光电子技术基础前沿

1、光电子技术基础前沿第一页，共20页。v1.1 光电子技术光电子技术v1.2 光电子技术发展简史光电子技术发展简史v1.3 信息光电子技术与器件信息光电子技术与器件v1.4 光电子技术应用光电子技术应用第二页，共20页。光电子技术光电子技术是是光子技术光子技术与与电子技术电子技术相结合而形成的一门技术。相结合而形成的一门技术。光子技术的研究对象光子技术的研究对象 光子的特性光子与物质的相互作用光子在自由空间或物质中的运动与控制电子技术的研究对象电子技术的研究对象电子的特性电子与物质的相互作用电子在自由空间或物质中的运动与控制第三页，共20页。 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,

2、也是光波段光波段的电子技术。光电子技术的研究对象光电子技术的研究对象光波段(红外线、可见光、紫外线和软X射线)第四页，共20页。 1.2 光电子技术发展简史光电子技术发展简史第一阶段第一阶段 光电探测器光电探测器问世问世 1873年 英国W.R.史密斯发现了硒的光电导特性 (内光 电效应)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特性 (外光电效应) 1890年 勒纳对带电粒子的电荷质比的测定，证明它 们是电子，由此弄清了外光电效应的实质。1929年 L.R.科勒制成银氧铯光电阴极，出现光电管。1939年 苏联V.K.兹沃雷制成实用的光电倍增管。第五页，共2

3、0页。40年代 出现用半导体材料制成的温差红外探测器和测辐射热计50年代中 可见光波段的硫化镉(CdS),硒化镉(CdSe)光敏电阻和短 波红外硫化铝光电探测器投入使用 1958年 英国劳森等发明镉汞(MCT)红外探测器60年代以来 红外探测器快速发展, 美、英、法等大力开发了 中波(35m)和长波(814m)红外多元探测器,并 广泛应用于 夜视、侦察和制导系统等领域1992年起 各国用红外焦平面阵列在取代多元探测组件进行成像应用 30年代末 PbS红外探测器问世,室温下探测到3m 50年代末 美国将探测器用于代号为响尾蛇的空空导弹第六页，共20页。第二阶段第二阶段 激光器激光器的诞生及发展的

4、诞生及发展光的电磁理论和光电效应理光的电磁理论和光电效应理论论从从1919世纪中叶的麦克斯韦到世纪中叶的麦克斯韦到2020世纪初叶的爱因斯坦世纪初叶的爱因斯坦光学与电子学仍作为两门独立光学与电子学仍作为两门独立的学科被研究。的学科被研究。1916年 爱因斯坦在关于辐射的量子理论中,提出了光 的受激辐射及光放大的概念,这为激光器的产生提供了理论基础。第七页，共20页。1954年 美国汤斯以制冷的氨分子作为工作物质，研制成了微波激射器。稍后,苏联巴索夫和普洛霍洛夫以氟化铯为工作物质制成了微波激射器。 1958年 汤斯和肖诺将微波受激辐射的原理推广到红外和可见光波段, 引入了激光的概念。1960年

5、梅曼研制成功了世界的一台激光器红宝石激光器。随后,各种固体、气体、液体、半导体激光器相继出现.同 时从第一台激光器诞生之日起,人们就开始探索 激光器的应用。激光的军事应用被优先考虑。红宝石激光器第八页，共20页。 半导体光电子学半导体光电子学 波导光学波导光学 导致了导致了 激光物理学激光物理学 相干光学相干光学 非线性光学非线性光学等新学科涌现学科之间交叉。等新学科涌现学科之间交叉。激光的出现，对光与物质相互作用过程的激光的出现，对光与物质相互作用过程的研究变得异常活跃，研究变得异常活跃，第九页，共20页。 1966年 英籍华人高锟等提出了实现低损耗光纤的可能。 1970年 美国研制出损耗为

6、20dB/KM的石英光纤和室温下 连续工作的激光二极管,使光纤通信成为现实， 这一年被公认为“光纤通信元年”。90年代初 光纤放大和波分复用技术诞生。80年代初 日本,美国,英国相继建成全国干线光纤通信网。第三阶段第三阶段 低损耗光纤低损耗光纤问世问世第十页，共20页。光纤传感技术光纤传感技术 源于80代初，90年代初中期光纤激光器、光纤光栅等光纤元件崭露头角。光纤激光器光纤光栅利用啁啾合波长同时可调谐的光纤光栅第十一页，共20页。光存储技术光存储技术发展很快。1972年荷兰飞利浦公司演示了模拟式激光视盘。1982年飞利浦公司同日本索尼公司合作,推出了第一台数字式激光唱机。CD,VCD,DVD

7、迅速进入千家万户。第十二页，共20页。1.3 信息光电子技术与器件按信息传递的各个环节划分光源光源 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显示器件光显示器件第十三页，共20页。测距，敌我识别，通信，制导测距，敌我识别，通信，制导1、军事方面军事方面的应用的应用激光制导导弹第十四页，共20页。19951996年的波黑战争中,北约部队的战场无人侦察机频繁出动,它装备了合成孔径雷达和高分辨率CCD摄像机。一种无人侦察机一种无人侦察机第十五页，共20页。2. 激光器激光器

8、及其应用及其应用 (1)激光通信(2)激光加工（打孔、打标、焊接、切割）(3)激光医学（激光诊断、激光治疗）(4)激光核聚变第十六页，共20页。(1)文字阅读与图像识别条码识别,货币识别,传真机。(2)遥感系统地球表面监视,地球资源勘探,气象和环境监测等。(3)天文学应用空间望远镜,陆基望远镜,跟踪行星，进行天文观察，探测宇宙射线，监视黑洞，探索空间奥秘。(4)水下应用探索海洋奥秘,探测和开采海底矿藏,监视鱼群动向等。 3. CCD器件器件及其应用及其应用 第十七页，共20页。(7)交通监控应用(5)医学应用 医用内窥镜，数字化X射线摄像(6)工业检测和机器人视觉医用内窥镜机器人第十八页，共20页。 以光盘为代表的光学存储技术飞速发展。光带、光卡是很有希望的光存储技术。 如果记录数据量不高，一般的光盘都能满足要求.但是某些