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1、光电技术论文光电技术论文摘 要综述了光电子学的产生及其发展，提出了光电子技术的发展方向和研究热点。光电子学是由光学和电子学相结合的新兴交叉学科，涉及光显示、光存储、导波光学、材料科学的科研成就。光电子学以光学研究为核心，以电子学研究为支撑，它不仅全面兼容电子技术，而且规避了电子作为信息载体存在电磁串扰和路径延迟的缺点，在当今信息时代愈发占有重要位置。关键词光电子技术 技术创新 实际应用中 图 分 类 号：TN2 文 献 标 识 码：A 文 章 编 号：1009-914X(2015)10-0202-021 引言当今人类处于信息时代，信息渗透于农业生产、商业活动、医疗卫生、国防军事乃至日常生活的哥
2、哥方面。在空间科学、生命科学、遥感测绘等领域中都拥有大量科学信息要求在有限的时间、空间、甚至实时的进行准确处理。信息技术的支撑学科是电子学和光学;光电子学则是由光学和电子学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展将起到至关重要的作用。光电子学是光学技术和电子学技术的融合，靠光子和电子的共同行为来执行其功能，是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域，在当今信息时代愈发占有重要的关键地位。2 光电子技术的出现和发展光学的发展历程古老又漫长，电子学的发展则相对较短。光电子学作为这两个学科的交叉点是一门新型的学科。19 世纪麦克斯韦的经典电磁理论证明了光的电磁性。1917 年爱因斯坦提出了光的辐
3、射与吸收。在 20 世纪 60 年代以前光学与电子学仍然是两门独立的学科。直光电子技术的发展与应用到 1960年世界第一台激光器诞生，激光的发明对人类的社会活动产生了广泛而深刻的影响。作为高技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类和生活的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已经在全球形成了超过千亿美元的年产值。170 年代以来，半导体激光器和光纤技术的突破，促进了光线传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科之间的相互渗透，形成了一个边沿的研究领域，即光电子学。3 光电子技术的
4、方向和热点光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子技术及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息处理等。光电子技术不断地向前发展，特别是近年来，出现了很多新的发展趋势和研究热点。3.1 激光及全息技术多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成了多个应用技术领域，比如光电技术、激光医疗与光子生物学、激光加工技术、激光检测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、激光化学、量子光学、激光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、激光武器等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统
5、产业和新兴产业的发展 2。激光全息三维图像的研究已经进行了 40 多年，在经济、生活领域已具有多种应用。传统的全息摄影技术本质上是一种模拟的非实时性的繁琐的纯光学技术，近年来兴起的数字信息处理技术及有关器件设备(计算机、数码摄像机、CCD 器件、新型液晶显示屏、空间光调制器、因特网等)和自动化控制技术不断冲击着传统的全息摄影技术，一些全息公司(如美国斑马图像公司等)推出了数字激光全息图，使它有了新的发展3。3.2 大容量光存储技术现代化信息社会对大容量、高速度的存储系统有着日益增长的需求。传统存储使用的磁盘技术发展相当成熟，但是它遇到两方面的困难：一是尺寸限制，二是信噪比难以提高。光盘作为存储
6、介质和光电子技术的使用，是大幅度提高存储容量的出路。采用短波长的半导体激光器，可以大幅度降低介质写读斑的大小，提高存储容量。为进一步提高存储容量，一方面使用更短波长的的激光器进行光斑压缩;另一方面，也可通过改变存储介质和存储方法来提高存储量。与此同时，发展新型的集成激光器面阵和高密度半导体低维结构高速空间光调制器也将促进高密度存储技术的发展。近场光学存储，以超衍射分辨为特征，从根本上克服了点存储的密度极限限制，无疑是光盘存储的重要发展方向。其技术难点集中在近场距离的控制上，通过适当的技术手段，保持头盘间距能够限制在近场范围之内，近场存储有望成为下一代盘式存储的主要技术手段。43.3 光互连、光
7、计算技术在因特网迅速发展的今天，信息快速入网和出网的分派能力决定系统所传输的巨大信息量能实时利用的有效性。相对于光信息传输器件来说，光信息交换互连技术器件的发展不如光信息传输的发展快，因此有必要加强对光交换技术的研究。光互连技术的内容主要包括光交换网络和电子计算机的光互连，这是在信息光学中最有广泛应用前景的研究领域。在光交换网络的光互连中，还应多研究在集成光学中的光波导交换开关、自由空间光学中的多级交换网络。在电子计算机的光互连中，还应多研究芯片间的自由空间和波导光互连，插件板之间的自由空间和波导光互连，多处理器之间的自由空间或光纤互连及并行计算机的光学总成等。以数值计算为目的的光计算研究分为
8、专用性的光计算系统和通用性的光计算系统两大领域，数值的光学处理又分为模拟量编码和数字量编码两种。专用性计算系统主要包括以光学矩阵运算为主导的光学代数运算器通用的光计算系统的算法和体系，主要借助于已有的并行计算机的算法和体系。在光互连和光计算领域的研究方面，国外的研究人员已经开始研究在路由器中用全光学矩阵开关来取代原有的电开关，并在光计算方面也取得了进展。4 光电子技术的应用和创新光电子技术具有精密、准确、快速、高效等特点，对传统产业的技术改造、新兴产业的发展、产业结构的调整优化起着巨大的促进作用，大幅度提高附加值及竞争能力。4.1 光电子技术在能源领域的应用美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的
9、光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。目前已有 80 多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达 16%，市场开拓从空间转向地面系统应用。甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太阳能住宅(光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用)投资规模为 600 亿美元，到 2012 年还会再翻一倍达l200 亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21 世纪的新能源。4.2 光电子技术在军事领域的应用光电子技术使国防军事具有快速反应和难确攻击的能力，它能为军事提供既快又准的信息，使己方看得更清、反应更快、打得更准、生存能力更强。因此光电子技术被认为是军
10、事领域的主流技术，国防军事现代化的重要支柱。激光聚变不仅可以作为未来能源，它还有重要的军事应用价值。它可以模拟氢弹的爆炸过程，代替既费钱又不安全的空中或地下核试验，达到改进核武器的性能。目前激光致盲武器已装备部队，舰载和机载激光反导器已开始走出实验室。4.3 光电子技术在医疗领域的应用用光学生物医学仪器研究艾滋病己取得重要进展，如利用自动化基因顺序测定器、扫描激光荧光计，科学家能够对艾滋病毒的全部基因作顺序测定。下一代艾滋病诊断技术将集中于测定外周血流中自由HIV 的浓度，即病毒负荷。这种诊断测量对于发展有前途的抗艾滋病病毒新药、蛋白酶抑制剂以及涉及联合这些抗病毒药物治疗确定其有效性是非常重要的。参考文献1 陈家璧，彭润玲.激光原理及应用M.前言.VII.2 激光技术与产业的应用与创新EB/OL.3 何文瑶.光电子技术发展态势分析 J.科技进步与对策.2008，V25(9)：194.