第一篇：光電子技術(shù)實驗總結(jié)

光電子技術(shù)實驗總結(jié)

本學(xué)期有開《光電子技術(shù)》這一門課，書中內(nèi)容較為廣泛，大多都涉及到光電方面的理論知識，在實際應(yīng)用中只講述了一個大概，這樣就造成了我們對所學(xué)知識知道用在什么方面，而具體怎么落實，實現(xiàn)這一結(jié)果會用到哪些方法與技術(shù)，在實際過程中又會出現(xiàn)什么樣的問題，堆積了一大堆困惑。通過對《光電子技術(shù)實驗》這一門實驗課的學(xué)習(xí)，通過實際動手操作實驗，把理論知識用實驗的效果展示出來，使我們對所學(xué)知識有了一個更加深刻的理解，并從實驗過程中遇到的困難及解決方法，可以延伸到具體實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，培養(yǎng)了我們的動手能力及思考、分析問題的能力。

實驗前我們先對將要進行的實驗預(yù)習(xí)，從《光電子技術(shù)》這本書出發(fā)，結(jié)合實驗指導(dǎo)書，做好實驗原理及步驟的了解及分析，到達實驗室后再隨老師對實驗進行時可能遇到的問題進行探討，并從老師的演示實驗中注意自己在進行實驗時應(yīng)該注意的問題，記錄數(shù)據(jù)，并做好實驗報告。

本門課程中令我印象最深的是《電光調(diào)制及其應(yīng)用》這個實驗，實驗中將光路準直后，在兩塊正交的偏振片間加載一塊鈮酸鋰（LiNbO3）晶體作為電光介質(zhì)，并通過控制平行于晶體X軸的電場強度，及上下表面所加載的電壓，對其中所通過的光路進行調(diào)制。實驗進行得很順利，直達加載音頻信號的過程都很成功。但在反過來再次進行加載正弦交流信號調(diào)制時，發(fā)現(xiàn)調(diào)制過后的信號示波顯示與加載的交流信號相位相反無論怎樣改變調(diào)制幅度還是調(diào)制電壓的深度，都是這樣。而且，電壓加載至半波電壓時，的確有倍頻顯示，繼續(xù)加載電壓，示波器顯示的調(diào)制波形依然與原波形的相位相反。通過對此現(xiàn)象的分析，可能的原因及分析的結(jié)果有：1.光波通過鈮酸鋰晶體后，其相位得到了延遲。然而改變移動鈮酸鋰晶體與光軸的夾角，使之通過鈮酸鋰經(jīng)歷的光程的改變，觀察波形，否定這一假設(shè)。2。通過對實驗指導(dǎo)書調(diào)制時選擇不同工作點是輸出的波形進行分析，發(fā)現(xiàn)輸出波形在半波電壓前后輸出的波形確實一致，卻依然沒有解決相位相反的問題。3.假設(shè)為光敏接收器的本身相位延遲，可能是這個原因，網(wǎng)上查詢資料后，這個問題確實存在，但具體對這個實驗是不是這樣的問題，綜待思考。通過對這一系列實驗的操作及問題思考，自己收獲甚豐。

通過對光電子技術(shù)實驗這一門課的學(xué)習(xí)，不僅增加了對理論知識的了解，更加深了理論應(yīng)用于實際中問題的思考，培養(yǎng)了自身的綜合能力。

最后對本門課程提出一些自己的看法，希望通過對本門課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己組隊，根據(jù)《光電子技術(shù)》這本書涉及到的問題，根據(jù)理學(xué)院實驗室自身實驗設(shè)備條件，自己設(shè)計一個光電子技術(shù)試驗并實現(xiàn)。

（姓名）

（時間）

第二篇：光電子技術(shù)實驗感想

光電子技術(shù)實驗感想

光電子技術(shù)，是電子和光子結(jié)合的一門技術(shù)。自從激光器的發(fā)明，解決了光頻載波的產(chǎn)生問題，從此電子技術(shù)的各種基本概念（如放大與振蕩、調(diào)制與解調(diào)、直接探測與外差探測、倍頻、和頻與差頻等）幾乎都一直到了光頻段。電子學(xué)與光學(xué)之間鴻溝在概念上消失了，產(chǎn)生了光頻段的電子技術(shù)，習(xí)慣說簡稱為光電子技術(shù)。當(dāng)然由于波段撥通，電子波段和光波段在相應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)上完全不同了。

經(jīng)過一學(xué)期的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，使我從概念上理解了光電子技術(shù)這門課程的意義以及其廣泛的應(yīng)用。為了更好的熟悉這門課程，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)開放了實驗室，提供了“電子技術(shù)實驗”這門實驗課程，對于我們這些學(xué)子來說，無疑是最美好的事情。有了這門實驗課程，可以讓我們從繁瑣的書籍中解脫，加入到際、加具體、加容易讓人感受的實驗中去。我們在“電子技術(shù)實驗”中，我們能將理論知識與實際實驗過程相結(jié)合，在過程中加深對理論知識的理解與認識，在知識的牽引下體會在科技上的應(yīng)用。

在“光敏二極管特性實驗”與“硅光電池實驗”中，了解到了光電實驗電路模塊的概念，還有ZY13OFSens12SB 主機箱的強大功能。據(jù)我了解，它是由湖北眾友公司生產(chǎn)的光電傳感器試驗臺。ZY13OFSens12SB 型光電傳感器實驗臺，集中了目前常用的光敏元件和傳感器，采用模塊式組合構(gòu)造。

在“光纖位移傳感器實驗”和“纖溫度傳感系統(tǒng)特性實驗”中，讓我認識到光電子技術(shù)在光纖傳感器上的應(yīng)用。作為光纖傳感器，它讓一些以前我們無法直接測量的物理量，通過電光的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了物理量的代換測量，使得我們對測量技術(shù)的發(fā)展有了顯著的提升。

在CCD光電傳感實驗系列里，我們先了解到了CCD的組成以及其工作原理。之后，又進行實際操作測量CCD的主要特性參數(shù)，了解CCD的一些特征，接著運用CCD，對光電信號的二值化以及其測量上的運用。從這里可以看出，CCD器件除了最主要的光電成像以外，還在測量物理量的領(lǐng)域上也有著顯著的作用。

實驗的最后，我們又學(xué)習(xí)使用了電光、磁光調(diào)制的原理以及其對信號的處理效果的展示。通過實際操作和實際結(jié)果，更容易讓我們接受以及理解調(diào)制的知識。

總的來說，總過實驗，讓我們學(xué)會了合理的選擇傳感器的原理和方法，培養(yǎng)了我們的動手能力，對新型光電子儀器有了更深的認識以及理解。

在這里，個人的一觀點：

這次實驗除了學(xué)到的東西外，還有個讓人有點不能接受的地方，就是實驗儀器的老舊化。由于儀器年代有點久遠，導(dǎo)致大部分實驗的儀器有損壞而不能使用，從而不能保證每位同學(xué)都能親手操作到，這是我們進行實驗時非常遺憾的事。當(dāng)然，能有機會進入實驗室，親自進行實驗，也是非常難得的機會。

在最后，感謝老師以及領(lǐng)導(dǎo)們給予我們的一次次寶貴的體驗實驗的機會，我很高興能夠從中得到鍛煉、學(xué)到知識。

第三篇：光電子技術(shù)

光電子技術(shù)

1.世界上第一臺激光器，由修斯研究室的梅曼研制，并最終在1960年成功運轉(zhuǎn)。（紅寶石激光器）

2.黑體：能夠完全吸收任何波長的電磁輻射。

3.躍遷：原子中的電子在特定的軌道上運動，并具有能量，各能量級能量不連續(xù)，當(dāng)原子從某一能級吸收或釋放了能量，轉(zhuǎn)移到另一能級時，就稱為躍遷。4.自發(fā)輻射：處于高能級E2上的原子自發(fā)的向低能級E1躍遷，并發(fā)射一個頻率v=（E2-E1）/h的光子的過程稱為自發(fā)輻射躍遷。5.受激輻射：處于高能級E2上的原子在頻率為v=（E2-E1）/h的輻射場激勵作用下或在頻率為v=（E2-E1）/h的光子誘發(fā)下，向低能級E1躍遷并輻射出一個與激勵輻射場光子或誘發(fā)光子的狀態(tài)(包括頻率、運動方向、相位等)完全相同的光子的過程稱為受激輻射躍遷。

6.受激吸收：受激輻射的反過程為受激吸收過程，一般也稱作吸收。

7.激光產(chǎn)生的基本原理：在受激輻射躍遷的過程中，一個誘發(fā)光子可以使處在上能級上的發(fā)光粒子產(chǎn)生一個與該光子狀態(tài)完全相同的光子，這兩個光子又可以去誘發(fā)其他發(fā)光粒子，從而產(chǎn)生更多狀態(tài)相同的光子。必要條件：使激光工作物質(zhì)處于粒子束反轉(zhuǎn)狀態(tài)。粒子束反轉(zhuǎn)：采用諸如光照、放電等方法從外界不斷地向發(fā)光物質(zhì)輸入能量，把處于下能級的發(fā)光粒子激發(fā)到上能級去，便可使上能級E2的粒子數(shù)密度超過下能級E1的粒子數(shù)密度的狀態(tài)。此時，受激輻射大于受激吸收。

8.激光器構(gòu)造：由三部分構(gòu)成，包括激光工作物質(zhì)(基質(zhì)與激活粒子)、泵浦源（對激光工作物質(zhì)進行激勵）和光學(xué)諧振腔（得到穩(wěn)定、持續(xù)、有一定功率的高質(zhì)量激光輸出）。9.激光粒子的能級系統(tǒng)：1三能級系統(tǒng)2四能級系統(tǒng)（P9頁）

10.光學(xué)諧振腔：是常用激光器的三個主要組成部分之一。它是在激活物質(zhì)兩端適當(dāng)位置放置兩個反射鏡組成。主要作用：1.提供光學(xué)正反饋作用。2.產(chǎn)生對振蕩光束的控制作用。11.諧振腔的Q值：品質(zhì)因數(shù)Q=ωW/ρ,式中ω為角頻率，W為存儲在諧振腔內(nèi)的能量，ρ為每秒損失的能量。（P21頁）12.橫模：激光光束橫截面上穩(wěn)定的光場分布稱之為橫模。

13.激光縱模：激光器諧振腔內(nèi)獲得振蕩的幾種波形（波長稍微不同）沿光軸方向的分布。14.縱模的選擇:1短腔法：兩個相鄰縱模間的頻率差Δνq=νq-νq-1=c/2L’

(L’=(L-l)+nL表示諧振腔的光學(xué)長度；n晶體折射率，L物理長度，l晶體長度，c表示真空中的光速）例：在氦氖激光器中，其熒光譜線ΔνF約為1500MHZ。若激光器腔長為10cm，則縱模間隔Δνq為Δνq= c/2L’=3*108m/s /2*1*10*10-2m=1500MHZ 15.穩(wěn)頻技術(shù):通常講的頻率的穩(wěn)定性包括兩方面：一是“穩(wěn)定度”，指的是激光器在連續(xù)工作期間內(nèi)它的頻率該變量Δν’在振蕩頻率ν中所占的比例，即

Δν’/ν。二是“復(fù)現(xiàn)度”，指的是同樣設(shè)計、同樣方法制成的激光器在同樣條件下使用時相互之間的頻率偏差，或是在完全不同設(shè)計、和不同條件下，用相同的能級躍遷所制成的激光器，其振蕩頻率與與原子躍遷中心頻率的偏差，如果這方面的偏差用Δν表示，則其在ν中所占比例Δν’’/ν稱為復(fù)現(xiàn)度。

16.固體激光器：一般采用光激勵（泵浦燈），其能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，所以效率低。（光的激勵能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能）。氣體激光器：一般采用電激勵，其效率高、壽命長，長采用連續(xù)方式。

17.摻釹釔鋁石榴激光器（YAG）：典型的四能級系統(tǒng)，激光波長為1.0641μm，優(yōu)點是閾值功率低，可以做成連續(xù)激光器，輸出功率已達千瓦量級。激光輸出為多縱模。每次脈沖

’’輸出功率在幾千瓦以上。

18.紅寶石激光器：屬于三能級激光器，是最早的一種激光器。它的效率比較低，但由于它發(fā)射694.3nm的紅光且能得到相干性好的單模輸出，當(dāng)研究順便過程的全息照相時，作為可見光脈沖光源是比較合適的。

19.尖峰振蕩效應(yīng)：不加任何特殊裝置的固體脈沖激光器，在一次輸出中，激光脈沖的寬度大約是ms數(shù)量級。經(jīng)過仔細的觀察和分析會發(fā)現(xiàn)，這個脈沖并不是平滑的，而是包含著很多寬度更窄的短脈沖序列。而且隨著激勵的增強，短脈沖的時間間隔會更小。這種現(xiàn)象被稱做弛豫振蕩效應(yīng)或尖峰振蕩效應(yīng)。其定性解釋：一個短脈沖形成和消失，可以由激光系統(tǒng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的增減變化來解釋。造成系統(tǒng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度增加的因素是光泵浦，其增加速率在一個短脈沖序列的消長過程中可以看成是不變的。是反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度減少的因素是受激輻射，其減少速率則是因腔內(nèi)光子數(shù)密度的多少而變化。20.調(diào)Q技術(shù)原理：初期它處于關(guān)閉狀態(tài)（Q值很低），抑制受激輻射的作用，在泵浦抽運工作一段時間后，突然將Q值提高（Q開關(guān)導(dǎo)通），上能級粒子瞬間釋放，獲得高功率巨脈沖。（腔內(nèi)儲存的能量通過受激輻射一下釋放出來，瞬間達到獲得高功率巨脈沖的目的）。

21.電光調(diào)Q激光器 ：（電光效應(yīng)：對于某些晶體經(jīng)過特殊方向的切割后，如果在某個特定的方向上外加電壓，就可以通過它的線偏振光改變振動方向。）原理流程圖如下（P60頁）

22.聲光Q開關(guān)原理：聲光介質(zhì)在超聲波的作用下，介質(zhì)的折射率會發(fā)生周期性的變化，使介質(zhì)變成為正弦相位光柵，當(dāng)光通過此介質(zhì)時，由于衍射會造成光的偏折。如果這個裝置放在激光器腔內(nèi)，就會增加損耗改變腔的Q值。

其流程如下：（Ｐ６１頁）

23.三基色：本質(zhì)是三基色具有獨立性，三基色中任何一色都不能用其余兩種色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出來，并且混合后得到顏色數(shù)目最多。紅、綠、藍為色光三基色。為了統(tǒng)一認識，１９３１年國際照明委員會規(guī)定了三基色的波長：紅光為７００．０ｎｍ，綠光５４６．１ｎｍ，藍光為４３５．８ｎｍ。

24.相加混色原理 ：由兩種或兩種以上的色光相混合時，會同時或者在極短時間內(nèi)連續(xù)刺激人的視覺器官，使人產(chǎn)生一種新的色彩感覺。稱這種色光混合為加色混合。這種由兩種以上色光相混合，呈現(xiàn)一種色光的方法稱為色光加色法。

25.激光顯示技術(shù)：分三種類型；第一種是激光陰極射線管LCRT（laser cathode tube）,其基本原理是用半導(dǎo)體激光器代替陰極射線顯像管熒光屏的一種新型顯示器件；第二種是激光光閥顯示，基本原理是激光束僅用來改變某些材料（如液晶等）的光學(xué)參數(shù)（如折射率或透過率）而再用另外的光源使這種光學(xué)參數(shù)變化而形成的像投射到屏幕上，從而實現(xiàn)圖像顯示；第三種是直觀式（點掃描）電視激光顯示，它是將經(jīng)過信號調(diào)制過的RGB三色激光束直接通過機械掃描方法偏轉(zhuǎn)掃描到顯示屏上。

26.德國 Jenoptik 公司ＲＧＢ全固態(tài)激光器光路圖：Oscillator振蕩器；Amplifier放大器；SHG倍頻，頻率增加一倍，波長減少一半;SFM和頻;OPO（Optical Parametric Oscillation）光學(xué)參量振蕩器；AOM（Acoustic Optical Modulator）聲光調(diào)制器；KTA crystal（KTA晶體，砷酸鈦氧鉀）；LBO晶體（三硼酸鋰）；流程圖如下：（p113頁）

27.光電探測器的物理效應(yīng)：通常分為兩大類：光子效應(yīng)和光熱效應(yīng)。光子效應(yīng)：指單個光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類光電效應(yīng)，對光波頻率表現(xiàn)出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其影響速度一般比較快。（光電效應(yīng)：在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流。）光熱效應(yīng)：指材料收到光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動加劇，溫度升高，由于溫度的變化而造成物質(zhì)的電學(xué)特性變化。

28.光電發(fā)射效應(yīng)：在光照下，物體向表面以外的空間發(fā)射電子（即光電子）的現(xiàn)象，稱為光電發(fā)射效應(yīng)。愛因斯坦方程：Ek=hυ—Eψ，Ek=mv/2是電子離開發(fā)射體表面時的動能；m是電子質(zhì)量；v是電子離開時的速度；hυ是光子能量，Eψ是光電發(fā)射體的功率函數(shù)。光電發(fā)射效應(yīng)發(fā)生的條件：υ≥Eψ/h≡υc（入射光波的截止頻率），或用波長表示時：λ≤hc/ Eψ≡λc（截止波長）。

29.光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，對于半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，就激發(fā)出電子空穴對，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性增加，阻值降低，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。（P148頁）30.光伏效應(yīng)：如果光導(dǎo)現(xiàn)象是半導(dǎo)體的材料的體效應(yīng)，那么光伏現(xiàn)象則是半導(dǎo)體材料的“結(jié)”

效應(yīng)。當(dāng)照射光激發(fā)出電子-空穴對時，電勢壘的內(nèi)建電場將把電子-空穴對分開，從而在勢壘兩側(cè)形成電荷堆積，形成光生伏特效應(yīng)。（光照零偏PN結(jié)產(chǎn)生開路電壓的效應(yīng)，又稱光伏效應(yīng)。）31.溫差電效應(yīng)：當(dāng)兩種不同的配偶材料（可以是金屬或半導(dǎo)體）兩端并聯(lián)熔接時，如果兩個接頭的溫度不同，并聯(lián)回路中就產(chǎn)生電動勢，稱為溫差電動勢，回路中就有電流流通。如果把冷端分開并與一個電流表連接，那么當(dāng)光照熔接端時，熔接端吸收光能使其溫度升高，電流表就有相應(yīng)的電流讀數(shù)，電流的數(shù)值間接反映了光照能量的大小。——用熱電偶來探測光能的原理。

232.熱釋電效應(yīng)：當(dāng)強度變化的光打到晶體上，引起材料溫度變化——電極化強度發(fā)生變化——面電荷發(fā)生變化——產(chǎn)生熱釋電電流。壓電晶體：發(fā)生壓電效應(yīng)的晶體。壓電效應(yīng)：某些晶體在特定的方向上施加外力，那么就會在某兩個表面產(chǎn)生面電荷，當(dāng)外力消失，晶體回到不帶電。

33.量子效率η：靈敏度R從宏觀描述了光電探測器的光電、光譜以及頻率特性，量子效率則是對同一問題的微觀-宏觀描述。

η=hυRi/e（Ri電流的靈敏度），光譜量子效率

：ηλ =hcRiλ/eλ

(c是材料的光速)34.歸一化探測度D*：

D*大的探測器其探測能力一定好。

35.光電導(dǎo)探測器——光敏電阻：利用光電導(dǎo)效應(yīng)而工作的探測器。光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)，無需形成PN結(jié)，故又常稱為無結(jié)光電探測器。這種元件在光照下會改變自身的電阻率，光照愈強，元件自身的電阻率愈小，因此常常又稱光敏電阻或光導(dǎo)管。本征型光敏電阻一般在室溫下工作，適用于可見光和近紅外輻射探測；非本征型光敏電阻通常必須在低溫條件下工作，常用于中、遠外輻射探測。由于光敏電阻沒有極性，只要把它當(dāng)做電阻值隨光照強度而變化的可變電阻器對待即可，因此在電子電路、儀器儀表、光電控制、計量分析、光電制導(dǎo)、激光外差探測等領(lǐng)域獲得了十分廣泛的應(yīng)用。常見的光敏電阻有CdS、CdSe、PbS以及TeCdHg等。其中CdS是工業(yè)上應(yīng)用最多的，而PbS主要用于軍事裝備。

36.光頻外差探測技術(shù)：原理：基于兩束相干光在探測器光敏面上的相干效應(yīng)。故也常稱為光波的相干探測。相干光：振動方向相同，振動頻率相同，相位相同或相位差保持恒定。37.曼萊-羅威關(guān)系：公式（P307頁）

相互作用中三個光電場光子數(shù)的變化關(guān)系：ω1和ω3的光子數(shù)之和及ω2和ω3的光子數(shù)之和在非線性過程中始終保持不變。ω1與ω2光子數(shù)之差保持不變。如果頻率為ω1與ω2的兩個光子同時湮滅，可以產(chǎn)生頻率為ω3的一個光子，這就是和頻與倍頻的情況。反過來ω3光子湮滅，同時產(chǎn)生兩個頻率為ω1與ω2的光子，這就是參量產(chǎn)生的過程。

38.相位匹配技術(shù)：為有效的進行非線性光學(xué)頻率變換，必須使參與互作用的光波在介質(zhì)中傳播時具有相同的相速度。實現(xiàn)有效頻率變換的方法之一是相位匹配技術(shù)，利用非線性晶體的雙折射與色散特性達到相位匹配。39.單軸晶體的相位匹配條件及匹配角：(折射率)負單軸晶體——n0>ne。正單軸晶體——ne>n0.40.二次諧波的產(chǎn)生：能量守恒和動量守恒（P314頁）

41.參量振蕩器：光學(xué)參量振蕩器（OPO）是利用非線性晶體的混頻特性來實現(xiàn)頻率變換的器件，其中有一個或兩個光波具有振蕩特性，具有諧振腔。具有調(diào)諧范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單及工作可靠等特性。光學(xué)參量放大的原理：實質(zhì)上是一個差頻產(chǎn)生的三波混頻過程。由曼萊-羅威關(guān)系可知，在差頻過程中，每湮滅一個最高頻率的光子，同時要產(chǎn)生兩個低頻光子，在此過程中這兩個低頻獲得增益，因此光學(xué)參量放大器可作為他們的放大器。如果將非線性晶體置于諧振腔中，并用強的泵浦光照射，當(dāng)增益超過損耗時，在腔內(nèi)可以從噪聲中建立起相當(dāng)強的信號光及空閑光。在光學(xué)參量振蕩器中建立起來的兩種頻率的光波，任何一個光波都可以稱為信號光或者空閑光。

42.參量振蕩器的閾值：判斷閾值與什么參量有關(guān)系？（P331頁公式）

式中，k=

；gs為模耦合系數(shù)；l為有效參量增益長度；τ為1/e處脈沖半寬度；L=L’+(n-1)l;L’為OPO腔長；l為非線性晶體長度；n為信號輸出 100μJ時（定義為閾值臨界狀態(tài)）腔內(nèi)振蕩次數(shù)；Pn為閾值處信號波能量；P0為參量量子噪聲能量；a為參量光在介質(zhì)中的場吸收系數(shù)；R為腔內(nèi)各種損耗的總和。

43.光的干涉：用波的疊加而引起強度從新分配的現(xiàn)象。三個必要條件：頻率相等，兩束光存在相互平行的振動分量，位相差δ（P）恒定。

第四篇：光電子技術(shù)(論文)

光電子技術(shù)是繼微電子技術(shù)之后近30年來迅猛發(fā)展的綜合性高新技術(shù)。1962年半導(dǎo)體激光器的誕生是近代科學(xué)技術(shù)史上一個重大事件。經(jīng)歷十多年的初期探索，從70年代后期起，隨著半導(dǎo)體光電子器件和硅基光導(dǎo)纖維兩大基礎(chǔ)元件在原理和制造工藝上的突破，光子技術(shù)與電子技術(shù)開始結(jié)合并形成了具有強大生命力的信息光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。

光電子技術(shù)是一個比較龐大的體系，它包括信息傳輸，如光纖通信、空間和海底光通信等；信息處理，如計算機光互連、光計算、光交換等；信息獲取，如光學(xué)傳感和遙感、光纖傳感等；信息存儲，如光盤、全息存儲技術(shù)等；信息顯示，如大屏幕平板顯示、激光打印和印刷等。其中信息光電子技術(shù)是光電子學(xué)領(lǐng)域中最為活躍的分支。在信息技術(shù)發(fā)展過程中，電子作為信息的載體作出了巨大的貢獻。但它也在速率、容量和空間相容性等方面受到嚴峻的挑戰(zhàn)。采用光子作為信息的載體，其響應(yīng)速度可達到飛秒量級、比電子快三個數(shù)量級以上，加之光子的高度并行處理能力，不存在電磁串?dāng)_和路徑延遲等缺點，使其具有超出電子的信息容量與處理速度的潛力。充分地綜合利用電子和光子兩大微觀信息載體各自的優(yōu)點，必將大大改善電子通信設(shè)備、電子計算機和電子儀器的性能。

如果說微電子技術(shù)推動了以計算機,因特網(wǎng),光纖通信等為代表的信息技術(shù)的高速 發(fā)展,改變了人們的生活方式,使得知識 經(jīng)濟 初見端倪,那么隨著信息技術(shù)的發(fā)展,大容 量光纖通信 網(wǎng)絡(luò) 的建設(shè),光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用.美國商務(wù)部指出: “90 年 代, 全世界的光子產(chǎn)業(yè)以比微電子產(chǎn)業(yè)高得多的速度發(fā)展, 誰在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動權(quán), 誰就將在 21 世紀的尖端科技較量中奪魁”.日本《呼聲》月刊也有類似的評論: “21 世紀具 有代表意義 的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),第一是光電子產(chǎn)業(yè),第二是信息通信產(chǎn)業(yè),第三是健康和福利產(chǎn) 業(yè)……” ,可以斷言,光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類 科學(xué) 技術(shù)的革命.1 世界光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠遠超過當(dāng)初人們的預(yù)料, 光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒 介,現(xiàn)在世界上大約有 60%的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸,到 20 世紀末將達到 85%,但從目前光 纖通信的整體水平來看, 仍處于初級階段, 光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發(fā)出來.目前, 各種新技術(shù)層出不窮,密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM,在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光 信號,以提高單根光纖的傳輸能力),摻鉺光纖放大器技術(shù)(EDFA,可將光信號直接放大, 具有輸出功率高,噪聲小,增益帶寬等優(yōu)點)已取得突破性進展并得到廣泛的應(yīng)用.現(xiàn)在 DWDM 系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中,光電技術(shù)的比例將從過去比重不到 10%達到 90%.一種全新 的,無需進行任何光電變換的光波通信——“全光通信” ,由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放 大器技術(shù)的進展,也日趨成熟,將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用,給全球的 通信業(yè)帶來蓬勃生機.為此提供支撐的就是半導(dǎo)體光電子器件和部件.光電子器件和技術(shù)已 形成一個快速增長的,巨大的光電子產(chǎn)業(yè),對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越大的作用.美國光 電子產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會估計,到 2003 年,光電子產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值將達 2000 億美元.Internet 應(yīng)用的飛速增長對電信骨干網(wǎng)帶寬提出越來越高的需求,為滿足需求的增長, 人們可以鋪設(shè)更多的光纖,或靠提高單路光的信息運載量(現(xiàn)在主干網(wǎng)可以分別工作在 2.5Gbps 和 10Gbps, 并已有 40Gbps 的演示性設(shè)備)但更主要的方法卻是靠發(fā)展波分復(fù)用技.術(shù),增加光纖內(nèi)通光的路數(shù)(光波分復(fù)用的實驗記錄已經(jīng)達到 2.64Tbps).報告稱雖然 10 年內(nèi)全光通信還不會全面商業(yè)化,但是全光交換將在幾年內(nèi)成為市場主流,報告也指出盡管光學(xué)部件市場被大公司所占據(jù),但仍有創(chuàng)新性公司進入的可能.2 我國的光電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)近10 年來我國光電子技術(shù)研究在國家 “863” 計劃和有關(guān)部門的支持下有了突飛猛進的 進展,在很多領(lǐng)域同國外先進國家只有兩三年的距離,個別領(lǐng)域還處于世界領(lǐng)先地位.國內(nèi)光 電子 有關(guān)產(chǎn)業(yè)基地在光電子器件,部件和子系統(tǒng)(如激光器,探測器,光收 發(fā)模塊,EDFA,無源光器件)等已經(jīng)占領(lǐng)了國內(nèi)較大的市場份額,初步具備同國外大公司 競爭的能力,在毫無市場保護的情況下,靠自己的力量爭得了一席之地,市場營銷逐年有較 大的增長, 個別產(chǎn)品還取得國際市場相關(guān)產(chǎn)品中的銷量最大的成績.我國相應(yīng)研究 發(fā)展 基 地和本領(lǐng)域高 技術(shù)公司的許多產(chǎn)品填補了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的空白,打破國外產(chǎn)品在市場上的 壟斷地位,同時爭取進入國際市場.中國盟摻鉺光纖放大器(EDFA)是高速大容量光纖通信系統(tǒng)必需的關(guān)鍵部件,國內(nèi) 企業(yè) 產(chǎn) 品占國內(nèi)市場 40%的份額.我國也是目前國際上少數(shù)幾個有能力研制 PIC 和 OEIC 的國家.808nm 大功率激 光器及其泵浦的固體綠光激光器, 670nm 紅光激光器已產(chǎn)品化和商品化并 批量占領(lǐng)國際市場.國內(nèi)移動通信的光纖直放站所用的光電器件,90%使用國產(chǎn)器件,國 產(chǎn) 1.55mDFB 激光器 戰(zhàn)勝了國外器件,占領(lǐng)了 100%的國內(nèi)市場.但是,我們應(yīng)當(dāng)認識到在我國光電子技術(shù)發(fā)展中,光電子器件,部件雖是光通信,光顯 示,光存儲等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵部分,但在整個系統(tǒng)和設(shè)備成本中所占的比重較小,其產(chǎn)值 較低,目前科研開發(fā)主要處于跟蹤和小批量生產(chǎn)階段,光電子產(chǎn)業(yè)所需的規(guī)模化,產(chǎn)業(yè)化生 產(chǎn)技術(shù)目前還未有實質(zhì)突破;國內(nèi)研究生產(chǎn)的光電器件和部件有相當(dāng)部分還未能滿足整機和 系統(tǒng)的要求,導(dǎo)致國外器件占據(jù)國內(nèi)市場相當(dāng)多的份額;在機制上仍未擺脫科研,生產(chǎn),市 場相互脫離的狀況.我國在光電子技術(shù)方面是與國際水平差距相對較小的一個領(lǐng)域, 與世界發(fā)達國家?guī)缀跬?時起步.但是我們應(yīng)該清醒地認識到我國制造技術(shù)的落后和材料水平有限, 而國際上光電子 產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入加速發(fā)展階段, 留給我們的時間只有三到五年, 如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化的技 術(shù)發(fā)展階段進入,就會失去大好時機.機不可失,時不再來,到產(chǎn)業(yè)化后期時將要花數(shù)倍的 力量才能彌補,也許會徹底失去時機,受制于人.如果一個國家在一代元件上沒有足夠的投資以發(fā)展自主能力, 就會給外國競爭者提供進 入并占領(lǐng)下幾代技術(shù)市場的機會.因而在關(guān)鍵器件,部件等方面,要通過引進社會資金和風(fēng) 險投資,知識產(chǎn)權(quán)入股,開發(fā)人員持股等方式加快我國光電子成果的產(chǎn)業(yè)化步伐,鼓勵科研 人員成果轉(zhuǎn)化.只要貫徹有“有所為,有所不為”的方針,狠抓創(chuàng)新和高技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,打破 行業(yè)界限,按市場機制聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)研究和開發(fā)單位,共同作好光電子產(chǎn)業(yè)化的工作,就一 定能發(fā)展我國的光電子事業(yè),有望在研究上取得突破,在產(chǎn)業(yè)上形成規(guī)模 經(jīng)濟 ,取得我國 在該領(lǐng)域應(yīng)有的市場份額.1

第五篇：光電子總結(jié)

周口師范學(xué)院2013~2014學(xué)第二學(xué)期期末考試

《光電子學(xué)基礎(chǔ) 》試卷

物理與機電工程學(xué)院 光電子技術(shù)科學(xué)專業(yè) 李潔 201105100039

激光器的種類和應(yīng)用

激光器的種類

按功率分:超大功率、大功率、中功率、小功率激光器.按輸出激光連續(xù)性狀況分：連續(xù)激光器、脈沖激光器；按泵浦方法分：光泵浦激光器、電泵浦激光器等。一般按激光工作物質(zhì)的類型來劃分:氣體.液體.固體.半導(dǎo)體激光器

氣體激光器

以氣體為工作物質(zhì)的激光器。

目前應(yīng)用最廣泛的一類激光器：小功率He-Ne激光器，大功率二氧化碳激光器等。大多數(shù)能連續(xù)工作，激勵過程中涉及能級較固定，采用氣體放電中的電子碰撞激發(fā)。根據(jù)能級躍遷類型，又分為原子、離子、分子、準分子型氣體激光器。

1.原子氣體激光器

工作物質(zhì)：中性氣體原子。

典型代表：He-Ne激光器。其激活介質(zhì)按He:Ne=1:10填充，氖提供激光躍遷能級

2.離子氣體激光器

工作物質(zhì)：離子氣體。

輸出波長：大多在紫外和可見光區(qū)域，輸出功率比原子氣體激光器高。

3.分子氣體激光器

工作物質(zhì)：中性氣體分子的激光器。

代表: CO2激光器，其能級與分子的振動和轉(zhuǎn)動有關(guān)。充氣：

又可分為直流放電型、橫向放電大氣壓(TEA)型和波導(dǎo)型

4.準分子激光器

工作物質(zhì)：稀有氣體或稀有氣體與鹵素氣體的混合氣體，液體激光器

激光工作物質(zhì)：液體。

可分為無機液體激光器和有機液體激光器。染料激光器最有代表性，典型例子：若丹明6G染料激光器。

固體激光器

激光工作物質(zhì)：生長期間人為摻入雜質(zhì)原子的晶體。

特點：體積小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)，易維護，輸出功率大且適于調(diào)Q產(chǎn)生高功率脈沖、鎖模產(chǎn)生超短脈沖

典型例子：紅寶石激光器、Nd:YAG（摻釹的釔鋁石榴石激光器）、鈦藍寶石激光器等。半導(dǎo)體激光器

工作物質(zhì)：半導(dǎo)體材料（主要是化合物半導(dǎo)體）

泵浦：電流注入

激光器的應(yīng)用

繼固體激光器后, 氣體激光器、化學(xué)激光器、染料激光器、原子激光器、離子激光器、半導(dǎo)體激光器、X 射線激光器和光纖激光器相繼問世, 運用范疇也擴展到比如電子、輕工、包裝、禮物、小五金工業(yè)、醫(yī)療器械、汽車、機械制作、鋼鐵、冶金、石油等, 為傳統(tǒng)工業(yè)的技能改造和制作業(yè)的現(xiàn)代化供給領(lǐng)先的技能裝備。

激光與通常光對比有4個特性即: 單色性(單一波長)、相干性、方向性和高光強。激光束易于傳輸, 其時刻特性和空間特功用夠別離操控, 經(jīng)集合后可得到極小的光斑, 具有極高功率密度的激光光束能夠熔化、氣化任何資料, 也可對資料的有些區(qū)域進行精細疾速加工。加工過程中輸入工件的熱量小,熱影響區(qū)和熱變形小;加工功率高;易于完成自動化。激光技能是一門歸納性高新技能, 觸及光學(xué)、機械學(xué)、電子學(xué)等學(xué)科。一樣, 激光加工設(shè)備也觸及到很多學(xué)科, 因此決議了它的高科技性和高收益率?？v觀世界和國內(nèi)激光運用狀況經(jīng)過多年的研討開發(fā)和完善, 今世的激光器和激光加工技能與設(shè)備已適當(dāng)老練, 形成了系列激光加工技能。

我們來介紹激光加工技能在金屬切開、焊接方面的運用狀況。激光切開的特色及運用

激光切開是當(dāng)時各國運用最多的激光加工技能, 在國外許多范疇, 例如, 汽車制作業(yè)和機床制作業(yè)都選用激光切開進行鈑金零部件的加工。跟著大功率激光器光束質(zhì)量的不斷提高, 激光切開的加工目標(biāo)規(guī)劃將愈加廣泛, 簡直包含了一切的金屬和非金屬資料。例如能夠運用激光對高硬度、高脆性、高熔點的資料進行形狀雜亂的三維立體零件切開, 這也正是激光切開的優(yōu)勢地點。

激光切開的幾項關(guān)鍵技能是光、機、電一體化的歸納技能。激光光束的參數(shù)、機器與數(shù)控體系的功用和精度都直接影響激光切開的功率和質(zhì)量。激光切開的精準度、功率和質(zhì)量因不一樣的參數(shù)而改動, 如切開功率、速度、頻率、資料厚度及原料等, 故操作人員的豐厚經(jīng)歷特別重要。

激光切開的首要長處

(1)切開質(zhì)量好: 切斷寬度窄，精度高、切斷外表粗糙度好, 切縫通常不需求二次加工即可焊接。

(2)切開速度快, 例如選用2kW激光功率, 厚度8mm的碳鋼切開速度為1.6m/min;厚度2mm的不銹鋼切開速度為3.5m/min, 熱影響區(qū)小, 變形極小。

(3)清洗、安全、無污染, 大大改進了操作人員的作業(yè)環(huán)境。

激光切開歸于非觸摸光學(xué)熱加工, 被譽為“永不磨損的全能東西”。工件能夠進行恣意方法的嚴密排料或套裁, 使原資料得到充分運用。因為對錯觸摸加工, 加工后的零件的歪曲表象降至最低并減少了磨損量。

其實激光切開亦有其不足之處, 就精度和切斷外表粗度而言, 激光切開未能超越電加工, 就切開厚度而言難以達到火焰和等離子切開的水準。別的它亦不能像轉(zhuǎn)塔沖床一樣進行成型、攻牙及折邊等。

激光切開的典型運用汽車范疇的運用

領(lǐng)先的三維激光設(shè)備, 不光能夠完成車體零件的切開, 還可完成整個轎車車身全體的切開、焊接、熱處理、熔覆、乃至三維丈量, 然后完成慣例加工無法完成的技能需求。德國通快公司的三維激光設(shè)備在奔、通用公司、福特公司、雷諾公司、SKODA公司、歐寶公司、SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克萊斯勒公司成功地運用多年。航空范疇的廣泛運用

世界上很多的航空發(fā)動機公司選用三維激光設(shè)備進行燃燒器段的高溫合金資料的切開和打孔使命, 在軍用和民用航空器的鋁合金資料或特別資料的激光切開都獲得了成功。

2.激光焊接的特色及運用

激光焊接是一種高速度、非觸摸、變形極小的焊接方法, 十分合適很多而接連的在線加工。跟著激光設(shè)備和加工技能的開展, 激光焊接才能也在不斷增強。當(dāng)前, 運用4kW的C02激光器焊接1mm的板材, 焊接速度高達20m/min, 例如, 汽車職業(yè)的轎車箱底的大板拼接焊接作業(yè)等。激光焊接的方法首要有傳導(dǎo)焊和穿透焊2 種。當(dāng)前全球的激光運用首要以穿透焊為主。近些年來, 高功率萬瓦級激光器在機械、汽車、鋼鐵等工業(yè)部門獲得了日益廣泛的運用。

激光焊接機與其他焊接技能對比, 首要長處是:

(1)激光焊接速度快, 焊縫深寬比很大(可達5~10), 變形小。

(2)合適于精細件、箱體件和有密封需求焊接件的加工。激光束經(jīng)集合后可獲得很小的光斑, 能精細定位, 可運用于大批量自動化出產(chǎn), 不只出產(chǎn)功率大大提高, 且熱影響區(qū)小, 焊點無污染, 大大提高了焊接的質(zhì)量。

(3)激光焊縫機械功用好, 通常焊縫的機械功用均強于母材。

激光焊接的典型運用激光焊接汽車用大板拼接的運用

為了滿意汽車職業(yè)對寬幅鋼板和特別功用鋼板的需求, 經(jīng)過激光焊接進行大板拼接, 滿意汽車廠大型三維功用沖壓件的需求。全球汽車制作商都已完成此類部件的激光焊接運用。例如, 奔馳、寶馬、通用、豐田、歐寶SAAB、戴姆勒一克萊斯勒等很多公司都早已運用。能夠把1m寬的冷軋鋼板, 經(jīng)過激光焊接, 拼成2m 寬的鋼板。激光焊接在齒輪加工方面的運用

激光焊接齒輪的技能從根本上改動了傳統(tǒng)的描繪和制作理念, 為齒輪箱體類部件的加工供給了非常好的經(jīng)濟性和更為緊湊的布局。運用激光焊接齒輪技能, 需求先加工整個環(huán)狀長齒圈, 然后截成若干個齒圈, 再別離依據(jù)齒輪箱的需求焊在傳動軸上

激光加工技能已在很多范疇得到廣泛運用, 跟著激光加工技能、設(shè)備、技能研討的不斷深入, 將具有更寬廣的運用遠景。