光电器件讲义

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1、光电器件与系统课程介绍教材：自编讲义；先修课程：模拟、数字电子技术、光学、光电子学、固体电子学。参考书：•《光电子技术》，梅遂生，国防工业出版社，2008•《光电子技术》姚建铨，于意仲主编，高等教育出版社，2006•《光纤通信系统》，顾皖仪，北京邮电大学出版社，2006•《光电子器件和组件》，黄章勇编著，北京邮电大学出版社，2001课程目录第1章半导体发光器件和太阳能光伏技术--------------3§1半导体能带理论§2光源概述§3LED照明技术§4驱动电源技术§5太阳能光伏技术第2章激光技术及应用--------------14§1激光原理和谐振腔技术§2半导

2、体激光器§3激光光盘存储和半导体存储§4激光测距和激光扫描§5激光在军事领域的应用§6激光在工业领域的应用第3章光纤通信器件--------------25§1光纤特性和光纤通信技术简介§2光有源器件§3光无源器件§4光纤光栅器件第4章光电转换与检测及成像器件--------------35§1光纤传感器§2光电成像器件§3图像信号采集方法§4红外探测与成像技术第5章光电显示技术--------------46§1显示技术基础§2LED显示屏§3液晶显示§4触摸屏§5投影显示技术一光电技术的主要应用方向1照明：白炽灯-气体放电灯-LED灯照明技术的发展使人类脱离了黑夜

3、的限制，大大延长了活动时间，从时间的意义上来说就是延长了人的寿命。从白炽灯到气体放电灯的进步，主要是发光效率的提高，也是电气时代进入到电子时代的主要标志之一。在1950年晶体管发明以后就迅速地取代真空电子管，而当今还在普遍使用的气体放电灯，包括荧光灯和高压汞灯、钠灯、金属卤化物灯、氙灯等各种电光源，可以说是迄今为止还在作为主流产品使用的“真空管”（虽然其内部充有少量惰性气体，它们具有玻璃外壳、阴极发射电子等真空电子管的主要特征）。发光二级管（LED）最初只能作为指示和单色显示光源，随着1990年代蓝光LED发明且性能迅速提高，基于蓝光LED芯片的白光照明光源的流明光效

4、现在可以超过其它所有光源，同时具有超长寿命。随着LED照明技术的发展，气体放电灯这一族最后的真空器件也将被固态器件LED所取代。2太阳能光伏技术：多晶硅、单晶硅、砷化镓太阳能板，最大功率控制13显示：CRT、LCD（STN、TFT、触摸屏）、LED、PDP、OLED；投影技术：LCD投影、DLP投影、LED投影4光电信息设备光电鼠标、激光打印机、扫描仪和光驱（也包括DVD播放机）等多种计算机外围信息设备都是光电技术发展的产物，并且还在不多获得新的技术进步，如光盘光存储容量，由近红外激光CD光盘到红光DVD光盘乃至近年出现的Bu-Ray蓝光光盘，容量由700MB到4.7

5、GB及25GB的增加，都归功于半导体激光技术的进步。5探测与成像：CCD、CMOS图像传感器、夜视技术激光技术：激光打印、测距、扫描、加工（工业领域和微电子应用）、激光医疗、激光雷达、激光制导和激光武器光通信技术：光纤和各种光器件、光发射、光调制、光检测技术。二光电子技术与电子技术的关系区别：电子技术是研究电子的运动规律，并应用于电子器件、电子电路和设备的技术。光电子技术则是同时研究光与电、即光子或光波与电子的相互作用的一门技术，它包括光电子能源技术和光电子信息技术。光电子技术的优越性尤其体现在信息技术领域：（1）光波的频率更高，能够传输的信息容量更大；（2）光波在介

6、质中传输具有一定的优势；（3）光电子信息技术尤其是在激光出现以后取得巨大的进展（光通信、光存储）。联系：电能－光能转换：光源需要驱动和控制电路才能发光，在信息领域则需要进行光电信号处理。目前大量的信息处理仍然是以电子技术为基础，在发射和接收过程中仍需要电信息与光信息之间的转换、放大；（在传输中已经可以脱离光电转换）三光电子技术领域的各个环节光电行业的底层技术——光电材料与器件1定义光电子材料是指能产生、转换、传输、处理、存储光信号的材料，光电子器件是指能实现光辐射能量与信号之间转换功能或光电信号传输、处理和存储等功能的器件。2光电子技术的各个环节系统——设备——模块—

7、—器件——材料：其中系统由设备在一定的标准协议下构建，设备由多个功能模块在一定的软件环境下运行，模块由适合于指定参数要求（电流、电压、响应速度或频率）的器件组成，器件则由一定性能（化学、电学、光学和力学性能指标）的材料来制成。3光电材料：整个光电产业的基础和先导主要的光电材料包括半导体光电材料（III-V族）、有机半导体光电材料、无机晶体和石英玻璃等。III-V族的元素可以任意组合形成许多化合物半导体材料，例如AlGaAs、InGaAsN等。晶格常数、禁带宽度和吸收/发射光波长是决定化合物半导体材料光电属性的3个最重要的参数。目前，大多数商用半导体光