光电子学范文

光电子学范文第1篇

《激光与光电子学进展》（CN：31-1690/TN）是一本有较高学术价值的大型月刊，自创刊以来，选题新奇而不失报道广度，服务大众而不失理论高度。颇受业界和广大读者的关注和好评。

《激光与光电子学进展》旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。

光电子学范文第2篇

关键词　课程设计　光电子学　教学　实践

中图分类号：G642

文献标识码：A

光电子学是光信息科学与技术专业一门理论与实践并重的专业基础课，是后续专业课程学习和毕业后从事光电类研究和开发重要基础。围绕“厚基础、宽口径、高素质、强实践、重创新”的人才培养模式，除了开设光电技术实验外，我们还开设了光电子学课程设计。与光电技术实验相比，光电子学课程设计更能发挥学生的主动性和创造性，学生通过课程设计过程对教学内容进行综合应用，而且把已经学过的激光技术、工程光学、物理光学、数字电子技术等相关课程的理论知识综合应用于课程设计，加强了学生的综合实践训练，知识应用能力明显提高。

1 课程设计的教学组织及实施

1.1 课程设计题目的选定

课程设计一般教学时间较短（2周左右），在这么短的时间内，如何有效培养学生将理论知识运用到实践中去的能力是一个值得探讨的问题。尽管学生对光电子学、激光技术、物理光学等相关课程的理论知识有所掌握，缺乏应用于实际的训练，难以进行复杂的系统设计。因此，在突出课程重点内容的基础上将知识面适当拓宽，着重于学生基本技能的培养，设计的题目难易适中，不宜过大过于复杂，以便让学生有一个循序渐近的学习过程。另一方面，课程设计在选题上应考虑到与当前应用领域和产业的充分结合。设计题目具有一定的实用价值，激发学生学习的主动性、积极性。为保证每个学生都有一定的工作量，达到训练效果，根据学生人数拟定题目，每个题目最多三个学生。学生根据兴趣自由选题，题目选定之后，根据设计题目的内容和任务进行小组讨论，明确个人分工，以便于进行考核与检查。

1.2 课程设计的实施

根据课程设计题目的内容和任务，学生通过文献调研，运用相关理论知识对设计题目进行分析，经过组内讨论，提出相应的设计方案，说明设计原理，对设计方案进行理论、仿真或实验等相关分析，记录相关实验现象、实验数据、遇到的问题以及解决方式等详细资料，分析设计的可行性，对原来的设计方案进行优化或更改。

1.3 课程设计的考核

课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分。平时成绩主要考核学生出勤、进度、学习态度、资料占有量等总体表现，占总成绩的20%。设计报告主要考核学生的设计报告，如设计原理的论述，方案的论证，结果的分析，书写格式等方面，占总成绩的60%。答辩主要考核学生掌握知识的准确程度、熟练程度、口头表达能力，占总成绩的20%。在评定成绩时，我们还参照每个学生在小组内的具体分工，根据承担工作量的多少进行成绩划分。

2 目前存在的一些问题

我校光信息专业建设起步较晚，课程设计教学过程中还存在一些问题，需要借鉴其他院校的教学模式，结合自身特点进行教学改革。（1）课程设计是在理论课讲授结束后进行的，两者没有有效地衔接；（2）课程设计题目是老师制定，没有有效发挥学生的主动性和创新性；（3）制定更加详细的评分标准，完善考核体系；（4）师资力量薄弱。

3 课程设计教学改革的一些举措

3.1 加强专业课教学与课程设计的衔接

课程设计光电子学课程结束之后进行的，专业课教学与课程设计教学有意识地融合与衔接十分重要。在课堂理论知识教学过程中，广泛收集资料，结合光电技术的实际范例详细剖析光电子学基本原理的应用，使枯燥的专业课教学变成类似于“案例教学”，激发学生的学习兴趣，还可以启发和引导学生理论联系实际。在专业课理论教学阶段，把课程设计的题目、任务和设计要求等相关信息作为案例告诉学生，让学生带着问题去学习，加强理论教学与课程设计的联系。因此，课程设计不再是两周时间，而是贯穿于整个专业课学习阶段，学生在课堂教学中对课程设计已经具有初步的认识和准备，进入课程设计后，节省了课程设计时间，学生有更多的时间对设计题目进行思考，设计方案更加优化，有利于学生创造性的发挥。

3.2 发挥学生的创新性，进行自主选题

课程设计具有很强的实践性，是学生将理论应用于实践的一次训练。因此，在制定课程设计题目时应与实际应用相联系。在教师制定课程设计的同时，可以组织学生根据自己的兴趣爱好自主制定设计题目，鼓励学生利用教材、文献、专利等相关资料，进行独立思考，拿出自己设想与方案。

3.3 完善考核体系

课程设计不同于专业课教学，强调的是学生的实践能力。如何监控教学过程，客观反映学生的学习成果，成为教学质量保障的重要问题。我们将课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分，并制定了相应的评分标准。学生需认真填写考勤表，详细记录自己遇到的问题和解决过程，填写小组讨论记录表，每个学生在课程设计期间的表现被如实记录，尽可能消除个别学生完全不动手的情况，让每组所有的学生都参与到课程设计中来。综合设计题目之间的差异以及学生课程设计的学习过程对学生课程设计的成绩进行评价。既激发了学生学习的积极性和主动性，又规范了教师的教学活动，有效保障了教学质量。

3.4 加强师资团队建设，增强课程设计的指导

教师指导是保障课程设计教学质量，提高学生实践能力的关键环节。在课程设计教学过程中，教师应起到组织、引导、检查以及解决问题的作用。教师要及时掌握每组学生的课程设计状况，参与小组讨论，在鼓励学生发挥主动性的同时，给予正确的引导，帮助他们解决疑难问题，以保证课程设计教学质量。

4 结束语

光电子学课程设计是培养学生实践能力的重要环节。结合本校光信息科学与技术专业的教学体系现状，我们对光电子学课程设计的组织模式进行了初步的改革与实践。在课程设计中尽可能调动学生的主观能动性，从课程设计的选题、设计内容的实现与总结答辩，都由学生自己完成，取得了较好的实践效果，提高了学生理论联系实际的能力。但仍然存在一定问题，在今后的教学中还需不断探讨，进一步提高课程设计的质量。

参考文献

[1]　闫秋会,南晓红等.课程设计教学模式的研究[J].西安建筑科技大学学报,2008(4):94-97.

[2]　张碧莹,邢菊香.课程设计的实践性教学研究[J].内蒙古水利,2012(1):174.

光电子学范文第3篇

关键词：菲涅尔；光电子学；光场分析

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0254-03

《光电子学与光电器件》是一门实践性与应用型很强的课程。学生在学习了光电子学的基本理论知识的同时，还需要通过实验课进一步理解和消化一些基本原理和基本元件，掌握光电子学的基本技能。相应的实验课的建设直接影响学生的培养质量，影响学生今后进行科研的能力，是学科建设的重要内容之一。如何构建课程体系以及在课程中引入相应的知识训练，是一个重要的研究课题。随着光通信系统技术的飞速发展，光学元件的制作工艺也在突飞猛进。菲涅尔透镜作为一种二元光学元件，在制作工艺上有着加工工艺简单、成本低、易于与其他光路集成等优点，在光束整形、光互连、光照明、太阳能利用等方面都有着广泛的应用前景。菲涅尔透镜又叫菲涅尔波带片，是基于光的衍射理论制作的光学元件。根据菲涅尔衍射理论，在对波前进行比较粗糙的分割，组成一些同心圆环，使得到达波前一点的光程相差半个波长，经过振幅叠加可以达到聚焦的目的。为加强学生对波动光学方面基础知识、基本理论和基本技能的理解和掌握，养成用波动理论分析光学问题的思维习惯，了解菲涅尔透镜的设计与分析方法，吉林大学电子科学与工程学院特为本科生开设《光电子学与光电器件》课程这门专业课。

一、几何光学的局限性

因为在日常生活中遇见的有关光的问题绝大多数都属于几何光学的问题，几何光学比较直观，解决问题的方法比较简单，本科生在进行光电子学实验的时候往往习惯于用几何光学的知识去理解激光，思考问题仅仅停留在宏观尺度上。但是几何光学有局限性，除了直线传播定律之外，作为几何光学基础的另外两条定律――反射定律和折射定律，也都只在波长很小的条件下或者在宏观尺度上应用才能成立。几何光学原理的适用范围是有限度的。光电子学实验主要是培养学生用微观的思维去理解光、了解光的波动性。按照几何光学的知识，激光通过凸透镜会聚焦到一点，如果这个点没有大小，此处能量密度将是无穷大，这是不符合科学的，所以，聚焦的焦点处应该为一个焦斑，用几何光学的知识无法计算出此处焦斑的大小及其能量分布情况。实验过程中，可以测的激光焦点最小为光波长量级的光斑，称为埃里斑，能量主要集中在埃里斑的中心，在埃里斑的周围会有光环，其能量分布如图1所示。

学生这种几何光学的思维定势会影响他们对实验结果的分析以及面对问题时所采取的解决方法。为了让学生在现有知识条件下，就能理解解决这一光学问题，从而改变他们这种思维定势，我们在《光电子学与光电器件实验课》引入菲涅尔理论的应用，对实验项目中的实验现象尽可能让学生用波动光学的知识去理解，从而改变学生波动光学的思维习惯。

二、菲涅尔理论

根据菲涅尔理论，波前上每一个点都可以看成一个新的震动中心，它们发出的次波在空间某一点振动的所有次波的相干叠加即为该点的光强。利用公式描述如下：

其中（P）是波面上P点的复振幅，K是比例常数，F是倾斜因子，d∑是面元。

通过这一公式的形式我们可以看出，经过一个复杂的曲面积分，按照理论，可以计算出激光光场中任何一点的光强。但是这个积分计算是非常复杂的，一般的学生很难完成。如果我们的实验课中让学生进行这样枯燥无味的数学计算，不但不能提高学生波动光学的思维习惯，同时还会影响学生的学习兴趣，这与我们实验课培养学生实验技能的宗旨是相违背的。

可以利用上面的公式，不需要复杂的曲面积分，借助于计算机的快速处理能力，设计出一个激光光场分析系统，在比较短的时间内计算出各种光学元件的光场情况，从而让学生用波动光学的知识去理解激光。在利用菲涅尔公式进行光场分析的时候，学生需要了解激光波长、材料折射率、光学元件的形貌等参数，这些都是光电子学中比较重要的概念。

如在进行《氦-氖激光器模式分析》实验项目的时候，学生可以利用光场分析系统模拟出氦氖激光的情况，然后利用CCD等仪器测量实际的模式，经过对比就可以发现两者之间的误差，并进行误差分析。再比如《氦-氖激光器高斯光束与发散角测量》实验项目，可以让学生在分析系统中计算发散角的大小，以及利用最小二乘法对激光光强分布情况进行拟合，对高斯分布情况进行分析，从而让学生对高斯激光有一个更深入的了解，然后利用CCD对高斯激光发散角测试系统进行测试。这一过程对学生来说可以深入强化其对光电子学概念的理解，同时提高他们对光电子学的兴趣。

三、光场分析系统

光场分析系统为我们自主研发的一套分析软件。该软件主要是针对《光电子学与光电器件实验》教学而设计，学生在使用过程中可以自由设计实验系统中各个光学元件的参数。比如，学生可以设置激光波长，不同的波长会根据光的颜色来进行区分；可以任意设定凸透镜的表面形貌，从而可以让学生了解球面透镜与非球面透镜的区别；可以设定高斯光束中能量分布情况，从而可以比较准确地测量高斯光束的发散角等参数；还可以对菲涅尔波带片的聚焦情况进行模拟，同时还可以模拟非对称的椭圆形波带片，这种非对称光学元件在边发射激光器光束整形方面有很大的应用前景。

四、八阶梯相位型菲涅尔透镜设计与分析

根据菲涅尔衍射公式，我们可以设计菲涅尔波带片，每个圆环的半径满足以下公式：

其中，R1为最小圆环的半径。如果我们对前面所提到的波带片每个波带进行划分，根据不同的波带设定不同的光程，可以制作高阶波带片。公式如下：

rm+f=（f+mλ/2）2 （3）

（由于光波长一般较短，我们可以认为mλ

波带片衍射效率公式为：

当n=2、4、8时，波带片理论衍射效率分别为40.5%，81%，95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。

为获得更高的衍射效率，我们设计高阶波带片阵列。当n=8时，波带片理论衍射效率为最高95.1%。为产生相位匹配，必须考虑材料折射率，适当选择每个波带的厚度。厚度公式如下：

其中N为波带片阶数，n为材料折射率，对于n=

1.56的材料，为波带片达到相位匹配，我们设计每层高度为118纳米，一共8层亚波带，半径为18微米，根据公式（4）可以求得该菲涅尔透镜焦距为74微米，模型如下图所示。

然后，我们利用光场分析系统模拟这种菲涅尔透镜的聚焦情况。首先分析主轴上光强分布情况，得到菲涅尔透镜主焦点位置。从图中我们可以看出，主焦点的位置与利用公式获得的主焦点位置比较符合。

然后我们继续分析焦点位置在径向的光场分布情况，获得如下光场能量分布图形与焦点处能量分布情况（图4）。

从图中我们可以看出，实际的聚焦情况与我们分析系统分析出的菲涅尔透镜焦点情况基本完全符合。下图为焦点处光场分布的立体图。

五、总结

光电子学是光学和电学相结合并加以融合的技术领域，相应的实验课在学习光电子学过程中非常重要。本文根据光电子学与光电器件实验课程的特点以及学生在实验过程中所面临的问题，在教学过程中引入菲涅尔理论的应用，设计匹配实验项目的光场分析系统，本文合理采用计算机软件应用作为教学手段，提高授课质量，增加课程设计性实验环节，将实验教学与科研培训相结合，引导学生发现并解决问题。

参考文献：

[1]李海金，刘义，等.《光电子学》课程建设的探索与实践[J].实验科学与技术，2012，（4）：126-128.

[2]姚琼，孟洲，等.《光电子学》课程建设的实践与思考[J].高等教育研究学报，2009，32（3）：91-92.

[3]赵凯华，钟锡华.光学[M].北京大学出版社，2008：188-190.

[4]陈岐岱，吴东，等.基秒激光直写相位波带片[J].Appl.Phys.Lett，91，171105（2007）.

光电子学范文第4篇

8.光子晶体光纤光栅在生物和化学传感器领域研究进展 罗涛，顾铮(先)，Luo Tao，Gu Zhengtian

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11.远距离激光成像雷达进展 孙建锋，闫爱民，刘德安，刘立人，Sun Jianfeng，Yan Aimin，Liu Dean，Liu Liren

12.隐身技术的研究进展 王琦，张大伟，袁丽萌，陈家璧，庄松林，Wang Qi，Zhang Dawei，Yuan Limeng，Chen Jiabi，Zhuang Songlin

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光电子学范文第5篇

关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）11-0138-02

一、介绍

光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。

光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。

因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。

二、课程特点及专业培养目标

光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。

我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。

三、教学改革探索

1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。

2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。

3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。

4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。

参考文献：

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[2]张向华.专业课教学应遵循的教学规律[J].辽宁教育学院学报，2014，（4）：71.

[3]陈小刚，陈俊风，林善明.《光电子技术》课程设计改革的探索[A].光电技术与系统文选[C].2005.

[4]梁红兵.提速光电子技术与产业[N].中国电子报，2001.

[5]柴金华.《光电子学基础》课程“两结合”与“三要素”教学内容的研究与实践[A].中国光学学会，2010年光学大会论文集[C].2010.

[6]葛剑虹.多方位能力培养――“光电子学”双语课程建设的体会[A].中国光学学会2011年学术大会摘要集[C].2011.

光电子学范文第6篇

同样道理,我们有性能很高的CPU来处理信息,也有带宽足够的光缆来传输信息,但计算机之间的信息传递却卡在了通信光纤的两端,即将电信号转化为光信号的发送端和将光信号转化为电信号的接受端。

对于那些不在乎钞票同时对体积也没有过要求的用户,这早已不是问题。但要让笔记本电脑甚至消费电子产品的用户享受到光纤互联带来的高速体验,还要有赖于硅光电子学的重大突破。

光纤通信:通讯过程不易

高锟和基尔比分别获得2009年和2000年诺贝尔物理学奖,在光纤通信和集成电路方面作出了杰出的贡献。而光纤通信与集成电路关联的基础是光电效应,爱因斯坦因发现光电效应定律而获得1921年诺贝尔物理学奖,尽管爱因斯坦创立的相对论名气更大。

简单地说,光纤通信就是在发送端将电信号转换成光信号,经过光纤传输后,在接收端再将光信号转换为电信号。但其工程实现就没那么简单了,特别是数据的发送和接受部分。

发送端的光发送机由光源、驱动电路和辅助电路构成。光源通常使用的是激光二极管,因为激光二极管发光光谱较窄(单色性较好),亮度高(光功率大)。驱动电路的作用是将电信号调制到光波上,辅助电路则主要是做功率和温度的自动控制。因为Ⅲ、Ⅴ族元素的温度特性不稳定,导致激光二极管的激光波长随温度漂移,需要通过温控电路和半导体制冷器来保证温度的恒定。

最终,多路激光二极管发出的调制光还要通过复用器馈入光纤。

在接收端,多路光信号通过解复用器后,由雪崩光电管将微弱的光信号还原为电信号,从而完成电信号到光信号再到电信号的过程。

硅光电子学:并非简单集成

要想把装满了各种分立元器件的光发射机或光接收机的机箱缩小有两种方法:一是尽可能地减少各种元器件的几何尺寸,最终实现机箱尺寸的缩小,这种方法作用是十分有限的。另一种方法就是另起炉灶,采用物理世界的“微雕大师”――集成电路工艺。

尽管基尔比获得诺奖,但他发明的方法却从来没有被大规模采用,而与他同一时期采用平面工艺发明集成电路的诺伊斯,虽因心脏病过早离世而未能获得诺贝尔物理学奖,但他发明的平面工艺一直被半导体业沿用至现在。而今,诺伊斯创立的英特尔公司里,研究人员又在硅光电子学领域作出了开创性的重大突破。

集成电路产业的成功,实质上是硅工艺的成功,硅工艺给产业带来的是尺寸的急剧缩小和成本的大幅下降。但要在硅片上实现上述各种分立元器件的功能,谈何容易。

首先遇到的就是光源问题。光纤通信使用的激光二极管通常采用元素周期表中Ⅲ族的镓、铟与Ⅴ族的磷、砷等元素的化合物制造。多年来,人们也用Ⅴ族元素硅进行尝试,但都未获得成功。用常规的方法是无法让硅发光的,而且硅不具有光放大的特性,所以单纯使用硅不可能产生激光。

得益于1930年诺贝尔物理学奖获得者、印度学者拉曼的科学发现,2005年,英特尔的研究人员利用拉曼效应,终于让硅发出了光。之后,英特尔研究人员又与加州大学合作,巧妙地利用范德瓦尔兹力将一片微小的磷化铟(InP)材料牢固地“粘”在硅片上,构成了光放大器,这样,硅发出的光在硅片上蚀刻出的谐振腔两端往复振荡,在经过谐振光路上的InP放大,最终形成激光。通过蚀刻不同长度的谐振腔,可以在一定范围内获得不同波长的激光输出。硅拉曼激光器的单色性很好,实际占用带宽只有20nm,换句话说,100nm的光谱带宽中,可以容纳5路光信号。整个激光器的长为1mm,宽为0.15mm。

而在光信号的调制上,则根据半导体PN结的光学折射率与载流子的浓度相关的特性,利用电压来控制PN结中载流子的浓度,调制通过PN结的激光,从而实现光调制。

最终,不同波长的调制激光经过多路器耦合到光纤中。

由于硅材料具有良好的温度稳定性,在省却了恒温电路和半导体制冷器后,仍然保持很好的波长稳定性。接收端的结构相对于发送端而言简单不少,其中最为关键的是承担光电转换作用的雪崩光电管。通常,这种器件使用的是价格较贵的InP材料。2008年,英特尔研究人员使用硅和CMOS工艺研制出雪崩光电探测器,并创造了新的性能记录――340GHz的增益带宽积。

至此,基于硅光电子学的障碍都已被突破。

IT产业前途:有光则明

过去半个世纪中,半导体平面工艺仅仅专注于不断缩小晶体管的尺寸,就给世界带来如此之大的变化。而今, CMOS工艺不仅集成了多种原来不同器件的功能,而且还以成本的优势,让硅光电子学得以快速普及。

硅光电子学不仅可以用于计算机、消费电子产品等系统之间的通信,也可以用在系统内部板级之间的通信,甚至可以用于SiP(单系统封装)芯片内部通信。当然,光纤入户最后一公里问题也将迎刃而解。

硅光电子学有效地解决了通信瓶颈问题,这在商用,特别是高性能计算领域更为重要。在现有的采用集群系统的高性能计算机中,节点间的光纤通信设备的费用是一笔非常大的开销,而且其体积和功耗也不容忽视。使用硅光电子学的成果,不仅可以圆满地解决上述问题,而且可以把光通信延伸到节点服务器的板卡级,从根本上解决高性能计算机的通信瓶颈问题。

硅光电子学已经步入实用阶段,去年,英特尔已经演示了在两台笔记本电脑之间用光纤替代UBS电缆进行互联。

光电子学范文第7篇

关键词 光电子技术；发展态势；应用实践；信息技术

中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0005-02

光电子技术学科涉及了光学、电子学、光电子学、计算机等技术理论，是一种由多学科相互交叉并渗透形成的一项技术。光电子技术是将光子学为研究核心，电子学为研究支撑的新型技术，兼容了电子技术，而且还具有微电子技术不能相比的优越性，有了更广阔的应用领域和发展空间。21世纪是一个光电子共同作用的时代，光电子技术的高效发展有利于促进世界相关技术的融合、渗透，有利于各科学技术之间相互作用，更好的为社会经济发展做贡献。

1 光电子技术概述

光电子技术更加确切的应该称为光电子信息技术，实现光能与电能的转换是它的核心内容，是指利用光子激发电子或者电子跃迁来产生光子物理现象所提供的一种技术方法。光电子技术是信息技术中一个重要的硬件设备，加大了把全世界计算机进行联系的可能性，也给和卫星或外星联系组成网络提供了希望，是因特网的支柱技术。光电子技术从20世纪60年代产生以来，在众多高新技术发展中它的发展最为迅速，在我国的众多领域内均已被应用、推广。

随着社会经济的快速发展，时代的信息容量不断增加，反映出了信息发展的高容量性以及高速度性在电子学与微电子学技术发展上的局限，而光的高频率与高速度的信息处理特点逐渐在信息技术发展中取得突破性的发展，将信息的探测、传输、显示、运算、储存和处理都使用光子与电子技术相结合来参与完成，确定了光电子技术在信息领域的地位。

2 光电子技术的发展态势与应用实践

1）在传统领域中，光电子技术的发展与应用。光电子技术对改造我国传统产业技术和发展新兴技术产业都有积极作用，对产业结构优化也有促进作用。光电子技术具有准确、快速、精密、高效等优势，能够有效的提高产业的加工水平，增加产业的竞争力和附加值。以激光加工技术为例分析，激光加工技术通常应用在我国重点发展领域，飞机、航天、汽车、通信等领域，其生产特点有加工效率高、速度快、变形小、质量高、易控制，有助于实现自动化生产。能够很大程度的降低生产成本，提高产品的质量，对提高国际竞争力也有重要的积极作用。

2）现代能源结构中，光电子技术的发展与应用。在美国、日本等众多国家都制定了光伏技术的长久发展计划。各国将提高光电池转换效率与稳定性为技术开发方向，逐渐降低产品的生产成本，提高产业效率，扩大产业发展。目前在世界范围内，商业化和半商业化的生产模式已经有80多个国家和地区形成，增长值已经达到16%，市场的开拓也从空间开拓转向了地面的系统应用，甚至在驱动交通工具的领域也逐渐被应用。据相关报道，在世界发展中，对太阳能住宅的建造投资已经达到了600亿美元，光电子技术在建造太阳能住宅中主要是将用光伏技术制作的光电池作为住宅屋顶、墙面、窗户等建材，随着经济和技术的发展，这种新型能源的应用规模也在不断扩大，相关人员分析到2016年，在太阳能住宅的投资规模会扩大一倍，投资将达1300亿

美元。

太阳能光伏技术的应用形成了一种新型能源，太阳能光纤技术发电系统主要是利用太阳电池半导体材料的一种光纤效应，主要是将太阳光辐射能转化为电能的新型的一种发电系统。因世界经济的快速发展，能源出现供不应求现象，经济发展与能源短缺之间的矛盾越来越严重，于是世界各国逐渐的将发展目标统一转向了光伏发电，制定了长期的光伏技术发展计划。光电子技术为光伏发电创造了高性能的材料与电子元件，很大程度的提高了光能的转化率。光电子技术的不断发展扩大了光伏发电的应用范围，上到航天器，下到家用电器，大到兆瓦级电站，小到儿童玩具，都充满着光伏电源，21世纪注定了是光伏技术的发展时代。

3）军事领域中，光电子技术的发展与应用。光电子技术的独特优势可以应用在毁灭性武器、精密制导、监测、瞄准、频谱分析等技术领域。光电子技术能够提高国防的反应能力和准确攻击的能力，为军事领域提供又准又快的信息。光电子技术目前已经成为了军事领域发展的主流技术，逐渐成为了国防军事现代化的发展支柱。

在军事领域，光电子技术的发展主要体现在两个方面：①激光聚变的应用。激光聚变是一种未来能源，它有巨大的军用价值，它能够模仿氢弹爆炸的过程，代替了成本高、危险性大的空中或地下核试验，有效解决了改进核武器的性能的难题。到目前为止，激光致盲武器已经逐渐装备到部队，舰载与机载激光反导器也已经走出了实验室；②电光技术目前已经发展成为了军方的核心技术。随着世界光电子技术的快速发展，美国国防防务水平也呈递增的形势发展，美国平均每年用在防务光电技术开发上的费用就能达到50亿美元。

4）在硅材料中，光电子技术的发展与应用。把硅当材料制造的光电子元器件称为硅光电子学，这是一门新兴技术，具有很大的发展前景。用硅晶体当作材料制造的光电二极管有量子效率高、响应快、噪声低、体积小、动态工作范围大、寿命长等优势，通常被应用在微弱、快速光信号探测等方面。硅光电子学技术的应用能够给世界带来更先进的数字设备，在性能方面能得到前所未有的突破，硅光电子学是未来发展的重点。

5）在尖端科学技术领域中，光电子的发展与应用。光电子技术对科学技术的发展有积极作用，光电子技术所涉及到的科学领域都是未来发展的尖端科技，如兆兆纪元，这是1996年由惠普公司提出的，是为了满足人类在信息时代的不断增加的新需求，是人们想要在10到15年内实现的一个梦想。具体兆兆纪元技术在传输技术上，每秒兆兆位千线，运用远程的传输网络；处理技术上，每秒运算万亿次计算；存储技术上，有兆兆字节的数据库，有数兆兆字节的盘片驱动和数千兆位的记忆芯片。光纤传输的容量、光处理的能力和光储存的密度都在快速提高，光电子技术的发展态势能够充分实现这个梦想，

再如HIV免疫系统的检测技术。相关人员已经使用光学生物医学仪器在研究艾滋病病毒上取得了巨大成果，有利于研制出能够有效抵抗艾滋病病毒的新药。在尖端的生物学实验室中应用光学探测，比如研究定量衍生的DNA与定量化的聚合酶链反应PCR，对人类抵抗HIV病毒有非常重要的作用。

3 结束语

光电子技术在这个信息化时代的作用越来越重要，现如今，光电子学的应用已经发展到了经济、军事、科技与社会发展的各个领域，信息的传输、探测、运算、显示、处理与存储等都需要光子技术与电子技术共同参与完成。在世界范围内，光电子技术现已被确定为是未来经济发展的制高点，是未来经济建设中推动传统产业的技术改造工程、结构优化和新产的发展的关键力量，所以各国要加强对光电子技术的研究，推动光电子技术在各个领域中的应用范围，促进世界经济现代化的发展

进程。

参考文献

光电子学范文第8篇

深圳市半导体照明产业开始于上世纪九十年代初期,经过十几年的发展,尤其是经过成立基地以来的高速发展,在产业总体规模、企业数量方面,已经成为国内最大和最集中的地区,具有较强的产业扩张基础。深圳基地聚集了300多家相关企业,占全国同行业企业总数的70%以上。2007年度产业规模约150亿元,从业人员超过12万人,注

册资本超20亿。

发展现状

目前深圳已成为LED背光源全球主要的生产和供应基地、LED显示屏国内最大的生产和供应基地,在封装和特种工业照明领域也已成为国内主要生产地区。在产业总体规模、企业数量等方面,深圳已经成为国内半导体照明产业最大和最集中的地区。具有较强的产业扩张基础。在科研条件方面,深圳大学光电子学研究所是深圳颇具实力的研究机构,该研究所由深圳市政府累计投资1.5亿元兴建而成,已经完成多项光电子科研成果。

空间分布

深圳半导体照明产业园设立在宝安光明高新技术产业园区内,作为深圳市未来发展LED产业的核心区,引导市内LED企业逐步向该园区集中。园区首期开发3平方公里,规划引进100-200家企业,划分为生产应用、研发与孵化、行政管理、休闲生活等功能区。

资本流向

总投资320亿元人民币,首期投资128.9亿元人民币,80余亿港元设备已经顺利引进并进行调试,正在逐步投入生产。该产业基地建成后,可实现年产值1000亿元人民币以上。

产业链情况

包括半导体照明晶片制造企业,外延片制造企业,封装测试企业以及LED器件应用企业等。

发展目标

基地的发展目标是2010年达到年销售198亿元,在LED背光源、白光通用照明领域实现突破,继续保持在LED器件封装和LED显示屏上全国领先的优势,从外延、芯片到封装及应用形成比较完整的高端产业链和创新链,建成具有国际水平的技术研发平台,培育一批具有国际竞争力的公司,形成若干世界品牌产品,掌握一批核心技术,建成我国半导体照明产业技术创新的重要示范基地和全球重要的LED产品研发和生产基地。

重点科研院所及其研究方向

光电子学范文第9篇

《光学与光电技术》（双月刊）创刊于2003年，由湖北省科学技术协会主管，华中光电技术研究所;湖北省光学学会;武汉光电国家研究中心主办，CN刊号为：42-1696/O3，自创刊以来，颇受业界和广大读者的关注和好评。

《光学与光电技术》主要刊载光学与光电子技术领域在应用基础研究前沿开展的战略性和前瞻性的研究工作，包括光电子材料与器件、激光科学与技术、军用光电技术与系统、光电成像与检测、光通信系统与智能网络、光电信息处理、光电信息存储、生物医学光子学、光纤光学、纳米光电子学、微纳光电子机械系统、LED与固态照明、光学显示技术及其他相关学科。

光电子学范文第10篇

本书共有10章：1.简要介绍了本书的读者对象、使用方法、组织架构等；2.统计基础，对统计方面的基础理论知识展开详细描述，包括统计思维、数据格式、绘图方式、概率分布等；3.统计推断，讲述了参数点估计、假设检验、总体样本、人口分布的概率图和测试及蒙特卡罗模拟等；4.统计模型，包括模型简介、回归模型和实验设计分析等；5.多变量统计的基础，主要包括多变量随机抽样、多变量数据可视化、样品几何形状、广义方差等；6.多变量统计推断，包括平均向量推论、两个总体的均值矢量比较、方差-协方差矩阵的推论等；7.主成分分析，主要讲解其定义和性质、停止规则、残差分析、统计推断等；8.典型相关分析，描述数学公式、实际应用、典型相关回归等理论；9.判别和分类，主要包括两个或几个总体分类和空间平滑的分类分析；10.聚类分析，包括相似和非相似方法、层次和非层次聚类算法等。

本书强调几何直观的概念理解，所有的例子都比较简单，并提供背景解释。贯穿全书的习题集和解决方案包含部分数值计算结果，读者可以方便地确认自己方法的准确性。

本书是成像科学多变量统计学课程中一本非常优秀的图书，适合本科和研究生阅读。该书也可为从事成像、光学和光电子学领域每天需要进行数据处理分析的专业人士提供有价值的参考。

Peter Bajorski博士是罗切斯特理工学院统计学系的副教授，他在统计学研究领域包括回归技术、多变量分析、实验设计、非参数方法和可视化方法等，成像研究包括光谱图像目标检测等。

聂树真，

助理研究员

（中国科学院光电研究院）

Nie Shuzhen，Assistant Professor