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光电子技术的发展与应用

摘要

光电子技术产业是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，是我国的先导产

业,对我国国防工业、太阳能能源产业、汽车产业和信息技术等产业发展具有重

要战略影响。本文重在讨论啦光电子技术发展在世界和国内的态势及其应用。

关键词：光电子技术；发展态势；光电子技术的应用；

引言

光电子技术产业是由光子技术和电子技术结合而成的新技术，是我国的先导产

业,对我国国防工业、太阳能能源产业、汽车产业和信息技术等产业发展具有重

要战略影响。

光电技术的发展态势

目前，人们都倾向认为光电子技术的发展历史应从1960年激光器的诞生算起。

尽管其历史可追溯到19世纪70年代，但那时期到1960年，光学和电子学仍然

是两门独立的学科，因而只能算作光电子学与光电子技术的孕育期。

最早出现的光电子器件是光电探测器，而光电探测器的基础是光电效应的发

现和研究。1888年，德国H.R.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，当时无法解释。1890年，P.勒纳通过对带电粒子的电荷质量比的

测定，证明它们是电子，由此弄清了光电效应的实质。1900年，德国物理学家

普朗克在黑体辐射研究中引入能量量子，提出了著名的描述黑体辐射现象的普朗

克公式，为量子论坚定了基础。1929年，L.R.科勒制成银氧铯光电阴极，出现

了光电管。1939年，前苏联V.K.兹沃雷金制成实用的光电倍增管。20世纪30

年代末，硫化铅（PbS）红外探测器问世，它可探测到3µm辐射。40年代出现用

半导体材料制成的温差电型红外探测器和测辐射热计。50年代中期，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铅光电探测器

投入使用。50年代末，美国军队将探测器用于代号为“响尾蛇”的空空导弹，

取得明显作战效果。1958年，英国劳森等发明碲镉汞（HgCdTe）红外探测器。

在军事需求牵引和半导体工艺等技术发展的推动下，红外探测器自60年代以来

迅速发展

1.世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料,光纤已经成为通信网的重

要传输媒介,现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输,到20世纪末将达到

85%,但从目前光纤通信的整体水平来看,仍处于初级阶段,光纤通信的巨大潜力

还没有完全开发出来。目前,各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,

在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力)、掺铒

光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大,具有输出功率高、噪声小,增

益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用。

现在DWDM系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到10%达

到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信--“全光通信”,由于

波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大

西洋的通信系统上首次使用,给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就

是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、

巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用。

波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快增长的市

场。无限战略公司的报告指出:“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市

场1999年达到13亿美元,比去年增23%;1.48μm信号放大用激光器1999年

市场份额达到1.6亿美元,比去年增33%;980nm信号放大用激光器销售额达2.9

亿美元,比去年增121%。

2我国的光电子技术和产业的发展

近10年来我国光电子技术研究在国家863计划和有关部门的支持下有了突

飞猛进的进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于

世界领先地位。国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统(如激光

器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份

额,初步具备同国外大公司竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量

争得了一席之地,市场营销逐年有较大的增长,个别产品还取得国际市场相关产

品中的销量最大的成绩。

我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产

品的空白,打破国外产品在市场上的垄断地位,同时争取进入国际市场。掺铒光纤

放大器(E