光电子技术基础前沿.ppt

第一章绪论 1 1光电子技术1 2光电子技术发展简史1 3信息光电子技术与器件1 4光电子技术应用 1 1光电子技术 光电子技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术 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 也是光波段的电子技术 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 第一阶段光电探测器问世 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 3 5 m 和长波 8 14 m 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3 m 50年代末美国将探测器用于代号为响尾蛇的空空导弹 第二阶段激光器的诞生及发展 光的电磁理论和光电效应理论从19世纪中叶的麦克斯韦到20世纪初叶的爱因斯坦光学与电子学仍作为两门独立的学科被研究 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 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 半导体光电子学波导光学导致了激光物理学相干光学非线性光学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 第三阶段低损耗光纤问世 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 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 信息加载或光控制 光传输 处理存储 光信号接收 光源器件 光调制器件 光传输器件 光探测器件 光显示器件 测距 敌我识别 通信 制导 1 4光电子技术应用 1 军事方面的应用 激光制导导弹 1995 1996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 2 激光器及其应用 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