0章 光电子材料绪论ppt课件.ppt

光电子材料OptoelectronicMaterial 1 课程大纲 绪论第一章固体发光特性第二章固体激光材料第三章光纤及光存储材料第四章光显示材料第五章太阳能电池第六章其他材料 2 人类通过自身的感觉器官从外界获取信息 3 五官与传感器 4 烽火台 望远镜 灯信号与 灯语 通信 信号灯 旗语 望远镜等目视光通信 贝尔 BELL 电话 贝尔 BELL 光电话 光也可以 走弯路 激光器 光纤的诞生 信息传输的演变 5 信息存储 信息存储有如人的大脑记忆 数字信息存储的要求是高存储密度 高数据信输率 高存储寿命 高的擦写次数以及设备投资低和信息位低价格 6 1883年 爱迪生在一次改进电灯的实验中 将一根金属线密封在发热灯丝附近 通电后意外地发现 电流居然穿过了灯丝与金属线之间的空隙 1884年 他取得了该发明的专利权 这是人类第一次控制了电子的运动 这一现象的发现 为20世纪蓬勃发展的电子学提供了生长点 一 光电子学 绪论 愛迪生名下 2000多项发明 1300多項专利 1847 1931 7 这一生长点上的第一只蓓芽就是弗莱明发明的整流器 他把爱迪生及马可尼两位大师的发明成果结合起来 着手研究真空电流的效应 1904年 他发明了真空二极管整流器 Fleming SirJohnAmbrose1849 1945 发明了真空二极管整流器 把220v交流电整流成直流 8 1899年马可尼发送的无线电信号穿过了英吉利海峡 接着又成功穿越大西洋 从英国传到加拿大的纽芬兰省 无线电之父 马可尼 1874 4 25 1937 无线电通信的发明 也是日后无线电广播 电视甚至手机的先兆 1909年马可尼获得诺贝尔物理学奖 9 1910年 首次把它用于声音的传送系统 1916年 建立了第一个广播电台 开始了新闻广播 到本世纪的20年代 真空电子器件已经成为广播事业与电子工业的心脏 它推动着无线电 雷达 电视 电信 电子控制设备 电子信息处理等整个电子技术群的迅速发展 1906年 美国人德弗雷斯特在弗莱明的二极管中又加入一块栅极 制成可以用于整流 还可以用于放大的真空三极管 三极管可以通过级联使放大倍数大增 从而促成了无线电通信技术的迅速发展 10 1958年 半导体集成电路问世 不仅使高速计算机得以实现 还促使电子工业与近代信息处理技术发生天翻地覆的变化 肖克莱 巴丁 布拉顿 电子学与信息技术的第一次重大变革发生在本世纪50年代 肖克莱由于他的半导体理论而导致了晶体管的发明 揭开了电子革命崭新的一页 由于这一重大贡献 和科学家巴丁 布拉顿一起领受了最高的科学奖 诺贝尔物理学奖 11 19 20世纪 电磁学得到了飞跃的发展 不断开发了各种电的应用技术 电能作为能源具有瞬时移动性和可控制性 广泛用于照明 动力等方面电子学正是研究电信号的控制 记录 传递及其应用的一门科学 12 电子电路不能在同一点重叠相交 这种空间的不共容性限制了密集度的提高 集成电路的平面结构只适用于串列处理 要在信息存贮和数据处理上有突破性进展 要使信息贮存密集度再提高4个数量级 实现非定址的联想记忆 associativemomery 以发展人工智能 必须发展三维并列处理机构 电子学已经出现不能适应新的要求的征兆 13 上世纪第一个10年 真空管问世 促使电子学诞生 从20年代到60年代 电子器件从真空管过渡到固体三极管 随之实现了集成化 在促进电子学大发展的同时 光电子学 量子电子学也随之建立和发展起来 它们形成了现代电子学的学科群体 历史似乎是在重演 而60年代 红宝石激光器的问世 又促使了光子学的诞生 从60年代到90年代 激光器从谐振腔体型向着固体半导体激光器过渡 随之实现了光子器件的集成化 不仅促使了光子学的大发展 非线性光学 纤维光学 集成光学 激光光谱学 量子光学与全息光学也形成了现代光子学的学科群体 目前它们正在蓬勃发展之中 电子学领域中几乎所有的概念 方法无一不在光子学领域中重新出现 14 光子学的信息荷载量要大得多 光的焦点尺寸与波长成反比 光波波长比无线电波 微波短得多 经二次谐波产生倍频 激光可使光盘存贮信息量大幅度增加 当电子通信容量达到最大限度而不能继续扩大时 人们很自然地把目光转向波长更短的光波 然而 历史却并没有简单地重演 电子开关的响应最短为10 7 10 9秒 而光子开关的响应时间可以达到飞秒数量级 光子属于玻色子 不带电荷 不易发生相互作用 因而光束可以交叉 光子过程一般也不受电磁干扰 光场之间的相互作用极弱 不会引起传递过程中信号的相互干扰 这些优点为光子学器件的三维互连 神经网络等应用开拓了光明前景 15 1970年 半导体激光器在室温环境下的连续激射获得成功 在通信史上 跳过了为增大信息传输量而开发的毫米波通信阶段 直接由微波通信转移到光纤通信 正在这时候 低损耗的光导纤维的试制又获得了成功 光纤通信成为现实 16 光纤通信技术的开发促进了 作为光源的激光器作为接收器件光探测器的发展 光调制器 光波导 光开关 光放大器 以及光隔离器等各种光学部件的发展 在电子学技术中采用小尺寸的光学零部件的组合 17 光电子材料是指能产生 转换 传输 处理 存储光电子信号的材料 在光电子技术领域应用的 以光子 电子为载体 处理 存储和传递信息的材料 光电子材料 18 光电子技术是结合光学和电子学技术而发展起来的一门新技术 主要应用于信息领域 也用于能源和国防领域 19 光学功能材料激光材料发光材料光电信息传输材料 主要是光导纤维 光电存储材料光电转换材料光电显示材料 如电致发光材料和液晶显示材料 光电集成材料 光电材料分类 20 Light EmittingDiodes RedLED WhiteLED LEDfordisplays BlueLED LEDfortrafficlight LEDs 21 DIODELASERS Diodelasershavebeenusedforcutting surgery