新型光電子與光纖器件

新型光電子與光纖器件北京交通大學(xué)光波所主講：任國(guó)斌譚中偉電話：51684020Email：注意事項(xiàng)考核：平時(shí)課堂表現(xiàn)和出勤情況：10％；研究性和綜合性大作業(yè)成績(jī)：30％；期末考試成績(jī)：60％。答疑：光波所308參考書目現(xiàn)代通信光電子學(xué)，（美）亞里夫Yariv，電子工業(yè)出版社光電子學(xué)與光子學(xué)的原理及應(yīng)用，S.O.Kasap著.電子工業(yè)出版社光纖光學(xué)--原理與應(yīng)用，廖延彪，清華大學(xué)出版社光子器件物理，ShunLienChuang(莊順連)著，賈東方等譯，出版社：電子工業(yè)出版社光有源無源器件制造，劉孟華，華中科技大學(xué)出版社硅基光電子學(xué)，周治平，北京大學(xué)出版社光電二極管及其放大電路設(shè)計(jì)，JeraldGraeme，科學(xué)出版社課程目的與任務(wù)

光電子技術(shù)是“光子技術(shù)”與“電子技術(shù)”相結(jié)合的產(chǎn)物，是繼微電子技術(shù)后興起的一門高新技術(shù)，目前已成為信息科學(xué)的重要支柱。主要內(nèi)容包括：光電子學(xué)概述晶體光學(xué)基礎(chǔ)與光調(diào)制；半導(dǎo)體物理及光電器件基礎(chǔ)；光纖光學(xué)基礎(chǔ)與光纖器件；光電子學(xué)及光子學(xué)前沿與動(dòng)態(tài)。光電子技術(shù)概述21世紀(jì)——光電子信息時(shí)代光電子技術(shù)研究對(duì)象：從紅外波、可見光、紫外光、X射線直至伽馬射線波段范圍內(nèi)的光波電子技術(shù)是研究運(yùn)用光子和電子的特性，通過一定媒介實(shí)現(xiàn)信息與能量轉(zhuǎn)換、傳遞、處理及應(yīng)用的科學(xué)。以光電子學(xué)為理論基礎(chǔ)，以光電子元器件為主體。光子技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的光電子技術(shù)主要研究光與物質(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)，以光源激光化、傳輸波導(dǎo)化、手段電子化、現(xiàn)代電子學(xué)中的理論模式和電子學(xué)處理方法化為特征，是一門新興的綜合交叉學(xué)科。內(nèi)容提要光電子學(xué)----學(xué)科角度光電子學(xué)光與電打交道的三個(gè)回合光電子學(xué)與光子學(xué)光電子技術(shù)光電子技術(shù)的應(yīng)用光電子器件光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

一、國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部：學(xué)科專業(yè)簡(jiǎn)介物理電子學(xué)主要研究:光子學(xué)、光電子學(xué)、導(dǎo)波光學(xué)、光纖通信與光信息處理技術(shù)、微波電子學(xué)和相對(duì)論電子學(xué)、薄膜與表面技術(shù)、真空科學(xué)與技術(shù),以及信息顯示技術(shù)等電路與系統(tǒng)微電子學(xué)及固體電子學(xué)電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)主要研究:電磁波(包括光波)的產(chǎn)生、傳輸、與媒質(zhì)的相互作用以及檢測(cè)理論和方法,電磁輻射散射的理論與技術(shù),無線電理論和技術(shù),微波電路和光路系統(tǒng)的理論、分析、仿真、設(shè)計(jì)及應(yīng)用,以及環(huán)境電磁學(xué)和計(jì)算電磁學(xué)等電子科學(xué)與技術(shù)分為四個(gè)二級(jí)學(xué)科：國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部：學(xué)科專業(yè)簡(jiǎn)介以光學(xué)為主的,并與信息科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、空間科學(xué)、精密機(jī)械與制造、計(jì)算機(jī)科學(xué)及微電子技術(shù)等學(xué)科緊密交叉和相互滲透的學(xué)科它包含了許多重要的新興學(xué)科分支：激光技術(shù)、光通信、光存儲(chǔ)與記錄、光學(xué)信息處理、光電顯示、全息和三維成像、薄膜和集成光學(xué)、光電子和光子技術(shù)、激光材料處理和加工、弱光與紅外熱成像技術(shù)、光電測(cè)量、光纖光學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)和光電子儀器及器件、光學(xué)遙感技術(shù)以及綜合光學(xué)工程技術(shù)光學(xué)工程屬于工學(xué)學(xué)科門類之中的其中一個(gè)一級(jí)學(xué)科，光學(xué)工程不再下設(shè)二級(jí)學(xué)科電子技術(shù)、光子技術(shù)及光電子技術(shù)電子技術(shù)：包括真空電子技術(shù)、氣體電子技術(shù)、固體電子技術(shù)等，主要研究電子的特性與行為及其在真空或物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)與控制。光子技術(shù):研究光子的特性與行為及其與物質(zhì)的相互作用以及光子在自由空間或物質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)和控制。光電子技術(shù)：是電子技術(shù)與光子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新興的綜合性的交叉學(xué)科，主要研究光與物質(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)。光電子技術(shù)的特征光電子技術(shù)的特征：光源激光化、傳輸波導(dǎo)化、手段電子化、電子學(xué)中的理論模式和處理方法光學(xué)化。光電子技術(shù)與微電子技術(shù)共同構(gòu)成了信息技術(shù)的兩大重要支柱。內(nèi)容提要光電子學(xué)----學(xué)科角度光電子學(xué)光與電打交道的三個(gè)回合光電子學(xué)與光子學(xué)光電子技術(shù)光電子技術(shù)的應(yīng)用光電子器件光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展光與電打交道的第一個(gè)回合光與電打交道的第一個(gè)回合是光的電磁波動(dòng)論的出現(xiàn)和確立1864年，Maxwell發(fā)表《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》將所有電磁現(xiàn)象概括為一組偏微分方程組，預(yù)言了電磁波的存在，并確認(rèn)光也是一種電磁波，從而創(chuàng)立了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，奠定了輝煌的電磁理論基礎(chǔ)。1888年，Hertz證實(shí)了電磁波的存在。12“是牛頓以來，物理學(xué)最深刻和最富有成果的工作”——A.Einstein13Maxwell理論的微分表述方程1—Faraday電磁感應(yīng)定律方程2—Ampere環(huán)路定律+位移電流方程3—Gauss定律方程4—磁通連續(xù)定律+無自由磁荷1+2—電磁波的傳播3+4—電磁波與物質(zhì)的作用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的伴隨產(chǎn)生；正交性；對(duì)稱性；Maxwell方程完美的體現(xiàn)了物理與數(shù)學(xué)的結(jié)合！電子技術(shù)的發(fā)展電子學(xué)是建立在電磁學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，實(shí)質(zhì)上就是人們不斷地開拓電磁波譜并加以應(yīng)用的歷史。一個(gè)多世紀(jì)以來，從最簡(jiǎn)單的二極管、三極管，到后來相繼發(fā)明的束射功率管、閘流管、微波三四極管、行波管、返波管、奧羅管、回旋管等，使電磁波波譜由長(zhǎng)波、中波、短波、超短波直至微波、毫米波及亞毫米波波段拓展，并正在向更短的波長(zhǎng)進(jìn)軍。1415電磁波段劃分及應(yīng)用16電磁波譜主要形成手段波長(zhǎng)范圍目前主要應(yīng)用光波紅外線熱體激光0.76μm-2μm雷達(dá)、導(dǎo)航、光纖通信可見光電弧燈0.4μm-0.76μm紫外線汞燈0.03μm-0.4μm醫(yī)用、照相制版X射線X射線管0.1nm-0.03μm醫(yī)用、探傷、物相分析伽馬射線加熱器行波管1.0pm-0.1nm探傷、物相分析電磁波段劃分及應(yīng)用近紅外頻率波長(zhǎng)(真空)1.62291.00.8um0.60.41.81.4UV1.2THz1934610.2353骨干網(wǎng)城域網(wǎng)局域網(wǎng)850nm

1550nm

1310nm

CD盤780nmHeNeLasers633nm光通信波長(zhǎng)范圍：約0.85至1.70μm，屬于近紅外區(qū)電磁波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015ELFVFVLFLFMFHFVHFUHFSHFEHF

自由空間波長(zhǎng)，m頻率，Hz電力、電話無線電、電視微波紅外可見光雙鉸線同軸電纜光纖衛(wèi)星/微波AM無線電FM無線電頻段劃分傳輸介質(zhì)光纖17光與電打交道的第二個(gè)回合光與電打交道的第二個(gè)回合是光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)。光電效應(yīng)是Hertz在1888年發(fā)現(xiàn)的，但對(duì)機(jī)制不清楚。J.J.Thomson(1897年)通過對(duì)氣體放電現(xiàn)象及陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子，這才認(rèn)識(shí)到：光電效應(yīng)是光照射到金屬上，金屬中電子吸收了光的能量而脫出金屬表面的現(xiàn)象，這種電子稱為光電子。18光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：(1)一定金屬材料的電極對(duì)應(yīng)確定的臨界頻率ν0。當(dāng)照射光頻率ν<ν0時(shí)，無論光的強(qiáng)度多大，照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不會(huì)觀測(cè)到光電子從電極上逸出。(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率的增大而增大。(3)當(dāng)頻率ν>ν0的入射光照射到材料表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10-9秒；光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比。經(jīng)典的電磁理論不能對(duì)以上實(shí)驗(yàn)規(guī)律作出圓滿地解釋19經(jīng)典電磁理論認(rèn)為光的能量正比于光的強(qiáng)度，則任何頻率的光，只要強(qiáng)度足夠大，照射時(shí)間足夠強(qiáng)，都可以使電子逸出。經(jīng)典電磁理論認(rèn)為光強(qiáng)增大時(shí)，光振動(dòng)的電矢量數(shù)值也增大，因此作用于電子上的力數(shù)值也增大，光電子動(dòng)能也增大。經(jīng)典電磁理論認(rèn)為從光與金屬面接觸到光電子發(fā)射有可觀的延遲時(shí)間。光電效器應(yīng)的解那釋1905年愛因準(zhǔn)斯坦將悔量子論下用于解務(wù)釋光電經(jīng)效應(yīng)，察并提出原了光子微的概念券。他明確提兄出當(dāng)光作桃用于物質(zhì)丈時(shí)，光是祝以“光子目”（光的西能量會(huì)集蓮成一個(gè)個(gè)擊的“能包教”）作為塵最小單位委進(jìn)行的。光子的能獻(xiàn)量跟它的功頻率ν成正比，線即E=hν式中的h=6.幸63×10-34j·s，是普售朗克常屑量。愛因斯訓(xùn)坦對(duì)光療電效應(yīng)伶的解釋玻：射向金屬善表面的光肺，實(shí)質(zhì)上融就是具有考能量E=h貿(mào)ν的光子流如果照射香光頻率過洋低，即光呀子流中每猴個(gè)光子能夸量較小，律電子吸收福這一光子腳后所增加翼的能量仍住然小于電運(yùn)子脫離金練屬表面所勻需要的逸檢出功，電蕉子就不能乞脫離開金判屬表面，井因而不能隔產(chǎn)生光電位效應(yīng)。如果照癥射光的償頻率E=h膨ν高到能使欲電子吸收足后其能量芒足以克服陪逸出功而效脫離金屬乖表面，就相會(huì)產(chǎn)生光坊電效應(yīng)。20光電效無應(yīng)解釋——意義愛因斯寸坦在研留究光電啦效應(yīng)時(shí)那給出的胖光量子恨解釋不責(zé)僅推廣了普帆朗克的量抵子理論，證明波荒粒二象性恐不只是能屠量才具有界，光輻射饒本身也冊(cè)是量子口化的，同時(shí)為旬唯物辯證閘法的對(duì)立盛統(tǒng)一規(guī)律否提供了自糧然科學(xué)證三據(jù)，具有大不可估量咐的哲學(xué)意扮義。這一理論遷還為玻爾豬的原子理醫(yī)論和德布痕羅意物質(zhì)掙波理論奠改定了基礎(chǔ)眠。21光與電打籍交道的第達(dá)三個(gè)回合光與電懂打交道暫的第三挎?zhèn)€回合集是196農(nóng)0年激光悄器的發(fā)枝明激光是光惹學(xué)歷史上點(diǎn)的一項(xiàng)重抽大革命，音也是20世紀(jì)最陡主要的姐重大科甲學(xué)發(fā)明上之一。激光器(LAS諸ER)是電子學(xué)企中微波量感子放大器(MAS妖ER)在波長(zhǎng)上移的延伸。激光器的課發(fā)明不僅謙提供了光昏頻波段的洪相干電磁潔波振蕩源赤，而且使唯時(shí)至今日蔑的無線電泥頻率下的繭許多電子對(duì)學(xué)的概念穿、理論和馳技術(shù)原則她上均可延槳伸到光頻著波段，如顧振蕩、放河大、倍頻彈、混頻、雪參量、調(diào)土制、信息嘆處理、通特信、雷達(dá)協(xié)以至計(jì)算遍機(jī)等。2223激光的特哪點(diǎn)激光是受掛物質(zhì)原子衣結(jié)構(gòu)本質(zhì)遇決定的光方向性好亮度高單色性圓好相干性好相干光非相干光與自然光濟(jì)，燈光有爛本質(zhì)區(qū)別24+=+=波長(zhǎng)功率激光的光譜普通光源的光譜激光產(chǎn)鹽生前的荒理論儲(chǔ)補(bǔ)備量子概念（1900年）光子概若念（1905年）原子模型（1913年）光與原子碰作用的三遍種基本過眨程（191啦6年）25普朗克愛因斯們坦玻爾組成物質(zhì)浙的原子（致離子或分察子）中電管子在能級(jí)營(yíng)之間進(jìn)某行輻射鋸躍遷從仇而使原子狀態(tài)發(fā)屑生改變否的過程導(dǎo)。光與原蛋子作用惠的三種附基本過剝程26原子內(nèi)弟所有電值子處于閉可能的掀最低能蟻級(jí)時(shí)，巴整個(gè)原貼子的能稈量最低原子內(nèi)貢一個(gè)或摘多個(gè)電草子吸收遙能量，梳躍遷至西較高能酬級(jí)時(shí)基態(tài)原肢子激發(fā)態(tài)舍原子自發(fā)輻射EnEmEnEm受激吸收光子受激吸健收自發(fā)輻射受激輻吊射自發(fā)進(jìn)移行，產(chǎn)鼻生光子記的方向帥，頻率退等是隨畜機(jī)的。激光產(chǎn)應(yīng)生的理每論基礎(chǔ)——受激輻扯射受激輻將射EnEm受激輻亡射光子館和激勵(lì)治光子具匹有相同表的頻率拜，方向曠，相位韻和偏振浙。通過受暈激輻射損，激勵(lì)概光子得增到了相完干放大丘。激光——通過受廢激輻射哈的光放帽大——相干光！27黎明前之的黑暗還存在一胞個(gè)看似難梅以逾越的耳困難！受激輻射受激吸動(dòng)收熱平衡巴狀態(tài)下爭(zhēng)的粒子怎數(shù)分布基態(tài)原擴(kuò)子激發(fā)態(tài)原露子受激吸收>受激輻射N1>N2不可能有弊光放大！激發(fā)態(tài)原軍子數(shù)E3E2E1N3N2N128基態(tài)原散子數(shù)電子盡可借能的占據(jù)暫能量較低甩的軌道激光產(chǎn)祝生前的斯思想突言破50年代初，齡年輕的C.H饑.To宗wne歲s獨(dú)立提出貪了粒子數(shù)反鑰轉(zhuǎn)分布的概念。29熱平衡撕狀態(tài)下的粒子各數(shù)分布粒子數(shù)反領(lǐng)轉(zhuǎn)分布激發(fā)態(tài)原眨子數(shù)量大絡(luò)于基態(tài)原顧子數(shù)量泵浦E3E2E1N3N2N1E3E2E1N3N2N1激光產(chǎn)生繁前的思想敘突破50年代初，義年輕的C.H.敵Town桿es獨(dú)立提出飼了粒子數(shù)反悶轉(zhuǎn)分布的概念10E1E3粒子數(shù)反留轉(zhuǎn)分布泵浦泵浦泵浦泵浦泵浦泵浦熱平衡賺狀態(tài)下福的粒子竭數(shù)分布E2受激輻射>受激吸收可能產(chǎn)瓜生光放豎大！1954年，Tow災(zāi)nes根據(jù)上府述思想活首次實(shí)脾現(xiàn)了氨拴分子微刃波震蕩孕器（MAS炒ER）。粒子數(shù)反涌轉(zhuǎn)分布E3E2E1N3N2N1熱平衡綱狀態(tài)下的粒子數(shù)裕分布E3E2E1N3N2N1世界上第盤一臺(tái)激光題器誕生！196嶺0年，梅曼見發(fā)明。31簡(jiǎn)化激光器結(jié)葉構(gòu)的三要抖素:增益介拼質(zhì)——能夠形成棋粒子數(shù)反脅轉(zhuǎn)分布的從工作物質(zhì)泵浦源——可以使增斬益介質(zhì)實(shí)軌現(xiàn)粒子數(shù)抵反轉(zhuǎn)分布諧振腔——由增益番介質(zhì)加劉兩側(cè)相兆互平行孕的反射巷鏡構(gòu)成牛，實(shí)現(xiàn)色對(duì)光子鎖的反射溫和篩選荒，并增艇大有效獨(dú)光程。激光器樹的工作價(jià)原理32中國(guó)第鑒一臺(tái)紅真寶石激回光器激光器的冊(cè)發(fā)明大量不同稿類型的激費(fèi)光器層出申不窮196到2年最重要蓬的一種激路光器誕生—半導(dǎo)體激漠光器。(Ga年As,閉870壓nm)197毯7年獲得可神在室溫下脅穩(wěn)定工作昆的半導(dǎo)體呼激光器！統(tǒng)（AlG槳aAs閃,85興0nm，Bel鹽lL賴ab)由于激住光的發(fā)勇明，低脈損耗光繪纖的研殿制成功嚇和半導(dǎo)雪體光電船器件的淋發(fā)展，挖使光學(xué)頑迅速進(jìn)恒入近代哪高新技轎術(shù)舞臺(tái)奇，并對(duì)撇近代科泛學(xué)技術(shù)會(huì)和人類阻社會(huì)生碌活產(chǎn)生蛇巨大的纏影響?！す馄髅康陌l(fā)明毛標(biāo)志著幫光電子雅學(xué)的興撓起！34內(nèi)容提摟要光電子學(xué)---肆-學(xué)科角度光電子汽學(xué)光與電批打交道撒的三個(gè)妥回合光電子周學(xué)與光朗子學(xué)光電子桐技術(shù)光電子技喚術(shù)的應(yīng)用光電子器印件光電產(chǎn)私業(yè)的發(fā)要展光電子學(xué)揉的形成從微波米波段拓躺展到光職頻波段捉受激輻勾射的產(chǎn)它生與放予大的研寶究過程針中，逐法步發(fā)展膨出量子搭電子學(xué)蔽這一新取興的交絮叉學(xué)科奔，標(biāo)志嗎著電子瘡學(xué)與光缸學(xué)的相羅互滲透不、相互當(dāng)融合進(jìn)博入到一屠個(gè)新的老階段。半導(dǎo)體物慨理的發(fā)展答促成光電創(chuàng)效應(yīng)的應(yīng)只用，從光基電池、光且電探測(cè)器榴，發(fā)展到羞發(fā)光二極便管和半導(dǎo)判體激光器宰，于是形謊成了以光抄電元件及得其應(yīng)用為躲主要內(nèi)容貧的狹義的總光電子學(xué)燥。光電子學(xué)蹦是研究作各為信息載懂體和能量粱載體的光壺子的產(chǎn)生﹑控制﹑探測(cè)及警其應(yīng)用臂的技術(shù)距科學(xué)，晴是近代懂科學(xué)技擺術(shù)發(fā)展踐的帶頭戒科學(xué)之搖一。光電子學(xué)鋪涉及學(xué)科街面寬，技盾術(shù)密集程繭度高，它林的發(fā)展水裙平代表著胞一個(gè)國(guó)家產(chǎn)科學(xué)技術(shù)杜發(fā)展的水滿平和綜合顆實(shí)力。36光子學(xué)從更廣義命的角度來飽說，光電慎子學(xué)屬于氧光子學(xué)的汪范疇。光學(xué)和電荷子學(xué)兩個(gè)沿學(xué)科的相牛互交融，角促成了光續(xù)子學(xué)的建漁立。光子學(xué)可在形成戒過程中望出現(xiàn)了差若干新鉗的學(xué)科擊名稱：構(gòu)量子電悲子學(xué)、重光電子轉(zhuǎn)學(xué)、光曲波技術(shù)必等。這希些學(xué)科斬名稱、聽本質(zhì)和抵內(nèi)涵是貧相容的燈，因此級(jí)，人們瞇擬用覆洪蓋學(xué)科媽范圍更崖為廣泛夜的光子子學(xué)加以教概括，中如同電鏡子學(xué)是瀉發(fā)展到勒現(xiàn)階段局的電學(xué)禾那樣。37電子學(xué)與反光子學(xué)的郊發(fā)展過程電子學(xué)的禁發(fā)展過程凈：從真空沒管器件的剪真空電子隔學(xué)以晶體類管為基匠礎(chǔ)的固曠體電子躬學(xué)以集成電悔路為標(biāo)志憑的微電子賽學(xué)。光子學(xué)也甚將有類似隊(duì)的發(fā)展過音程：多元請(qǐng)化的各種吐類型的激具光器、光炒電探測(cè)器稠，其中半伙導(dǎo)體激光承器相當(dāng)于托電子學(xué)中喘的晶體管搶，并將向錯(cuò)以微光子雕器件及光非子集成器邊件為標(biāo)志勉的微光子頌學(xué)的方向?qū)m發(fā)展。將現(xiàn)階杠段的光扛學(xué)稱為惕光子學(xué)俗還有一影個(gè)重要峰含義:標(biāo)志著斜它在發(fā)氏展和應(yīng)若用前景位上與電香子學(xué)占留有同樣逼重要的義地位。38光子與電燦子的主要區(qū)差別特征電子光子靜止質(zhì)量M00運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mehv/c2傳播特性不能在自由空間傳播能在自由空間傳播傳播速度漂移速度很?。?0-4）等于光速粒子特性費(fèi)米子：符合泡利不相容原理：即在一個(gè)費(fèi)米子系統(tǒng)中，絕不可能存在兩個(gè)或兩個(gè)以上在電荷、動(dòng)量和自旋朝向等方面完全相同的費(fèi)米子玻色子：服從玻色-愛因斯坦統(tǒng)計(jì)；不符合泡利不相容原理，一個(gè)量子態(tài)可以容納無窮多個(gè)玻色子39光子的優(yōu)勵(lì)異特性光子具有鄙極高的信策息容量和艙效率一般可見指光頻率約晌為5×1014，而處虎于微波凝波段的編電波頻嚇率僅為1010Hz，則前者據(jù)可承載信群息容量至頑少比后者爆高3~4個(gè)數(shù)量紡級(jí)。光子具有歡極快的響獵應(yīng)能力。電子脈沖剩脈寬最窄賭限度在納駕秒量級(jí)，呈電通信中蓄信息傳輸瘡速率被限欺定在Gb/宰s量級(jí)光子脈伍沖可輕風(fēng)易實(shí)現(xiàn)園皮秒量踏級(jí)脈寬換，目前華已實(shí)現(xiàn)佩飛秒量擱級(jí)，因缸此光信聞息傳輸語速率可叛達(dá)幾十食、幾百點(diǎn)個(gè)Gb/猶s，甚至更申高。40最新成果200皂8年，英國(guó)騰牛津大學(xué)際的Pet軍er癢Mos積ley最近創(chuàng)逮造出了犁世界上谷最短的羊單光子行脈沖，啊其持續(xù)傲?xí)r間為65飛秒，鎖這大約景只有此報(bào)前能夠危得到的示任何單暗個(gè)光子杯時(shí)間的1/50。研究人崖員還能鵲夠使光銜源發(fā)出郊的每個(gè)盜光子都緒與前一崇個(gè)相同告。這一奇高度一旁致性對(duì)悲于構(gòu)建示光量子突邏輯門對(duì)，最終若實(shí)現(xiàn)量支子計(jì)算秋具有重逮要意義斯。41光子的優(yōu)蒼異特性光子具有病極強(qiáng)的互膝連能力與敘并行能力也。電子由于召有電荷，鼠彼此無法屋交連光子無電卸荷，彼此悲之間不存柜在排斥力出和吸引力習(xí)，具有良懷好的空間吳相容性。光子具偶有極大怎的存儲(chǔ)飾能力。不同于電拆子存儲(chǔ)，灶光子除能徐進(jìn)行一維樂、二維存壩儲(chǔ)外，也詠能完成三兆維存儲(chǔ)。一個(gè)存名儲(chǔ)器的阻容量極借限是由蕉單位信影息量所群需最小店存儲(chǔ)介愉質(zhì)體積止決定的當(dāng)，對(duì)于票光來說寺，為其線波長(zhǎng)量呀級(jí)，則么三維存班儲(chǔ)的容緞量為(1/λ)3量級(jí)。妖三維存脅儲(chǔ)的另飲一個(gè)顯肅著特點(diǎn)輛是并行靈存取，伴因此速扭度很快葬。4220世紀(jì)是油微電子僻的世紀(jì)輩，21世紀(jì)將臘是光子給的世紀(jì)午。內(nèi)容提要光電子學(xué)----學(xué)科角度光電子猛學(xué)光與電哀打交道閣的三個(gè)遲回合光電子學(xué)戀與光子學(xué)光電子技遷術(shù)光電子貿(mào)技術(shù)的再應(yīng)用光電子器撓件光電產(chǎn)業(yè)滲的發(fā)展光電子技瓜術(shù)光電子沈技術(shù)是效信息技悟術(shù)發(fā)展裝的關(guān)鍵雖技術(shù),隨著半導(dǎo)體杯光電子?jì)D器件和光纖兩大基秧礎(chǔ)元件憂在原理享和制造縮慧工藝上炎的突破議，光子蛋技術(shù)與返電子技筆術(shù)開始跡結(jié)合并稱形成了年具有強(qiáng)隨大生命兔力的信息光耕電子技緊術(shù)和產(chǎn)哈業(yè)。光電子器白件及其集撇成技術(shù)廣竹泛應(yīng)用于膠全光通信跳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逮、光傳感雹、國(guó)防設(shè)啞備等領(lǐng)域簽中。本門課程奏主要從光子信耐息控制墓器件、摔光子源透器件、剖典型的毀光無源囑器件、灑光傳感體技術(shù)等巖方面研究光橡電子器帆件理論錘與相關(guān)弦技術(shù)。44光電子技原術(shù)的應(yīng)用——光纖通信光纖通銹信容許頻帶芳寬，傳輸殼容量大，憶目前實(shí)驗(yàn)福室可實(shí)現(xiàn)硬最大通信床容量已達(dá)足到25.6四Tera物bit向/s,相當(dāng)于掛同時(shí)傳毀輸4億路電馬話！損耗小，岔中繼距污離長(zhǎng)且誤抵碼率低抗電磁干唇擾性能好賭；泄漏小幻玉，保密段性能好節(jié)約金屬仔材料，途有利于資嗽源合理使隊(duì)用45典型的切光纖傳償輸系統(tǒng)揀組成框知圖光電子牛技術(shù)的攀應(yīng)用——光存儲(chǔ)光盤存學(xué)儲(chǔ)：存儲(chǔ)密度賞高，易于值復(fù)制數(shù)據(jù)寫入女和讀?。汗獗P是利懸用刻錄槽御的凹凸?fàn)钬悜B(tài)來記錄展二進(jìn)制信腸息的，凹擔(dān)狀表示“1”，凸（誤非凹）疑狀表示句“0”，通過激春光來讀取輔。通過編著碼后的腸二進(jìn)制呼數(shù)據(jù)調(diào)昨制聚焦帶激光束閘來完成菠二進(jìn)制境信息的塘寫入。大量復(fù)倆制CD光盤是聯(lián)利用刻御錄的母肅盤經(jīng)機(jī)東械壓膜花而完成凡的。46光電子題技術(shù)的菠應(yīng)用光顯示液晶器件(LC自D)、等離不子體顯臉示板(PD薄P)、發(fā)光匯二極管炒（LED）等具有高信魯息容量、穩(wěn)高分辨率謠、高響應(yīng)明速度等特黎點(diǎn)光處理激光打印黨、復(fù)印機(jī)嚴(yán)、傳真、抓條碼掃描諸器光計(jì)算越機(jī)利用光子近作為信息坊載體，具闊有高速、烏高效、高抖并行能力假的優(yōu)點(diǎn)光傳感用光纖或饅光束作為售敏感元件換來感知，污測(cè)量和獲影取各種信糟息光纖陀郵螺：高款靈敏度型，抗干冠擾，抗坐輻射4748光電子撕技術(shù)的醒典型應(yīng)討用領(lǐng)域光電子器京件光源器件相干光源軌：激光器非相干時(shí)光源：LED照明光源研、顯示光倉源光傳輸速器件光學(xué)元足件：棱機(jī)鏡、透暫鏡光波導(dǎo)光纖49光電子器宴件光控制器紹件能夠?qū)构獾恼窀捣?、?qiáng)武度、相橡位、頻弟率、偏茶振、傳妻播方向安及狀態(tài)刷等進(jìn)行伍控制，匯并將各圈種信號(hào)能加載在岡光載波莊上，完樣成對(duì)信是息的載倡入傳輸漂、存儲(chǔ)圾以及各蛇種加工溉處理。光調(diào)制金器光偏轉(zhuǎn)器光開關(guān)光雙穩(wěn)器周件……光存儲(chǔ)器脖件光盤、光旁驅(qū)50光電子器穩(wěn)件——光探測(cè)器便件光探測(cè)器玩件：利用半耍導(dǎo)體材釣料的光彎電效應(yīng)辮來接受彩探測(cè)光鉆信號(hào)的棍器件光電導(dǎo)社型根據(jù)光電樣導(dǎo)效應(yīng)制及成，即半奴導(dǎo)體材料逝吸收光子腹，使材料觀中產(chǎn)生附商加的自由噴電子空穴抄對(duì)，從而澆使材料的鬼導(dǎo)電率增則大，且隨族著光強(qiáng)的商增加，導(dǎo)未電性能增繡強(qiáng)的現(xiàn)象固。典型器件椒：光敏電分阻特點(diǎn)：章均位型等；無極急性，工嫁作時(shí)必消須外加對(duì)偏壓；憐響應(yīng)速們度慢、均頻率響禽應(yīng)性能狼差光伏型利用半導(dǎo)贏體PN結(jié)中的帆光生伏筐特效應(yīng)鑄制成，即當(dāng)光書照射PN結(jié)時(shí)，會(huì)匯使其兩端革產(chǎn)生電勢(shì)飄差。典型器拉件：PIN光電二極隔管；雪崩生型光電二茶極管；硅光電二宏極管；硅總光電池……特點(diǎn)：結(jié)撿型；可以好沒有偏壓剪；響應(yīng)速渴度快，頻則率響應(yīng)特免性好其中部分尤類型的靈飲敏度很高51信息光鬧電子器蜂件光電子器鍛件光源器件光傳輸器稠件光控制歌器件光探測(cè)右器件光存儲(chǔ)基器件光盤光驅(qū)光盤塔調(diào)制器偏轉(zhuǎn)器光濾波配器光耦合器光開關(guān)光雙穏器光隔離器光環(huán)行器波長(zhǎng)間插顛器光準(zhǔn)直題器光纖連鞭接器光衰減躍器光纖光栽柵……光電導(dǎo)型光伏型熱伏型各種傳增感器相干光獎(jiǎng)源非相干光參源光學(xué)元件光波導(dǎo)光纖內(nèi)容提蹦要光電子淡學(xué)---施-學(xué)科角寺度光電子學(xué)光與電屋打交道夾的三個(gè)倉回合光電子送學(xué)與光寨子學(xué)光電子而技術(shù)光電子陜技術(shù)的悲應(yīng)用光電子器館件光電產(chǎn)業(yè)碑的發(fā)展光電子產(chǎn)仙業(yè)發(fā)展光電子產(chǎn)劃業(yè)是21世紀(jì)市他場(chǎng)潛力永巨大、村產(chǎn)值迅撲猛增長(zhǎng)尾的高新送技術(shù)支券柱產(chǎn)業(yè)執(zhí)。在1998年，全球