光电子技术第一章.pptx

第一章 绪论1.1 光电子技术1.2 光电子技术发展简史1.3 信息光电子技术与器件1.4 光电子技术应用光子（光）的特性电子的特性光子与物质的相互作用电子技术的研究对象电子与物质的相互作用光子技术的研究对象 光子在自由空间或物质中的运动与控制电子在自由空间或物质中的运动与控制1.1 光电子技术光电子技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术 光电子技术的研究对象：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,也是光波段的电子技术。 以光源激光化、传输波导化、手段电子化、现代电子学中的理论模型和电子学处理方法光学化为特征。1.2 光电子技术发展简史第一部分： 光电探测器1873年：英国人史密斯发现了硒的光电导特性。1888年：德国人赫兹观察到紫外线照射到金属上时，能使 金属发射带电粒子----外光电效应。 1890年：勒纳对带电粒子的电荷质比的测定，证明带电粒 子是电子，由此弄清了外光电效应的实质。1929年：科勒制成银氧铯光电阴极，出现光电管。1939年：苏联人兹沃雷制成实用的光电倍增管。30年代末：PbS红外探测器问世，室温下探测到3μm。 40年代：出现了用半导体材料制成的温差型红外探测器和 测辐射热计。 50年代：可见光波段的硫化镉(CdS)，硒化镉(CdSe)光敏电阻和短波、红外硫化铝光电探测器投入使用。 美国将探测器用于代号为响尾蛇的空-空导弹。 红外探测器自60年代以来快速发展，50多年来美、英、法等大力开发了中波(3-5μm)和长波(8-14μm)红外多元探测器，并广泛应用于夜视、侦察和制导系统等领域。 1992年起，用红外焦平面阵列在各种成像技术中取代多元探测组件。第二部分:激光器诞生及发展1917年：爱因斯坦在《关于辐射的量子理论》中，提出光的受激辐射及光放大的概念，为激光器的产生提供理论基础。1954年 美国汤斯以制冷的氨分子作为工作物质，研制成了微波激射器。稍后，苏联巴索夫和普洛霍洛夫以氟化铯为工作物质制成了微波激射器（MASER)。1958年 汤斯和肖诺将微波受激辐射的原理推广到红外和可见光波段，提出谐振腔，引入了激光的概念。1960年 梅曼研制成功了世界的一台激光器——红宝石激光器。随后，各种固体、气体、液体、半导体激光器相继出现。同时从第一台激光器诞生之日起，人们就开始探索激光的应用，激光的军事应用被优先考虑。1961年 第一台激光测距仪问世。 1960年12月研制氦氖激光器，1962年半导体激光器，1964二氧化碳激光器，1965年YAG激光器。1961年，我国第一台红宝石激光器1960年，诞生第一台红宝石激光器望远镜式激光测距仪第三部分：低损耗光纤和长寿命激光二极管问世1.光纤通信1966年，英籍华人高锟等提出了实现低损耗光纤的可能。1970年，美国研制出损耗为20dB/km的石英光纤和室温下连续工作的激光二极管，使光纤通信成为现实，这一年被公认为“光纤通信元年”。80年代初，日本，美国，英国相继建成全国干线光纤通信网90年代初，光纤放大器和光波分复用技术诞生。21世纪，以智能化超高速计算机系统和全光网络为代表的超高速、超大容量信息处理和传输成为未来信息科学发展的两个重大方向。各种光纤2.光纤传感技术及应用 利用光纤中传输的光波对外界环境的敏感性，制成测量温度、应力、流量、电流、电压等传感器。光纤传感技术的应用导线周围的磁场与电流有关，光的偏振面与磁场有关。重庆大佛寺长江大桥采用光纤法珀应变传感器测量昼夜温差变化及季节温差变化时，桥梁主梁的内部应变。第四部分：光存储和显示光存储技术：1972年荷兰飞利浦公司演示了模拟式激光视盘。1982年飞利浦公司同日本索尼公司合作，推出了第一台数字式激光唱机。 目前CD、VCD、DVD迅速进入千家万户。光存储容量不断提高，已达到或超过衍射极限，并向三维体存储发展。光电显示 从CRT向LCD(液晶)、PDP（等离子体）、LED(发光二极管）和激光显示发展。1.3 信息光电子技术与器件按信息传递的各个环节划分光源 信息加载或光控制 光传输 光信号接收 处理存储 光源器件光调制器件光传输器件光探测器件光显示器件光存储器件各部分器件见图1-1.1.4 光电子技术应用1. 军事方面的应用 光电子技术像其它高新技术一样，始终受到军方的高度重视，在军事方面的应用不可忽视。 激光作为武器在军事上应用的形式千变万化，但是基本上可以分为三个主要部分：追踪、寻的系统（即正确判定攻击目标的位置和性质的系统）；发射实施摧毁性打击的高能激光系统；辅助的控制和通信系统。 1991年的海湾战争，广泛使用各种星载、机载和车载光电子装备，包括高分辨可见光和红外侦察照相机、激光半主动制导航弹、红外成像制导导弹、红外夜视、夜间低空导航和目标侦察红外系统、激光测距和目标指示