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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí), 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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(yuǎn)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(shí)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(shí),這一年被公認(rèn)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(shí)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(jī).CD,VCD,DVD迅速進(jìn)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(jī)系統(tǒng) 1991年的海灣戰(zhàn)爭,以美國為首的多國部隊(duì)廣泛使用了各種星載、機(jī)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(jī)、激光

6、半主動(dòng)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(biāo)偵察紅外系統(tǒng)、激光測距和目標(biāo)指示器、激光致盲武器、激光光點(diǎn)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(duì)的戰(zhàn)場無人偵察機(jī)頻繁出動(dòng),它裝備了合成孔徑雷達(dá)和高分辨率CCD攝像機(jī)。一種無人偵察機(jī)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(yùn)動(dòng)) 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(gè)大氣壓和每平方厘米幾千萬伏的強(qiáng)電場,要采用多束這樣的高能激光來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)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(diǎn)火計(jì)劃(NIF).該計(jì)劃于1996年啟動(dòng),預(yù)計(jì)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(jī)(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(yuǎn)鏡,陸基望遠(yuǎn)鏡,跟蹤行星,進(jìn)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(dòng)向等 1985聯(lián)美國和法國的聯(lián)合水

8、下探險(xiǎn)隊(duì)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(jī),變焦鏡頭彩色攝像機(jī)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(jī)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(jī)器人視覺醫(yī)用內(nèi)窺鏡機(jī)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(jì)劃.記錄數(shù)據(jù)量達(dá)20GB 目前,一盤標(biāo)準(zhǔn)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(jì),到本世紀(jì)末,將帶基厚度由0.076mm減薄到0.025mm,存儲容量將達(dá)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(dāng)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(jià)：￥