光电子范文10篇

光电子范文篇1

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。

国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域，与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限，而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段，留给我们的时间只有三到五年，如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入，就会失去大好时机。机不可失，时不再来，到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补，也许会彻底失去时机，受制于人。

如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力，就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面，要通过引进社会资金和风险投资，知识产权入股、开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐，鼓励科研人员成果转化。只要贯彻有“有所为，有所不为”的方针，狠抓创新和高技术成果转化，打破行业界限，按市场机制联合国内相关研究和开发单位，共同作好光电子产业化的工作，就一定能发展我国的光电子事业，有望在研究上取得突破，在产业上形成规模经济，取得我国在该领域应有的市场份额。

光电子范文篇2

论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。

如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。

1世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

光电子范文篇3

薄膜制备方法多种多样，总的说来可以分为两种——物理的和化学的。物理方法指在薄膜的制备过程中，原材料只发生物理的变化，而化学方法中，则要利用到一些化学反应才能得到薄膜。

1.化学气相淀积法(CVD)

目前光电子器件的制备中常用的化学方法主要有等离子体增强化学气相淀积（PECVD）和金属有机物化学气相淀积（MOCVD）。

化学气相淀积是制备各种薄膜的常用方法，利用这一技术可以在各种基片上制备多种元素及化合物薄膜。传统的化学气相淀积一般需要在高温下进行，高温常常会使基片受到损坏，而等离子体增强化学气相淀积（PECVD）则能解决这一问题。等离子体的基本作用是促进化学反应，等离子体中的电子的平均能量足以使大多数气体电离或分解。用电子动能代替热能，这就大大降低了薄膜制备环境的温度，采用PECVD技术，一般在1000℃以下。利用PECVD技术可以制备SiO2、Si3N4、非晶Si:H、多晶Si、SiC等介电和半导体膜，能够满足光电子器件的研发和制备对新型和优质材料的大量需求。

金属有机物化学气相淀积（MOCVD）是利用有机金属热分解进行气相外延生长的先进技术，目前主要用于化合物半导体的薄膜气相生长，因此在以化合物半导体为主的光电子器件的制备中，它是一种常用的方法。利用MOCVD技术可以合成组分按任意比例组成的人工合成材料，薄膜厚度可以精确控制到原子级，从而可以很方便的得到各种薄膜结构型材料，如量子阱、超晶格等。这种技术使得量子阱结构在激光器和LED等器件中得到广泛的应用，大大提高了器件性能。2.物理气相淀积（PVD）

化学反应一般需要在高温下进行，基片所处的环境温度一般较高，这样也就同时限制了基片材料的选取。相对于化学气相淀积的这些局限性，物理气相淀积（PVD）则显示出其独有的优越性，它对淀积材料和基片材料均没有限制。制备光电子器件的薄膜常用的PVD技术有蒸发冷凝法、溅射法和分子束外延。

蒸发冷凝法是薄膜制备中最为广泛使用的一种技术，它是在真空环境下，给待蒸发物提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸汽压，在适当的温度下，蒸发粒子在基片上凝结，实现薄膜沉积。蒸发冷凝法按加热源的不同有可分为电阻加热法、等离子体加热法、高频感应法、激光加热法和电子束加热法，后两种在光电子器件的制备中比较常用。

电子束加热法是将高速电子束打到待蒸发材料上，电子的动能迅速转换成热能，是材料蒸发。它的优点是可以避免待蒸发材料与坩埚发生反应，从而得到高纯的薄膜材料。近年来人们又研制出具有磁聚焦和磁弯曲的电子束蒸发装置，使用这样的装置，电子束可以被聚焦到位于基片之间的一个或多个支架中的待蒸发物上。

激光蒸发法是一种在高真空下制备薄膜的技术，激光作为热源使待蒸镀材料蒸发。激光源放置在真空室外部，激光光束通过真空室窗口打到待蒸镀材料上使之蒸发，最后沉积在基片上。激光蒸发法具有超清洁、蒸发速度快、容易实现顺序多元蒸发等优点。后来人们使用脉冲激光，可使原材料在很高温度下迅速加热和冷却，瞬间蒸发在靶的某一小区域得以实现。由于脉冲激光可产生高功率脉冲，完全可以创造瞬间蒸发的条件，因此脉冲激光蒸发法对于化合物材料的组元蒸发具有很大优势。使用激光蒸发法可以得到光学性质较好的薄膜材料，包括ZnO和Ge膜等。

溅射是指具有足够高能量的粒子轰击固体表面（靶）使其中的原子或分子发射出来。这些被溅射出来的粒子带有一定的动能，并具有方向性。将溅射出来的物质沉积到基片上形成薄膜的方法成为溅射法，它也是物理气相淀积法的一种。溅射法又分直流溅射、离子溅射、射频溅射和磁控溅射，目前用的比较多的是后两种。在溅射靶上加有射频电压的溅射称为射频溅射，它是适用于各种金属和非金属材料的一种溅射淀积方法。磁控溅射的原理是，溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速称为高能电子，但它们并不直接飞向阴极，而是在电场和磁场的联合作用下进行近似摆线的运动。在运动中高能电子不断地与气体分子发生碰撞，并向后者转移能量，使之电离而本身成为低能电子。这些低能电子沿磁力线漂移到阴极附近的辅助阳极而被吸收，从而避免了高能电子对基片的强烈轰击，同时，电子要经过大约上百米的飞行才能到达阳极，碰撞频率大约为107/s，因此磁控溅射的电离效率高。磁控溅射不仅可以得到很高的溅射速率，而且在溅射金属时还可以避免二次电子轰击而使基板保持接近冷态。

分子束外延（MBE）技术是一种可在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备技术。所谓“外延”就是在一定的单晶材料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。分子束外延是在超高真空条件下，精确控制原材料的分子束强度，把分子束射入被加热的底片上而进行外延生长的。由于其蒸发源、监控系统和分析系统的高性能和真空环境的改善，能够得到极高质量的薄膜单晶体，可以说它是一种以真空蒸镀为基础的一种全新的薄膜生长方法。

三、结语

光电子范文篇4

关键词:应用型人才培养；光电子技术；课程内容；教学方法

基于应用性人才培养的定位[1]，“光电子技术”课程应将光电基础知识和现代应用结合起来，以培养学生具有解决实际光电问题的知识和技能为目的，在课程内容、教学方法、实验项目和考核评价方面进行改革[2-3]。

1调整课程教学内容

1.1删旧增新，整合课程内容。删旧，即删除或压缩陈旧的或已学过的内容。如阴极射线管现在应用较少，可以少讲或者不讲；有关光辐射的知识已经在光学和工程光学讲过，可以删减。增新，即增加现代光电子技术的发展前沿、新技术及新需求，相关内容都可以编入前沿模块，既可以提高教学内容的时效性和应用性，又可以拓宽学生的视野，培养学生的科研意识。同时，“光电子技术”课程涉及的知识面非常广，各章内容比较独立，学生普遍反映这门课程“杂”“难”[4]。针对章节内容缺乏逻辑关系的问题，整合课程内容，按照光学系统的源、信息加载、传输通道、探测、信号处理和显示为主线整合内容，增加章与章之间的逻辑联系，建立“光电子技术”课程的知识框架，具体如图1所示。1.2增加技术应用及市场需求的教学内容。鉴于光电子技术与光电子产业市场的密切关系，课程的内容需要紧跟技术的发展和市场需求[5]。通过对光电子相关本土企业（如长虹电子等）的大量研究，实现生产、学习、科研一体化的模式，了解企业的具体需求，确定课程培训目标，整合课程内容，增加应用专题模块，如图1所示。通过与企业的深度合作，尝试与企业共同编写校本教材，提高课程中应用性知识比例，提升学生的应用能力、实践能力和专业竞争力。

2采用多元化的教学方法和手段

2.1教学媒体的现代化。多媒体教学有形象、直观的特点，可以使课程中的图片、视频资料等得到清晰展示，增大课堂的信息量，提高学生学习的趣味性[6]。多媒体教学的效果取决于课件的内容和表现形式，充分利用互联网资源，与同类型大学的教师进行交流，建立网络课程平台，共享多媒体课件。在教学呈现上，注重多媒体和板书的结合，特别是涉及公式推导内容，多媒体展现过程快，学生思维无法跟上，需要利用板书放慢课堂节奏。如在讲解电光晶体特性时，用多媒体展示电光晶体折射率椭球动态图，再配合板书推导电光晶体折射率转换的公式，帮助学生理解授课内容。2.2教学方法的多样化。改变传统“一言堂”的教学模式，一方面，采用理论教学与实践探讨相结合的方式，在理论教学时，多创造富有开放性的实践问题，为学生提供必要的实验条件，由学生自己动手去探索，考证解决方案和方法，教师承担指导、规范学生实践过程的任务。这样的教学指导模式，不仅可以帮助学生学量的应用性知识，还可以帮助学生学习解决实际问题的过程和方法。另一方面，采用课堂教学和专题讲座相结合的教学方法。鉴于光电子技术的前沿课题和应用主题模块，邀请来自企业或研究院的工程师和专家授课，生产和科研一线的专家可以为学生创设更多的应用场景和研究氛围，激发学生的想象力和创造力，为学生未来发展提供更多的可能。我校的“光电子技术”课程就采用了校内教师和校外专家联合授课的教学模式，很多学生因此确定了以后的就业和发展方向，课程的教学反馈较好。2.3翻转课堂，加强学生参与。一般的教学过程是教师在课堂上进行知识讲授，学生在课下进行知识的内化吸收。由于许多学生缺乏学习主动性，课下缺少教师或同伴的帮助，“吸收内化”阶段常常变成了考前机械记忆的过程，这种问题也存在于“光电子技术”课程的教学中。因此，在一些相对独立的单元，可以进行“翻转课堂”的教学尝试。通过录制短小精炼的授课视频，提供“光电子技术”课程的学习资料包，利用学校建立的在线课程学习平台，让学生在课下完成自主学习，在课堂上展示学习成果，并提出问题，师生之间通过交流讨论解决疑惑。在学习成果展现形式上，可以通过课题汇报或课题讨论的形式进行，如将学生分成若干小组，每个小组根据学习课题准备几分钟左右的汇报，内容包括课外搜集到的资料或者对学习内容的理解。课题汇报和讨论结果采用老师评价和学生互评相结合的方式打分，按照一定比例计入课程考核总分。通过“光电子技术”一些独立章节的“翻转”教学，能够提升学生学习的主动性和“内化吸收”的效益。

3实验教学分层设计

3.1基础实验方案。根据“光电子技术”课程内容设置，引入配套课程逻辑主线发光源与光辐射的基本定律光束的调制与扫描光辐射的传播光辐射的探测技术应用模块课程内容光电显示技术源加载传输探测显示前沿模块基础实验项目，一方面，通过实验现象的演示，使学生对所学理论知识有更深层次的理解；另一方面，通过规范、系统的基础实验练习，使学生的实验操作、动手能力得到提高[7]。光调制技术、探测器件与技术是“光电子技术”课程的核心知识模块，我校与武汉光驰、麦斯威等合作共同开发了配套实验项目，包括光调制综合实验项目和光电探测综合实验项目。光调制实验项目包含了磁光、声光和电光调制的综合实验；光电探测实验提供多种开放性线路和光电探测器件，可测试各种探测器性能，提高学生实验动手能力。3.2设计性实验方案。结合应用型人才培养模式定位，我院还引进了光电技术设计实训平台，增加设计性实验的比例，培养学生应用所学知识解决实际问题的能力[8]。实训平台提供各种测量仪器并内置了多种应用模块。学生可模拟实际需求，设计多种方案，利用实训平台开展各种实验。学生在解决实际问题的过程中有更多学习机会，潜移默化地提升了自身的应用能力和创新意识，最终达到应用型人才的培养目标[9]。由于光电子技术在应用领域几乎都涉及到光电检测技术，实训平台提供的项目主要围绕光电检测技术展开。具体如图2所示。图

4多元化、过程化评价

课程、教学改革的各项措施能否最终落到实处，必须通过课程考核评价来保障[10]。适应应用型人才培养目标，课程考核评价应改变传统单一形式、考试内容僵化的现状，应拓展考核内容，改革评价方式。结合“光电子技术”的课程内容和教学改革，具体考核内容包括平时成绩、理论成绩和实验成绩。其中，平时成绩主要由课堂成果展示（10%）、教材笔记（5%）、作业（5%）组成，理论成绩主要考核方式是期末考试（50%），实验成绩由预习情况（5%）、实验安装调试操作能力（10%）、实验综合设计能力（10%）、数据处理与报告（5%）4个部分构成。

5总结语

在应用型人才培养模式定位下，围绕“光电子技术”课程内容进行了优化整合，提高了教学内容的针对性和应用性；采用探讨式课堂教学和专家讲座相结合的教学方法，并在一些独立章节引入“翻转课堂”的教学模式，提高了学生的学习兴趣和课堂参与度；建立了分层式的实验项目和设计性实验平台，提高学生应用所学知识解决实际问题的能力；改革了课程考核内容和方式，进一步保障了各项改革措施的最终落实，各项改革举措可以为其他同类型地方性高校提供一些参考。

参考文献：

[1]赵洪霞,包蕾,徐达文,等.应用技术型本科院校光电子技术课程教学改革[J].科教导刊,2015(2):125-126.

[2]万洪丹,施伟华,李培丽.《光电子学》课程中培养创新型人才的方法探究[J].教育教学论坛,2015(49):168-169.

[3]胡安铎,薛亮,李高芳,等.光电子技术课程教学探索[J].高教学刊,2015(24):76-78.

[4]陈家凤.《光电技术》课程理论与实践教学改革探讨[J].实验科学与技术,2012,10(3):74-76.

[5]闫海涛,赵晓艳,甄志强,等.光电子学基础课程教学改革初探[J].教育教学论坛,2015(11):138-139.

[6]邓艳,曹广涛,田帅,等.“光电子技术”课程教学方法的探索[J].科技视界,2016(11):95-96.

[7]吴花.光电子技术实验教学研究[J].时代教育,2014(23):158.

[8]赵洪霞,包蕾,徐达文,等.应用技术型本科院校光电子技术课程教学改革[J].科教导刊,2015(2):125-126.

[9]潘盼.“光电子技术基础”理论与配套实验教学研究[J].中国培训,2016(2):154.

光电子范文篇5

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

3.1量子线激光器

近日，科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器，从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度，它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求，因为这些中继器在通信线路中每隔80km（50mile）安装一个，再次产生激光脉冲，脉冲在光纤中传播时强度会减弱（中继器）。

3.2量子点激光器

由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获，但是，研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作，甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子，日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决，开关速度不高，偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的计算机设计量子装置。

4微腔激光器

微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一，它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术，具有高集成度、低噪声的特点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W。

该激光器主要的类型就是微碟激光器，即一种形如碟型的微腔激光器，最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟，园碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射，这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100μA的电流。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规，用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移，用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构，在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW，是目前国际上报道中的最好水平。此外，他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm，激射阈值电流为2.3mA，在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是，这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔，可用于大规模光子器件集成光路，并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配，组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源；同时，可以和其他光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等。

5新型纳米激光器

据报道，世界上最早的纳米激光器是由美国加州大学伯克利分校的科学家于2001年制造的，当时使用的是氧化锌纳米线，可发射紫外光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。但是，美中不足的是只有用另一束激光将纳米线中的氧化锌晶体激活，其才会发射出激光。而新型纳米激光器具备了电子自动开关的性能，无需借助外力激活，这无疑会使其实用性大为增强。

光电子范文篇6

光电子技术是现代化新技术，具有无可比拟的先进性，它是光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光的显示、光的存储以及激光等众多领域。它不仅是未来信息产业的核心技术，也是煤炭安全生产的重要技术保障。该技术涉及的课程体系众多，包括光学与物理、IED的生产与检测、生产管理、3D显示、光电半导体元件等内容，与多种学科交叉渗透。该技术的兴起运用也带动了它在煤炭生产企业中的运用，它能够为生产安全性提供保障。但是据调查统计，由于该技术在我国的发展时间尚短，我国又缺乏与该技术相关的专业人才，导致其应用面临严峻的困难，它的效能难以得到发挥。提高我国该领域的核心技术能力，培养高技术人才，并在煤炭安全生产中科学发挥它的作用，就成为我国煤炭企业降低事故发生率、减少企业资金浪费、切实提升企业竞争力的关键。

2光电子技术在煤炭安全生产中的应用

2．1近红外波长瓦斯浓度检测技术

瓦斯爆炸是造成煤炭生产不安全的最重要的因素之一，做好瓦斯的检测工作，明确气体的浓度就显得极其重要。利用光电子技术中的近红外波长瓦斯浓度检测手段，能够准确检测出煤炭井下的气体浓度，改善原有瓦斯传感器只能检测黑白元件的弊端，并且不需要每隔一周进行调试，从而减小误差，缓解人员工作压力，大大降低瓦斯爆炸事故发生的可能性。此外，由于光电子元件的发展，近红外波长瓦斯浓度检测技术还具有相对的稳定性，使用操作简便易行，使用年限也更长。

2．2LED矿灯

LED矿灯在井下的安装，起到照明的巨大作用，过去的照明器材的燃点高，极其容易达到煤尘燃点，引发煤炭事故。对此，我国相关部门已经规定，在煤炭生产中不宜使用燃点高的矿灯，要使用新型灯具。LED矿灯是代替过去老旧器材的有效设备，它具有较高的科技含量，其先进性主要表现在安全性、冷光源、低温度、节能、环保、杜绝火花等优势上，是光电子技术在具体设备中的有效运用。

2．3瓦斯突出传感器和煤岩界面传感器

瓦斯突出传感器具有传感和预测的功能，它可以防护煤炭与瓦斯突出造成的爆炸事故，在问题爆发之前就预测事故，然后通过有效的预防降低故障发生的概率，提高企业的经济效益。突出预测包括区域预测和局部预测两大种类，所谓的区域预测就是指对煤炭矿井和煤层区域的不安全因素进行预测，局部预测则是在区域预测的基础上，对重点部位和隐秘部位进行的预测。在具体的检测过程中包含声发射监测技术、电磁辐射监测技术以及环境监测三种类别，对预防事故，提高生产安全性具有十分重要的意义。煤岩界面传感器技术是光电子技术的重要组成部分之一，它能够减少原煤中岩石和其他矿产物的含量，提升企业的经济效益。它最先进的技术就是使用采煤机具备的自动跟踪手段，判断煤岩界面的能力水平，实现自动化采煤。具体而言，煤岩界面传感器技术是使用红外线记录仪器对地质的地表温度进行测试的手段，它能够对坚硬的顶板实施检测，并且反应时间迅速，减衰率小，能够穿透灰尘和水雾。据试验表明，波长为3um－5um的红外成像仪器可以在能见度仅为5米的满是烟雾的巷道中成功的利用采煤机实施定位，探测的距离可以达到80米以上。

2．4红外考勤及人员的跟踪定位

由于我国煤炭行业的迅猛发展，国家对其的重视度越来越高，加强监督管理也就成为相关人员探讨的重点。然而经过调查研究发现，我国一些较小的煤炭生产企业和偏远地区的单位，不具备较好的安全检测系统，在具体实施管理的过程中也存在严重的不足，不利于及时掌握煤矿井下作业的实际情况，危险事故一经发生很难做到安全救援，企业面临着巨大的安全隐患。采用光电子技术中的红外考勤对策能够对矿井工作人员进行跟踪，对他们的动向进行考察，监测他们的生产开采行为。一旦发生危险事故，可以在短时间内采取定位系统找到故障点，为事故救援提供精准的信息。并将计算机网络系统、地理信息系统、通信技术有效的结合在一起，做好考核工作和测评工作，保证煤矿的安全生产。

3结束语

光电子范文篇7

论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。

如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。

1世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

光电子范文篇8

论文摘要：纳米光电子技术是一门新兴的技术，近年来越来越受到世界各国的重视，而随着该技术产生的纳米光电子器件更是成为了人们关注的焦点。主要介绍了纳米光电子器件的发展现状。

1纳米导线激光器

2001年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线，即在金层上形成直径为20nm～150nm，长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后，当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时，纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质，提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

3.1量子线激光器

近日，科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器，从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度，它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求，因为这些中继器在通信线路中每隔80km（50mile）安装一个，再次产生激光脉冲，脉冲在光纤中传播时强度会减弱（中继器）。

3.2量子点激光器

由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获，但是，研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作，甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子，日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决，开关速度不高，偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的计算机设计量子装置。

4微腔激光器

微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一，它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术，具有高集成度、低噪声的特点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W。该激光器主要的类型就是微碟激光器，即一种形如碟型的微腔激光器，最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟，园碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射，这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100μA的电流。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规，用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移，用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构，在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW，是目前国际上报道中的最好水平。此外，他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm，激射阈值电流为2.3mA，在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是，这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔，可用于大规模光子器件集成光路，并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配，组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源；同时，可以和其他光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等。

光电子范文篇9

论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。

如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。

1世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。

国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

光电子范文篇10

论文关键词：光电技术教学内容教学手段

1960年第一台红宝石激光器的问世可以说是光学发展史上的里程碑，该发明解决了光频载波问题，此后光电子技术得以蓬勃发展，在现代信息产业结构中扮演着重要角色。…由于社会发展的需要，近十多年来许多高校纷纷开设“光信息科学与技术”或“光电子技术”专业，着力培养专门的光电子人才“光电技术”作为该学科的主干课程，将系统地介绍光电子技术的理论和应用基础。在讲授这门课程的过程中，笔者对其具体的教学方法有一些体会和思考，文章将进行详细的论述。

一、教学内容的合理安排

一门课程教学效果的好坏在很大程度上取决于课堂教学内容对学生是否具有吸引力，能否激发学生学习的兴趣和积极性。而教学内容又来源于老师选择教材是否合适。在图书库中键入“光电子技术”的检索词会出现十几本相同名称的教材，但是否每本书都适合课堂教学呢?答案是否定的。虽然书的名称都叫做《光电子技术》，但细细翻阅，每本书的侧重点都是不相同的，有的大部分章节是介绍激光原理和激光器工艺，对光电检测和显示涉及较少；有的偏重于理论推导，对实际的应用涉及很少。还有一些教材虽然内容较为全面，但书本页数很多，在三十多个课时内难以讲完。针对长沙理工大学实际的课时要求和学生专业背景，通过仔细比较选择了安毓英编写的《光电子技术》(电子工业出版社)一书。

教材选好后，在实际的教学过程中教师仍需对教学内容进行认真斟酌。教材共有七个章节，分别为“光辐射、发光源与光传播基本定律”、“光辐射的传播”、“光束的调制和扫描”、“光辐射的探测技术”、“光电成像系统”、“显示技术”和“光电子技术应用实例”。其中“光辐射的传播”一章中主要从理论上介绍光束在各种媒质中的传播规律，在光电子应用中较为重要的是光波在电光晶体(2．2节)、声光晶体(2．3节)、磁光介质(2．4节)和光纤波导中的传播(2．5节)。而这四部分内容应用在实际中恰好是电光调制器(3．2节)、声光调制器(3．3节)、磁光调制器(3．4节)和光纤通信技术(7．1节)。所以在讲课的时候可以把2．2节和3．2节、2．3节和3．3节、2．4节和3．4节、2．5节和7．1节内容综合起来讲授，第二章将不作为独立的一章来专门讲述理论推导。在讲第三章中每一种调制器工作原理的时候，先讲第二章涉及的理论知识，随后在学生对理论还有深刻记忆的情况下紧接着把这一理论在工业中的应用进行讲授，这样就增强了学生在学习理论时的目的性。对教材的其他内容细细推敲，还有很多地方可以这样来安排。这种将理论知识和实际应用综合讲解的方法让学生明白了理论并非空洞的理论，既提高了注意力，又激发了学生的学习热情，在实践中收到了很好的教学效果。

二教学内容的适度拓展

“光电技术”是～门应用性和针对性都很强的学科，“学以致用”在这门课程中得到了很好的体现。教材由于篇幅的限制，第三章“光辐射的调制”和第四章“光辐射的探测技术”仅仅是介绍了各种光电子器件的工作原理，学生学完之后虽然明白了各类器件的工作原理，但对于“这些器件可以用在什么领域、可以发挥什么作用”等问题，学生会较为茫然。例如各种光调制器件如电光调制器、声光调制器和磁光调制器都可以将人们所要传递的声音、视频和图像等电信号形式的信息加载到激光上面去，实现电信号到光信号的转变。但学生可能又会有这样的疑问：在实际应用中用户要实现电光变换时，三种调制器是否可以任意选择一种呢?答案当然是否定的，因为每种调制器由于工作原理的不同使得它们会应用在不同领域和范围。在实际应用中需针对具体情况选择合适的调制器种类。而对“每种调制器具体可以用在哪些领域”这个问题教材并未涉及。笔者通过查阅大量的相关文献和资料，对这一问题做了详细总结，作为补充内容在课堂讲述，使学生对所学的东西有了更为深切的认识和体会。第四章内容主要是讲述各种光电探测器件，但探测的对象不同，有的是用来探测光辐射的能量，有的是用来探测光辐射的亮度等。那么讲完这些器件后同样会遇到这样的问题：“这些器件有哪些实际应用呢?”由于课程的教学对象是电信工程专业的学生，电路设计都很熟悉。课后可以布置这样的作业如“利用光敏电阻设计路灯自动控制电路”、“利用热敏电阻设计半导体激光器的温度控制电路”等。这样不仅让学生学以致用，而且在做作业的同时明白了不同光辐射探测器件的不同应用领域。

讲述“光纤通信”这块内容时，恰好是笔者的研究方向，所以在上课的过程中将大量科研过程中积累的相关实验结果和波形图以及器件设备的实物图展现给学生，课堂内容变得生动而丰富，很好地拓宽了学生的知识面。

所以在教材的基础上通过合理的拓展课堂教学内容，可以让学生对所学的知识掌握得更为透彻，理解得更为深刻，增强他们对知识的综合运用能力。

三、教学手段的合理应用

要想取得良好的课堂教学效果，除了讲述内容的选择安排外，教学手段也起着至关重要的作用。教学过程中笔者采用了多媒体和板书相结合的方法。

利用多媒体的帮助，使教学内容更为直观。由于这是一门应用性质的课程，所以在讲解每一种器件的时候笔者都将查阅到并精心挑选的真实的器件图片展示给大家，比如各种激光器、光电二极管、热敏电阻、等离子体显示器、电光晶体、声光调制器等等。这些图片都是课本上所没有的。学生在看到这些图片后就会感觉所讲的知识和他们的距离更近了，让他们觉得光电子学并不是空洞的理论，光电技术和各种各样的器件就存在于他们是实际生活中。这种方式很大程度上调动了学生学习的积极性。

作为一名青年教师，“如何将板书和多媒体很好地结合”一直是笔者所思考的问题。由于一页PPT所能展示的内容极其有限，讲完一页翻到第二页时前面一页的内容学生就看不到了''''而学生课前如果没有充分预习的话，当翻到下一页PPT时他对前一页PPT上的内容记忆一般都还是比较模糊的，只是有一个大概的印象。所以当讲述的内容是偏重于理论公式推导时，由于对理论的理解来源于公式推导的前后连贯性，此时应尽量避免使用PPT而采用传统的板书。大幅黑板有很大的书写空间，所讲的内容就能够前后连贯地呈现给学生。当讲某个公式是由前面的某个公式推导得出的，此时教师可以在黑板上把前面的那个公式指给学生。学生能同时看到前后相关联的各个理论，他们所获得的知识就是整体的而不是离散的，这样就更有助于学生对理论知识的理解。

另外生动的教学过程应该是一个师生互动的过程，“课堂提问”普遍被认为是一个较为不错的互动方式。在两年多的教学实践中笔者发现同样是提问，有的时候学生很踊跃，争相回答问题，课堂气氛很活跃；而有的时候虽然提问了''''但学生都低下了头，课堂气氛突然变得很沉闷。通过和学生的交流后发现，老师提的问题学生如果感兴趣他们反应就较为踊跃。所以在课堂教学过程中，如何提问也同样是值得认真思考的一个问题。讲“固体成像器件”这一节时，先不经意地询问学生谁有数码相机。许多学生都举了手，然后循序渐进地提出“在买相机时为什么要买数码相机而不购买胶片相机?数码相机的优点体现在哪些方面?数码相机的工作原理是什么?”由于这一系列问题都是学生在日常生活中遇到的实际问题，所以他们都踊跃地做了回答，而这些问与答恰好巧妙地引出了本节课所要讲解的内容，整堂课学生带着问题去听课，听得都十分仔细，教学效果也非常好。第六章涉及的则是各种显示器件，如阴极摄像管显示器、液晶显示器及等离子体显示器。这些也都是学生每天都会用到的器物，离他们的生活很近，也可以采用同样的提问方式让学生带着问题去听课。当讲到人眼的视觉感知角度范围时，笔者没有直接去讲知识，而是先提问“为什么我们家里的电视机屏幕都是长方形而不是正方形的”，学生回答的角度很多，有的学生还从摆放稳定性方面做了思考，课堂立即变得非常活跃。随后笔者给出了正确的答案，由于一个提问的设置学生对这个知识点便有了深刻的记忆。