光电产业分类课件

光電原理

高分子材料系蕭倨南教師98學年度第2學期光電原理

高分子材料系1第1章光電工業概論第1章光電工業概論2第1章光電工業概論1.1光電科技1.2光的功用1.3光電的運作1.4光電工業第1章光電工業概論1.1光電科技31.1光電科技1.光電科技：由光而來，以光學和電子學為基礎，而相互結合與應用的科學及技術。

1.1光電科技1.光電科技：41.1光電科技2.光電名詞:美國

Electro-OpticsTechnology

(光電科技)日本、歐洲

Opto-electronicsTechnology(光電子科技)法國

PhotonicsTechnology(光子科技)1.1光電科技2.光電名詞:51.1光電科技3.光電學科關係：光學光電科技量子光學光子科技

光電子科技量子電子學電子學1.1光電科技3.光電學科關係：61.1光電科技4.光電發展與各項科技關係：縱向→上游：基礎研究中游：技術開發下游：工業產品的生產與銷售1.1光電科技4.光電發展與各項科技關係：71.1光電科技橫向→突破電子及機械的極限資訊、電訊、機械加工、自動化、能源、材料處理、化工、醫療、國防、家電用品等。

1.1光電科技橫向→突破電子及機械的極限81.1光電科技1.1光電科技91.1光電科技5.光電科技分類：(1)傳統光學→照像機、望遠鏡、光學器材、鏡片等。(2)雷射(3)光電子→發光二極體、光檢測器、液晶顯示器等。(4)光纖(5)電子光學→電視影像管、電子顯微鏡等。1.1光電科技5.光電科技分類：101.1光電科技6.光電技術特色：(1)將電磁波的應用從微波的領域經紅外線伸展到可見光及紫外線區域。(2)能處理空間問題從靜態影像到多媒體視訊。(3)能處理相位訊息從靜態影像到立體影像。(4)已進入微小化、積體化及趨向主動化。1.1光電科技6.光電技術特色：111.2光的功用1.電磁波1.2光的功用1.電磁波121.2光的功用1.2光的功用131.2光的功用電磁波：電磁幅射以波的形式運動，各種電磁波速度在真光、空氣中皆以光速3x108m/s。可見光：人類視網膜對電磁波有反應的區域，其在眼睛引起不同的靈敏度感覺是為顏色，最靈敏的波長在0.56微米。而單頻波稱單色波。紫外線：太陽為主要來源，和高層大氣的原子相互作用產生離子，在地表90km大氣中形成電離層。1.2光的功用電磁波：電磁幅射以波的形式運動，各種電磁波速141.2光的功用紅外線：由分子及熱物體所產生，可用於追縱、搜索、幅射線測定、光譜放射線測定、熱像儀。微波：由電子儀器產生，或熱物體產生。無線電波：由振盪電路產生，用為電視機、收音機、行動電話的廣播系統。1.2光的功用紅外線：由分子及熱物體所產生，可用於追縱、搜151.2光的功用2.光學發展史(1)啟蒙時期：15世紀末~16世紀初。(2)幾何光學時期：藉反射、折射定律之研究，發明望遠鏡、顯微鏡等光學儀器。(3)光波動時期：研究干涉、繞射、偏振等現象，以確認光是電磁波的一種。1.2光的功用2.光學發展史161.2光的功用(4)量子光學時期：確立光的粒子性及波動性，並發現光電效應等光波動性的應用。(5)現代光學時期：1960年成功製成第1台紅寶石雷射，接著光碟機、CD、全像術、光纖陸續問世。20世紀末，光電池、光電感測所須的發光二極體、光電晶體、雷射半導體元件的發展。1.2光的功用(4)量子光學時期：171.2光的功用3.光能做什麼(1)傳遞資訊光纖通信、影像電話、紅外線傳輸、紅外線監視器、頭配顯示器。(2)量測光學干涉、光纖感測、偏極光量測、全像量測、疊紋量測、經緯儀、雷射測距、紅外線測溫儀、雷射雷達。1.2光的功用3.光能做什麼181.2光的功用(3)讀取光碟機、光電基因晶片、電子式掃描、電視監視器、光學尺。(4)寫雷射印表機、雷射修阻器。

(5)切割、熔接雷射加工、雷射醫療。1.2光的功用(3)讀取191.2光的功用(6)傳送室內外照明、掃描器導光板、LCD背光板、汽車反光板。

(7)發電太陽電池、雷射核融合。

(8)瞄準光學對正、飛彈導引、光電精密機械定位。1.2光的功用(6)傳送201.2光的功用4.光的性質(1)粒子說(Particlemodels)1621:W.Snell(英):折射(Snell’sLaw)1637:R.Descartes(法):折射,反射1664:P.Fermat觀察(a)自然界遵行最短距離行為(b)光速有限FermatPrinciple為幾何光學基楚礎1704:I.Newton:稜鏡,色散現象(Dispersion)1.2光的功用4.光的性質211.2光的功用(2)波動說(wavetheory)1665:F.M.grimaldi:繞射R.Hooke:干涉1779:C.Huygens:惠更斯第二波前理論1802:T.Young:雙狹縫干涉1815:A.Fresnel:繞射理論偏極光反射(Fresneleq.)橫波(transversewave)1.2光的功用(2)波動說(wavetheory)221.2光的功用(3)量子論：波粒雙重性(particle-waveduality)‧波動E=hυP=h/λ波傳播：1.干涉2.繞射3.偏振‧粒子υ=E/hλ=h/p與物質互作用：1.光發射2.光吸收3.光電效應1.2光的功用(3)量子論：波粒雙重性(particle231.2光的功用5.光學的研究方向(1)幾何光學(光學系統設計)：光學儀器(2)波動光學(物理光學)：繞射(傅氏光學)：光學訊息處理偏極(晶體光學)：非線性光學干涉(干涉、疊紋、全像術)：精密量測儀器1.2光的功用5.光學的研究方向241.2光的功用(3)量子光學：非線性光學、雷射光譜學、超短脈衝技術(4)光電子學：雷射檢測、光纖檢測1.2光的功用(3)量子光學：非線性光學、雷射光譜學251.3光電產品類型1.光電產業分類

(1)光通訊光纖通訊及紅外線傳輸。(2)光資訊光碟機、光碟片、影像掃描器、數位相機、雷射印表機。(3)雷射加工切割、鑽孔、銲接、電阻修整、雕刻、熱處理、表面披覆。1.3光電產品類型1.光電產業分類261.3光電產品類型(4)光電檢測及控制光學檢測、雷射檢測、光纖檢測、機器視覺、地球環境監視、光纖陀螺儀、雷射陀螺儀。

(5)雷射醫療外科及眼科手術、臉部斑點去除、內視鏡。(6)光電元件及材料發光二極體、雷射二極體、檢知器、液晶顯示器、太陽電池。1.3光電產品類型(4)光電檢測及控制271.3光電產品類型(7)光學元件及器材透鏡、錂鏡、面鏡、塑膠鏡片、照相機、攝影機、光學儀器。(8)微機電微小光學元件、數位微小鏡片元件、微干涉儀。1.3光電產品類型(7)光學元件及器材281.3光電的運作1.光電元件(光電材料、磊晶片、發光元件、感光元件、太陽電池等)(1)發光元件：電能轉換光能，適可見光譜、紅外線光的發光二極體、雷射二極體、電漿發光元件。

1.3光電的運作1.光電元件291.3光電的運作(2)受光元件：光能轉換電的訊號，適可見光、紅外線的有機二極體、接觸式影像感測器、光電晶體、電荷耦合元件、太陽電池等。(3)複合元件：光耦合器、光斷續器等。1.3光電的運作(2)受光元件：光能轉換電的訊號，適可301.3光電的運作2.系統由若干具有一定功能相互關聯元件或模組

組合而成，以完成某一特定需要。如機車引擎系統元件：汽缸、活塞、電源線、螺絲等模組：火星塞等。

1.3光電的運作2.系統311.3光電的運作3.光電系統光源以照射於目標或由目標自行幅射，多個鏡片組成光學系統，光電轉換的檢知器，電子訊號的放大處理及資料傳輸，儲存及分析等。1.3光電的運作3.光電系統321.3光電的運作光電系統方塊圖1.3光電的運作光電系統方塊圖331.3光電的運作4.微光機電系統又稱智慧型系統。利用矽微加工將微小機械結構、電子與光學性質整合在單一半導體晶片。具有獨特能力，開展將光學元件與次系統整合成精緻、價廉的形式潛力。1.3光電的運作4.微光機電系統341.3光電的運作‧微系統集微型機構、微型感測器、微執行器、信號處理、控制電路、控制介面、通訊和電源等。‧矽微加工技術矽的強度、硬度、楊式係數同鐵，密度同鋁，熱傳導率同鎢。在一片矽片上同時製造成千個微系統元件或微系統。1.3光電的運作‧微系統351.3光電的運作‧微系統特色矽為主要材料，具優良機械和電氣性質。體積小、重量輕、省電、慣性小、反應快。1.3光電的運作‧微系統特色361.3光電的運作微系統的技術領域和學科關係1.3光電的運作微系統的技術領域和學科關係371.4光電工業1.工業分類(光電科技工業協進會)(1)光電使用性質不同，分為七大領域：

a.光電材料與元件b.光電顯示器c.光學元件與器材d.光輸入e.光儲存f.光纖通訊g.雷射及其他光電應用

1.4光電工業1.工業分類(光電科技工業協進會)381.4光電工業

(2)依照產品性質，分為五個項目：a.光資訊－包括光碟機、影像掃描器、傳真機、雷射印表機等。b.光電元件－包括發光二極體、液晶顯示器、光耦合器等。c.光學器材－包括相機、鏡片、投影機、幻燈片、望遠鏡等。d.光纖通訊－包括光纖、光傳輸系統之接受器及連接器等。e.光電應用－包括光電檢測與控制、雷射加工與醫療等。1.4光電工業(2)依照產品性質，分為五個項目：391.4光電工業2.未來市場發展具有潛力和空間的產品：(1)發光二極體。(2)液晶顯示器：包括TN、STN-LCD及TFT-LCD等。(3)數位相機。(4)光儲存器：a.光碟機：包括CD-ROM型光碟機，CD-RW型光碟機及DVD光碟機。b.光碟片：包括CD-R光碟片，CD-RW光碟片及DVD光碟片。

1.4光電工業2.未來市場發展具有潛力和空間的產品：401.4光電工業3.發展性產品產業結構和概況

(1)發光二極體（LightEmittingDiode,LED）：

a.可見光LED：（a）下游產業概況：材料：晶粒。產品：燈泡型LED、數字顯示LED、點矩陣顯示LED。（b）中游產業概況：材料：磊晶。產品：晶粒。(c）上游產業概況：材料：As、Ga、In、P。產品：單晶、磊晶片1.4光電工業3.發展性產品產業結構和概況411.4光電工業

b.紅外光LED：(a）lamps：應用在遙控器與電子零件方面（b）零組件：可作為光斷續器、光耦合器。（c）數據傳輸模組：應用在電腦周邊跟行動電話。1.4光電工業b.紅外光LED：421.4光電工業(2)液晶顯示器：

上游：液晶面版之原料及機器設備中游：液晶面版製造與模組組裝下游：液晶面版之應用產品1.4光電工業(2)液晶顯示器：431.4光電工業尺寸顏色應用TN扭轉向列型1-3吋單色計算機、手錶、家電遙控器、呼叫器、遊戲機STN超扭轉向列型1-10吋單色、彩色PDA、掌上型電腦、行動電話TFT薄膜電晶體6吋以上全彩筆記型電腦、監視器1.4光電工業尺寸顏色應用TN1-3吋單色計算機、手錶、家441.4光電工業(3)數位相機（DigitalStillCamera，DSC）a.數位相機鏡頭：