光電技術(shù)第1課

1、材料仿真：多尺度仿真平臺（起點）硬件：4臺機架+1臺塔軟件：MedeA ：vasp Siesta MedeA ：lammps MDCASK MCNP Nanodcal電子器件模擬 602科學平臺科學平臺群：群：209614878209614878材料制備材料制備： 超凈實驗室（科技樓604）PECVD、管式爐、光刻機、磁控濺射、通風柜、ICP、RTA材料表征：材料表征： 測試實驗室（科技樓602）：4個卡位、真空變溫探針臺、真空變溫霍爾效應測試儀、顯微鏡、4200電學測試平臺、表面光電壓譜測試儀、核輻射測試項目支持：（略）單位支持：1.蘇州中科院納米所2.合肥中科院3.南京大學4.華中科技5.

2、吉林大學6.南京大學7.南京理工。納米材料（入行切入口）：納米半導體器件納米半導體器件自修復機理自修復機理給你一個平臺，開始你自己的事業(yè)？給你一個平臺，開始你自己的事業(yè)？l 考試成績：30%（10%作業(yè)+20%課堂測試課堂測試)+70%l 紀律：嚴禁曠課，上課說話緒論緒論電子技術(shù)光電子技術(shù)光電子技術(shù)信息技術(shù)信息技術(shù)微電子技術(shù)微電子技術(shù)光子技術(shù)能量=h動量p=hc光子的質(zhì)量：9.310-36 千克光子的半徑：0.00313飛米 光電相互作用光電相互作用光電子技術(shù)發(fā)展簡史光電子技術(shù)發(fā)展簡史光電效應的發(fā)現(xiàn)和研究光電效應的發(fā)現(xiàn)和研究40年代，最早出現(xiàn)的光電子器件年代，最早出現(xiàn)的光電子器件是光電探測器（

3、紅外探測器）是光電探測器（紅外探測器）50年代末，美國軍隊將探測器用于年代末，美國軍隊將探測器用于代號為代號為“響尾蛇響尾蛇”的空空導彈，取得的空空導彈，取得明顯作戰(zhàn)效果明顯作戰(zhàn)效果1960年年激光激光的出現(xiàn)，光電子技術(shù)開始了其日新月異的發(fā)展。的出現(xiàn)，光電子技術(shù)開始了其日新月異的發(fā)展。激光測距儀，各種激光武器，激光測距儀，各種激光武器，激光可控核聚變激光可控核聚變其中有其中有192束激光在瞬間釋放出束激光在瞬間釋放出1.875兆焦耳的能量，相當于目兆焦耳的能量，相當于目前整個美國在任意一個時刻消耗電量的一千倍前整個美國在任意一個時刻消耗電量的一千倍 1964年年液晶液晶：液晶顯示器：液晶顯示器

4、8000平方米平方米LED顯示單元，顯示單元，304個升降臺個升降臺 1966年年- 80年代初，年代初，光纖通信光纖通信開始發(fā)展。開始發(fā)展。光纖之父光纖之父高錕高錕光電子技術(shù)在光光電子技術(shù)在光儲存儲存方面：方面：光盤，光盤，CD、VCD，DVD光計算機光計算機l傳輸和處理的信息量極大傳輸和處理的信息量極大l信息處理速度比電子計算機要快數(shù)百萬倍信息處理速度比電子計算機要快數(shù)百萬倍 l能量消耗卻極低能量消耗卻極低 光源光源 信息加載信息加載或光控制或光控制 光傳輸光傳輸 處理處理存儲存儲 光信號光信號接收接收 光源器件光源器件光調(diào)制器件光調(diào)制器件光傳輸器件光傳輸器件光探測器件光探測器件光成像光成

5、像按信息傳遞的各個環(huán)節(jié)劃分按信息傳遞的各個環(huán)節(jié)劃分光存儲器件光存儲器件1.1 1.1 電磁波譜與光輻射電磁波譜與光輻射電磁波的產(chǎn)生電磁波的產(chǎn)生0dSsBSlstDjlHd)(dcSlstBlEddqVsDVSdd麥克斯韋預言電磁波麥克斯韋預言電磁波平面電磁波平面電磁波uEHxo)(cos0uxtEE)(cos0uxtHHEuHP100，物理學下冊，第四版，馬文蔚 高等教育出版社二二 平面電磁波的特性平面電磁波的特性)cos()(cos00kxtEuxtEE)cos()(cos00kxtHuxtHH2kESH( (1) )電磁波是橫波電磁波是橫波, , uEuH( (3) ) 和和 同相位同相位

6、 EH(2) 電磁波是偏振波電磁波是偏振波( (4) ) 和和 數(shù)值成比例數(shù)值成比例 EHEH( (5) )電磁波傳播速度為電磁波傳播速度為/1u1800sm10998. 2/1cu真空中波速等于光速真空中波速等于光速 18881888年年赫茲赫茲在人類歷史上首先捕捉到電磁波。在人類歷史上首先捕捉到電磁波。0Q+0QCL-+振蕩電偶極子振蕩電偶極子+-+EBEcccc+-BLC21VnL2dSC0電磁波譜及應用電磁波譜及應用光輻射：光輻射：紫外輻射、可見光和紅外輻射 u1.2 輻射度學與光度學基本知識探測和計量光輻射探測和計量光輻射 輻射度單位輻射度單位l只與輻射客體有關(guān)的量l輻通量（又稱為輻

7、射功率）或者輻射能l基本單位是瓦特（W）或者焦耳/秒（J/s）l整個電磁波段光度單位光度單位l反映視覺亮暗特性l基本量的是發(fā)光強度l基本單位是坎德拉l可見光波段1.輻射量 輻射能（量）輻射能（量）。輻射能是以輻射形式發(fā)射或傳輸?shù)碾姶挪ǎㄖ饕缸贤?、可見光和紅外輻射）能量。一般用符號Qe表示，其單位是焦耳（J）。 輻射通量輻射通量。輻射通量e又稱為輻射功率，定義為單位時間內(nèi)流過的輻射能量，即dtdQee單位：瓦特（W）或焦耳/秒（J/s） 輻射出射度輻射出射度。Me是用來反映物體輻射能力的物理量。定義為輻射體單位面積向半空間發(fā)射的輻射通量，即dSdMee 單位：W/m2ddIee4eeI輻射強度

8、輻射強度。定義為：點輻射源點輻射源在給定方向上發(fā)射的在單位立體角內(nèi)的輻射通量，用Ie表示，即 由輻射強度的定義可知，如果一個置于各向同性均勻介質(zhì)中的點輻射體向所有方向發(fā)射的總輻射通量是e，則該點輻射體在各個方向的輻射強度Ie是常量，有 單位：瓦特球面度-1（Wsr-1）coscos2dSdddSdILeeeSddSd 輻射亮度輻射亮度為面輻射源面輻射源在某一給定方向上的輻射通量。如圖所示。 式中是給定方向和輻射源面元法線間的夾角。顯然，一般輻射體的輻射強度與空間方向有關(guān)一般輻射體的輻射強度與空間方向有關(guān)。但是有些輻射體的輻射強度在空間方向上的分布滿足單位：瓦特/球面度米2（W/srm2）ddIeecos0eedIdI 00eeeLdSdIL0eeeLdSdM式中Ie0是面元dS沿其法線方向的輻射強度。符合上式規(guī)律的輻射體稱為余弦輻射體或朗伯體余弦輻射體或朗伯體。余弦輻射體的輻射亮度為 可見余弦輻射體的輻射亮度是均勻均勻的，與方向角無關(guān)。余弦輻射體的輻射出射度為coscos2dSdddSdILeeeSddSdeEeddAdAdEee0,dXXee輻射照度輻射照度。在輻射接收面上的輻照度定義為照射在面元dA上的輻射通量與該面元的面積之比。即單色輻射度量單色輻射度量 對于單色光輻射，同樣采用上述物理量表示，只不過均定義為單位波長間隔內(nèi)