光電子技術(shù)基礎(chǔ)

1、光電子技術(shù)是光子技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門技術(shù)光子技術(shù)的研究對象 光子的特性光子與物質(zhì)的相互作用光子在自由空間或物質(zhì)中的運動與控制電子技術(shù)的研究對象電子的特性電子與物質(zhì)的相互作用電子在自由空間或物質(zhì)中的運動與控制 光與物質(zhì)中的電子相互作用及其能量相互轉(zhuǎn)換 的相關(guān)技術(shù),也是光波段的電子技術(shù)光電子技術(shù)的研究對象光波段(紅外線、可見光、紫外線和軟X射線)第一階段第一階段 光電探測器光電探測器問世問世 1873年 英國W.R.史密斯發(fā)現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)特性(內(nèi)光電效應(yīng))1888年 德國H.R.赫茲觀察到紫外線照射到金屬上時, 能使金屬發(fā)射帶電粒子 1890年 勒納對帶電粒子的電荷質(zhì)比的測定,證明它們

2、 是電子,由此弄清了外光電效應(yīng)的實質(zhì)1929年 L.R.科勒制成銀氧銫光電陰極,出現(xiàn)光電管1939年 蘇聯(lián)V.K.茲沃雷制成實用的光電倍增管 40年代 出現(xiàn)了用半導(dǎo)體材料制成的溫差型紅外探測器和測輻射熱計50年代中 可見光波段的硫化鎘(CdS),硒化鎘(CdSe)光敏電阻和 短波紅外硫化鋁光電探測器投入使用 1958年 英國勞森等發(fā)明鎘汞(MCT)紅外探測器紅外探測器自60年代以來快速發(fā)展,40多年來美、英、法等大力開發(fā)了 中波(35m)和長波(814m)紅外多元探測器,并廣泛應(yīng)用于夜視、 偵察和制導(dǎo)系統(tǒng)等領(lǐng)域1992年起 各國用紅外焦平面陣列在各種成像技術(shù)中取代多元探測組件30年代末 PbS

3、紅外探測器問世,室溫下探測到3m50年代末 美國將探測器用于代號為響尾蛇的空空導(dǎo)彈激光器誕生及發(fā)展1916年 愛因斯坦在關(guān)于輻射的量子理論中,提出了光的受激輻射 及光放大的概念,這為激光器的產(chǎn)生提供了理論基礎(chǔ)1954年 美國湯斯以制冷的氨分子作為工作物質(zhì),研制成了微波激射器 稍后,蘇聯(lián)巴索夫和普洛霍洛夫以氟化銫為工作物質(zhì)制成了微 波激射器 1958年 湯斯和肖諾將微波受激輻射的原理推廣到紅外和可見光波段, 引入了激光的概念1960年 梅曼研制成功了世界的一臺激光器紅寶石激光器.隨后, 各種固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光器相繼出現(xiàn).同時從第一 臺激光器誕生之日起,人們就開始探索激光的應(yīng)用.激光的軍

4、事 應(yīng)用被優(yōu)先考慮1961年 第一臺激光測距儀問世第二階段紅寶石激光器望遠鏡式激光測距儀第三階段第三階段 低損耗低損耗光纖問世光纖問世 1966年 英籍華人高錕等提出了實現(xiàn)低損耗光纖的可能 1970年 美國研制出損耗為20dB/KM的石英光纖和室溫下連續(xù)工作 的激光二極管,使光纖通信成為現(xiàn)實,這一年被公認為“光纖 通信元年”90年代初 光纖放大和波分復(fù)用技術(shù)誕生80年代初 日本,美國,英國相繼建成全國干線光纖通信網(wǎng)光纖傳感技術(shù)源于80代初.90年代初中期光纖激光器、光纖光柵等光 纖元件嶄露頭角光纖激光器光纖光柵利用啁啾合波長同時可調(diào)諧的光纖光柵光存儲技術(shù)發(fā)展很快.1972年荷蘭飛利浦公司演示了

5、模擬式激光視盤.1982年飛利浦公司同日本索尼公司合作,推出了第一臺數(shù)字式激光唱機.CD,VCD,DVD迅速進入千家萬戶按信息傳遞的各各環(huán)節(jié)劃分光源 信息加載或光控制 光傳輸 處理存儲 光信號接收 光源器件光調(diào)制器件光傳輸器件光探測器件光顯示器件 光電子技術(shù)像其它高新技術(shù)一樣,始終收到軍方的高度重視.在軍事方面的應(yīng)用不可忽視1.軍事方面的應(yīng)用 1983年,美國總統(tǒng)提出的戰(zhàn)略防御倡議(SDI),包括高能激光武器,基于紅外焦平面陣列的星載預(yù)警系統(tǒng),以及許多光電子器件和整機系統(tǒng) 1991年的海灣戰(zhàn)爭,以美國為首的多國部隊廣泛使用了各種星載、機載和車載光電子裝備,包括高分辨可見光和紅外偵察照相機、激光

6、半主動制導(dǎo)航彈、紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈、電視和紅外制導(dǎo)航彈、紅外夜視、夜間低空導(dǎo)航和目標偵察紅外系統(tǒng)、激光測距和目標指示器、激光致盲武器、激光光點跟蹤器、激光告警器、紅外對抗裝置等激光制導(dǎo)導(dǎo)彈紅外夜視儀 19951996年的波黑戰(zhàn)爭中,北約部隊的戰(zhàn)場無人偵察機頻繁出動,它裝備了合成孔徑雷達和高分辨率CCD攝像機。一種無人偵察機2. 激光器及其應(yīng)用 (1)激光通信(2)激光加工(3)激光醫(yī)學(xué)(4)激光核聚變 原子能的獲得有兩種方法,一種是重原子核的裂變,如鈾235的裂變(原子彈和核電站);一種是輕原子核的聚變,主要是氫原子同位素氘的聚變反應(yīng)(氫彈,太陽內(nèi)部運動) 氘存在于海水中.利用高能脈沖激光并聚焦

7、在直徑百分之幾到千分之幾毫米范圍內(nèi),產(chǎn)生幾百萬度高溫、幾百萬個大氣壓和每平方厘米幾千萬伏的強電場,要采用多束這樣的高能激光來實現(xiàn)點火條件 美國科學(xué)院建議建造“諾瓦”升級系統(tǒng),稱為國家點火計劃(NIF).該計劃于1996年啟動,預(yù)計2021年將開始建造演示反應(yīng)堆.這中間的關(guān)鍵技術(shù)就是更高水平的激光技術(shù)(1)文字閱讀與圖像識別條碼識別,貨幣識別,傳真機(2)遙感系統(tǒng)地球表面監(jiān)視,地球資源勘探,氣象和環(huán)境監(jiān)測等(3)天文學(xué)應(yīng)用空間望遠鏡,陸基望遠鏡,跟蹤行星,進行天文觀察,探測宇宙射線,監(jiān)視黑洞,探索空間奧秘(4)水下應(yīng)用探索海洋奧秘,探測和開采海底礦藏,監(jiān)視魚群動向等 1985聯(lián)美國和法國的聯(lián)合水

8、下探險隊在海下4000米深處發(fā)現(xiàn)鈦礦1991年意大利使用水下電視攝像機,變焦鏡頭彩色攝像機等在水下拍攝到1980年因空難墜毀于地中海331.78米海底的一架意大利民用客機的殘骸碎片圖像(7)交通監(jiān)控應(yīng)用(5)醫(yī)學(xué)應(yīng)用 醫(yī)用內(nèi)窺鏡,數(shù)字化X射線攝像(6)工業(yè)檢測和機器人視覺醫(yī)用內(nèi)窺鏡機器人4. 光纖技術(shù)及其應(yīng)用(1)光纖傳感器(2)光纖圖像傳輸 內(nèi)窺鏡5. 光存儲 以光盤為代表的光學(xué)存儲技術(shù)飛速發(fā)展.光帶、光卡是很有希望的光存儲技術(shù) 如果記錄數(shù)據(jù)量不高,一般的光盤都能滿足要求.但是某些領(lǐng)域,記錄數(shù)據(jù)量要大很多.美國宇航局早在80年代末就開始了星載光盤數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)的研究計劃.記錄數(shù)據(jù)量達20GB 目前,一盤標準磁帶可以存儲110MB數(shù)據(jù),而同樣規(guī)格的光帶,則可以存儲27GB的信息.專家根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展估計,到本世紀末,將帶基厚度由0.076mm減薄到0.025mm,存儲容量將達到200GB 從外形看,光卡很像磁卡或者IC卡.一般光卡的容量相當于350片IC卡,或者4萬片磁卡 光子學(xué)現(xiàn)代通信光電子學(xué)（第六版） 書 代 號：G0087930作 譯 者：陳鶴鳴 出版日期：2009-06 定價：￥