光电技术论文.doc

光电技术前言光电技术作为信息科学的一个分支，它将传统光学技术、现代微电子技术、精密机械及计算机技术有机结合起来的新技术，是通过获取光的信息来提取其他信息的重要手段。光电技术包含信息采集、信息传输、信息处理等内容。信息采集类似于人的感官系统，负责获得原始的信息，主要由各类传感器完成。传感器将各类原始信息转换成与之对应的易于处理的电信号输出的装置。光电传感器以大容量、非接触式、在线和主动或取信息等优点，可实现纳米级和光子级测量，满足对信息获取的要求。现代信息技术的主体是光子技术与微电子技术，而光子技术与微电子技术结合，他们相互交叉、相互渗透与补充，就形成了光电信息技术，光电信息技术的主要内容是电-光信息转换和光-电信息的转换及其应用。光电产业已经成为21世纪最具有魅力的朝阳产业，光电技术产业以其特有的技术带动性、融合性和广泛适用性成为高新技术产业的主导产业，将成为新世纪经济发展的重要支柱。目前国际上广泛产业结构不断进行调整，使各行业不断融合和协调发展，在提升传统产业的作用中，光电技术具有高度创新性、渗透性和增值性。美国政府已将光子学与光子技术列为国家发展的重点，认为该领域“在国家安全与经济竞争方面有深远的意义与潜力”。并肯定“通信和计算机研究与发展的未来世界属于光子学领域”，美国商务部指出：“20世纪90年代，全世界光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光子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。在德国，政府也确定光子学是本世纪初“对保持德国在国际市场上的先进地位自关重要的关键技术之一”。在日本有评论认为“21世纪具有代表意义的主导产业，第一就是光子产业”我国政府十分重视光电子技术和产业的发展，已将它列入国民经济优先发展的领域，把光电子产业列为国家重点发展计划，继1986年3月王大恒等四位专家倡导“863计划”之后，在此基础上开始了“973计划”，这两个高科技计划的重点是光电子产业。据国家统计资料显示，受信息化、数字化、网络化浪潮的推动，中国的光电信息市场和产业也呈现出高速增长态势，成为拉动整个国民经济增长的第一支柱产业。【1】二、正文（一）、光电技术的运用1.量子阱与超晶格材料与器件半导体超晶格材料和量子阱结构与器件的研究得到了迅速发展。量子阱激光器的阈值电流达到了亚毫安，调制带宽达几十吉赫，极大地降低了功耗。半导体光放大器采用了量子阱结构，仅用不同阱宽#不同数量的量子阱就可得到超过70nm。平坦增益带宽的放大器。量子阱超晶格材料由于存在室温激子，使量子效应器件具有较强的非线性光学特性，据此己制作了光开关、光存储、光逻辑等多种功能的量子效应器件。量子阱结构使垂直腔面发射激光器得以实现。它有利于发挥光子的并行操作能力，对光通信、图像处理、模式识别、神经网络、激光打印、光存储读/写光源、光互连和光显示等方面的发展起重大作用【2】。2.光子晶体的发展光子晶体半导体新型光子器件、有机聚合物光子晶体、光子晶体光纤和光子晶体光纤放大器均取得一定的进展。由光子晶体光纤产生的宽带超连续谱获得了超高分辨率的层析成像，对生物组织层析纵向分辨率达1.3m|8|。3.有机发光材料与器件有机发光材料作为新一代的显示与照明技术，受到人们的广泛重视。与液晶相比有机电致发光器件具有主动发光、超轻、超薄、对比度好、视觉宽、响应速度快发光效率高、温度适应性好、生产工艺简单、驱动电压低、耗能低和成本低等显著特点。（二）、光电技术产品1.1传感器概念在国家标准传感器通用术语中，对于传感器的定义如下：“能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转化成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成。”通俗说就是将物理量或化学量转变为电量（或电磁量）的器件或元件叫做传感器。传感器也称作变换器、换能器，或探测器。传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路3部分组成，如图1 图 1传感器组成图敏感元件就是能直接感受被测量，并以确定的关系输出某一物理量的元件。例如，弹性敏感元件可将力转换为位移或应变输出；转换元件可将敏感元件输出的非电物理量（如位移、应变、光强等）转换成电路参数（如电阻、电感、电容等）；而基本转换电路的功能是将上述电路参数量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。1.2传感器的分类（1）按被测物理量分类传感器按被测物理量可分为位移传感器、速度传感器、力（压力）传感器、温度传感器、湿度传感器等，而上述每一种传感器又可据其派生物理量加以细分，如位移传感器可包括线位移传感器、角位移传感器等。（2）按传感器的工作原理分类按传感器的工作原理不同可以将转感器分为电阻式、电感式、磁电式、电压式、电容式、气电式、陀螺式、谐振式和光电式等。（3）按传感器转换能量的方式分类能量转换型 又称有源传感器（或发电型传感器），即在不外加电源情况下将非电功率转换成电功率输出。如电磁式、电动式、电压式等传感器。能量控制型 又称无源传感器（或电参量型传感器），即不能将非电功率转换成电功率的传感器。这类传感器是以被测物理量对传感器中的电参数的控制和调节作用来实现测量的目的，所以，它必须有辅助的能源（电源）。如电阻式、电感式、电容式等传感器均属此类。【3】1.3手机距离传感器简介距离传感器又叫位移传感器，距离传感器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中，这样便于它的工作。当用户在接听或拨打电话时，将手机靠近头部，距离传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭，拿开时再度点亮背景灯，这样更方便操作也更为节省电量。手机距离传感器实物如图2 1.4手机距离传感器的工作原理通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体发射回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离。这个传感器在手机上的作用是当我们打电话时，手机屏幕会自动熄灭，当你脸离开，屏幕灯会自动开启，并且自动解锁。 图 3 图 4【4】势识别模块开启后，采用分时复用的方法，在一个时间片内只有发射装置1发射，此时接收传感器就可以用接收到的反射值S1来表示遮挡物与发射装置1之间的距离。反射值越大，距离越小。同理在下一个时间片内只有发射装置2发射，S2表示遮挡物与发射装置2之间的距离。以10ms为周期扫描两个反射值，得到多组数据。根据这两个反射值的多组数据及其随时间的变化情况，计算挥控手势模式（左右挥动手势，按压手势）。1.5手机距离传感器的软件工作流程图(三)、光电技术的预测与展望光电技术发展到现在已经到了一个全新的地步，从2007年10月到2008年4月的几个月时间内，世界上发生了两件重大的事件：一是中国成功发射了嫦娥一号探月卫星，而且传送回了月球背面的照片，其中有很多照片的水平是美国、俄罗斯和日本等国所获得照片都未能达到的；二是2008年美国成功击毁一颗失效卫星。这是光电技术在军事上两个很重大的事件，这次嫦娥一号担负了四项及其重要的任务，获取月球表面三维立体影像、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，探测越壤厚度，探测地球至月球的空间环境，这四项任务都取得了圆满的成功，可见我们国家探月工程的长足进步。可见在不久的将来随着科技的进步，特别是在航天领域急需的光电技术的进步，我们载人飞月，载人去火星探测的目标将能实现。光电技术在军事上在不久的将来可发展出激光武器，此武器和现在的激光武器的不同点是现在的激光武器还没有作为主要的作战系统在使用，以后激光武器将作为主要的武器系统在战争中运用。【5】三、感想与体会 通过对光电技术与运用课程的学习，对光电知识的认识得到加强，在本学期的学习中从第一章的光电技术基础，我了解到了光电技术最基本的理论是光的波粒二象性，知道光辐射度的度量。从第二章光电导器件中知道某些物质吸收光子的能量产生本征吸收或杂质吸收，从而改变物质电导率的现象，称为物质的光电效应。利用这些物质制成的电导率随光度量变化的器件称为光电导器件或光敏电阻。第三章光生伏特器件中知道光生伏特器件的暗电流小、噪声低、响应速度快、光电特性的线性等优点。第四章光电发射器件知道真空光电发射器件具有极高的灵敏度、快速响应等特点，他在微弱辐射的探测和快速弱辐射脉冲信息的捕捉等方面的应用很多，比如天文观测快速移动的星体或飞行物体，材料工程、生物学工程和地质地理分析等领域的应用。第五章热辐射探测器件，发光器件与光电耦合器件，光电信息变换，图像信息的光电变换，光电信号的数据采集与计算机接口技术，光电信息变换技术的典型应用。【6】光电技术的新发展等章节中，都能不同程度的学习到很多知识。光电技术对于我对机械电子工程专业课程的学习有很大的帮助，如在工程测试技术中，