2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：光電技術(shù)緒論

1、光電技術(shù)緒論課程介紹光電子技術(shù)簡(jiǎn)介光電子技術(shù)簡(jiǎn)介 2022/9/6 光電子技術(shù)的概念與特征信息技術(shù)的發(fā)展光子傳遞信息的特點(diǎn)光電子技術(shù)發(fā)展史與發(fā)展趨勢(shì)各國(guó)光電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀光電子技術(shù)簡(jiǎn)介光電子技術(shù)的概念 2022/9/6 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)。 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)的概念 2022/9/6

2、電子技術(shù)光子技術(shù)光電子技術(shù)光電子技術(shù)的特征 2022/9/6 光電子技術(shù)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)將電子學(xué)使用的電磁波頻率提高到光頻波段，產(chǎn)生了電子學(xué)所不可能實(shí)現(xiàn)的許多功能，與微電子技術(shù)共同構(gòu)成信息技術(shù)的兩大重要支柱。光電子技術(shù)是21世紀(jì)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)之一，在現(xiàn)代社會(huì)中起著舉足輕重的作用，它的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防建設(shè)有著巨大的推動(dòng)作用。2022/9/6 三次科技革命 第一次（18世紀(jì)30年代18世紀(jì)末）以紡織機(jī)的改革為起點(diǎn)，蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用為標(biāo)志，開(kāi)創(chuàng)了人類工業(yè)文明時(shí)代第二次（始于19世紀(jì)中葉）以電力的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，誕生了許多發(fā)明

3、家，開(kāi)創(chuàng)了人類電氣時(shí)代第三次（始于20世紀(jì)中葉）以原子能技術(shù)、航天技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的應(yīng)用為代表， 開(kāi)創(chuàng)了人類信息時(shí)代2022/9/6 信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第一階段電子信息技術(shù) 電子信息技術(shù)：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。以半導(dǎo)體器件為代表的微電子技術(shù)是信息社會(huì)的第一次重大革命（微型化）其特征是：信息的載體是電子 代表：半導(dǎo)體，計(jì)算機(jī)等 現(xiàn)代化發(fā)展，使各學(xué)科所擁有的信息量逐日猛增，微電子在實(shí)現(xiàn)超高速，超大容量，超低功耗方面遇到了極大的困難。2022/9/6 信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第二階段光電子信息技術(shù) 光電信息技術(shù)是光子技術(shù)與微電子技術(shù)的結(jié)合，是現(xiàn)代信息技術(shù)的核心，

4、已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。其特征是：光子技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合代表：激光器，光纖等2022/9/6 信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第三階段光子信息技術(shù)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。其特征是：以光子作為信息的載體代表：全光通信，光計(jì)算機(jī)等為什么信息的載體從電子發(fā)展到光子是技術(shù)的進(jìn)步？ 2022/9/6 特征電子光子靜止質(zhì)量m00運(yùn)動(dòng)質(zhì)量mhv/c2傳播速度cc時(shí)間特性時(shí)間不可逆性時(shí)間可逆性空間特性具有高度空間局域性不具有高度空間局域性粒子特性費(fèi)米子玻色子電荷-e（1.610-19庫(kù)侖）0（不帶電）電子 vs 光子 2022/9/6 （1）極快的響應(yīng)時(shí)間，

5、可用于超高速、寬帶通信： 光子響應(yīng)時(shí)間可短達(dá)1015秒，即fs量級(jí)，而電子器件及系統(tǒng)最快的響應(yīng)時(shí)間為109秒，即ns量級(jí)，兩者相差100萬(wàn)倍。這在將來(lái)的光計(jì)算機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)中將發(fā)揮巨大作用。光子傳遞信息的特點(diǎn)（2）傳輸信息容量大： 光波的頻譜范圍比電波的頻譜范圍寬，可以獲得極大的傳輸容量。這就是為什么光纜比電纜的信息傳輸容量大的原因。 目前光纖通信正從第二代1.31微米波段零色散單模光纖向第三代1.55微米波段低損耗色散單模光纖作換代發(fā)展。傳輸容量從1978年的10Gb/s.km以每年10倍速度提高，86年1Tb/s.km。 理論已證明，一個(gè)光子在室溫下可攜帶30bit的信息量并隨溫度的下降而以指數(shù)形式增加，以至達(dá)到無(wú)限值。所以，理論上可以講“光子通信有望借助一個(gè)光子將無(wú)窮多信息傳輸給無(wú)窮多受信者”。 2022/9/6 光子傳遞信息的特點(diǎn)（3）信息傳輸過(guò)程中失真小: 光子傳輸信息時(shí)具有時(shí)間