光电子技术领域的研究进展

光电子技术领域的研究进展

姓名：吴雄峰

学号：119084061 摘要：随着科学的进步，光电子技术得到了蓬勃的发展。他不仅由多科学互相融合和互相渗透，而且在各个科学领域的应用也十分广泛，随着光电子技术应用的快速发展以及在其他科技领域的渗透，又形成了许多市场可观、发展潜力巨大的光电子产业，毋庸置疑，光电子技术对推动21世纪信息技术的发展至关重要。本文旨在通过介绍光电子技术的概念和研究内容、光电子技术领域的发展历史、光电子技术领域的现状、以及光电子技术领域的展望来讲述光电子技术领域的研究进展。 关键词：光电子技术、发展、现状、展望。

一、光电子技术的概念和研究内容 光电子技术指利用光子激发电子或电子跃迁产生光子的物理现象所能提供的手段 和方法, 它的核心内容是实现光电和电光转换。作为具有比电子更高频率和速度的信息载体, 以其不存在电磁串扰和路径延迟的优点，光电子技术在信息领域的应用无可替代。

当代社会和经济发展中，信息的容量日益聚增，随着高容量和高速度的信息发展，电子学和微电子学遇到其局限性，而光作为更高频率和速度的信息载体，会使信息技术的发展产生突破，信息的探测，传输，存储，显示，运算和处理将由光子和电子共同参与来完成，所以，光电子技术的主要应用在信息领域。 光电子技术属于信息技术的关键“硬件设备”之一，提供把全世界计算机联系起来的可能，甚至可以和卫星或外星球组成网络，目前成为组成覆盖范围巨大的因特网的支柱技术。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。

光电子技术的研究范围为光与物质中的电子相互作用及能量转换的关系以及相关技术，其主要研究内容是光源激光化、传输波导化、手段电子化、电子学理论模式以及处理方法光学化。

光电子技术研究的先后内容为首先是辐射光源（激光光源），接着是光辐射探测器（激光探测器，PN 结探测器），然后是光成像系统（CCD ），最后发展为现在的信息显示技术。

二、光电子技术领域的发展历史

光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术是由光学技术和电子学技术相结合而形成的。1962年半导体激光器的诞是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起随 1

着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。可以说光电子学技术是电子学技术在光频波段的延伸与扩展。

其中，光电子技术领域在我国的发展如下。我国光电子技术和发展，从“六五”起步，开始发展以激光技术为主的光电子技术。1987年科技部把信息光电子列入“863”计划，给予支持，激光科学技术的研究和发展受到国家的很大重视，在国防建设和社会应用上起了重要作用。我国光电子产业的原始基础是军事光学，军用光电子学和红外技术。自60年代以来，我国依靠自己的力量，研制出“神龙”高功率激光装置，激光分离同位素装置，军用靶场激光经纬仪，激光卫星测距仪，高速摄影机，红外扫描仪等重要的军用光电子设备，并在此过程中，形成了实力雄厚的10多个光电子技术研究基地。70年代末，光纤通信的研究和开发也在我国兴起。80年代中期光盘技术和光电平面显示技术也得到发展。我国在" 八五" 计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造，已在" 九五" 计划中产生了效益。例如，12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。国家重大成套通信设备2.5Gbps 同步数字系列（SDH ）光通信系统，于1997年研制开发成功，现已广泛应用于国家通信骨干网的建设。

信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中, 电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体, 其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上, 加之光子的高度并行处理能力, 不存在电磁串扰和路径延迟等缺点, 使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点, 必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。光通信技术是光电子技术的一个主要方面, 分无线光通信和光纤通信。无线光通信技术应用于空-空, 地-空, 地-地光通信以及星际光通信网, 主要为军用和专业用。光纤通信技术在长距离和主干线应用上已趋完善, 今后光纤通信主要应用于局域网络, 计算机网络和多媒体通信进入家庭。 三、光电子技术领域的现状

国外光电子元器件和系统业已形成产业。最近几年来，光纤通信发展最为迅速。激光作为一种崭新的独特的科学研究的测量手段已成为当前研究超快现象的唯一方法和研究超精细结构、光与物质相互作用过程的重要手段，激光作为一种加工工具和医疗机械已被广泛采用，促进了传统机械和医疗机械的革新。

目前，我国的光电子行业在激光、红外线、夜视、光纤、光电检测、分析测试仪器、激光加工、遥感等技术及光电子元器件方面做了大量的工作，取得了可喜的成果。现在我国已经研制、生产多种光电子器件及大型高精度光电子设备和系统。其中，有些一接近国际水平。这些光电子产品以成功的用于机械、冶金、能源、交通、通讯、电子、医疗、军事等部门，在国民经济的发展以及国防建设中发挥了重要的作用。

四、光电子技术领域的展望

1、固态化、小型化、集成化和廉价化

目前，在各类光电子器件中固态化最差的是激光器。军事上用量最大的固态激光器还使用效率较低、寿命较短的抽运灯，有时还要带一个冷却冰箱，很累赘。20世纪80年代以来，出现了可以代替抽运灯的大功率激光二极管阵列。预期在不久的将来，固态化将成为激光器的主流。

2

平板显示器素有“巨型微电子器件”之称。以平板显示器取代阴极射线管作为仪器设备的显示器，可以显著减小整机的体积、质量和功耗，避免电磁辐射的影响。

2、工作波段范围扩大和响应速度加快

激光器是光波段的相干辐射源，然而迄今为止，只有一些为数不多的固定波长器件和覆盖了较宽范围而功率不大的可调谐器件，不能适应不同应用对波长的需求。为了满足形形色色的使用要求，人们正在利用各种途径研制特定波长的激光器，包括探索新的激光工作介质和利用非线性光学效应产生新波段或新的可调谐波段。

光电探测器覆盖的波段已很宽，但是许多探测器响应速度还较慢，或在快响应时灵敏度变差。为此，人们正在研究快速响应单元、多元和面阵光电探测器，首先将攻克若干特定波长的快响应高灵敏度探测器以及高速CCD 。

3、更加适应恶劣环境

光电子器件从实验室走向应用现场，包括工业环境、战场环境乃至太空环境，必须经受严酷的环境考验。为此，有很多工作要做。为适应高、低温环境，采用保温、恒温、散热和制冷技术；为了抗核辐射和宇宙射线辐射，采用抗辐射加固技术。此外，一些基于新的工作原理、具有更好环境适应性的光电子器件不久将会问世。

五、小结

光电子技术在当今信息时代愈发占有重要的关键地位，至今光电子技术的应用已涉及科技，经济，军事和社会发展的各领域。信息的探测，传输，存储，显示，运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。21世纪是光电子发挥作用的时代。在这样的一个发达的、信息共享的社会中，光电子技术发挥着异常重要的作用，没有光电子技术，在今天的社会，我们是寸步难行的，我们也不会有美好的生活。在以后的社会中，光电子技术必将越来越得到普及、得到应用，必将会把我们带进一个更加神奇的世界！让我们拭目以待吧！

参考文献：

1. 光电子技术的发展动态；

2. 光电子技术的发展与应用；

3. 光电子相关概念；

4. 光电子技术发展态势分析及应用论文；

5. 光电子学论文；

6. 现代光电子的发展现状_特征和趋势；

7. 光电子技术现状与应用前景。

3