光電子技術(shù)基礎(chǔ)前沿

1、光 電 子 技 術(shù) 基 礎(chǔ)v1.1 光電子技術(shù)光電子技術(shù)v1.2 光電子技術(shù)發(fā)展簡史光電子技術(shù)發(fā)展簡史v1.3 信息光電子技術(shù)與器件信息光電子技術(shù)與器件v1.4 光電子技術(shù)應(yīng)用光電子技術(shù)應(yīng)用光電子技術(shù)光電子技術(shù)是是光子技術(shù)光子技術(shù)與與電子技術(shù)電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門技術(shù)。相結(jié)合而形成的一門技術(shù)。光子技術(shù)的研究對象光子技術(shù)的研究對象 光子的特性光子與物質(zhì)的相互作用光子在自由空間或物質(zhì)中的運動與控制電子技術(shù)的研究對象電子技術(shù)的研究對象電子的特性電子與物質(zhì)的相互作用電子在自由空間或物質(zhì)中的運動與控制 光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換的相關(guān)技術(shù),也是光波段光波段的電子技術(shù)。光電子技術(shù)的研究對

2、象光電子技術(shù)的研究對象光波段(紅外線、可見光、紫外線和軟X射線) 1.2 光電子技術(shù)發(fā)展簡史光電子技術(shù)發(fā)展簡史第一階段第一階段 光電探測器光電探測器問世問世 1873年 英國W.R.史密斯發(fā)現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)特性 (內(nèi)光 電效應(yīng))1888年 德國H.R.赫茲觀察到紫外線照射到金屬上時， 能使金屬發(fā)射帶電粒子特性 (外光電效應(yīng)) 1890年 勒納對帶電粒子的電荷質(zhì)比的測定，證明它 們是電子，由此弄清了外光電效應(yīng)的實質(zhì)。1929年 L.R.科勒制成銀氧銫光電陰極，出現(xiàn)光電管。1939年 蘇聯(lián)V.K.茲沃雷制成實用的光電倍增管。40年代 出現(xiàn)用半導(dǎo)體材料制成的溫差紅外探測器和測輻射熱計50年代中 可見光

3、波段的硫化鎘(CdS),硒化鎘(CdSe)光敏電阻和短 波紅外硫化鋁光電探測器投入使用 1958年 英國勞森等發(fā)明鎘汞(MCT)紅外探測器60年代以來 紅外探測器快速發(fā)展, 美、英、法等大力開發(fā)了 中波(35m)和長波(814m)紅外多元探測器,并 廣泛應(yīng)用于 夜視、偵察和制導(dǎo)系統(tǒng)等領(lǐng)域1992年起 各國用紅外焦平面陣列在取代多元探測組件進行成像應(yīng)用 30年代末 PbS紅外探測器問世,室溫下探測到3m 50年代末 美國將探測器用于代號為響尾蛇的空空導(dǎo)彈第二階段第二階段 激光器激光器的誕生及發(fā)展的誕生及發(fā)展光的電磁理論和光電效應(yīng)理光的電磁理論和光電效應(yīng)理論論從從1919世紀中葉的麥克斯韋到世紀中

4、葉的麥克斯韋到2020世紀初葉的愛因斯坦世紀初葉的愛因斯坦光學(xué)與電子學(xué)仍作為兩門獨光學(xué)與電子學(xué)仍作為兩門獨立的學(xué)科被研究。立的學(xué)科被研究。1916年 愛因斯坦在關(guān)于輻射的量子理論中,提出了光 的受激輻射及光放大的概念,這為激光器的產(chǎn)生提供了理論基礎(chǔ)。1954年 美國湯斯以制冷的氨分子作為工作物質(zhì)，研制成了微波激射器。稍后,蘇聯(lián)巴索夫和普洛霍洛夫以氟化銫為工作物質(zhì)制成了微波激射器。 1958年 湯斯和肖諾將微波受激輻射的原理推廣到紅外和可見光波段, 引入了激光的概念。1960年 梅曼研制成功了世界的一臺激光器紅寶石激光器。隨后,各種固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器相繼出現(xiàn).同 時從第一臺激光器誕生

5、之日起,人們就開始探索 激光器的應(yīng)用。激光的軍事應(yīng)用被優(yōu)先考慮。紅寶石激光器 半導(dǎo)體光電子學(xué)半導(dǎo)體光電子學(xué) 波導(dǎo)光學(xué)波導(dǎo)光學(xué) 導(dǎo)致了導(dǎo)致了 激光物理學(xué)激光物理學(xué) 相干光學(xué)相干光學(xué) 非線性光學(xué)非線性光學(xué)等新學(xué)科涌現(xiàn)學(xué)科之間交叉。等新學(xué)科涌現(xiàn)學(xué)科之間交叉。激光的出現(xiàn)，對光與物質(zhì)相互作用過程激光的出現(xiàn)，對光與物質(zhì)相互作用過程的研究變得異常活躍，的研究變得異?；钴S， 1966年 英籍華人高錕等提出了實現(xiàn)低損耗光纖的可能。 1970年 美國研制出損耗為20dB/KM的石英光纖和室溫下 連續(xù)工作的激光二極管,使光纖通信成為現(xiàn)實， 這一年被公認為“光纖通信元年”。90年代初 光纖放大和波分復(fù)用技術(shù)誕生。80

6、年代初 日本,美國,英國相繼建成全國干線光纖通信網(wǎng)。第三階段第三階段 低損耗光纖低損耗光纖問世問世光纖傳感技術(shù)光纖傳感技術(shù) 源于80代初，90年代初中期光纖激光器、光纖光柵等光纖元件嶄露頭角。光纖激光器光纖光柵利用啁啾合波長同時可調(diào)諧的光纖光柵光存儲技術(shù)光存儲技術(shù)發(fā)展很快。1972年荷蘭飛利浦公司演示了模擬式激光視盤。1982年飛利浦公司同日本索尼公司合作,推出了第一臺數(shù)字式激光唱機。CD,VCD,DVD迅速進入千家萬戶。1.3 信息光電子技術(shù)與器件按信息傳遞的各個環(huán)節(jié)劃分光源光源 信息加載信息加載 或光控制或光控制 光傳輸光傳輸 處理處理 存儲存儲 光信號光信號接收接收 光源器件光源器件光調(diào)

7、制器件光調(diào)制器件光傳輸器件光傳輸器件光探測器件光探測器件光顯示器件光顯示器件測距，敵我識別，通信，制導(dǎo)測距，敵我識別，通信，制導(dǎo)1、軍事方面軍事方面的應(yīng)用的應(yīng)用激光制導(dǎo)導(dǎo)彈19951996年的波黑戰(zhàn)爭中,北約部隊的戰(zhàn)場無人偵察機頻繁出動,它裝備了合成孔徑雷達和高分辨率CCD攝像機。一種無人偵察機一種無人偵察機2. 激光器激光器及其應(yīng)用及其應(yīng)用 (1)激光通信(2)激光加工（打孔、打標、焊接、切割）(3)激光醫(yī)學(xué)（激光診斷、激光治療）(4)激光核聚變(1)文字閱讀與圖像識別條碼識別,貨幣識別,傳真機。(2)遙感系統(tǒng)地球表面監(jiān)視,地球資源勘探,氣象和環(huán)境監(jiān)測等。(3)天文學(xué)應(yīng)用空間望遠鏡,陸基望遠鏡,跟蹤行星，進行天文觀察，探測宇宙射線，監(jiān)視黑洞，探索空間奧秘。(4)水下應(yīng)用探索海洋奧秘,探測和開采海底礦藏,監(jiān)視魚群動向等。 3. CCD器件器件及其應(yīng)用及其應(yīng)用 (7)交通監(jiān)控應(yīng)用(5)醫(yī)學(xué)應(yīng)用 醫(yī)用內(nèi)窺鏡，數(shù)字化X射線攝像(6)工業(yè)檢測和機器人視覺醫(yī)用內(nèi)窺鏡機器人 以光盤為代表的光學(xué)存儲技術(shù)飛速發(fā)展。光帶、光卡是很有希望的光存儲技術(shù)。 如果記錄數(shù)據(jù)量不高，一般的光盤都能滿足要求.但是某些