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光电子技术的应用及发展

发布时间:2016-03-08 09:44

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光电子技术的应用及发展

摘要:如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展,改变了人们的生活方式,使得知识经济初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用。

在微电子技术蓬勃发展的同时,人们发现可以利用光电各自的优势来为我们服务。比如激光器,光电探测器,太阳电池如等方面都需要光电结合。这就是早期的光电子学。随着光电子学的发展,人们研究完全利用光来处理信息,于是诞生了光子学。所以可以说,先有了光电子学,又有了光子学。而最终的发展会是光电的再次统一,即更高一个层次上的光电子学。现在正在发展单电子技术和单光子技术,那时信息的载体不再是束流,而是单个的粒子。光子和电子都是利用量子力学的概念,区别只是波长不同而已。我想我们在二十一世纪肯定会走到这一步。那时既不能叫光子信息技术,也不能叫电子信息技术,应该叫量子信息技术。

由于光子具有电子所不具备的许多特性所以光子学有它独特的优势。尤其在信息领域。比如通信,我们现在大部分主干网用的都是光纤,信息的载体都是光。由于密集波分复用技术的发展,一根头发丝粗细的光纤就可以传输一亿门电话线路。这是电缆无法比拟的 。再如信息存储技术,光盘由VCD发展到DVD,容量增大了好几倍,未来如果研制出能够商用的蓝光激光器,采用蓝光波段的光来作为信息的载体,就又可以使同样大小的光盘的容量增大近十倍。而且光具有相干性,可以实现全息存储,在不到一个平方厘米的芯片上,我们可以把北京图书馆的所有的书都存进去。在计算机方面,未来的发展趋势是光要进入计算机中,发挥光子的优势实现开关的互联,利用光来消除电子传输带来的瓶颈效应。

光电子学是指光波波段,即红外线、可见光、紫外线和软X射线(频率范围3×1011Hz~3×1016Hz或波长范围1mm~10nm)波段的电子学。光电子技术在经过80年代与其相关技术相互交叉渗透之后,90年代,其技术和应用取得了飞速发展,在社会信息化中起着越来越重要的作用。

在光盘技术的促进下,近年来可见光半导体激光二极管和发光二级管得到了较快的发展。蓝绿光可见光半导体激光二级管(LD)和蓝绿光半导体发光二极管、黄橙红光可见光激光二极管和高亮度黄橙红绿光发光二极管都已商品化。今后的发展需要继续解决提高亮度,降低价格,提高使用寿命等问题。 近红外半导体激光和发光二极管的发射波长为0.8~1.0μm。近红外半导体激光二极管主要用于光纤通信和作为固体激光器的泵浦源(替代闪光灯泵浦源)。在1.3μm和1.55μm近红外半导体激光二极管商品化之后,其发展势头受到很大影响,甚至出现了停止发展的迹象。随着短距离局域网和二极管泵浦固体激光器的迅猛发展,又出现了新的发展。目前研究开发主要集中在单频工作、模式稳定以及提高输出功率等方面。近红外发光二极管主要有超发光二极管和谐振腔发光二极管。超发光二极管是光纤陀螺仪的最佳自选光源,与一般的发光二极管相比,,可提供较高的输出功率和相对窄的发射谱。目前,在50mA工作电流下,单管超辐射输出功率的研究水平最高达到50MW,最窄谱宽为



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