《光电技术绪论》PPT课件.ppt

,光电子技术,主讲教师： 光电子与物理学系 吕健滔 联系电话：E-mail： ,课程简介,光电技术课程的地位：,光电技术,基础物理学（光学）,模拟电子技术,应用光学,数字电子技术,激光原理与技术,光电探测技术,光电成像技术,光纤通信原理,光电显示技术,光电信息与技术实验,传感技术原理,课程主要内容四大部分：,理论基础,光电信号 变换与处理,光辐射源 光电探测器,光电系统 分析设计,绪 论,1光电技术研究什么？,2光电技术与光电探测,4怎样学好光电技术？,3光电技术的应用及发展,21 世纪的人类社会将是一个高度信息化的社。社会对信息量的要求将以太比特/秒(1Tbit/s = 1012 bit/s) 为起点呈现超越摩尔定律的爆炸性增长，物理学家又称它为三“T”高度信息化社会，即Tb/s 的信息传输容量，TB 位元的信息存储密度和1/T 秒的信息处理速度,半导体光电子学家 中国科学院院士 -王启明,高度信息化需要“电与光”融合,1光电技术研究什么？,1.1 光电技术与信息技术,光 交通信号 天体恒星光学频移 化学物质光谱分析,电 电话 电视 电子计算机,1光电技术研究什么？,1.1 光电技术与信息技术,“光”和“电”彼此间渗透和结合= 光电混合系统,电光：电信号的放大、振荡、编码、调制等移植 到光学系统；传统光学仪器电子技术， 智能光电仪器； 电子信息载体的“瓶颈”,光电：高精度测量、图像技术、10-710-6m 数量级，超精细加工等,-（简称）光电系统,1.2 光电系统,研究大功率光辐射的产生、控制、利用和转换-光电能量系统,以光辐射和电子流为信息载体，通过光电或电光相互变换方法，进行相关的信息处理-光电信息系统,1.2 光电系统,激光武器,-是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。 美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。,美机载激光武器成功击中地面移动目标(模拟图),1.2 光电系统,-光电能量系统,高速光纤通信系统原理：,1.2 光电系统,-光电信息系统,语音 图像 数据,语音 图像 数据,光,电,电,1光电技术研究什么？,1.2 光电系统,太阳能发电 激光医疗 激光核聚变 激光武器,DVD设备 激光测距 光纤通信 红外测温,光电信息系统， 简称 光电系统,光电技术的主要研究内容：,光电技术是研究光电系统中光电信号的形成、传输、采集、变换及处理方法的技术学科。,1光电技术研究什么？,信息,光学的,电学的,其它非 光学的,光载波,信息处理 （光学或电学）,光电系统的主要类型,光-电型,电-光-电 型,光-电-光型,光电混合型 光路有源化,电光混合型 光学晶体管 光学计算机,电视监控系统,光纤通信系统,红外测温系统,光电系统的主要类型,光-电型,电-光-电 型,光-电-光型,光电混合型 光路有源化,电光混合型 光学晶体管 光学计算机,光电探测系统,光-电型,绪 论,1光电技术研究什么？,2光电技术与光电探测,4怎样学好光电技术？,3光电技术的应用及发展,绪 论,2光电技术与光电探测,光电型,光电探测（系统）,光电探测系统： 被动探测系统 主动探测系统,激光测距,一种内置激光测距仪的 坦克炮手瞄准器,手持式激光测距仪,2光电技术与光电探测,激光测距 光纤通信,2光电技术与光电探测,光源、光学系统、调制器、传输介质、光电探测器和电子系统等基本环节。,光电探测系统的基本组成：,绪 论,1光电技术研究什么？,2光电技术与光电探测,4怎样学好光电技术？,3光电技术的应用及发展,绪 论,3光电技术的应用及发展,根据实现功能的不同，应用可以分为：,（1） 测量检查,（2） 控制跟踪,（3） 图像分析,绪 论,3光电技术的应用及发展,例1激光陀螺,激光陀螺是一种利用环形激光腔内正反两个方向的激光频差来测量转动角速度（或角度）的特种光电传感器。,惯导系统与中国精确战术制导武器,02年珠海航展惯导产品,俄罗斯改进空地制导武器,中国激光陀螺捷联惯导系统,三一重工课题油缸圆度检测: 误差 50m，如果圆度达不到要求，油缸与活塞密封不良，出现漏油，泵车不能载荷。,例2. 环形激光深孔内膛形貌检测系统,-测量检查： 几何尺寸、运动参数、 光学参数、电磁参量等,例2.环形激光深孔内膛形貌检测系统,油缸尺寸内径： 10500mm 长度： 210m 测量精度： 100m,例3. AIM-9M红外制导导弹,绪 论,例4 半主动激光制导,-控制跟踪： 激光制导、飞行物自动跟踪、 精密工作台自动定位、 有视觉能力的机器人 等,例5. 印制电路板光学检测系统,高分辨率成像 高精度运动控制系统 多种算法图像处理,例6. 待发段火箭姿态图像实时识别处理系统,该系统已成功应用于“神舟三号”至“神舟六号”任务，为航天员提供了可靠的安全保障。,倾角差小于10,“黄色告警线”,“红色逃逸线”,例6.待发段火箭姿态图像实时识别处理系统,倾角差小于10,“黄色告警线”,“红色逃逸线”,图像分析： 记录和再现目标图像并进行判读、识别 或图像的运算处理光机电算混合型,例7. 红外夜视仪,红外光电子流可见光象,例8. 激光雷达,德国：“VTB1型”遥测激光雷达，利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂，可实时地远距探测并确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、中心角坐标以及毒剂相关参数等。,例9.卫星遥感农作物产量,几种土壤及植物的反射特性,根据对太阳光的反射光谱 探测庄稼的病虫害、产量等。美国利用资源卫星上的多光谱扫描仪估计小麦产量，与实际产量的误差小于3,-控制跟踪： 激光制导、飞行物自动跟踪、 精密工作台自动定位、 有视觉能力的机器人 等,-测量检查：几何尺寸、运动参数、 光学参数、电磁参量 等,-图像分析： 记录和再现目标图像并进行判读、识别 或图像的运算处理光机电算混合型,3光电技术的应用及发展,绪 论,绪 论,3光电技术的应用及发展,发展趋势：,光电技术将电子技术和光学技术结合，已成为21世纪信息技术发展的最大特点。美国商务部指出，“谁在光电产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。科学界曾预言，光电子产业在10年内将形成5万亿美元的产值，成为全球最大的产业。,绪 论,3光电技术的应用及发展,发展趋势：,“光子挑战电子，电子联盟光子” 光电子材料与器件的发展 光电探测技术的发展 光机电一体化微结构技术发展 军事和民用领域的发展,最近国外研制的一种MOEMS结构的胶囊型内窥镜，直径0.90cm、长2.3cm，胶囊型内窥镜采用CCD或CMOS作为图像传感器，电能由自身电池或从体外用微波形式送入器件，运行速度和方向均由体外控制器控制。病人吞下后，可在食道、胃、肠等处拍摄各个方位的图像。,绪 论,1光电技术研究什么？,2光电技术与光电探测,4怎样学好光电技术？,3光电技术的应用及发展,绪 论,4怎样学好光电技术？,光电技术是一门以光电子学为基础，综合利用传统光学技术、现代微电子学技术、精密机械及计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。,突出基本概念 强调基础知识 培养基本能力,三基原则：,绪 论,4怎样学好光电技术？,4.1 系统性 注意重温基础物理学、模拟数字电路、激光