現(xiàn)代光電信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1、現(xiàn)代光電信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用光具有極快的速度、極大的頻寬、極高的信息容量，在現(xiàn)代信息技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代光電信息技術(shù)是光學(xué)技術(shù)、光電子技術(shù)、微電子技術(shù)，信息技術(shù)、光信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)等相互交叉、相互滲透和相互結(jié)合的產(chǎn)物，是多學(xué)科綜合技術(shù)，它研究以光波為信息的載體，通過對光波實(shí)施控制、調(diào)制、傳感、轉(zhuǎn)換、存儲、處理和顯示等技術(shù)方法，獲取所需要的信息，其研究內(nèi)容包括光的輻射、傳輸、探測、光與物質(zhì)的相互作用以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲、處理與顯示等眾多領(lǐng)域。現(xiàn)代光電信息技術(shù)具有如下特點(diǎn)：其一，有效延伸人眼的視覺功能，使其探測閾值達(dá)到光子探測的極限水平，而探測的光譜范圍在長波方向達(dá)到

2、了亞毫米波段，在短波限則延伸到紫外線、x射線、y射線乃至高能粒子；其二，以光為信息載體，結(jié)合計算機(jī)的研究成果，極大地提高了光電系統(tǒng)的響應(yīng)速度、帶寬和信息容量。使超快速現(xiàn)象（核爆炸、火箭發(fā)射等）可以在納秒（ns）、皮秒（ps）甚至飛秒（fs）量級得以記錄，利用光網(wǎng)絡(luò)的多臺計算機(jī)傳輸和處理海量信息得以實(shí)現(xiàn)。正是光電信息技術(shù)的上述兩個重要的特點(diǎn)推動著信息科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。一、光電信息技術(shù)的發(fā)展1.光電信息技術(shù)的發(fā)展簡況1873年發(fā)現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)性（內(nèi)光電效應(yīng)）1888年德國的H.R.赫茲觀察到紫外線照在金屬上時，能使金屬發(fā)射帶電粒子 1890年P(guān).勒納通過對帶電粒子電荷質(zhì)量比的測定，證明它們是電子

3、1900年，M.普朗克提出黑體輻射能量分布的普遍公式 1929年，L.R.科勒制成銀氧銫（Ag-O-Cs）光電陰極,出現(xiàn)了光電管1939年，蘇聯(lián)的V.K.茲沃雷金制成實(shí)用的光電倍增管 20世紀(jì)30年代末，硫化鉛（PbS）紅外探測器問世40年代出現(xiàn)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年代中期，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鉛光電探測器投入使用 20世紀(jì)60年代之后的幾十年間，紅外探測器及紅外探測系統(tǒng)得到迅速發(fā)展 2.光電子器件方面的發(fā)展簡況光源和發(fā)光器件方面，最具里程碑意義的是20世紀(jì)60年代激光器的發(fā)明,近年來，激光已廣泛用于通信、雷達(dá)、

4、測距、定位、制導(dǎo)、遙感、工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，用以傳遞信息合各種測量與控制。 光纖技術(shù)的發(fā)展起源于1966年:當(dāng)年英籍華人高錕等提出實(shí)現(xiàn)低損耗光學(xué)纖維的可能性，1970年，美國研制出損耗為20dB/km的石英光纖和室溫連續(xù)工作的激光二極管,使光纖通信成為現(xiàn)實(shí)可能。這一年被公認(rèn)為“光纖通信元年”。光存儲技術(shù)的歷史較短，而發(fā)展很快。1972年，荷蘭飛利浦公司演示了模擬式激光視盤。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(jī)。 板顯示器技術(shù)以液晶顯示器發(fā)展最快。1964年，美國RCA公司發(fā)現(xiàn)了液晶的多種光電效應(yīng)：賓主效應(yīng)、動態(tài)散射效應(yīng)和相移存儲效應(yīng)，為液晶顯示器、液晶光閥等器

5、件的研制奠定了基礎(chǔ)。 以上發(fā)展簡況表明，盡管光電效應(yīng)，受激發(fā)射原理等早已被發(fā)現(xiàn)或提出，但相應(yīng)的光電子器件的出現(xiàn)和發(fā)展及其應(yīng)用卻滯后得多，光電子器件和技術(shù)的大發(fā)展已是20世紀(jì)50年代以后的事。事實(shí)上，光電子器件的發(fā)展離不開材料技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)和精密儀器設(shè)備，因而只能同其他高新技術(shù)互相促進(jìn)，共同發(fā)展。同時，在光電信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，各個技術(shù)分支之間也存在互相驅(qū)動、互相牽引的關(guān)系。二、光電信息技術(shù)的應(yīng)用21世紀(jì)被稱為“光電子信息時代”。一個世界性的“光谷”正在流行。不僅是國民經(jīng)濟(jì)和人們生活對光電信息技術(shù)的需求急劇增長，而且軍事和國防對光電信息技術(shù)的需求顯得更為突出。特別是全球范圍內(nèi)的利益追求

6、，各國都把光電信息技術(shù)作為本國軍事高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)來重視。不但要求信息的時效好，數(shù)量大，還要求質(zhì)量高、成本低。這里從以下幾個方面說明光電信息技術(shù)的地位和作用1.光通信光通信的源頭其實(shí)還是來源于無線電通信。光通信是一種以光波為傳輸媒質(zhì)的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長短。因此，它具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)如今光波逐步代替有線通信的電流和無線通信的無線電波成為有線通信和無線通信中的中堅媒介。2.光電對抗光電對抗指敵對雙方在光波段范圍內(nèi)，利用光電設(shè)備和器材，對敵方光電制導(dǎo)武器和光電偵察設(shè)備等光電武器進(jìn)行偵察告警

7、并實(shí)施干擾，使敵方的光電武器削弱、降低或喪失作戰(zhàn)效能；同時利用光電設(shè)備和器材，有效地保護(hù)己方光電設(shè)備和人員免遭敵方的偵察告警和干擾。3.激光武器激光武器(Laser Weapon)是一種利用沿一定方向發(fā)射的激光束攻擊目標(biāo)的定向能武器，具有快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優(yōu)異性能，在光電對抗、防空和戰(zhàn)略防御中可發(fā)揮獨(dú)特作用。它分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩種。它將是一種常規(guī)威懾力量。由于激光武器的速度是光速，因此在使用時一般不需要提前量，但因激光易受天氣的影響，所以時至今日激光武器也沒有得到普及。4.遙感遙感，狹義的來說就是人類通過各種技術(shù)手段，獲得另一個地方的包括地形地貌、氣候條件、建筑環(huán)境之

8、類的基本情況。但不論通過什么方式，最后探測的結(jié)果終究要通過遙感圖像呈現(xiàn)在人的眼前。一副圖像能夠包括數(shù)千文字所表達(dá)的信息，這種大容量、高效率的優(yōu)勢使得光電原理這一成像的關(guān)鍵技術(shù)成為了影響和制約遙感技術(shù)的關(guān)鍵因素。因此，光電信息技術(shù)是視覺成像的基礎(chǔ)，是遙感探測之中機(jī)器重要的支持技術(shù)之一，其技術(shù)的發(fā)展以及周圍設(shè)備的技術(shù)變革同時也為遙感技術(shù)的發(fā)展提供了前提。5.其他除了上述所列得幾個主要應(yīng)用領(lǐng)域外，光電信息技術(shù)在日常生活（如辦公自動化、音像娛樂）、安全防衛(wèi)（如電視監(jiān)控、條形碼技術(shù)等）、科學(xué)研究、診斷和醫(yī)療、先進(jìn)制造技術(shù)、軍事（如軍事演習(xí)、模擬訓(xùn)練、靶場測量等）等方面的應(yīng)用需求將越來越多，對社會發(fā)揮的作用也越來越大。三、光電信息技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢 ：隨著光電子器件的多樣化、微型化和各種功能和技術(shù)指標(biāo)的發(fā)展，光電子技術(shù)的應(yīng)用將會花樣翻新、層出不窮，對國民經(jīng)濟(jì)和軍事的影響將日益深刻和巨大。1.產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代和推廣應(yīng)用：如民用光纖入戶、軍用光電制導(dǎo)向智能化、光陀螺微型化 等 2.各類高新枝術(shù)結(jié)合開拓新的技術(shù)和應(yīng)用：如光生物學(xué)、生物光電子學(xué)、納米技術(shù)同光電信息技術(shù)相結(jié)合發(fā)展等等 3.促進(jìn)新型武器裝備的出現(xiàn)：如激光武器、激光雷達(dá)、無人駕駛飛機(jī)和戰(zhàn)場機(jī)器人、信息共享、光纖智能蒙皮等. 光電