光电子器件-第一章课件

1、光电子器件光电子器件主讲：韩丙辰韩丙辰Tel.mail：han_注意事项n考核：作业（10%）+期末考试（80%）+考勤（10%）n作业 光器件及其应用，胡先志等，电子工业出版 现代通信光电子学(第六版)亚里夫著，陈鹤鸣译，2009.6，电子工业出版社；参考资料教材光电子技术基础第二版 朱京平编，2009.12，科学出版社。课程目的与任务课程目的与任务 光电子技术是光电子技术是“光子技术光子技术”与与“电子电子技术技术”相结合的产物，是继微电子技术后相结合的产物，是继微电子技术后兴起的一门高新技术，目前已成为信息科兴起的一门高新技术，目前已成为信息科学的重要支柱。本课

2、程讲解了光电技术的学的重要支柱。本课程讲解了光电技术的基本知识，包括基本知识，包括 光传播规律、激光原理与技术、光波导技光传播规律、激光原理与技术、光波导技术、光通信无源和有源器件技术、光调制术、光通信无源和有源器件技术、光调制技术、光电探测技术、光放大技术技术、光电探测技术、光放大技术。教学基本要求通过本课程的学习，要求掌握的主要内容：n光源光源-激光器（半导体激光器）；n光波导光波导-光纤；n光调制器光调制器-光调制技术；n光放大器光放大器-光放大技术n光探测器光探测器-光电探测技术；n光通信无源器件；绪论绪论 光子技术与电子技术相结合的光电子技术主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相

3、互转换的相关技术，以光源激光化光源激光化、传输波导化传输波导化、手段电手段电子化子化、现代电子学中的理论模式和电子学处理方法化为特征，是一门新兴的综合交叉学科。国务院学位委员会、教育部：学科专业简介n物理电子学物理电子学主要研究: 光子学、光电子学、导波光学、光纤通信与光信息处理技术、微波电子学和相对论电子学、薄膜与表面技术、真空科学与技术, 以及信息显示技术等n电路与系统电路与系统n微电子学及固体电子学微电子学及固体电子学n电磁场理论与微波技术电磁场理论与微波技术主要研究: 电磁波( 包括光波) 的产生、传输、与媒质的相互作用以及检测理论和方法, 电磁辐射散射的理论与技术, 无线电理论和技术

4、, 微波电路和光路系统的理论、分析、仿真、设计及应用, 以及环境电磁学和计算电磁学等电子科学与技术分为四个二级学科：电子科学与技术分为四个二级学科：国务院学位委员会、教育部：学科专业简介以光学为主的以光学为主的, 并与信息科学、能源科学、材料科学、生并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科，它包含了许多子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科，它包含了许多重要的新兴学科分支：重要的新兴学科分支：激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电激光技术、光通信、光存储

5、与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像、薄膜和集成光学、光电子和光子显示、全息和三维成像、薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术遥感技术以及综合光学工程技术光学工程光学工程属于工学学科门类之中的其中一个一级学属于工学学科门类之中的其中一个一级学科，光学工程不再下设二级学科科，光学工程不再下设二级学科光学工程研究范围光学工程研究范围n光学仪器及技术光学仪器及技术n光电子技术

6、及光子学光电子技术及光子学:激光器及其单元技术, 激光雷达, 激光材料处理和加工, 激光应用, 微结构光学和光学集成, 光纤光学及技术, 非线性光学技术, 光电材料、器件及技术。n光信息技术光信息技术:光通信器件和系统, 成像技术, 机器视觉, 光学信息处理, 遥感技术,显示技术, 光存储与记录, 全息术和三维成像, 光计算, 自适应光学。光电子技术光电子技术：是电子技术与光子技术相结合而形成：是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究光与物的一门新兴的综合性的交叉学科，主要研究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。质中的电子相互作用及其能量相互转换的

7、相关技术。光子技术光子技术:研究光子的特性与行为及其与物质的相互作研究光子的特性与行为及其与物质的相互作用以及光子在自由空间或物质中的运动和控制。用以及光子在自由空间或物质中的运动和控制。电子技术电子技术：包括真空电子技术、气体电子技术、固体：包括真空电子技术、气体电子技术、固体电子技术等，主要研究电子的特性与行为及其在真空电子技术等，主要研究电子的特性与行为及其在真空或物质中的运动与控制。或物质中的运动与控制。n光电子技术的特征：光源激光化、传光电子技术的特征：光源激光化、传输波导化、手段电子化、电子学中的理输波导化、手段电子化、电子学中的理论模式和处理方法光学化。论模式和处理方法光学化。n

8、光电子技术与微电子技术共同构成了信息技光电子技术与微电子技术共同构成了信息技术的两大重要支柱。术的两大重要支柱。“光电子光电子”发展的历史发展的历史n60年代，激光器诞生（固体，气体）最好的光纤损耗最好的光纤损耗1000dB/km1000dB/kmn70年代，1970年，半导体激光器-室温连续运转1976年，日本NTT公司研制出1.3umInGaAsP激光器1979年，AT&T和NTT研制出波长为1.5um的半导体激光器1970年，光导纤维-美国研制成功损耗为20dB/km的石英光纤目前，波长为1.55um的标准单模光纤损耗0.2dB/km“光电子光电子”发展的历史发展的历史n80年代

9、，概念普及：光通信、光传感、光存储、光计算中期，量子阱材料，特种光纤后期，系统技术发展，掺铒光纤放大器问世n90年代，波分复用（WDM）+掺铒光纤放大器（EDFA）成为光纤通信技术发展的主流方向；以光通信为基础的信息基础设施工程蓬勃发展；光电子技术形成产业；n世纪之交，光纤通信成为发展最快、吸引投资最多的产业；是高技术的代表产业之一。2121世纪是信息化的世纪，信息与信息交换的爆炸性增长对世纪是信息化的世纪，信息与信息交换的爆炸性增长对信息的采集、传输、处理、存储与显示提出了严峻的挑战。信息的采集、传输、处理、存储与显示提出了严峻的挑战。Moore Lawn摩尔定律是由英特尔（Intel）创始

10、人之一戈登摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一个月便会增加一倍，性能也将提升一倍倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。光电子器件光电子器件光源器件光传输器件光控制器件光探测器件光存储器件光盘光驱光盘塔调制器偏转器光开关光双稳器件光电导型光伏型热伏型各种传感器相干光源非相干光源光学元件光波导光纤光电子技术应用光纤通信、传输光信息处理分光分析光应用计算光空间传输长距离、大容量、宽带数字通信

11、模拟通信局域网通信太阳光的光纤照明光盘存储器、全息照相存储器光视频盘、光音频盘二维信息处理匹配滤波器信息处理器、激光打印机、传真机光计算机短距离简单图象通信光遥感、光开关光在线检测激光雷达、激光陀螺、激光传感光纤传感系统精密测量、全息测量、在线测量同步激光超精密分光分析大气污染气体分析、医用气体分析同位素浓度测定、同位素分析激光诊断微等离子体超快过程分析光电子器件的硅基集成光电子器件的硅基集成功能器件RS光应用光的特征和应用技术光纤通信系统光智能系统功能器件激光、发光器件光接收器件太阳能电池光开关光调制器液晶器件集成光路量子效应器件新功能超大容量信息高速公路光纤传输相干光传输量子光传输光交换多

12、媒体传真、电话、可视电话广播、有线电势光盘、CD激光打印机超高速光传感激光测量电场、磁场测量激光雷达激光陀螺仪高清晰度图像系统壁挂式大型电视立体显示器高清晰度摄像机光电子计算机超高速运算(psfs)2维并行处理光互连光医疗应用激光手术刀牙科医疗癌细胞检查X射线CTSR应用照 明室 内 采 光照 明 、 色 彩 设 计海 洋 开 发光加工切割、焊接、开口SR应用微细加工新材料研制高能量密度激光切割激光核聚变高密度等离子体激光枪SR应用测量光谱测量物理性质测量表面、界面测量太阳能发电屋顶发电大规模集中发电太阳能汽车宇宙发电绿色能源相干性 高亮度超并行性光源光源调制调制传输传输探测探测成像成像显示显示傅立叶光学