激光在光电子学中的应用.ppt

光科0701 高松 耿欣 一、激光器 二、光电子器件 三、光电技术的应用 1、光通信 2、 光计算机 3、 光电子武器 4、 其他方面 综述 高技术已日益成为决定各国综合国力强弱的要素之一，它对各国的经济增长、国家安全、人民生活富裕都具有十分重要的意义．激光与光电子技术是当前最引人瞩目的高新技术之一，并已列为国家重点发展项目．就当前激光与光电技术发展情况作一综述． 1.激光器 第一台激光器是在1960年由美国科学家T·H· 梅曼用红宝石制成的，它是一种固体激光器，发展到现在已经四十多年，激光技术也逐渐走向成熟，发展了多种形式、多种用途和多种功能的激光器，有固体激光器、气体激光器、半导体激光器、化学激光器以及自由电子激光器等；就各种激光器所发射的光，其波长已覆盖从远红外、红外、可见、紫外直至真空紫外的整个“光波段”范围。 1.激光器 在应用上需求量最大的可推选为半导体激光器，它不仅在光通信、光盘和激光打印机上，同时还在测量、检测和医疗等方面都有广泛应用．由于可见光的半导体激光器研制成功，已有逐步替代目前应用最广泛的氦氖气体激光器的趋势．半导体激光器的发展，现时集中在量子阱激光器上，正在向实用化的目标迅速发展，必将形成产业。近来可调谐激光器的研制也已进入一个新的发展阶段。 2.光电子器件 光电子器件是光电技术的基础，是光电系统中不可缺少的光探测器，主要适应于红外探测和成象仪器上．红外线具有比可见光更好的全天候性，又可采用无源被动接收系统和能自动鉴别真伪目标而在战争中发挥作用， 因此红外技术在军事上显示出它特殊的功能．目前红外探测手段已日趋完善，如夜视、制导、测温、遥感、红外光潜和远红外加热等方面都得到了广泛的应用． 光电子器件的另一发展方向是集成光学。近年来国际上为发展光通信、光交换、光信息处理和光计算的需要， 已研制出多种光电子集成器件，把一些不同功能的器件集成在一个基片上(如将激光器、探测器等集成，或将调制器、光开关、滤波器等集成，或将调制器、渡分复用器、探测器等集成)，以达到器件小型化(微型化)、 多功能．由此可见，器件发 展的目标是大规模集成，多 功能、低成本和高可靠性． 3.光电技术的应用 光电技术的应用促进了激光器和光电子器件的发展．而光辉器和光电子器件的发展又推动了光电技术的应用．光电技术的应用非常广泛，下面简单介绍一下光电技术的应用。 （1）光通信 光通信包括空间通信和光纤通信，它们都离不开光电技术作支撑． 空间通信主要是发展卫星通信，关键是要寻找一种穿透大气能力强的通信波段， 目前开始采用亚毫米波和毫米波，正在探索利用红外、紫外以及激光进行卫星通信．光纤通信以它的大容量、高速度和经济效益高的特点，大有替代传统的电通信的趋势．当前光纤通信的发展有四个方面： 一是扩展容量和加快速率，二是加快全光化，三是发展相干光纤通信，四是继续完善综台业务数据网。 Your subtopic goes here （2）光计算机 光计算机具有高度并行和自由空间不受串扰的特点，突破了电子计算机的局限性， 因此成为当前研究的热点。 下图为未来超级光计算机： 对光计算机的研究有四： 一是研究各种结构的算法，光互连是其构成的基础；二是发展低功耗、高响应的可见光激光器、光并联逻辑运算单元、大容量高速随机光信息存取单元、并联转换开关等元器件，并进行多个元器件的并行安排和提高各种器件的运行速度； 三是研究电光混合型计算机，利用电子计算机的灵活性和可编程性和光计算机的并行输入和高灵敏度，两者的结合，各取所长；四是探索光学神经网络计算机，利用光电信号传输的高速、并行、抗干扰等优点，又有信息容量大．综合信息速度快、处理信息精度高、修正误差能力强等特点，使之具有智能化运算、学习、推理、识别、联想等功能，以求达到“人脑”的作用． 但是光计算机在技术上尚有一定难度，离 实用目标还有一定距离，可以相信人类终能克服种种困难，达到成功的彼岸． （3）光电子武器 由于激光器的研制成功大大促进了光电子武器的发展．光电子武器可分为两大类：一是用以直接摧毁敌方目标和杀伤人员的，这类光电子武器往往与束能技术（也是当前高新技术之一）相结台，以生成强大的光能束烧毁目标 二是以提高现代武器的性能为主要目的的，如激光测距、激光制导．