光电技术第1课

1、材料仿真：多尺度仿真平台（起点）硬件：4台机架+1台塔软件：MedeA ：vasp Siesta MedeA ：lammps MDCASK MCNP Nanodcal电子器件模拟 602科学平台科学平台群：群：209614878209614878材料制备材料制备： 超净实验室（科技楼604）PECVD、管式炉、光刻机、磁控溅射、通风柜、ICP、RTA材料表征：材料表征： 测试实验室（科技楼602）：4个卡位、真空变温探针台、真空变温霍尔效应测试仪、显微镜、4200电学测试平台、表面光电压谱测试仪、核辐射测试项目支持：（略）单位支持：1.苏州中科院纳米所2.合肥中科院3.南京大学4.华中科技5.

2、吉林大学6.南京大学7.南京理工。纳米材料（入行切入口）：纳米半导体器件纳米半导体器件自修复机理自修复机理给你一个平台，开始你自己的事业？给你一个平台，开始你自己的事业？l 考试成绩：30%（10%作业+20%课堂测试课堂测试)+70%l 纪律：严禁旷课，上课说话绪论绪论电子技术光电子技术光电子技术信息技术信息技术微电子技术微电子技术光子技术能量=h动量p=hc光子的质量：9.310-36 千克光子的半径：0.00313飞米 光电相互作用光电相互作用光电子技术发展简史光电子技术发展简史光电效应的发现和研究光电效应的发现和研究40年代，最早出现的光电子器件年代，最早出现的光电子器件是光电探测器（

3、红外探测器）是光电探测器（红外探测器）50年代末，美国军队将探测器用于年代末，美国军队将探测器用于代号为代号为“响尾蛇响尾蛇”的空空导弹，取得的空空导弹，取得明显作战效果明显作战效果1960年年激光激光的出现，光电子技术开始了其日新月异的发展。的出现，光电子技术开始了其日新月异的发展。激光测距仪，各种激光武器，激光测距仪，各种激光武器，激光可控核聚变激光可控核聚变其中有其中有192束激光在瞬间释放出束激光在瞬间释放出1.875兆焦耳的能量，相当于目兆焦耳的能量，相当于目前整个美国在任意一个时刻消耗电量的一千倍前整个美国在任意一个时刻消耗电量的一千倍 1964年年液晶液晶：液晶显示器：液晶显示器

4、8000平方米平方米LED显示单元，显示单元，304个升降台个升降台 1966年年- 80年代初，年代初，光纤通信光纤通信开始发展。开始发展。光纤之父光纤之父高锟高锟光电子技术在光光电子技术在光储存储存方面：方面：光盘，光盘，CD、VCD，DVD光计算机光计算机l传输和处理的信息量极大传输和处理的信息量极大l信息处理速度比电子计算机要快数百万倍信息处理速度比电子计算机要快数百万倍 l能量消耗却极低能量消耗却极低 光源光源 信息加载信息加载或光控制或光控制 光传输光传输 处理处理存储存储 光信号光信号接收接收 光源器件光源器件光调制器件光调制器件光传输器件光传输器件光探测器件光探测器件光成像光成

5、像按信息传递的各个环节划分按信息传递的各个环节划分光存储器件光存储器件1.1 1.1 电磁波谱与光辐射电磁波谱与光辐射电磁波的产生电磁波的产生0dSsBSlstDjlHd)(dcSlstBlEddqVsDVSdd麦克斯韦预言电磁波麦克斯韦预言电磁波平面电磁波平面电磁波uEHxo)(cos0uxtEE)(cos0uxtHHEuHP100，物理学下册，第四版，马文蔚 高等教育出版社二二 平面电磁波的特性平面电磁波的特性)cos()(cos00kxtEuxtEE)cos()(cos00kxtHuxtHH2kESH( (1) )电磁波是横波电磁波是横波, , uEuH( (3) ) 和和 同相位同相位

6、 EH(2) 电磁波是偏振波电磁波是偏振波( (4) ) 和和 数值成比例数值成比例 EHEH( (5) )电磁波传播速度为电磁波传播速度为/1u1800sm10998. 2/1cu真空中波速等于光速真空中波速等于光速 18881888年年赫兹赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波。在人类历史上首先捕捉到电磁波。0Q+0QCL-+振荡电偶极子振荡电偶极子+-+EBEcccc+-BLC21VnL2dSC0电磁波谱及应用电磁波谱及应用光辐射：光辐射：紫外辐射、可见光和红外辐射 u1.2 辐射度学与光度学基本知识探测和计量光辐射探测和计量光辐射 辐射度单位辐射度单位l只与辐射客体有关的量l辐通量（又称为辐

7、射功率）或者辐射能l基本单位是瓦特（W）或者焦耳/秒（J/s）l整个电磁波段光度单位光度单位l反映视觉亮暗特性l基本量的是发光强度l基本单位是坎德拉l可见光波段1.辐射量 辐射能（量）辐射能（量）。辐射能是以辐射形式发射或传输的电磁波（主要指紫外、可见光和红外辐射）能量。一般用符号Qe表示，其单位是焦耳（J）。 辐射通量辐射通量。辐射通量e又称为辐射功率，定义为单位时间内流过的辐射能量，即dtdQee单位：瓦特（W）或焦耳/秒（J/s） 辐射出射度辐射出射度。Me是用来反映物体辐射能力的物理量。定义为辐射体单位面积向半空间发射的辐射通量，即dSdMee 单位：W/m2ddIee4eeI辐射强度

8、辐射强度。定义为：点辐射源点辐射源在给定方向上发射的在单位立体角内的辐射通量，用Ie表示，即 由辐射强度的定义可知，如果一个置于各向同性均匀介质中的点辐射体向所有方向发射的总辐射通量是e，则该点辐射体在各个方向的辐射强度Ie是常量，有 单位：瓦特球面度-1（Wsr-1）coscos2dSdddSdILeeeSddSd 辐射亮度辐射亮度为面辐射源面辐射源在某一给定方向上的辐射通量。如图所示。 式中是给定方向和辐射源面元法线间的夹角。显然，一般辐射体的辐射强度与空间方向有关一般辐射体的辐射强度与空间方向有关。但是有些辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足单位：瓦特/球面度米2（W/srm2）ddIeecos0eedIdI 00eeeLdSdIL0eeeLdSdM式中Ie0是面元dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为余弦辐射体或朗伯体余弦辐射体或朗伯体。余弦辐射体的辐射亮度为 可见余弦辐射体的辐射亮度是均匀均匀的，与方向角无关。余弦辐射体的辐射出射度为coscos2dSdddSdILeeeSddSdeEeddAdAdEee0,dXXee辐射照度辐射照度。在辐射接收面上的辐照度定义为照射在面元dA上的辐射通量与该面元的面积之比。即单色辐射度量单色辐射度量 对于单色光辐射，同样采用上述物理量表示，只不过均定义为单位波长间隔内