現(xiàn)代光電信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1、現(xiàn)代光電信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用光具有極快的速度、極大的頻寬、極高的信息容量，在現(xiàn)代信息技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代光電信息技術(shù)是光學(xué)技術(shù)、光電子技術(shù)、微電子技術(shù)，信息技術(shù)、光信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)等相互交叉、相互滲透和相互結(jié)合的產(chǎn)物，是多學(xué)科綜合技術(shù)，它研究以光波為信息的載體，通過(guò)對(duì)光波實(shí)施控制、調(diào)制、傳感、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理和顯示等技術(shù)方法，獲取所需要的信息，其研究?jī)?nèi)容包括光的輻射、傳輸、探測(cè)、光與物質(zhì)的相互作用以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理與顯示等眾多領(lǐng)域。現(xiàn)代光電信息技術(shù)具有如下特點(diǎn)：其一，有效延伸人眼的視覺(jué)功能，使其探測(cè)閾值達(dá)到光子探測(cè)的極限水平，而探測(cè)的光譜范圍在長(zhǎng)波方向達(dá)到

2、了亞毫米波段，在短波限則延伸到紫外線、x射線、y射線乃至高能粒子；其二，以光為信息載體，結(jié)合計(jì)算機(jī)的研究成果，極大地提高了光電系統(tǒng)的響應(yīng)速度、帶寬和信息容量。使超快速現(xiàn)象（核爆炸、火箭發(fā)射等）可以在納秒（ns）、皮秒（ps）甚至飛秒（fs）量級(jí)得以記錄，利用光網(wǎng)絡(luò)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸和處理海量信息得以實(shí)現(xiàn)。正是光電信息技術(shù)的上述兩個(gè)重要的特點(diǎn)推動(dòng)著信息科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。一、光電信息技術(shù)的發(fā)展1.光電信息技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)況1873年發(fā)現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)性（內(nèi)光電效應(yīng)）1888年德國(guó)的H.R.赫茲觀察到紫外線照在金屬上時(shí)，能使金屬發(fā)射帶電粒子 1890年P(guān).勒納通過(guò)對(duì)帶電粒子電荷質(zhì)量比的測(cè)定，證明它們是電子

3、1900年，M.普朗克提出黑體輻射能量分布的普遍公式 1929年，L.R.科勒制成銀氧銫（Ag-O-Cs）光電陰極,出現(xiàn)了光電管1939年，蘇聯(lián)的V.K.茲沃雷金制成實(shí)用的光電倍增管 20世紀(jì)30年代末，硫化鉛（PbS）紅外探測(cè)器問(wèn)世40年代出現(xiàn)用半導(dǎo)體材料制成的溫差型紅外探測(cè)器和測(cè)輻射熱計(jì) 50年代中期，可見(jiàn)光波段的硫化鎘（CdS）、硒化鎘（CdSe）光敏電阻和短波紅外硫化鉛光電探測(cè)器投入使用 20世紀(jì)60年代之后的幾十年間，紅外探測(cè)器及紅外探測(cè)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展 2.光電子器件方面的發(fā)展簡(jiǎn)況光源和發(fā)光器件方面，最具里程碑意義的是20世紀(jì)60年代激光器的發(fā)明,近年來(lái)，激光已廣泛用于通信、雷達(dá)、

4、測(cè)距、定位、制導(dǎo)、遙感、工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，用以傳遞信息合各種測(cè)量與控制。 光纖技術(shù)的發(fā)展起源于1966年:當(dāng)年英籍華人高錕等提出實(shí)現(xiàn)低損耗光學(xué)纖維的可能性，1970年，美國(guó)研制出損耗為20dB/km的石英光纖和室溫連續(xù)工作的激光二極管,使光纖通信成為現(xiàn)實(shí)可能。這一年被公認(rèn)為“光纖通信元年”。光存儲(chǔ)技術(shù)的歷史較短，而發(fā)展很快。1972年，荷蘭飛利浦公司演示了模擬式激光視盤(pán)。1982年，飛利浦公司同日本索尼公司合作，推出了第一臺(tái)數(shù)字式激光唱機(jī)。 板顯示器技術(shù)以液晶顯示器發(fā)展最快。1964年，美國(guó)RCA公司發(fā)現(xiàn)了液晶的多種光電效應(yīng)：賓主效應(yīng)、動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)和相移存儲(chǔ)效應(yīng)，為液晶顯示器、液晶光閥等器

5、件的研制奠定了基礎(chǔ)。 以上發(fā)展簡(jiǎn)況表明，盡管光電效應(yīng)，受激發(fā)射原理等早已被發(fā)現(xiàn)或提出，但相應(yīng)的光電子器件的出現(xiàn)和發(fā)展及其應(yīng)用卻滯后得多，光電子器件和技術(shù)的大發(fā)展已是20世紀(jì)50年代以后的事。事實(shí)上，光電子器件的發(fā)展離不開(kāi)材料技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)和精密儀器設(shè)備，因而只能同其他高新技術(shù)互相促進(jìn)，共同發(fā)展。同時(shí)，在光電信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，各個(gè)技術(shù)分支之間也存在互相驅(qū)動(dòng)、互相牽引的關(guān)系。二、光電信息技術(shù)的應(yīng)用21世紀(jì)被稱(chēng)為“光電子信息時(shí)代”。一個(gè)世界性的“光谷”正在流行。不僅是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們生活對(duì)光電信息技術(shù)的需求急劇增長(zhǎng)，而且軍事和國(guó)防對(duì)光電信息技術(shù)的需求顯得更為突出。特別是全球范圍內(nèi)的利益追求

6、，各國(guó)都把光電信息技術(shù)作為本國(guó)軍事高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)來(lái)重視。不但要求信息的時(shí)效好，數(shù)量大，還要求質(zhì)量高、成本低。這里從以下幾個(gè)方面說(shuō)明光電信息技術(shù)的地位和作用1.光通信光通信的源頭其實(shí)還是來(lái)源于無(wú)線電通信。光通信是一種以光波為傳輸媒質(zhì)的通信方式。光波和無(wú)線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無(wú)線電波的頻率高，波長(zhǎng)比無(wú)線電波的波長(zhǎng)短。因此，它具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)如今光波逐步代替有線通信的電流和無(wú)線通信的無(wú)線電波成為有線通信和無(wú)線通信中的中堅(jiān)媒介。2.光電對(duì)抗光電對(duì)抗指敵對(duì)雙方在光波段范圍內(nèi)，利用光電設(shè)備和器材，對(duì)敵方光電制導(dǎo)武器和光電偵察設(shè)備等光電武器進(jìn)行偵察告警

7、并實(shí)施干擾，使敵方的光電武器削弱、降低或喪失作戰(zhàn)效能；同時(shí)利用光電設(shè)備和器材，有效地保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵察告警和干擾。3.激光武器激光武器(Laser Weapon)是一種利用沿一定方向發(fā)射的激光束攻擊目標(biāo)的定向能武器，具有快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優(yōu)異性能，在光電對(duì)抗、防空和戰(zhàn)略防御中可發(fā)揮獨(dú)特作用。它分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩種。它將是一種常規(guī)威懾力量。由于激光武器的速度是光速，因此在使用時(shí)一般不需要提前量，但因激光易受天氣的影響，所以時(shí)至今日激光武器也沒(méi)有得到普及。4.遙感遙感，狹義的來(lái)說(shuō)就是人類(lèi)通過(guò)各種技術(shù)手段，獲得另一個(gè)地方的包括地形地貌、氣候條件、建筑環(huán)境之

8、類(lèi)的基本情況。但不論通過(guò)什么方式，最后探測(cè)的結(jié)果終究要通過(guò)遙感圖像呈現(xiàn)在人的眼前。一副圖像能夠包括數(shù)千文字所表達(dá)的信息，這種大容量、高效率的優(yōu)勢(shì)使得光電原理這一成像的關(guān)鍵技術(shù)成為了影響和制約遙感技術(shù)的關(guān)鍵因素。因此，光電信息技術(shù)是視覺(jué)成像的基礎(chǔ)，是遙感探測(cè)之中機(jī)器重要的支持技術(shù)之一，其技術(shù)的發(fā)展以及周?chē)O(shè)備的技術(shù)變革同時(shí)也為遙感技術(shù)的發(fā)展提供了前提。5.其他除了上述所列得幾個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域外，光電信息技術(shù)在日常生活（如辦公自動(dòng)化、音像娛樂(lè)）、安全防衛(wèi)（如電視監(jiān)控、條形碼技術(shù)等）、科學(xué)研究、診斷和醫(yī)療、先進(jìn)制造技術(shù)、軍事（如軍事演習(xí)、模擬訓(xùn)練、靶場(chǎng)測(cè)量等）等方面的應(yīng)用需求將越來(lái)越多，對(duì)社會(huì)發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。三、光電信息技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) ：隨著光電子器件的多樣化、微型化和各種功能和技術(shù)指標(biāo)的發(fā)展，光電子技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)花樣翻新、層出不窮，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事的影響將日益深刻和巨大。1.產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代和推廣應(yīng)用：如民用光纖入戶、軍用光電制導(dǎo)向智能化、光陀螺微型化 等 2.各類(lèi)高新枝術(shù)結(jié)合開(kāi)拓新的技術(shù)和應(yīng)用：如光生物學(xué)、生物光電子學(xué)、納米技術(shù)同光電信息技術(shù)相結(jié)合發(fā)展等等 3.促進(jìn)新型武器裝備的出現(xiàn)：如激光武器、激光雷達(dá)、無(wú)人駕駛飛機(jī)和戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)器人、信息共享、光纖智能蒙皮等. 光電