光电子技术基础前沿.ppt

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1、光 电 子 技 术 基 础第一章 绪论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 1.1 光电子技术光电子技术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 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,也是

2、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)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。40年代 出现用半导体材料制成的温差红外探测

3、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二阶段第二阶段 激光器激光器的诞生及发展的诞生及发展光光的的电电磁磁理理论论和和光光电电效效应应理理论论从从19

4、19世世纪纪中中叶叶的的麦麦克克斯斯韦韦到到2020世纪初叶的爱因斯坦世纪初叶的爱因斯坦光光学学与与电电子子学学仍仍作作为为两两门门独独立的学科被研究。立的学科被研究。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。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 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

5、.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 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，的研究变得异常活跃，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

6、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光光纤纤传传感感技技术术 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光光存存储储技技术术发展很快。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迅速进入千家万户。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

7、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测距，敌我识别，通信，制导测距，敌我识别，通信，制导1.4 光电子技术应用光电子技术应用1 1、军事方面军事方面的应用的应用激光制导导弹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2.2.激光器激光器及其应用及其应用 (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(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

8、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。3.3.CCD CCD器件器件及其应用及其应用 (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 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.但是某些领域，记录数据量要大很多。美国宇航局早在80年代末就开始了星载光盘数据采集记录系统的研究计划，记录数据量达20GB。4.4.光纤技术光纤技术及其应用及其应用 (1)光纤传感器(2)光纤图像传输内窥镜 5.5.光存储光存储 6.6.光电显示光电显示