及双折射，高强度，高导热系数，低热膨胀系数，抗风砂雨水的冲击和浸蚀，耐超声波辐射等。最近研究较多的耐高温红外透过材料有镁铝尖晶石、兰宝石、氧化钇、镧增强氧化钇和铝氧氮化物ALON等。镁铝尖晶石是近年来研究最多的最优秀的红外光学材料之一，它能在高温、高湿、高压、雨水、风砂冲击及太阳暴晒下仍保持其性质，因而是优先选用的耐高温红外透过材料，它可透过200nm到6μm的紫外、可见光及红外光。单晶监宝石也是一种耐高温红外材料，它可透过从远紫外0.17μm到6.5μm的红外光，用新研制的热交换法晶体生长过程可以制造直径达25cm的大尺寸蓝宝石。氧化钇和镧增强氧化钇的透过波长为8μm，在氧化钇中掺入氧化镧，材料强度提高30%，光学特性不变。由于高温下具有很高的硬度，所以它具有很好的抗冲击、抗浸蚀性能。严格的说到目前还没有一种理想的材料能完全满足上述要求。但包括上述材料在内的不少材料具有较理想的综合性质（3）红外透过材料的第三个发展方向是：红外/毫米波双模材料，这是为适应红外/毫米波双模复合材料制导技术的需要。目前，还没有一种材料能满足红外/毫米波双模材料既要有高的远红外透过率又有小的介电常数和损耗角正切的要求，高性能的红外/毫米波双模材料尚待进一步研究发展。红外材料的应用：包括各种导弹的制导、红外预警（包括探测、识别和跟踪、预警卫星、预警飞机、各种侦察机等）、观察瞄准（高能束拦截武器等）。