光電子

   

   光電子技術(shù)科學

     天津大學南開大學聯(lián)合辦學專業(yè)
培養(yǎng)在光電子技術(shù)科學領域具有寬厚的理論基礎、扎實的專業(yè)知識和熟練的實驗技能，德、智、體、美全面發(fā)展的高級光電子技術(shù)科學人才，使學生具有在光學、光電子學、激光科學、光通信技術(shù)、光波導與光電集成技術(shù)、光信息處理技術(shù)、計算機應用技術(shù)等領域開展創(chuàng)新性基礎理論研究以及從事設計、開發(fā)應用和管理等工作應具備的理論和技術(shù)基礎。 本專業(yè)以“國家物理學基礎人才培養(yǎng)基地”、教育部“光電信息技術(shù)科學”重點實驗室為學科依托，學術(shù)水平高，師資力量雄厚。本專業(yè)現(xiàn)有教授31 名（其中中科院院士2 名，博士生導師20名，“長江學者獎勵計劃”特聘教授4名）。學科覆蓋博士點4個、碩士點9個、博士后流動站3個、國家級重點學科2個，是國家“211工程”和“教育振興計劃”重點建設學科，具有培養(yǎng)理工結(jié)合復合型光電子技術(shù)科學人才的優(yōu)越條件。

學習的主要專業(yè)課程：光電子技術(shù)、光電子器件及系統(tǒng)、信號與系統(tǒng)、通信原理與技術(shù)、高等光學、應用光學、光電子學、計算機及網(wǎng)絡技術(shù)、電子電路與技術(shù)、電動力學、量子力學、半導體物理等。

畢業(yè)生去向：繼續(xù)攻讀碩士、博士學位；或到信息產(chǎn)業(yè)部門、中科院及有關研究所、電信部門、高等院校、企事業(yè)單位及有關公司，主要從事光學、光電子學、光電子技術(shù)科學、光電信息工程與技術(shù)、光通信工程與技術(shù)、光電信號檢測處理與控制技術(shù)等領域的研究、設計、開發(fā)、應用和管理等工作。

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在微電子技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時，人們發(fā)現(xiàn)可以利用光電各自的優(yōu)勢來為我們服務。比如激光器，光電探測器，太陽電池如等方面都需要光電結(jié)合。這就是早期的光電子學。隨著光電子學的發(fā)展，人們研究完全利用光來處理信息，于是誕生了光子學。所以可以說，先有了光電子學，又有了光子學。而最終的發(fā)展會是光電的再次統(tǒng)一，即更高一個層次上的光電子學。現(xiàn)在正在發(fā)展單電子技術(shù)和單光子技術(shù)，那時信息的載體不再是束流，而是單個的粒子。光子和電子都是利用量子力學的概念，區(qū)別只是波長不同而已。我想我們在二十一世紀肯定會走到這一步。那時既不能叫光子信息技術(shù)，也不能叫電子信息技術(shù)，應該叫量子信息技術(shù)。

由于光子具有電子所不具備的許多特性所以光子學有它獨特的優(yōu)勢。尤其在信息領域。比如通信，我們現(xiàn)在大部分主干網(wǎng)用的都是光纖，信息的載體都是光。由于密集波分復用技術(shù)的發(fā)展，一根頭發(fā)絲粗細的光纖就可以傳輸一億門電話線路。這是電纜無法比擬的 。再如信息存儲技術(shù)，光盤由VCD發(fā)展到DVD，容量增大了好幾倍，未來如果研制出能夠商用的藍光激光器，采用藍光波段的光來作為信息的載體，就又可以使同樣大小的光盤的容量增大近十倍。而且光具有相干性，可以實現(xiàn)全息存儲，在不到一個平方厘米的芯片上，我們可以把北京圖書館的所有的書都存進去。在計算機方面，未來的發(fā)展趨勢是光要進入計算機中，發(fā)揮光子的優(yōu)勢實現(xiàn)開關的互聯(lián)，利用光來消除電子傳輸帶來的瓶頸效應。

光電子技術(shù)

光電子學是指光波波段，即紅外線、可見光、紫外線和軟X射線（頻率范圍3×1011Hz~3×1016Hz或波長范圍1mm~10nm）波段的電子學。光電子技術(shù)在經(jīng)過80年代與其相關技術(shù)相互交叉滲透之后，90年代，其技術(shù)和應用取得了飛速發(fā)展，在社會信息化中起著越來越重要的作用。

在光盤技術(shù)的促進下，近年來可見光半導體激光二極管和發(fā)光二級管得到了較快的發(fā)展。藍綠光可見光半導體激光二級管（LD）和藍綠光半導體發(fā)光二極管、黃橙紅光可見光激光二極管和高亮度黃橙紅綠光發(fā)光二極管都已商品化。今后的發(fā)展需要繼續(xù)解決提高亮度，降低價格，提高使用壽命等問題。

近紅外半導體激光和發(fā)光二極管的發(fā)射波長為0.8~1.0μm。近紅外半導體激光二極管主要用于光纖通信和作為固體激光器的泵浦源（替代閃光燈泵浦源）。在1.3μm和1.55μm近紅外半導體激光二極管商品化之后，其發(fā)展勢頭受到很大影響，甚至出現(xiàn)了停止發(fā)展的跡象。隨著短距離局域網(wǎng)和二極管泵浦固體激光器的迅猛發(fā)展，又出現(xiàn)了新的發(fā)展。目前研究開發(fā)主要集中在單頻工作、模式穩(wěn)定以及提高輸出功率等方面。近紅外發(fā)光二極管主要有超發(fā)光二極管和諧振腔發(fā)光二極管。超發(fā)光二極管是光纖陀螺儀的最佳自選光源，與一般的發(fā)光二極管相比，可提供較高的輸出功率和相對窄的發(fā)射譜。目前，在50mA工作電流下，單管超輻射輸出功率的研究水平最高達到50MW，最窄譜寬為15nm。諧振腔發(fā)光二極管是一種有前途的發(fā)光二極管，其實驗和理論效率比傳統(tǒng)發(fā)光二極管高5~10倍。

1.3μm和1.55μm近紅外半導體激光和發(fā)光二極管是現(xiàn)行通信系統(tǒng)、高速光纖通信系統(tǒng)的重要光器件，已成為廣為研究開發(fā)的光源。日本NEC已開發(fā)出在單晶片上制造不同發(fā)射波長的近紅外激光二極管，采用它可大大降低多波長長途通信設備的價格。近年來，國外又相繼開發(fā)出半導體孤子激光器、量子阱線或點激光器和垂直腔表面發(fā)射激光器等新型半導體激光二極管。

激光技術(shù)是一項前沿科學技術(shù)發(fā)展不可缺少的支柱。作為光電子主導產(chǎn)品的激光器的發(fā)展，經(jīng)歷了原理上的四次變革，體積日益變小，功率不斷增大，可靠性和功率得到了很大的提高。半導體二級管激光器和固體激光器技術(shù)和發(fā)展十分迅速，其中最為突出的進展是固態(tài)化�，F(xiàn)今，固體激光器的平均輸出功率已從百瓦級提高到了千瓦級。半導體激光器的功率也有很大提高，其結(jié)構(gòu)和其他性能也正在經(jīng)歷重大變化。與此同時，還開發(fā)出了實用價值高的新波長和寬帶可調(diào)諧激光器，包括對人眼無傷害的1.54μm和2μm的激光器、藍光激光器和X光激光器。

光纖是隨著光通信的發(fā)展而不斷發(fā)展的，各種結(jié)構(gòu)和類型的光纖支持著光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，單根光纖傳輸?shù)男畔⒘恳堰_到萬億位。光纖作為光通信信息傳輸?shù)慕橘|(zhì)，它的色散和損耗將直接影響到通信系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離，而常規(guī)的單模光纖已不能滿足新一代通信技術(shù)的要求，因此光纖技術(shù)又有了新的發(fā)展。迄今，光纖已經(jīng)經(jīng)歷了由短波長（0.85μm）到長波長（1.3~1.55μm），由多模到單模光纖以及特種光纖的發(fā)展過程，并開發(fā)出了色散移位光纖、非零色散光纖和色散補償光纖。

平板顯示（FPD）技術(shù)包括液晶顯示（LCD）、等離子體顯示（PDP）、電致發(fā)光顯示（EL）、真空熒光顯示（VFD）和發(fā)光二極管顯示（LED）等，除在民用領域的廣泛應用外，已在虛擬顯示、高清晰度顯示、語言和圖形識別等軍用領域應用。近年來，液晶顯示以及其他平板顯示器件和技術(shù)正在大力地改進，如為解決等離子體顯示發(fā)光效率、亮度、壽命、光串擾和對比度等問題，正在進行諸如大面積精細圖形制作和保護層等工藝方面的改進，并取得了較快進展。從整體來說，平板顯示技術(shù)將繼續(xù)向著彩色化、高分辨率、高亮度、高可靠、高成品率和廉價方向發(fā)展。

隨著半導體技術(shù)的迅速發(fā)展，各種類型的光電探測器，如電荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏陣列探測器等應運而生，取得了重大進展。進入90年代，光電探測器的發(fā)展方向除了開發(fā)高速響應光電 探測器外，其重點是開發(fā)焦平面陣列為代表的光電成像器件。紅外焦平面陣列制作技術(shù)的日臻完善，使紅外探測技術(shù)進入了第二代。當前，降低成本是紅外探測器在民用領域得到廣泛應用的關鍵。21世紀，紅外焦平面陣列開發(fā)方向，一是在現(xiàn)有基礎上提高分辨率，二是開發(fā)多功能和智能化焦平面陣列。

隨著光通信、光信息處理、光計算等技術(shù)的發(fā)展，加之材料科學和制造技術(shù)的進展，使得在單一結(jié)構(gòu)或單片襯底上集成光學、光電和電子元器件成為可能，形成具有單一功能或多功能的光電子集成回路（OEIC）和集成光路（IOC）。目前，商品化的集成光路產(chǎn)品有調(diào)制器、開關和分路器以及采用集成光路相干通信系統(tǒng)、光纖陀螺、激光光纖多普勒干涉儀等系統(tǒng)，以及用于光纖傳輸試驗的單片集成光電子集成回路。預計到2020年，光電子集成回路和集成光路的發(fā)展速度將相當于20世紀70年代的微電子技術(shù)，多功能集成光學器件和光電子集成器件將系列化，集成光學信號處理速度將達到1GHz。

我國光電子行業(yè)在科研上起步較早，也有一批水平較高的應用成果，其中光纖通信的發(fā)展尤快。在國防上的應用也開展較早，如靶場用的激光、紅外、電視等光測設備，以及紅外導引裝置、紅外熱像儀、激光測距儀、微光夜視儀等。但民用市場開發(fā)較晚，真正能形成較大生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)品不多。  我國在"八五"計劃期間對一些光電器件企業(yè)進行了技術(shù)改造，已在"九五"計劃中產(chǎn)生了效益。例如，12英寸彩色液晶顯示屏已經(jīng)在1996年投產(chǎn)。國家重大成套通信設備2.5Gbps同步數(shù)字系列（SDH）光通信系統(tǒng)，于1997年研制開發(fā)成功，現(xiàn)已廣泛應用于國家通信骨干網(wǎng)的建設。

鑒于上述情況，我國光電子技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略總的指導思想是：有限目標、突出重點、科技領先、形成規(guī)模、開拓市場，在"八五"、"九五"計劃基礎上，使有基礎的企業(yè)和研究所分別形成規(guī)模生產(chǎn)和研究開發(fā)中心，使我國光電子元器件初步形成基本配套的產(chǎn)業(yè)，滿足市場的需要。

   

• 通信詞典解釋