光电子技术的进展光的本性课件.pptVIP

;DVD――全称为DigitalVideoDISK数字视频光盘机，它是1994年才诞生的新机种。;;CD(780nm，NA：0.45)

DVD(650nm，NA：0.6)，

Blu-rayDisc盘片(405nm，NA：0.85);光盘存储密度和数据传输速率的发展趋势.;;;光电子学;;光子学：Photonics是研究光子运动、光子作用及其应用的科学。

荷兰科学家Poldervart1970年提出Photonics并定义为：

“光子学是研究以光子为信息载体的科学”。

钱学森：“光子学是研究光子的产生、运动和转化的科学。”;;电子和光子性质的比较

;;（2）传输信息容量大：

光子传输信息时具有时间可逆性、不具有高度空间局域性，使它可以形成向前和向后的共轭波，以补偿光纤传输中所产生的崎变和失真。利用这方法理论上可实现无损耗通信。

目前光纤通信正从第二代1.31微米波段零色散单模光纤向第三代1.55微米波段低损耗色散单模光纤作换代发展。传输容量从1978年的10Gb/s.km以每年10倍速度提高，1986年达1Tb/s.km。;理论已证明，一个光子在室温下可携带30bit的信息量并随温度的下降而以指数形式增加，以至达到无限值。所以，理论上可以讲：

“光子通信有望借助一个光子将无穷多信息传输给无穷多受信者”。;（3）高抗干扰、高可靠性：

光子不带电荷，光纤不和受外界电磁波相互作用，光纤通信具有高抗干扰、高可靠性。

光子与光子之间不容易发生交互作用，光束可以在光纤中交叉通过而互不影响，这个特性被利用来波分复用，使在一根光纤实现多波长通信，大大提高了光纤的通信容量和利用率。;;;;;;;各种OEIC器件：

LD+PD（探测器）PD+GR（光栅）

LD+MD(调制器)PD+WG（光波导）

LD+OA(光放大器)PD+AP（放大器）

LD+GR（光栅）PIN－FET，PIN－HBT

LD+WG（光波导）PIN－HEMT,SMS－HEMT;;;一．光的本性;;;牛顿的微粒说，

光是直线传播的微粒流。;例如，为什么两束光可以彼此交叉通过而互不干扰?;惠更斯的波动说,光是在以太中传播的波动。;微粒说在解释光线从空气进入水中的折射现象时，需要假设；C水C空气;19世纪，光的干涉、衍射和偏振等现象，

与微粒说格格不入，;杨的实验手段极其简单：把一支蜡烛放在一张开了一个小???的纸前面，这样就形成了一个点光源(从一个点发出的光源)。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，;惠更斯的波动说

惠更斯发展了波动理论。但是由于他把光看成像声波一类的纵波，因此不能解释偏振现象、干涉和衍射现象。;从这个观念出发，他以严密的数学推理，圆满地解释了光的衍射，并解决了一直以来困扰波动说的偏振问题。;1850年，法国物理学家傅科设计了一面旋转的镜子，让它用一定的速度转动，使它在光线发出并且从一面静止的镜子反射回来的这段时间里，刚好旋转一圈。这样，能够准确地测得光线来回所用的时间，就可以算出光的速度。;;1888年，德国年轻的物理学家赫兹用实验产生了电磁波，证明了电磁波的存在。同年，赫兹用实验测定了电磁波在空气中的传播速度，其结果与光在空气中传播速度相同。;光的电磁波动理论排除了机械以太困难。但是，代替机械以太的“电磁以太”也不能解释光与其它物质作用时的一些现象。;爱因斯坦;热辐射是十九世纪发展起来的一个物理学新领域，它的研究得到了热力学和光谱学的支持。十九世纪末，物理学正是从这个领域打开了一个缺口，导致了量子论的诞生。;E=HΝ;光不仅在发射中，而且在传播过程中以及在与物质的相互作用中，都可以看成能量子。爱因斯坦称之为光量子，也就是后来所谓的光子(photon)。;实物具有微粒结构，电磁场也具有微粒结构，构成电磁场的基本粒子就是光子。;在反射、折射、干涉、衍射、色散等现象中，波动性往往成为主要矛盾方面，光便表现出像波。;人类关于波粒二象性的认识并没有停留于此，1924年爱因斯坦提出光子概念后不到20年，年轻的法国物理学家德布罗意提出了“物质波”概念。;波动理论：

光是频率为ν的电磁波；

;2．光的波动性;;平面光波的波动表示式为;可以证明:

平面光波具有横波特性．电矢量的振动方向垂直于波的传播方向

E(r，t)和H(r，t)相位相同、振动方向互相垂直。;光的波动性---干涉、衍射及偏振等特性。;;白光的薄膜干涉条纹

——彩色条纹;光的波动性--光的衍射;生活中，极少发现