光电技术应用范文
时间：2023-11-24 17:15:06
光电技术应用篇1
关键词：太阳能；光伏发电系统；蓄电池组；逆变器
1 前言
传统的煤炭、石油等一次能源是不可再生的，终归要走向枯竭。提高能源利用效率、开发新能源、加强可持续能源的利用，是解决经济和社会快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。太阳能是所有可再生能源类型中以其资源储存量高、占用土地资源少、分布广泛等优势成为一致公认的最具开发潜力的新能源，而光伏发电更是因为其污染几乎为零及能源转换环节少的特征成为太阳能利用中最为广泛应用的一种方式，并成为各国普遍重视的一种新能源利用方式。从我国国家发展战略来看， 大力开发太阳能资源是能够保证我国能源供给、实现节能减排、促进产业结构调整及发展新兴战略性行业最终实现可持续发展的重要条件。
2 光伏发电基本原理
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种发电系统。太阳能半导体晶片上部为N型半导体，下部为P型半导体，当P型半导体和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长决定，光被晶体硅吸收后，在PN结中产生成对正负电荷，PN结区域的正负电荷被分离，形成外电流场。如果将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间，负载将有电流流过。太阳能半导体晶片通过有序的组合形成太阳能电池组件，若干太阳能电池组件构成太阳能电池方阵。
3 光伏发电系统构成
光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组件、控制器、蓄电池、逆变器等组成
3.1 太阳能光伏电池组件
太阳能光伏电池组件由太阳能电池片经串并组合，并用高强度、高透光、性能强的太阳能专用钢化玻璃及高性能、耐紫外线辐射的专用密封材料层压而成，形成不同规格的电池板，即太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。目前工程上采用的光伏电池主要有：单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池三种。
3.2 控制器
控制器的作用是使太阳能电池和蓄电池高效、安全、可靠地工作，以获得最高效率并延长蓄电池的使用寿命。控制器对蓄电池的充、放电进行控制，并按照负载的电源需求控制太阳能电池组件和蓄电池对负载的输出电能。
控制器是整个光伏发电系统的核心部分，通过控制器对蓄电池充放电条件加以限制，防止蓄电池反充电、过充电及过放电。另外，控制器还应具有电路短路保护、反接保护、雷电保护及温度补偿等功能。
3.3 蓄电池
蓄电池组是太阳能光伏发电系统中的储能装置，由它将太阳能电池方阵从太阳辐射能转换来的直流电转换为化学能储存起来，以供负载应用。由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能使负载正常工作。
蓄电池容量应在满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量的存储下来，并能存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。但若容量过大，使蓄电池处在亏电状态，将影响蓄电池寿命，造成浪费。
3.4 逆变器
逆变器可分为自激式振荡逆变和他激式震荡逆变，按照波形可以分为方波逆变器和正弦波逆变器。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电，经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率、额定电压等匹配的正弦波交流电源，供系统终端用户使用。逆变器具有电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。
4 光伏发电系统设计
光伏发电系统总的设计原则是在保证满足负载用电需要的前提下，确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量，以尽量减少投资，即同时考虑可靠性及经济性。系统设计总体考虑主要是通过技术经济分析合理地确定满足要求的太阳能电池组成件数量和蓄电池容量，包括安全性、可靠性方面的要求。
在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。
4.1 蓄电池容量计算
设计蓄电池容量的基本公式见下：
Bc=A×Ql×Nl×To/Cc
式中：Bc―蓄电池容量（Ah）；
A―安全系数，取1.1～1.4之间；
Ql―负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数（Ah）；
Nl―最长连续阴雨天数；
To―温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；
Cc―蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85。
4.2 太阳能电池方阵设计
1）太阳能电池组件串联数Ns的基本公式见下：
Ns=UR/Uoc=（UF+UD+Uc）/Uoc
式中：UR―太阳能电池方阵输出最小电压（V）；
Uoc―太阳能电池组件的最佳工作电压（V）；
UF―蓄电池浮充电压（V）；
UD―二极管压降，一般取0.7V；
UOC―其它因数引起的压降。
2）太阳能电池组件并联数Np的基本公式见下：
Np=（Bcb+Nw×Ql）/（Qp×Nw）
式中：Bcb―需补充的蓄电池容量（Ah）；
Nw―两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数；
Qp―太阳能电池组件日发电量（Ah）。
3）太阳能电池方阵功率的基本公式见下：
根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P：
P=Po×Ns×Np
式中：Po―太阳能电池组件的额定功率（W）。
4.3 最大功率点跟踪（MPPT）
目前光伏电源能源利用率较低、供电稳定性与可靠性也不高。光伏系统的最大功率点跟踪方法可以最大限度地利用光伏电池所产生的直流电能，通过实时检测光伏阵列的输出功率和一定的控制算法预测当前工况下阵列可能的最大功率输出，从而改变当前的阻抗情况来满足最大功率输出的要求。这样即使太阳能电池的结温升高使得阵列的输出功率减少，系统仍然可以运行在当前工况下的最佳状态。常用的MPPT实现方法有：定电压跟踪法、功率反馈法、扰动观测法、导纳增量法、实际测量法。
4.4 孤岛效应
由于光伏并网发电系统直接将太阳能逆变后输送到电网，所以需要各种完善的保护措施。除了通常的电流、电压和频率监测保护外，还需要考虑一种特殊的故障状态，即孤岛状态。所谓孤岛，电网由于电气故障、人为或自然等原因中断供电时，光伏并网系统未能及时检测出停电状态并脱离电网，使该系统和周围的负载组成一个不受电力公司掌控的自给供电孤岛的情况。一般采用具有反孤岛功能的并网逆变器，当向孤岛负载中的任一种供电时，能够在10个电网周期内检测出孤岛状态并停止供电。
5 结束语
近年来，随着国内能源消耗量的日渐攀升，国内能源供应日趋紧张，成本持续创新高。与此同时，太阳能光伏技术不断得到创新和发展，非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本逐渐降低，生产技术已日趋成熟。专家预测，我国城乡建设和太阳能光伏发电的有效结合，并切实实施光伏并网发电，将逐步优化我国的传统能源结构，对于解决因传统能源使用而造成的环境问题、改善生态环境、解决能源供应紧张和实现人类健康和可持续发展等具有重要意义。
参考文献：
[1]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.
[2]周志敏，纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与实用实例[M].北京：电子工业出版社，2010.
[3]全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇―电气[M].北京：中国计划出版社，2007.
光电技术应用篇2
1 光电子技术科学的概述
1.1 光电子技术科学的概念
光电子技术自从在20世纪60年代诞生开始之后，在各个领域中得到了广泛的应用。具体来说，光电子技术科学是一项将光子、电子两项技术进行有效结合的高新技术科学，与微电子技术相对，光电子技术具有一定的优点。而光电子技术科学包括了光电子学、电子学、光学和计算机技术等众多学科，其将各学科进行相互的融合、渗透，是光电信息产业的基本和核心。
1.2 我国光电子技术科学的发展现状
随着我国信息技术产业的不断发展和规模的扩大，在各地中大量的兴建产业园区，为国家经济结构的调整起到了保障的作用，尤其是在我国加入了 WTO之后，对于光电信息产业的发展和规模提出了更加严峻的考验。目前在我国的各个地域中都建立了具有合理性的光电子产业园区，使我国的光电子产业格局得到初步的确定，但是对于光电子产业园区来说，其仍然处在发展阶段中。在时代和社会不断发展的环境下，尤其是信息时代的来临，光电子技术在众多领域中起到了重要的作用，并且对我国的科技水平和综合国力具有非常重要的意义。
2 光电子技术科学的实际应用(见图1)
图1 光电子技术科学的应用
2.1 光电子技术科学应用于民用领域
(1)液晶显示器。利用光电子技术对有源阵列液晶显示器进行制造，其主要是利用光刻技术，对薄膜晶体管着、色滤波器的阵列进行制作，并且通过对光学检测技术的利用，对显示器产品进行最后的监视。在显示器的制作中，光电子技术一直贯穿着整个过程，尤其是在诊断工艺的时候，对微粒的控制和检测则利用光学之后，还利用紫外光解决液晶在密封上的问题，最后，在对加工中存在的缺陷问题上利用了激光对其进行查找定位、处理。(2)信息储存。在进行信息储存的时候，主要采用的是DVD、CD等方式，其主要采用的技术就是利用光储存信号来进行储存的，而储存的容量大小则需要由写入的光源来进行决定，光盘储存量则和光斑之间具有反比的关系。从刚开始的时候，对于光电子激光器来说，主要采取的是气体激光器，随着社会的发展，逐渐发展成为半导体激光器。此时，当写入的光源产生的光斑则会与激光波的平方产生反比例的关系，使VCD、CD的储存量得到有效扩大。(3)通信技术。在通信技术领域中，应用光电子技术具有保密性高、信号容量大、结构轻便、通信距离远等优点，主要是利用激光技术，将信息都加载于激光束之上，利用激光束快速传播的方式来进行通信，与无线电技术相比，激光通信多了光电和光电转换过程，经由信号的转变其，将已有的影像、声音等进行转换，使其转成为电信号之后，将信号利用调制器进行调制成为一束激光，由于此调制成的激光参数会受到信号控制的影响，从而使信号在激光上得到加载。此时将激光利用发射端进行发射，在接收端进行接收，利用光检测器对电信号检测，最终使用调节器对信号进行还原。
2.2 光电子技术科学应用于军事领域
(1)激光测距仪。在飞机、坦克、火炮和舰艇中，激光测距仪是这些武器装备的重要组成技术装备，使各战术武器装备在系统上具有更强的攻击力，并且具有更高的准确性。通常情况下，能够使其首发的命中率高于80%，使各武器装备能够充分发挥自身的作用。(2)热摄像仪。在目前的热摄像仪中，GaAlAs/GaAa QW IRFPA是热摄像仪应用最为广泛的技术，而非制冷IRFPA的热摄像技术，不仅使在极度低温冷却的工作问题得到解决，而且还使热像仪在密度和成本上更具优势。在目前，非制冷热像仪主要应用在低中挡的传感器中，其所采用的阵列主要分为640×480、320×240，其可以进行探测的温差为0.05K。(3)预警和干扰设备。利用飞机对目标进行一系列的侦测，其主要利用的是加载在飞机上的光电子预警设备，其可以对空间坐标、技术参数等进行确定和侦测，经过相关判断之后，对存在的危险目标进行预警。其主要是利用在不同的物质上、背景上所产生的光电子电磁波存在不一致的反射，将四周反射出来的电磁波与目标进行差异性的比较，以此来得以识别和发现目标之后对其进行跟踪、预警。目前在火箭、导弹中的红外预警器得到应用。
3 结语
综上所述，光电子技术科学作为一项新兴的高新技术，其是在微电子技术之后进行发展的，可以说，光电子技术科学主要的重心点和中心点是光子学的研究，而为其进行支撑的则是电子学的研究。由于光电子技术科学的产生能够促进产业结构和技术的调整和改造，因此在民用领域和军用领域中得到普遍的应用，对社会经济发展、军事现代化作战中起到了促进作用。
光电技术应用篇3
关键词：光电幕墙；技术；应用
中图分类号：B82文献标识码： A
引言
随着科学的进步，建材行业的科研人员在研制环保节能型建材的同时，开始思考更为先进的能源生产型建材；为此，在确定建筑材料发展方向的同时，建材科研人员必须考虑：他们所研制的建材能否在满足建筑材料使用功能的同时，还能生产出维持建筑物运转时所需要的能源，此类建筑材料才是建材市场的发展方向，本文为光电幕墙技术原理、技术及应用作简要介绍。
一、光电幕墙的概念
光电幕墙是一种隔音、发电、装饰及安全的新型建筑幕墙，光电幕墙集合了幕墙技术与太阳能光电技术，在建筑行业是一种新型的功能性建筑幕墙，这种新型的功能性建筑幕墙技术，在建筑工程施工中可以发挥巨大的节能环保作用，建筑工程光电幕墙技术采用光电池技术，将对人体有害的太阳光转化为可以利用的电能，光电幕墙的核心技术是太阳能光电池技术，这种技术在发电的过程中不消耗能源、节能环保、无噪声、无污染、不产生对人体及环境有害的气体，这种光电幕墙技术在最大程度上体现了目前工业产品环保、节能的发展趋势，充分体现了建筑智能化的特点。光电幕墙系统包括太阳能光伏电池、逆变器、蓄电池组、太阳能控制器、负载等。
光电幕墙系统工作过程是：光电幕墙在太阳照射下，由光电板产生直流电，通过多极集电，即在太阳能控制器的控制下将光电幕墙产生的直流电通过蓄电池组储存起来，使用时，蓄电池组输出的直流经过逆变、变压等过程，转化成建筑物可供使用的交流电，送入供电网络或直接驱动负载。
二、光电幕墙的原理
光电幕墙的产生是在二十世纪初期, 由于世界经济的发展, 在一些国家出现能源危机, 因此光电幕墙开始研发。光电幕墙的技术原理主要是将太阳能转化成电能; 安装原理与普通幕墙类似, 主要的区别是光电幕墙通过对幕墙横料及竖料的技术处理, 保证了光电幕墙铝合金框架与光电系统可靠的分离,使得光电幕墙结构具有可靠的电绝缘性。
三、光电幕墙系统的技术
（一）总体设置原则
1.光电幕墙技术根据建筑物所处的周边环境、建筑外形、气候条件、使用功能、财务投资状况等因素，进行综合光电幕墙技术经济分析，确定光电幕墙技术在建筑物种的使用面积、安装方位和基本形式，并根据建筑物的电气设计方案，确定光电幕墙系统的供电负载以及物理和电工性能要求。
2.光电幕墙技术的结构设计要满足有关建筑幕墙的国家相关规定，满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物安全要求，光电幕墙技术符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、耐撞击、保温等技术标准，并且要确保光电幕墙技术用电过程中的安全，避免建筑光电幕墙发生安全事故。
3.光电幕墙技术的建筑设计阶段还要考虑光伏列阵对建筑物本身物理性能的影响，特别是建筑物的热环境。
4.光电幕墙技术因为要实现太阳能的最高效利用，所以在光电幕墙产品的安装设置中要遵循建筑物朝阳的原则。一般来说，光电幕墙要安装在建筑物中受阳光照射时间长的那些部位，如墙楣、女儿墙或屋顶等；通常光电幕墙应面南，或在东南和西南之间，在建筑物一定地理条件下也可面东和面西。
（二）幕墙支承结构
光电幕墙的结构设计内容主要包括幕墙节点设计、幕墙结构类型的选取、光电幕墙系统连线方式等。光电幕墙可以采用单元式、构件式等结构形式，可以是点式幕墙、明框幕墙、隐框幕墙等。但光电幕墙的结构设计要满足有关建筑幕墙的相关规定，满足建筑装饰性和抗震、抗风、平面内变形等建筑物的设计要求，符合建筑设计的水密性、气密性、隔声、保温、耐撞击等技术要求，同时要保证建筑物用电安全，是建筑物用电具有可靠的电绝缘性，能有效保护建筑工程中所集成的电池及导线等元器件，即使建筑物光电幕墙在雨雪等恶劣天气情况下，光电幕墙系统都不能出现短路、漏电等问题，光电幕墙系统更不能在可触摸部位出现危险的高电压。在建筑光电幕墙系统设计时应充分利用幕墙骨料内部的空腔，将光电幕墙系统中的电线隐藏起来，实现简洁的墙面效果。光电幕墙的结构设计还要考虑到便于使用过程中的维护和维修需要，设置光电幕墙系统必要的清洗和维护设施。
（三）光电板
将多个太阳能电池由一根导线有效的连接在一起，最终形成一个完整的光电板，光电板的规格要符合实际建筑物光电幕墙施工中的规划方案，光电模板作为光电幕墙的建筑材料使用，光电板必须具备建筑材料的使用要求：保温隔热、防水防潮、坚固耐用、适当的强度和刚度等性能等，如果光电幕墙光电板用于门、窗户、天窗等地方，就必须满足透光的要求，除了要有原有材料的使用性能及发电又可采光的要求，还要考虑材料在使用过程中的安全性能、外观和施工简便等因素。
（四）连接电路
电池之间的连线方式取决于建筑物光电幕墙系统设计对光电板输出电压的要求，采用并联或者串联连接的连接上市。光电幕墙系统设计过程中尽量考虑将电缆线安装在幕墙横、竖料的不可见内腔，同时要考虑便于光电幕墙系统拆卸维修，光电幕墙系统电路布线快捷、稳固。在雨、雪等恶劣天气情况下，光电幕墙系统不会出现漏电、短路等问题的发生。
（五）蓄电池组
光电幕墙系统在选择含有蓄电池的光伏发电系统时，统要综合考量选取最为合适的电池类型及型号。在光电幕墙系统中，对于蓄电池组的选择要有一定的规定，尽可能的选用使用期限长，自身消耗电能较低，充电较快以及放电能力较强的蓄电池，这样在光电幕墙系统中就能够达到降低维修的次数，降低光电幕墙工程成本的效果，现在光电幕墙系统较为合适的蓄电池种类一般包括铅酸蓄电池以及镉镍蓄电池。
四、光电幕墙的应用
早在100多年前，人们就发明了光电模板，利用光电浸入电解液的锌电板产生电，到了1954年，美国光电模板研究人员使用硅元素取得巨大成就，首先光电模板被用在宇宙航行上，在节能环保的现阶段，人们节能、环保、健康的意识不断的增强，科技发展进步光电模板已经广泛的应用到了建筑行业，光电幕墙得到了快速的发展。
随着我国人们节能环保意识的不断增强，我国各个行业正在逐渐接受这种光电幕墙技术。为了满足光电幕墙技术国内市场需求，已经有多家企业通过与海外企业进行合作、合资、引进、生产这种光电幕墙产品。在光电幕墙技术研发具有自主知识产权的光电幕墙产品方而，国内光电幕墙技术业界紧紧追踪国际先进技术，于2002年开发出具有自主知识产权的光电幕墙产品，光电幕墙技术并成功应用在位于深圳高新技术产业园区的方大集团科技中心大厦工程中，其采用的光电幕墙有效面积为93.8m2，设计峰值发电功率10.3kW，建筑标高97m，是我国第一幢光电幕墙建筑。
结束语
光电幕墙发展到如今，其技术已日趋成熟，制约其大规模应用的原因之一是其一次性投资过高，但是我们相信，随着生产应用规模的加大、科技水平的进一步发展，这一问题会得到逐步解决。代表着幕墙未来发展趋势，环保、节能的光电幕墙会有广阔的发展前景。
参考文献：
[1]陈力,李少敏.太阳能建筑一体化中光电幕墙技术的应用研究[J].电子技术与软件工程,2013,14:101.
[2]夏阳.基于新型玻璃幕墙技术的多功能建筑表皮系统研究[D].湖南大学,2012.
光电技术应用篇4
[关键词]太阳能；光伏发电技术；应用；前景
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0149-01
随着社会的不断发展，对于能源的需求也在不断增大。但资源的匮乏、能源的紧缺以及生态问题的日益突出成为目前最大的问题，引起了全世界的关注和担忧。此时人们认识到可持续发展的重要性，并开始关注资源的有效利用和管理。太阳能资源是一种干净、无污染、分布广泛的一种可再生资源，符合了当前环保节约的生产要求，逐渐被人们所认可和采用，并成为公认的理想化替代性能源之一。人们在太阳能研究基础上研究了光伏发电，实现了从太阳能到电能的有效转变，这对于人类生活来说具有重大意义。如果对于太阳能加大研究和探索，用它来代替石油、煤炭等不可再生资源将是全人类的福音。
一、太阳能光伏发电技术的原理
太阳能光伏发电系统是由光伏电池板、控制器和电能储存及变换环节构成的。这种新型的发电体系中太阳能电池起着调节转换的作用，也被称为光伏电池，太阳能电池之所以能够产生电源其主要的原因是光生伏特效应导致的。当太阳光线或其他一些光源照在这种特殊性能的电池上的时候，它会将全部的光线吸收到体内，从而形成光生电子―空穴对。光生电子和空穴在里面经过一些特殊的化学反应以后会出现相互离散的现象，异号电荷会不断地积累然后集中分布在两头，所谓的“光生电压”也就产生了，这就是太阳能发电的原理“光生伏特效应”[1]。要是把电极内部的两极进行导出处理，然后和负载连接在一起，“光生电流”就会从负载流出，在这种情况下就会引起功率的流失。可以无限获取的太阳的能量就能转换成我们日常生活以及生产所需的源源不断的能量了。
经过长时间仔细研究与分析我们总结出了这一伟大的转换工作之所以能够顺利完成的基本原理：①当电池板吸收了足够的太阳光线的时候，在其内部就会形成电子―空穴对产生，也就是所谓的“光生负载电子”，它们的主要区别就是电性是相反的，空穴带正电，电子带负电；②在半导体节中生成的具有特殊性的电场在化学反应的影响之下会将光生电流的两种性能却别开来[2]；③太阳能电池的正、负极分别收集光生载流子和空穴，在这种情况下电路中就会有电流出现，我们日常生活生产活动所需的电量就会出现。
二、太阳能光伏发电技术的具体应用
2.1 独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷用电是全天24h实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下，其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2.2 光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统；通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与发电功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
2.3 混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势，扬长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽可能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目的。
2.4 光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件，LED 与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势，并且照明周期较长，且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理，通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化，再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于 LED 照明和光伏发电技术同是直流电，因此转化过程并不需要借助变频器，这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外，在可充放蓄电池的辅助下，光伏发电在 LED照明中的技术优势必将更加突出。
三、太阳能光伏发电应用普及障碍及发展趋势
3.1 我们都知道太阳能属于一种绿色资源，而且随着科学技术的发展我国利用太阳能技术满足生活生产所需的技术水平也在不断提高，但是在这种新型的发电系统中还是存在各种不足之处需要我们进行调整和完善，主要表现在：使用策略、环保型和社会需求等，这些因素都在某一些程度上影响了这种新型发电体系的普及，另外，由于太阳能发电成本太高；制作所需的材料还是销售所需的市场都不再本土市场中，产业与市场倒挂现象严重；太阳能光伏产业投资出现的潮涌现象，这些都在很大程度上制约着太阳能光伏发电应用的普及。
3.2 发展趋势与发达国家相比，我国太阳能光伏发电还有很多需要完善的地方，需要政府及相关部门予以政策和资金上的支持，以保证新能源和可再生能源得以良好地发展。目前，我国政府对新能源和可再生能源的发展给予了高度重视，面对化石能源的枯竭，大量化石能源对环境的影响逐渐加剧，国家起草了可再生能源开发战略规划，为我国新能源以及可再生能源的长期发展制定了指导方针。在规划当中，对于新能源的利用效率提出了要求，其中发电总容量达到了6000万kW，太阳能光伏发电达到45万k W。未来我国太阳能光伏发电的总量将逐渐提升，覆盖的范围也将更为广泛，成为我国电业行业发展的主要能动力。相信通过各方面的协调配合以及努力，我国的太阳能光伏发电技术将向着更快、更好的方向发展。
参考文献：
[1] 张立文，张聚伟，田葳，张晓红.太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 应用能源技术，2010，03：4-8.
光电技术应用篇5
关键词：太阳能；光伏发电技术；应用
中图分类号：TK511文献标识码： A
一、太阳能光伏发电的优缺点
1、太阳能光伏发电的优点
与火力发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要是：从环境效益上说，太阳能光伏发电污染排放少，不会有资源枯竭的危险，使用者心理上更容易接受，符合现代人绿色环保的能源理念。从经济效益上说，太阳能光伏发电能源质量，不需要消耗燃料、不受地域限制，设施一旦投放，即可就地发电，经济效益显著。从技术角度而言，太阳能光伏发电技术已经日趋成熟，无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠，一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，维护成本低。
2、太阳能光伏发电的缺点
从环境效益上来说，光伏生产最重要的一个环节就是多晶硅的生产。多晶硅行业是个重污染的行业，国内尾气回收工艺不尽完善，晶硅副产品是四化硅是高毒物质，倾倒或掩埋四氯化硅将造成寸草不生土地几百年都无法使用等巨大的环境风险。
从经济效益上来说，虽然太阳能光伏一点投入使用后便会产生巨大的经济效益，但是在前期投入上，投入成本仍然是巨大的。他能量密度低、需要占用大量的土地资源，且受气候因素和地理位置的影响较大。再者，太阳能电池组件成本高昂，目前仍然达不到将其进行民用普及的水平。
从技术角度来说，目前太阳能光伏技术已经日趋成熟，但是目前太阳能电池生产成本迟迟不能降下来也可以说是一个技术难度。为了降低成本，现在普遍采用多晶硅代替电池中的单晶硅。多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量等是当前的主要技术问题。
二、太阳能光伏发电产业存在的一些问题
1、太阳能光伏发电并网问题
未来太阳能能源肯定是重要的能源供应来源，当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时，必须考虑其对电网电压频率控制的影响，必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。光伏发电的大规模接入增加了电网的安全稳定控制难度，如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。
2、光伏产业盲目扩张，产业和市场不对等，不利于行业健康发展
过去几年内，我国光伏产业界抓住欧美国家光伏市场的快速增长的机遇，利用国内人力和资源成本较低的比较优势，实现了迅速起步与发展壮大。但受全球光伏产业的产能迅速扩张以及金融危机影响，未来世界光伏市场将呈现供过于求的趋势，使光伏产业面临大规模洗牌。最近我国光伏企业已普遍停止扩产、削减产量。在这个洗牌过程中，利润率最高的环节也将逐渐转向下游的光伏发电运营业，使得出售光伏电力比出售光伏组件和系统具有更长远稳定的回报，这也是传统光伏产业界(光伏设备制造业)日益重视、极力呼吁启动国内光伏市场的根本原因。光伏产业没有形成一个权威机构管制，缺少长远发展规划实践，相关技术人才匮乏，研究力量薄弱，高端实验设施落后。
三、太阳能光伏发电技术的具体应用
1、独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷用电是全天24h实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下，其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2、光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统；通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与发电功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
3、混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势，扬长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽可能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目的。
4、光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件，LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势，并且照明周期较长，且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理，通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化，再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于LED照明和光伏发电技术同是直流电，因此转化过程并不需要借助变频器，这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外，在可充放蓄电池的辅助下，光伏发电在LED照明中的技术优势必将更加突出。
四、太阳能光伏发电产业未来发展方向
1、未来太阳能光伏发电产业一定会成本，使之普及开来
太阳作为一种高效环保的绿色能在未来一定会得到光伏的应用。通过加大资金投入和政策扶持力度和企业的创新研发力度，一定能够降低光伏发电系统成本。现阶段光伏技术最关键的问题，就是要提高电池效率和降低成本。通过采用更先进的电子器件及高效模块降低特定系统平衡成本；通过高效的生产方案、通用型材料的增用以及新蓄电池的观念等手段降低电池成本；通过引进先进封装技术及提高电池工作效率来降低特定模块的生产成本。最后，通过降低电池成本一定会降低太阳能光伏发电的整体成本。
2、未来民用太阳能光伏发电将大行其道
当太阳能光伏生产的整体成本降低之后，未来的民用太阳能产业一定会大行其道，将在通信和工业应用、农村和偏远地区得到广泛应用。太阳能光伏建筑一体化亦是未来的一个发展趋势，对于城市而言可以有效节约土地资源，提升高层建筑利用率。西部地区太阳能资源丰富地区农村光伏发电站的建设可以与风能发电系统互补满足农村基本用电要求。另外太阳能庭院灯，太阳能路灯等都将为家庭和市政建设节约能源。
太阳能光伏发电是一种清洁能源，零排放、无污染，且其技术日趋成熟、成本不断下降，已经适合规模应用，今后，太阳能光伏发电必将在公共建筑或民用建筑中广泛应用，光伏发电也将成为我国的一种常规能源。
结束语
综上所述，在现有技术的基础上，生产企业必须深入的加快研发节奏，降低生产成本，提高产品质量。政府方面更加需要推进绿色能源普及使用的进程，制定强有力的产业政策和法规条文，保障光伏产业的发展。伴随着人民环保意识的增强，我们相信在市场改革和政府政策的联动作用下，我国的光伏发产业必定能稳步健康发展。
参考文献
[1]柴亚盼.光伏发电系统发电效率研究[D].北京交通大学,2014.
[2]熊静.光伏并网发电系统的研究[D].南京理工大学,2014.
[3]胡云岩,张瑞英,王军.中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J].河北科技大学学报,2014,01:69-72.
光电技术应用篇6
【关键词】光纤通信技术;广播电视;传输
前言
广播电视的主要传播方式是光纤传输，实际上除了光纤传输的方式之外还有微波传输和卫星传输的方式，但是光纤传输本身具有一定的特性，非常适合广播电视的要求，比如成本比较低，但是传输的内容量非常大，因此，在广播电视传输中光纤通信技术的应用是非常重要的。
一、光纤技术
一般最基本的光纤系统也必须具有五个要素，光发射器、光接收器、中继器、耦合器和连接器。光源会产生光波的信号，而电视不仅仅有光影还有声音，音频还有电信号，光发射器能够将这两个信号转换成为光信号，都转换成为光信号之后就能够通过光缆传输给接收器，在接收器上再次进行转换，将光信号转化成为电信号，然后发送给终端[1]。因为在传输的过程当中，信号可能会有扭曲的情况，造成最终的成像可能会出现失真的情况，影响观众观看的效果，为了能够有效解决这一问题就需要中继器的参与，设立中继器能够保证信号在传输的过程当中保持稳定，并减少受损情况。当光缆在长距离的架构过程当中，一些光缆线过于长，或者是因为一些原因出现交叉的情况等等，为了能保证光纤的连接效果，也需要耦合器和连接器。
二、光纤通信技术在广播电视传输中的应用
光纤通信技术已经获得了一定的成就，传统的光纤通信技术经常会出现噪音的问题，经过不断的改造，目前的光纤通信技术已经能过有效避免这一问题。而且在一些现场的演唱会当中，将光纤通信技术应用得更加有效，演唱会当中有主会场和分会场，分会场往往会设立在全国各地，主会场的主持人在和分会场的嘉宾与主持沟通和交流的时候，不会出现任何阻碍，这就是通过光纤通信技术获得的。1、非压缩传输。非压缩传输主要指的是，信号从信号源发出，然后再经过传输的，最终到终端设备当中，在这个过程当中，不进行处理。在一些跨年演唱会和体育赛事直播的过程中都是应用的非压缩传输，实际上一般的现场直播利用的就是非压缩传输的方式[2]。非压缩传输的方式对距离的要求是比较严格的，当进行现场体育赛事报道的过程当中，一定还有电视机转播机房，机房和转播车的距离不能太远,一般不会超过60米的距离。目前在很多非压缩传输当中，为了能够保证传输的效果，采用两套设备传输的方式，使用主设备的同时还应用冷备设备，双光缆的具有非常明显的优势，能够让信号传输地更加准确，还能保证信息的安全性[3]。2、压缩性传输。压缩设备可以对光波信号进行压缩，让信号的空间变小，然后再进行传输，因为信号的空间明显变小了，因此数据传输的数量可以更大，这点是非压缩传输不能及的。因为压缩传输和非压缩传输都有自身的优点，因此在实际工作的过程当中，压缩传输和非压缩传输会同时使用，两者结合不仅能够保证信息传递的及时性，还能保证信息传递的稳定性。
三、适应下一代广播电视网络的发展需求的FTTH系统
FTTH是一种光纤媒质的接入方式，将接入网局端和家庭住宅连接起来，引入光纤让人们可以在住宅当中享受有线电视传输网络带来的便利。实际上一般有有线电视传输平台和双向传输平台两个平台，而FTTH则对上述两种平台都做出到综合的考虑，不仅能够兼顾有线电视传输平台，还能构成双向的业务。FTTH本身是非常复杂的结构，但是按照部分的重要作用分割看来，一共有四个部分，首先是广播和宽带接入系统，然后是光分配网络，其次是配置系统，最后是网络管理系统。FTTH能承载业务的类型主要分为两类，一类是广播电视方面的业务，人们都熟悉的高清广播和电视广播等等，目前还有电视IP直播的业务，随着广播电视业务的不断发展，将会让广播电视业务更加丰富。还有一类是宽带接入业务，在宽带接入业务当中，主要包含了网络视频的功能，还有网络游戏的功能，以及一些点播的功能等等，可以看出FTTH所能承载的业务类型是非常广泛的，为人们的休闲生活提供了非常多的选择性。
总结
光电技术应用篇7
关键词:蓝光盘密集波分复用
随着蓝光盘摄像机和录像机的出现，电视传媒行业从传统磁带记录走向了光盘记录。虽然这是光技术在广电领域应用的一小步，却是广电科技与时俱进的一大步。
大约40年前，人类已经拥有第一根海底光缆。光通讯，在电信高端领域，方兴未艾。时至今日，在实验室，日本nec和法国阿尔卡特公司分别实现了总容量为10.9tb/s(273x40gb/s)和总容量为10.2tb/s(256x40gb/s)的传输容量最新世界记录。而单模光纤的无中继传输已经达到4000km。从技术上看，再有5年左右的时间，实用化的最大传输链路容量有可能达到5-10tb/s。简言之，网络容量将不会受限于传输链路。
以下我们分别对光存储和光传输方面做以详细阐述。
一光存储
资讯对储存容量需求日增，光存储技术在记录密度、容量、数据传输率、寻址时间等关键技术上有着巨大的发展潜力。业界一直在积极开发更高容量的各种储存技术。蓝紫色激光存储技术（blue-violetlaser）、磁光盘存储技术、做为硬盘（hdd）技术和磁光盘技术的结合的近场光盘技术超解析度储存技术（superrens）、3d立体储存技术（multilayers；multilevel）以及荧光多层光盘技术fdm（fluorescentmultilayerdisc）等相继问世。wWW.133229.CoM
传统cd和dvd上有一层薄薄的反射层，和许多肉眼看不见的凹凸，它包含二进制信息。为了从这些盘片上读出数据，由一个半导体激光发生器产生特定波长的激光束，射向旋转中的光盘片，然后反射光通过棱镜和透镜构成的组镜机构再射向接收数据的光电装置，而这个光电装置连接的电路能够辩识出激光所反射回来的数据。在光盘上，数据是凹槽(pits)及平面(lands)的型式来加以编码，而光电装置的电路能辩识出激光射中的平面及射中凹槽的所走距离差这就称为相位提升(phaseshift)，而这个技术就是在光盘中资料储存与读取的基础。经由光电读取装置，反射回到的凹槽与平面的变化将会转换成1与0的数位讯号，从而构成数据流特征。dvd之所以容量比cd大，无非是在同样面积的盘片上凹凸更多罢了。若要有效地缩小记录点大小以提升记录密度，必须使用短波长的光源；或者使用高折射系数的介质；或者提升透镜的na（数值孔径）值。显然在一个存储容量巨大的盘片上，红色激光根本无法辨识那么多更密集的凹凸了。因此索尼及其它公司纷纷转向蓝色激光的研究。蓝色激光的波长较短，因此驱动器可以辨识出更小半径的凹凸，盘片的容量就可以做的更大。现在的蓝光盘技术不管是日欧韩9家av产品制造商联合制定的新一代光盘规格"蓝光光盘"，还是东芝和nec向dvd论坛提出的"aod（高级光盘，暂定名）"规格，只不过是商家为自己谋求更高的商业利润而制定的不同的标准罢了。就核心技术上而言，没有太大的区别。让我们再深入了解一下蓝光盘和高密度光存储技术的发展趋势。
1、蓝光盘技术
蓝光盘技术属于相变光盘（phasechangedisk)技术，它与传统光盘记录不同，传统光盘的记录和读出原理是利用磁技术和光技术相结合来记录和读出信息，而相变光盘的记录和读出原理只是用光技术来记录和读出信息。相变光盘利用激光使记录介质在结晶态和非结晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写操作时，聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质晶体状态，用结晶状态和非结晶状态来区分0和1；读操作时，利用结晶状态和非结晶状态具有不同反射率这个特性来检测0和1信号。
实际的蓝光盘应用蓝紫色激光技术，能在直径12公分的盘片上，储存两小时的高清晰度视音频信号，在2002年2月的初期版本中，透过使用405nm的蓝紫色电射半导体，na（数值孔径）值为0.85的读取头、以及0.1mm的光学透射保护层架构，蓝光盘可以将12公分的单面光盘片资料储存容量提升到27gb。它可以记录两小时的高清晰度视音频信号，以及超过13小时的标准电视信号。
在资料转换率方面，蓝光盘可以将高清晰度的电视节目，以36mbps的速度从摄像机转换到播放媒体上，并能维持节目品质。另外，它还具有任意影像捕捉，以及重覆播放等功能。
在兼容性方面，由于蓝光盘采用mpeg2码流压缩技术，因此它同时适用于数字广播系统，可执行电视台多种视频记录与播放。
另外，在资料安全性部分，蓝光盘也采用了一种独特的id写入模式，可确保资料安全，并为盗版问题提出一套保护版权的解决方案。
2、高密度光存储技术的发展趋势
（1）采用近场光学原理设计超分辨率的光学系统，使数值孔径超过1.0，相当于探测器进入介质的辐射场，从而能够得到超精细结构信息，突破衍射极限，获得更高的分辨率，可使经典光学显微镜的分辨率提高两个数量级，面密度提高4个数量级。
（2）以光量子效应代替目前的光热效应实现数据的写入与读出，从原理上将存储密度提高到分子量级甚至原子量级，而且由于量子效应没有热学过程，其反应速度可达到皮秒量级（1o-12秒），另外，由于记录介质的反应与其吸收的光子数有关，可以使记录方式从目前的二存储变成多值存储，使存储容量提高许多倍。
（3）三维多重体全息存储，利用某些光学晶体的光折变效应记录全息图形图像，包括二值的或有灰阶的图像信息，由于全息图像对空间位置的敏感性，这种方法可以得到极高的存储容量，并基于光栅空间相位的变化，三维多重体全息存储器还有可能进行选择性擦除及重写。
（4）利用当代物理学的其它成就，包括光子回波时域相干光子存储原理、光子俘获存储原理、共振荧光、超荧光和光学双稳态效应、光子诱发光致变色的光化学效应、双光子三维体相光致变色效应，以及借助许多新的工具和技术，诸如扫描隧道显微镜（stm）、原子力显微镜（afm）、光学集成技术及微光纤阵列技术等，提高存储密度和构成多层、多重、多灰阶、高速、并行读写海量存储系统。
3、新型光盘技术的应用
大量的信息要求有大容量的存储设备，光存储驱动器和几种光储存媒体均将呈现出足够快的增长趋向。光存储市场的发展，将改变声音图象及其它数据的存储方式及传播方式。光存储产品可以利用自动换盘系统，组成光盘库、光盘塔、光盘阵列，实现提高整个系统的容量、数据传输率及多数据存储的可靠性。如果将光盘库、光盘塔及光盘阵列与自动换盘系统有机结合，可以大大提高系统容量、数据传输率和显著改善存储数据的可靠性。
在技术上，磁带已经基本上没有潜力了，而且与非线性的编辑系统存在明显的矛盾；专业光盘虽然不会在很短的时间内取代磁带，但其非线性、高密度、低成本、高传输速度的优势已经带来了良好的开端。sony公司不失时机的推出光盘专业摄录像器材，这些设备使用基于蓝紫色激光技术的光盘作为存储介质，充分发挥非线性记录方式带来的灵活性。例如：pdw-3000专业蓝光盘编辑录像机(演播室机型)，它可记录和重放imx/dvcam格式，具有完善丰富的输入输出接口，包括传统视音频和网络接口。它的双光头设计可实现高速文件读出。它具有快速图像搜索，图像索引功能和光盘的随机访问功能，可以快速定位到所需图像。它具有场景选择随机存取能力，使得任意定位素材段成为可能，跳过不必要的素材。特别值得提出的是这种录像机可以将高低分辨率素材同时记录在光盘上，高分辨率素材用于高质量节目的制作和输出，低分辨率素材可用于编辑，浏览等等，低分辨率素材还可以为互联网播出等用途提供数据。
二 光传输
让我们再来看看光传输，现在各省市有线电视台网络中在主干线多使用光缆传输信号，在电视台内部的新闻网或制作网也使用光纤代替电缆传送素材文件。众所周知，光纤传输比传统电缆传输有频带宽、容量大、损耗低、保真度高、抗干扰等优点。而随着光电子器件的持续发展，光纤工艺的提高，以及光纤技术和it技术的相互渗透和融合，光传输技术有了相当大的发展，这对电视台通信架构的改变起到了巨大的推动作用。以下是对满足电视台需求的光传输技术的具体阐述。
1 、光纤技术的介绍
（1）单波长技术
对于业务量和距离长度要求不大时，普通的单波长技术就已能满足需求。几年前单波光纤的数据传输就已能达到10 gbps。目前在单波长上进行数据传输已经能够做到40g的带宽，虽然这已经是单波长所能够传输的极限，并且实用的传输容量也没有这么大，但相对电视台内部网近距离的视音频传输要求已经够用。
单波技术基于电时分复用（etdm）技术，但由于微电子技术和光纤色散的限制，微电子技术难以支持电时分复用有新的突破。光纤上的色散是10 gbps及其以上速率系统传输距离的主要制约因素，且随着比特率越高而影响越大。
（2）密集波分复用
对于传输量更大，传输距离更远的要求，仅靠提高单信道系统的速率已没有空间，另一种途径就是使用复用技术。光复用的方式有很多种，目前比较成熟并已进入大规模商用阶段的是光波分复用，尤其是dwdm--密集波分复用。（dwdm：dense wavelength division multiplexing）
dwdm技术简单地说是在一根光纤上接入不同波长的光信号，使传输容量比单波长传输容量增加几倍甚至上百倍。提到dwdm，不能不提掺铒光纤放大器（edfa）。edfa的出现使得dwdm得以实用。edfa是一种全光放大器，它的使用取代了原来光-电-光的中继再生方式，突破了光电、电光转换的速度瓶颈，使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能，是dwdm系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。edfa工作窗口在1530-1565nm，对波分复用中的每个波长补充功率，并经过若干个edfa再用再生器来消除色散的影响。
使用dwdm ，可以大大提高光缆传输容量，节省光纤，降低传输成本。dwdm目前可商用的水平，我国的传输容量为80 gbps，国外如朗讯公司的传输容量为400 gbps，实验室的水平则已超过tbps。
（3）新型g.655光纤
（4）全波光纤
使用全波光纤，增加传输频带。在未来的电视台光纤网中，除了传输多路的视音频数据以外，还会传输大量的管理数据。充分地拓展可用频带已成为关键。而在光纤的另一个低损窗口1.31um，虽然石英光纤在此波段时的色度色散为零，但由于1385nm附近存在着一个oh-离子吸收峰，对光纤传输能产生较大的衰减。而由此诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺，几乎可以完全消除由oh-峰引起的负面影响，并且使用与普通的g.652匹配包层光纤一样的标准。
由于开放了这一低损窗口，全波光纤的可用波长范围增加了100nm，使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm，可复用的波长数大大增加，而且在上述波长范围内，光纤的色散仅为1550nm波长区的一半，因而，容易实现高比特率长距离传输。同时，由于波长范围大大扩展，一方面可以将不同的波长分配不同的数据流，从而改进网络管理；另一方面，允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件，使元器件的成本大幅度下降，从而降低整个系统的成本。
此外掺镨光纤放大器（pdfa）的研制成功也解决了1310nm波长光的中继问题。掺镨光纤放大器工作在1300nm波长窗口，以掺镨光纤作为增益介质。在实用过程中，可分别使用pdfa和edfa对1310nm和1550nm波长的光信号进行功率放大和补偿衰耗。
无论是工作在1550nm的g.655光纤，还是使用1310nm的全波光纤，最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量，这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈，在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息，包括文件的元数据以及其他snmp数据流。这也为建立基于ip的视频管理网络铺平了道路。
2、因特网技术和光纤技术的结合
随着因特网技术的快速发展，atm、sdh、ip等技术不断融入到光成域网的建设中。目前代表发展方向的是ip over wdm技术，其中比较成熟的解决方案是ge over dwdm（ge：千兆以太网）。ge over dwdm对于有线电视网络最大的好处就是可以实现在原有光纤网络基础上平滑、连续性的网络升级，同时可以和原有的10mb/s、100mb/s以太网无缝连接，能降低系统的成本和复杂性，保护广电系统的投资。
ip over dwdm通俗的说法就是让ip数据包直接在光路上传送，减少网络层之间的冗余部分，能够省去网络运营商的成本，同时也降低用户使用通信业务的费用。ge over dwdm是ip over dwdm的一种廉价方式，适用于广电系统城域ip骨干网的建设。
千兆以太网（ge）技术是目前技术成熟的最快速以太网技术，它可以提供1gbps的带宽，由于采用和传统10mb/s、100mb/s以太网同样的帧格式和帧长，因此ge可以在原有低速以太网基础上实现平滑过渡。目前ge over dwdm使用光放大器后的传输距离已可达到640公里。在现有的有线电视网络基础上，使用千兆以太网技术，具有一定的现实经济意义。可以预见，ge over dwdm技术将成为广电网络中城域网的理想方案。
随着各种光传输技术不断地投入使用，整个电视台的网络架构将会发生巨大改变，而全光网和光接入网的建设和发展，使这种趋势越来越明显。
三 光应用
由以上光记录和光传输的介绍，我们可以了解到光技术已经逐渐渗透至专业视频领域。以下为笔者设想的以光技术为基础构建的新型电视台it制作网。相对于传统电视台制作网它将具备以下特性：
1. 首先是高效的资源共享能力。可以实现快速的数据存取、迁徙及交换。
2. 由于光盘录像机的出现，文件化的素材交换方式得以实现，解决了传统电视台制作网素材上下载消耗时间的瓶颈。
3. 具有智能化的网络监控管理功能。
4. 整个网络具备可扩展性，强容错性，高兼容性以及与其他网络的互换性。
我们可以设想以下的以光技术为基础的全光业务网，当然这里的全光目前不会是完全的光技术，也包含节点转换上使用的一些光电和电光设备。前期节目素材由光盘摄像机采集，光盘摄像机可以是高端的sony的pdw蓝光盘摄像机，它的记录文件格式是mpeg2 4：2：2p@ml imx或者是dvcam格式；也可以是低端的东芝的家用dvd光盘录像机，它的记录格式是mpeg2 ts流。以上文件格式的素材在摄像机内部被刻录到蓝光盘或普通的dvd碟片上。通过相应的光盘录像机或专用的光盘驱动器由光纤实时传输并存储到后期编辑制作单元。制作单元为现有的电视台制作工作站，由后期编辑制作单元来进行原始素材的编辑及后期处理工作，各种特效、字幕、配音、片头等在此处完成。制作完的节目由光纤无损地送入中央存储部分的光盘库中，一方面用于播出。另一方面，可以实现节目的存储和归档或者利用光盘录像机下载，便于以后的索引和节目调用。基于snmp（简单网络管理协议）技术的系统监控单元通过与各单元交换信息，实时监测系统在节点光交换设备和传输通路上的光纤状况。采用光纤作为工作站点连通的物理方式，用于数据的迁徙，设备和业务运营管理等控制信息的传递。采用光盘库作为中央存储单元，其管理软件可以区分短期存储的播出节目和长期存储以供后用的节目。短期存储的节目存储在一级光盘库，节目播出后定时删除。长期存储节目编目后放至二级光盘库，作为媒体资源有原则的开放，不同级别的用户通过光纤有偿或免费获取媒体资源。一级光盘库为在线存储体，容量以电视台内部人员充分使用即可，它是提供给电视台内部用户使用的高速媒体资源共享体，满足包括播出，节目制作，节目下载的宿求。二级光盘库为近线存储体，为海量存储，它的媒体资源存储主要为节目的再利用和再加工服务，另外为电视台以外的用户提供vod或者媒体资源再利用和交换的宿求。
以上设想的网络比较现今的网络，由于光技术的使用，可以突显出高速共享的精神，达到用户所见所得的需求。真正实现网络化、数字化的实时的信息交换。
总 结
光电技术应用篇8
【关键词】薄膜 原理 应用 光电子器件
一、前言
近年来，国内外正掀起“光电子学”和“光电子产业”的热潮，光电子技术已经在信息、能源、材料、航空航天、生命科学、环境科学和军事国防等诸多领域发挥着重要作用。光电子学是从上世纪七十年代，在光学、电子学及相关学科的基础上发展起来的一门科学，光电子器件的小型化、多样化和性能的不断提高是光电子技术发展的重要标志，在这个发展过程中，薄膜技术功不可没。
当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其它二维尺度时，我们将这样的固体或液体称为膜。一般将厚度大于1μm的膜称为厚膜，厚度小于1μm的膜称为薄膜，当然，这种划分具有一定的任意性。薄膜的研究和制备由来已久，但在早期，技术落后使得薄膜的重复性较差，其应用受到限制，仅用于抗腐蚀和制作镜面。自从制备薄膜的真空系统和各种表面分析技术有了长足的进步，以及其他先进工艺（如等离子体技术）的发展，薄膜的应用开始了迅速的拓展。目前，在光电子器件中，薄膜的使用非常普遍，它们中大部分是化合物半导体材料，厚度低至纳米级。
二、薄膜制备技术
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