第一篇：华南师范大学光电子材料与技术研究所

华南师范大学光电子材料与技术研究所

华南师范大学光电子材料与技术研究所（简称“材料所”）是专门从事光电子材料的MOCVD生长、性能分析、器件制备及应用的研究机构，是以刘颂豪院士、范广涵教授为学科带头人，在原来MOCVD实验室的基础上于2002年8月成立的。

1研究所简介

现任所长为梅霆教授。在学校各级领导的帮助和材料所师生共同努力下，通过多年的实验室建设，目前材料所已发展成为华南师范大学国家重点光学学科和光电子材料与器件方向的校直管重点科研机构。材料所现有省教育厅“电致光电重点实验室”一个和“广州市LED工业研究开发基地”一个。是中国半导体照明技术标准工作组成员，广东省LED产业联盟会员。材料所有光学、光学工程、微电子与固体电子学、材料物理与化学4个硕士点，光学、微电子与固体电子学2个博士点、1个光学博士后流动站。

2研发团队

光电子材料与技术研究所有一支结构合理，经验丰富的研发团队，形成院士、教授（研究员、高工）和博士后、博士、硕士组成的攻关队伍。目前，材料所拥有院士2人，教授5人，副高2人，中级人员4人。其中博导2人，硕导5人。材料所先后承担了国家重点攻关项目4项、部、省级项目14项，市级项目2项，授权或受理专利超过41项，发表核心论文120余篇。在LED器件的制备、器件结构设计和工艺方面积累了丰富的实践经验。在材料所师生共同奋斗下，努力把材料所建设成为国内有影响力的重点光电研究单位，特别是高亮度大功率LED器件的研发。着力培养出更多合格的创新型高层次光电人才，为中国半导体照明产业服务。

3现任所长简介

何苗，长期从事微光学器件设计制作和特殊光电材料的制备工作。1987年在吉林大学物理系获理学学士学位，1990年在中国科学院北京物理研究所获理学硕士学位，2001年在华中科技大学获工学博士学位。2002年1月到2006年7月，在新加坡南洋理工大学做博士后，从事采用solgel材料制作微光学器件的研究。2006年9月至今，在华南师范大学研究员，从事光电子技术和微光学技术的研究工作。迄今为止作为项目负责人主持过科研项目14项，其中国家级项目4项。获得国家国防科技三等奖和湖北省自然科学二等奖各1次。在国内外杂志上发表50多篇论文，其中34篇被SCI收录。4科研实力

材料所的实验室建设资金超过3000万元，建有多个国内领先的光电材料研发实验室，包括材料生长实验室、结构分析实验室、光谱分析实验室、材料电性分析实验室、器件可靠性分析实验室、芯片工艺实验室和LED应用研发实验室等。材料所先后承担国家、部、省和市级重大科技攻关项目16项，授权或受理专利超过41项，发表核心论文120余篇。特别在发光器件的制备方向积累了多年实战经验，造诣深厚，超标完成“超高亮度LED和面发光半导体激光器”和“蓝绿白超高亮度发光二极管产业化试验”的研制工作，生产出超高亮度红、黄、橙LED，引起各级领导专家的关注和媒体的报道。材料所在蓝光LED外延和芯片制备方面也获得多项原创性成果，发表核心刊物的蓝光LED论文有40余篇，关于蓝光LED器件的关键专利技术5项。

5实验设备

光电子材料与技术研究所的电致光电实验室是省教育厅重点实验室，现在材料所的实验室面积超过5200平方米，分旧实验大楼和新实验大楼。其中新实验大楼面积超过4000平方米.实验室配置的设备包括从材料生长——器件检测——芯片制备——应用开发的完整链条。实验仪器设备价值超过人民币3000万元。

6研究方向

2007年底，材料所研制出的蓝光LED外延片，经权威机构检测，结果达到国际同行先进水平。目前，材料所主要研究工作有：1）半导体光电子材料与器件的研究，特别是超高亮度LED核心技术的研究工作，推动固体照明技术的产业化；2）薄膜微结构材料生长机理与技术研究，包括光子晶体、低维材料和薄膜生长的特性研究；3）光电子器件芯片工艺的研发，特别是大功率LED芯片制备方法研究。4）光电子器件应用工程学研究，包括LED显示屏、LED照明和LED医学和生物应用研究。亮度LED外延片研制和产业化

（1）图形衬底生长LED外延片研究；（2）表面光子晶体提升LED发光效率研究（3）等离子体提升LED发光效率研究。

Si衬底半极性、非极性GaN薄膜生长与器件研制（1）Si衬底半极性、非极性GaN薄膜生长；（2）Si衬底InGaN太阳能电池研制 新型LED芯片研制和产业化（1）大功率LED芯片研制；

（2）220V交流驱动LED芯片研制；（3）LED应用产品的研发 纳米光子集成器件研制

有机发光材料的制备及器件研制 ZnO等纳米材料的制备及性能研究

7广东省LED基地

在广州市科技局的支持下，在华南师范大学成立广州LED工业研究开发基地。华南师范大学广州市LED工业研究开发基地，主要从事照明级LED外延片、芯片、发光管和照明器具的研发和生产，公司设有研发中心和生产中心。LED基地将以半导体照明用LED的研究与产业化为主攻方向，研发能力涵盖从红外到紫外全波段的光电子材料与器件，技术手段包括MOCVD外延、芯片加工、器件设计制备及LED应用器材。

研发中心依托光电子材料与技术研究所。研发大楼面积4000平方米，实验室建设资金超过3000万元。拥有先进的GaAlInP基MOCVD系统和GaN基MOCVD系统各一台，有完整材料及器件特性检测设备和一条研发兼生产的芯片加工线等设备。

2007年10月，研发中心完成GaN基MOCVD系统安装、调试工作。2007年11月初，研发中心科研人员通过研制，制备出国际先进水平的蓝光LED外延片，把该外延片的芯片封装成蓝光LED和白光LED，经中国赛宝国家实验室检测中心抽样测量，测试结果表明：在标准芯片尺寸和20mA电流输入下，蓝光LED平均正向电压为3.2V，光功率达到22mW，而白光LED的光功率达到15mW，流明效率超过69lm/W。

8发展历程

1997年12月，MOCVD实验室正式建成。1999年10月13日，为顺利完成国家和广州市的红、橙、黄光LED的合同科研攻关任务，MOCVD实验室和广州经济开放区永和公司成立了广州亮达光电器件公司。

2000年11月，广州亮达光电器件公司超额完成国家LED科技攻关项目和广州市LED半工业化项目的研究工作。研究成果通过8院士专家的签定，受到包括人民日报、羊城晚报、广州日报和日本、韩国媒体的广泛关注。

2000年11月底，MOCVD实验室的电致光电器件实验室获批准为省教育厅重点实验室。2002年8月底，学校批准把MOCVD实验室更名为光电子材料与技术研究所。

2004年8月，为推进半导体照明LED的产业化，华南师范大学光电子材料与技术研究所与香港健隆科技集团合作成立筹备“广州市LED工业研究开发基地”的领导小组。

2004年11月，广州市科技局大力支持“广州市LED工业研究开发基地”科研项目攻关工作。给予该项目2000万元的科研基金资助。

2006年，光电子材料与技术研究所成为校直管科研机构。2007年1月20日，“广州市LED工业研究开发基地”项目合作签约正式仪式在华南师范大学校行政大楼七楼第二会议室举行。

2007年5月28日，广州市科技局支持的重大产学研项目基地——“广州市LED工业研究开发基地”正式在我校落成。

2007年11月26日至28日，由中国有色金属学会主办、华南师范大学光电子材料与技术研究所与广州市LED工业研究开发基地共同承办的第十届全国MOCVD会议在广州华泰宾馆隆重召开。

2007年11月26日下午中科院王启明院士莅临我校广州市LED工业研究开发基地参观指导。2007年12月7日上午，半导体材料物理专家秦国刚院士受聘我校双聘院士仪式在我校石牌校区校部七楼第二会议室举行。秦院士任光电子材料与技术研究所学术委员会主任。

2008年2月20日，广东省科技厅于2月20日公布了《关于签定2007年粤港关键领域重点突破中标项目合同的通知》（粤科函高字〔2008〕125号），我所范广涵教授主持申报的“发光二极管（LED）外延片材料和生长方法”项目获准立项，立项经费为200万元。这是我校首次以第一申报单位获批粤港关键领域重点突破招标项目。2008年3月26日，《南方日报》专稿介绍我校LED重大研发成果。2009年11月与广州花都区的鸿利光电进行LED产业方面的合作研究。

第二篇：光电子技术

光电子技术

1.世界上第一台激光器，由修斯研究室的梅曼研制，并最终在1960年成功运转。（红宝石激光器）

2.黑体：能够完全吸收任何波长的电磁辐射。

3.跃迁：原子中的电子在特定的轨道上运动，并具有能量，各能量级能量不连续，当原子从某一能级吸收或释放了能量，转移到另一能级时，就称为跃迁。4.自发辐射：处于高能级E2上的原子自发的向低能级E1跃迁，并发射一个频率v=（E2-E1）/h的光子的过程称为自发辐射跃迁。5.受激辐射：处于高能级E2上的原子在频率为v=（E2-E1）/h的辐射场激励作用下或在频率为v=（E2-E1）/h的光子诱发下，向低能级E1跃迁并辐射出一个与激励辐射场光子或诱发光子的状态(包括频率、运动方向、相位等)完全相同的光子的过程称为受激辐射跃迁。

6.受激吸收：受激辐射的反过程为受激吸收过程，一般也称作吸收。

7.激光产生的基本原理：在受激辐射跃迁的过程中，一个诱发光子可以使处在上能级上的发光粒子产生一个与该光子状态完全相同的光子，这两个光子又可以去诱发其他发光粒子，从而产生更多状态相同的光子。必要条件：使激光工作物质处于粒子束反转状态。粒子束反转：采用诸如光照、放电等方法从外界不断地向发光物质输入能量，把处于下能级的发光粒子激发到上能级去，便可使上能级E2的粒子数密度超过下能级E1的粒子数密度的状态。此时，受激辐射大于受激吸收。

8.激光器构造：由三部分构成，包括激光工作物质(基质与激活粒子)、泵浦源（对激光工作物质进行激励）和光学谐振腔（得到稳定、持续、有一定功率的高质量激光输出）。9.激光粒子的能级系统：1三能级系统2四能级系统（P9页）

10.光学谐振腔：是常用激光器的三个主要组成部分之一。它是在激活物质两端适当位置放置两个反射镜组成。主要作用：1.提供光学正反馈作用。2.产生对振荡光束的控制作用。11.谐振腔的Q值：品质因数Q=ωW/ρ,式中ω为角频率，W为存储在谐振腔内的能量，ρ为每秒损失的能量。（P21页）12.横模：激光光束横截面上稳定的光场分布称之为横模。

13.激光纵模：激光器谐振腔内获得振荡的几种波形（波长稍微不同）沿光轴方向的分布。14.纵模的选择:1短腔法：两个相邻纵模间的频率差Δνq=νq-νq-1=c/2L’

(L’=(L-l)+nL表示谐振腔的光学长度；n晶体折射率，L物理长度，l晶体长度，c表示真空中的光速）例：在氦氖激光器中，其荧光谱线ΔνF约为1500MHZ。若激光器腔长为10cm，则纵模间隔Δνq为Δνq= c/2L’=3*108m/s /2*1*10*10-2m=1500MHZ 15.稳频技术:通常讲的频率的稳定性包括两方面：一是“稳定度”，指的是激光器在连续工作期间内它的频率该变量Δν’在振荡频率ν中所占的比例，即

Δν’/ν。二是“复现度”，指的是同样设计、同样方法制成的激光器在同样条件下使用时相互之间的频率偏差，或是在完全不同设计、和不同条件下，用相同的能级跃迁所制成的激光器，其振荡频率与与原子跃迁中心频率的偏差，如果这方面的偏差用Δν表示，则其在ν中所占比例Δν’’/ν称为复现度。

16.固体激光器：一般采用光激励（泵浦灯），其能量转换环节多，所以效率低。（光的激励能量大部分转换为热能）。气体激光器：一般采用电激励，其效率高、寿命长，长采用连续方式。

17.掺钕钇铝石榴激光器（YAG）：典型的四能级系统，激光波长为1.0641μm，优点是阈值功率低，可以做成连续激光器，输出功率已达千瓦量级。激光输出为多纵模。每次脉冲

’’输出功率在几千瓦以上。

18.红宝石激光器：属于三能级激光器，是最早的一种激光器。它的效率比较低，但由于它发射694.3nm的红光且能得到相干性好的单模输出，当研究顺便过程的全息照相时，作为可见光脉冲光源是比较合适的。

19.尖峰振荡效应：不加任何特殊装置的固体脉冲激光器，在一次输出中，激光脉冲的宽度大约是ms数量级。经过仔细的观察和分析会发现，这个脉冲并不是平滑的，而是包含着很多宽度更窄的短脉冲序列。而且随着激励的增强，短脉冲的时间间隔会更小。这种现象被称做弛豫振荡效应或尖峰振荡效应。其定性解释：一个短脉冲形成和消失，可以由激光系统反转粒子数密度的增减变化来解释。造成系统反转粒子数密度增加的因素是光泵浦，其增加速率在一个短脉冲序列的消长过程中可以看成是不变的。是反转粒子数密度减少的因素是受激辐射，其减少速率则是因腔内光子数密度的多少而变化。20.调Q技术原理：初期它处于关闭状态（Q值很低），抑制受激辐射的作用，在泵浦抽运工作一段时间后，突然将Q值提高（Q开关导通），上能级粒子瞬间释放，获得高功率巨脉冲。（腔内储存的能量通过受激辐射一下释放出来，瞬间达到获得高功率巨脉冲的目的）。

21.电光调Q激光器 ：（电光效应：对于某些晶体经过特殊方向的切割后，如果在某个特定的方向上外加电压，就可以通过它的线偏振光改变振动方向。）原理流程图如下（P60页）

22.声光Q开关原理：声光介质在超声波的作用下，介质的折射率会发生周期性的变化，使介质变成为正弦相位光栅，当光通过此介质时，由于衍射会造成光的偏折。如果这个装置放在激光器腔内，就会增加损耗改变腔的Q值。

其流程如下：（Ｐ６１页）

23.三基色：本质是三基色具有独立性，三基色中任何一色都不能用其余两种色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出来，并且混合后得到颜色数目最多。红、绿、蓝为色光三基色。为了统一认识，１９３１年国际照明委员会规定了三基色的波长：红光为７００．０ｎｍ，绿光５４６．１ｎｍ，蓝光为４３５．８ｎｍ。

24.相加混色原理 ：由两种或两种以上的色光相混合时，会同时或者在极短时间内连续刺激人的视觉器官，使人产生一种新的色彩感觉。称这种色光混合为加色混合。这种由两种以上色光相混合，呈现一种色光的方法称为色光加色法。

25.激光显示技术：分三种类型；第一种是激光阴极射线管LCRT（laser cathode tube）,其基本原理是用半导体激光器代替阴极射线显像管荧光屏的一种新型显示器件；第二种是激光光阀显示，基本原理是激光束仅用来改变某些材料（如液晶等）的光学参数（如折射率或透过率）而再用另外的光源使这种光学参数变化而形成的像投射到屏幕上，从而实现图像显示；第三种是直观式（点扫描）电视激光显示，它是将经过信号调制过的RGB三色激光束直接通过机械扫描方法偏转扫描到显示屏上。

26.德国 Jenoptik 公司ＲＧＢ全固态激光器光路图：Oscillator振荡器；Amplifier放大器；SHG倍频，频率增加一倍，波长减少一半;SFM和频;OPO（Optical Parametric Oscillation）光学参量振荡器；AOM（Acoustic Optical Modulator）声光调制器；KTA crystal（KTA晶体，砷酸钛氧钾）；LBO晶体（三硼酸锂）；流程图如下：（p113页）

27.光电探测器的物理效应：通常分为两大类：光子效应和光热效应。光子效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应，对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其影响速度一般比较快。（光电效应：在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流。）光热效应：指材料收到光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，由于温度的变化而造成物质的电学特性变化。

28.光电发射效应：在光照下，物体向表面以外的空间发射电子（即光电子）的现象，称为光电发射效应。爱因斯坦方程：Ek=hυ—Eψ，Ek=mv/2是电子离开发射体表面时的动能；m是电子质量；v是电子离开时的速度；hυ是光子能量，Eψ是光电发射体的功率函数。光电发射效应发生的条件：υ≥Eψ/h≡υc（入射光波的截止频率），或用波长表示时：λ≤hc/ Eψ≡λc（截止波长）。

29.光电导效应：在光线作用下，对于半导体材料电导率吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值降低，这种现象称为光电导效应。（P148页）30.光伏效应：如果光导现象是半导体的材料的体效应，那么光伏现象则是半导体材料的“结”

效应。当照射光激发出电子-空穴对时，电势垒的内建电场将把电子-空穴对分开，从而在势垒两侧形成电荷堆积，形成光生伏特效应。（光照零偏PN结产生开路电压的效应，又称光伏效应。）31.温差电效应：当两种不同的配偶材料（可以是金属或半导体）两端并联熔接时，如果两个接头的温度不同，并联回路中就产生电动势，称为温差电动势，回路中就有电流流通。如果把冷端分开并与一个电流表连接，那么当光照熔接端时，熔接端吸收光能使其温度升高，电流表就有相应的电流读数，电流的数值间接反映了光照能量的大小。——用热电偶来探测光能的原理。

232.热释电效应：当强度变化的光打到晶体上，引起材料温度变化——电极化强度发生变化——面电荷发生变化——产生热释电电流。压电晶体：发生压电效应的晶体。压电效应：某些晶体在特定的方向上施加外力，那么就会在某两个表面产生面电荷，当外力消失，晶体回到不带电。

33.量子效率η：灵敏度R从宏观描述了光电探测器的光电、光谱以及频率特性，量子效率则是对同一问题的微观-宏观描述。

η=hυRi/e（Ri电流的灵敏度），光谱量子效率

：ηλ =hcRiλ/eλ

(c是材料的光速)34.归一化探测度D*：

D*大的探测器其探测能力一定好。

35.光电导探测器——光敏电阻：利用光电导效应而工作的探测器。光电导效应是半导体材料的一种体效应，无需形成PN结，故又常称为无结光电探测器。这种元件在光照下会改变自身的电阻率，光照愈强，元件自身的电阻率愈小，因此常常又称光敏电阻或光导管。本征型光敏电阻一般在室温下工作，适用于可见光和近红外辐射探测；非本征型光敏电阻通常必须在低温条件下工作，常用于中、远外辐射探测。由于光敏电阻没有极性，只要把它当做电阻值随光照强度而变化的可变电阻器对待即可，因此在电子电路、仪器仪表、光电控制、计量分析、光电制导、激光外差探测等领域获得了十分广泛的应用。常见的光敏电阻有CdS、CdSe、PbS以及TeCdHg等。其中CdS是工业上应用最多的，而PbS主要用于军事装备。

36.光频外差探测技术：原理：基于两束相干光在探测器光敏面上的相干效应。故也常称为光波的相干探测。相干光：振动方向相同，振动频率相同，相位相同或相位差保持恒定。37.曼莱-罗威关系：公式（P307页）

相互作用中三个光电场光子数的变化关系：ω1和ω3的光子数之和及ω2和ω3的光子数之和在非线性过程中始终保持不变。ω1与ω2光子数之差保持不变。如果频率为ω1与ω2的两个光子同时湮灭，可以产生频率为ω3的一个光子，这就是和频与倍频的情况。反过来ω3光子湮灭，同时产生两个频率为ω1与ω2的光子，这就是参量产生的过程。

38.相位匹配技术：为有效的进行非线性光学频率变换，必须使参与互作用的光波在介质中传播时具有相同的相速度。实现有效频率变换的方法之一是相位匹配技术，利用非线性晶体的双折射与色散特性达到相位匹配。39.单轴晶体的相位匹配条件及匹配角：(折射率)负单轴晶体——n0>ne。正单轴晶体——ne>n0.40.二次谐波的产生：能量守恒和动量守恒（P314页）

41.参量振荡器：光学参量振荡器（OPO）是利用非线性晶体的混频特性来实现频率变换的器件，其中有一个或两个光波具有振荡特性，具有谐振腔。具有调谐范围宽、结构简单及工作可靠等特性。光学参量放大的原理：实质上是一个差频产生的三波混频过程。由曼莱-罗威关系可知，在差频过程中，每湮灭一个最高频率的光子，同时要产生两个低频光子，在此过程中这两个低频获得增益，因此光学参量放大器可作为他们的放大器。如果将非线性晶体置于谐振腔中，并用强的泵浦光照射，当增益超过损耗时，在腔内可以从噪声中建立起相当强的信号光及空闲光。在光学参量振荡器中建立起来的两种频率的光波，任何一个光波都可以称为信号光或者空闲光。

42.参量振荡器的阈值：判断阈值与什么参量有关系？（P331页公式）

式中，k=

；gs为模耦合系数；l为有效参量增益长度；τ为1/e处脉冲半宽度；L=L’+(n-1)l;L’为OPO腔长；l为非线性晶体长度；n为信号输出 100μJ时（定义为阈值临界状态）腔内振荡次数；Pn为阈值处信号波能量；P0为参量量子噪声能量；a为参量光在介质中的场吸收系数；R为腔内各种损耗的总和。

43.光的干涉：用波的叠加而引起强度从新分配的现象。三个必要条件：频率相等，两束光存在相互平行的振动分量，位相差δ（P）恒定。

第三篇：光电子技术(论文)

光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。

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.美国商务部指出: “90 年 代, 全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展, 谁在光电子产业方面取得主动权, 谁就将在 21 世纪的尖端科技较量中夺魁”.日本《呼声》月刊也有类似的评论: “21 世纪具 有代表意义 的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产 业……” ,可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类 科学 技术的革命.1 世界光电子技术和产业的发展 光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料, 光纤已经成为通信网的重要传输媒 介,现在世界上大约有 60%的通信业务经光纤传输,到 20 世纪末将达到 85%,但从目前光 纤通信的整体水平来看, 仍处于初级阶段, 光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来.目前, 各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光 信号,以提高单根光纤的传输能力),掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大, 具有输出功率高,噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用.现在 DWDM 系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到 10%达到 90%.一种全新 的,无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信” ,由于波分复用技术和掺铒光纤放 大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的 通信业带来蓬勃生机.为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件.光电子器件和技术已 形成一个快速增长的,巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用.美国光 电子产业振兴协会估计,到 2003 年,光电子产业的总产值将达 2000 亿美元.Internet 应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长, 人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(现在主干网可以分别工作在 2.5Gbps 和 10Gbps, 并已有 40Gbps 的演示性设备)但更主要的方法却是靠发展波分复用技.术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到 2.64Tbps).报告称虽然 10 年内全光通信还不会全面商业化,但是全光交换将在几年内成为市场主流,报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据,但仍有创新性公司进入的可能.2 我国的光电子技术和产业近10 年来我国光电子技术研究在国家 “863” 计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的 进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位.国内光 电子 有关产业基地在光电子器件,部件和子系统(如激光器,探测器,光收 发模块,EDFA,无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司 竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较 大的增长, 个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩.我国相应研究 发展 基 地和本领域高 技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的 垄断地位,同时争取进入国际市场.中国盟掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内 企业 产 品占国内市场 40%的份额.我国也是目前国际上少数几个有能力研制 PIC 和 OEIC 的国家.808nm 大功率激 光器及其泵浦的固体绿光激光器, 670nm 红光激光器已产品化和商品化并 批量占领国际市场.国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国 产 1.55mDFB 激光器 战胜了国外器件,占领了 100%的国内市场.但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件,部件虽是光通信,光显 示,光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值 较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化,产业化生 产技术目前还未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和 系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研,生产,市 场相互脱离的状况.我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域, 与世界发达国家几乎同 时起步.但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限, 而国际上光电子 产业已经进入加速发展阶段, 留给我们的时间只有三到五年, 如果我们不在目前产业化的技 术发展阶段进入,就会失去大好时机.机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的 力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人.如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力, 就会给外国竞争者提供进 入并占领下几代技术市场的机会.因而在关键器件,部件等方面,要通过引进社会资金和风 险投资,知识产权入股,开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研 人员成果转化.只要贯彻有“有所为,有所不为”的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破 行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一 定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模 经济 ,取得我国 在该领域应有的市场份额.1

第四篇：光电子技术与科学专业介绍

光电子技术科学专业

目录

光电子技术科学专业介绍

研究领域

详细介绍

前景

展开

光电子技术科学专业介绍

研究领域

详细介绍

前景

展开

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光电子技术科学专业介绍

专业概述

光电子技术科学 ：属于理学大类，电子信息科学类。

光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科，其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。而光电子技术科学专业正是由光学、激光、电子学和计算机技术学科互相渗透而组成的。

培养目标及要求

光电子技术科学专业培养在光电子技术科学领域具有宽厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体、美、劳全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、激光科学、光通信技术、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。

本专业学生主要学习数学、物理、计算机语言及应用基础，四大力学、固体物理、半导体物理、红外物理、红外探测器、红外电子学、红外系统原理与设计、红外安防技术等基础理论和基本知识，具有利用现代的光学、电子、计算机等先进技术，对红外系统乃至其它光电子系统仪器整机的设计、应用的基本能力。

通过学习，将具备了以下几方面的能力：

1．坚实的数理基础、较好的人文社会科学基础、并熟练掌握一门外国语；

2．系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识；

3．具备较强的近代物理实验、光电子技术和红外技术实验能力、计算机应用能力和初步的专业实践经验，具备科技创新和工程应用的基本能力；

4．了解本专业领域的最新理论前沿和发展动态；

5．掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。相近专业

科技防卫（071204W）、电子信息科学与技术（071201）、微电子学（071202）、光信息科学与技术（071203*）信息安全（071205W）、信息科学技术（071206W）、光电子技术科学（071207W）。

课程设置

光电子技术、光电子器件及系统、信号与系统、通信原理与技术、高等光学、应用光学、光电子学、计算机及网络技术、电子电路与技术、电动力学、量子力学、半导体物理等，模拟电路，数字电路，大学物理，电路分析，C语言，高等数学，线性代数，概率论数理统计，电子设计自动化，工程制图。

光电子技术科学专业的主要实践性教学环节包括专业实验（普通物理实验、近代物理实验、电工技术实验、电子技术实验、光电子专业实验）、程序设计上机、微机上机、工程训练、认识实习、专业调研、专业实习、毕业实习、毕业论文设计等。

毕业去向

继续攻读硕士、博士学位；或到信息产业部门、中科院及有关研究所、电信部门、高等院校、企事业单位及有关公司，主要从事光学、光电子学、光电子技术科学、光电信息工程与技术、光通信工程与技术、光电信号检测处理与控制技术等领域的研究、设计、开发、应用和管理等工作。

开设院校

南开大学、燕山大学，天津大学、长春理工大学、池州学院、华南理工大学、华南师范大学、东南大学、湖北工业大学、东华大学、长春理工大学光电信息学院、大连民族学院、华中科技大学、四川大学、西北工业大学等。新增此专业的院校有：深圳大学、湖南理工大学、黑龙江大学、湖州师范学院 浙江师范大学、河北师范大学

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研究领域

研究领域是信息光学与光电子技术相结合的应用基础学科，包括：现代光学与光电子学、光通信、光信息处理、声光信息处理与光通信技术和激光技术等。主要有三个研究方向，即光信息存储与处理、光通信技术与器件、以及激光超短脉冲与变频技术，均处于国内先进或领先的水平；代表性成果有新型超高密度体全息存储、声电光器件、可调谐激光器。目前承担了1项“973”国家重点基础研究项目、4项国家自然科学基金项目、1项国家部委项目和5项北京市科委教委项目，研究经费充足，同时与国际学术界有较为广泛的学术交流。本学科所依托的光学学科于1986年获得国务院授权的博士学位授予权，光学工程学科于2000年获得博士学位授予权。学科部可同时招收理学(光学)和工学(光学工程)的博士、硕士研究生。在211工程“九五”期间的重点学科建设中,作为“激光应用技术”重点学科的一部分,学科的学术水平有了很大的提升,并且实验室建设成效显著,并且于2001年与激光工程研究院整合,进入了“光学”国家重点学科行列。

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详细介绍

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15nm。谐振腔发光二极管是一种有前途的发光二极管，其实验和理论效率比传统发光二极管高5~10倍。

1.3μm和1.55μm近红外半导体激光和发光二极管是现行通信系统、高速光纤通信系统的重要光器件，已成为广为研究开发的光源。日本NEC已开发出在单晶片上制造不同发射波长的近红外激光二极管，采用它可大大降低多波长长途通信设备的价格。近年来，国外又相继开发出半导体孤子激光器、量子阱线或点激光器和垂直腔表面发射激光器等新型半导体激光二极管。

激光技术是一项前沿科学技术发展不可缺少的支柱。作为光电子主导产品的激光器的发展，经历了原理上的四次变革，体积日益变小，功率不断增大，可靠性和功率得到了很大的提高。半导体二级管激光器和固体激光器技术和发展十分迅速，其中最为突出的进展是固态化。现今，固体激光器的平均输出功率已从百瓦级提高到了千瓦级。半导体激光器的功率也有很大提高，其结构和其他性能也正在经历重大变化。与此同时，还开发出了实用价值高的新波长和宽带可调谐激光器，包括对人眼无伤害的1.54μm和2μm的激光器、蓝光激光器和X光激光器。

光纤是随着光通信的发展而不断发展的，各种结构和类型的光纤支持着光通信产业的发展。目前，单根光纤传输的信息量已达到万亿位。光纤作为光通信信息传输的介质，它的色散和损耗将直接影响到通信系统的传输容量和中继距离，而常规的单模光纤已不能满足新一代通信技术的要求，因此光纤技术又有了新的发展。迄今，光纤已经经历了由短波长（0.85μm）到长波长（1.3~1.55μm），由多模到单模光纤以及特种光纤的发展过程，并开发出了色散移位光纤、非零色散光纤和色散补偿光纤。

平板显示（FPD）技术包括液晶显示（LCD）、等离子体显示（PDP）、电致发光显示（EL）、真空荧光显示（VFD）和发光二极管显示（LED）等，除在民用领域的广泛应用外，已在虚拟显示、高清晰度显示、语言和图形识别等军用领域应用。近年来，液晶显示以及其他平板显示器件和技术正在大力地改进，如为解决等离子体显示发光效率、亮度、寿命、光串扰和对比度等问题，正在进行诸如大面积精细图形制作和保护层等工艺方面的改进，并取得了较快进展。从整体来说，平板显示技术将继续向着彩色化、高分辨率、高亮度、高可靠、高成品率和廉价方向发展。

随着半导体技术的迅速发展，各种类型的光电探测器，如电荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏阵列探测器等应运而生，取得了重大进展。进入90年代，光电探测器的发展方向除了开发高速响应光电 探测器外，其重点是开发焦平面阵列为代表的光电成像器件。红外焦平面阵列制作技术的日臻完善，使红外探测技术进入了第二代。当前，降低成本是红外探测器在民用领域得到广泛应用的关键。21世纪，红外焦平面阵列开发方向，一是在现有基础上提高分辨率，二是开发多功能和智能化焦平面阵列。

随着光通信、光信息处理、光计算等技术的发展，加之材料科学和制造技术的进展，使得在单一结构或单片衬底上集成光学、光电和电子元器件成为可能，形成具有单一功能或多功能的光电子集成回路（OEIC）和集成光路（IOC）。目前，商品化的集成光路产品有调制器、开关和分路器以及采用集成光路相干通信系统、光纤陀螺、激光光纤多普勒干涉仪等系统，以及用于光纤传输试验的单片集成光电子集成回路。预计到2020年，光电子集成回路和集成光路的发展速度将相当于20世纪70年代的微电子技术，多功能集成光学器件和光电子集成器件将系列化，集成光学信号处理速度将达到1GHz。

我国光电子行业在科研上起步较早，也有一批水平较高的应用成果，其中光纤通信的发展尤快。在国防上的应用也开展较早，如靶场用的激光、红外、电视等光测设备，以及红外导引

装置、红外热像仪、激光测距仪、微光夜视仪等。但民用市场开发较晚，真正能形成较大生产规模的产品不多。我国在“八五”计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造，已在“九五”计划中产生了效益。例如，12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列（SDH）光通信系统，于1997年研制开发成功，现已广泛应用于国家通信骨干网的建设。

鉴于上述情况，中国光电子技术发展战略总的指导思想是：有限目标、突出重点、科技领先、形成规模、开拓市场，在“八五”、“九五”计划基础上，使有基础的企业和研究所分别形成规模生产和研究开发中心，使我国光电子元器件初步形成基本配套的产业，满足市场的需要。编辑本段

前景

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。[1]

第五篇：《光电子技术及检测》教学改革探讨

《光电子技术及检测》教学改革探讨

摘要：针对目前《光电子技术及其检测》课程存在的问题及形成原因进行了分析，结合本学院的特点，讨论了教学内容和方式、实践教学、课外科技活动及考核方式等方面的改革措施。

关键词：光电子技术；教学内容；教学改革；实践教学

中图分类号：G642 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）013-000-01

光电子技术是由电子技术和光子技术互相渗透、优势结合而产生的，是一门新兴的综合性交叉学科，已经成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分。《光电子技术及其检测》是本学院电子科学与技术专业的专业核心课程，该课程是一门理论和实践紧密结合的重要课程，在授课过程中要把课程特点和专业性质结合起来，系统介绍光电子技术的理论基础和实际应用。然而对于不同类型学校的不同学生，对知识点掌握的要求、教学的方式以及授课的难易度都不应该完全相同。为了紧密结合本校培养应用型人才的办学理念，培养学生的学习兴趣和创造力，拓展知识面，指导学生的就业方向，对教学内容和方法、实验教学环节及考核方式做一些改进是非常必要的。

一、教学内容及方法

本课程介绍光电子技术的理论和应用基础，介绍光电子系统中关键器件的原理、结构、应用技术和新的发展。通过本课程的学习，应使学生掌握常用的光源及光度学的基本知识，理解光电子技术的基本原理、基本概念，了解光电子技术的应用实例，了解光电子领域的新成果和新进展，对光电子技术有比较全面、系统的认识和理解。

本课程安排在第五学期，学时数为32，由于课时较少，最初选择的教材并不太合适，经过调整选用郭天太编写的《光电检测技术》（华中科技大学出版社）。其中基础理论知识涉及到许多物理光学、晶体光学、半导体理论等基础知识，讲授过程中需要借助大量的新概念介绍、公式推导等，这样会占用较多的课时，并且学生对枯燥的公式推导比较抵触，很可能使他们从开始就失去对该课程的兴趣；另外，光电系统和应用部分的内容涉及到很多具体的光电器件，如果仅仅依靠课堂上用板书或多媒体课件讲授，很可能只让学生对此只有一些概念上的了解而不是真正掌握，在实际应用中仍然比较陌生。针对该现状，在教学内容上应该强调基本原理、基本概念的讲解，尽量避免大量复杂的数学公式推导，讲解时理论联系实际，适当增加flash动画、视频材料，尽量调动学生对本课程的兴趣。

二、实践教学

本课程所对应的实践环节为《光电子技术与器件分析实验》课程，目前包含的实验内容有：LD/LED光源特性测试实验；COMS传感器；线阵CCD原理及应用实验；光电倍增管实验；光纤数值孔径测试实验；太阳能电池综合实验；光电探测实验；液晶光阀电光特性实验。这些实验内容相对应的实验仪器一般为固定的实验箱，这些实验箱通常做成集成式的结构，也就是很多光电器件已经被固定在实验箱上，只要按照实验指导书的要求进行连线，按下相应的开关就可以进行实验。这一类的实验基本都是验证性的，不能很好的服务于理论教学，不利于学生对实验内容的理解，他们的创新思维和创新能力都得不到提高。另外，实验室的硬件条件也是影响到实验效果的重要原因，由于光电实验的特殊性，一台实验箱最多能满足两位同学做实验，目前的实验仪器的数量很难满足所有同学同时开展实验，需要分批进行，严重制约了实验教学的正常开展。

针对实验教学环节存在的一系列问题，建设了相应的实训平台，增加实践环节的就业导向作用，针对目前光电子行业的发展趋势，增加“光伏发电实训平台”和“光电器件和光电技术综合设计平台”。其中，“光伏发电实训平台”是结合本学院“国家级大学生实践基地”项目进行，可开设的实验内容有：光伏系统电气装配实训、分布式发电技术、光伏建筑一体化、光伏发电系统、光伏电站电气控制、现代电能质量标准与测量技术、光伏电站安装调试实训、光伏跟踪PLC控制实训、光伏电站运行调试实训、光伏电站监造实训、光伏电站检测验收实训、光伏逆变与储能控制实训等。“光电器件和光电技术综合设计平台”克服了之前实验箱的弊端，采用模块化的实验方式，可提供更多的同学开展不同的实验项目。该平台由光学导轨、光学元件、电学元件、光电传感器组件、各种不同应用的电路模块以及仪器仪表等部分构成，除了可以完成平台自有的众多实验项目外，学生还可依托平台的各种模块自行设计搭建各种实验，还可作为相关专业的课程设计与毕业设计平台。这样便有利于学生深入理解基础理论，全面掌握综合技能，使所学知识得到系统锻炼，有利于开发开放性的实验教学内容，加强实践研究与应用开发工作的进展，有利于培养学生独立思考与创新思维。

三、课外科技活动

除了理论教学和实验教学环节，适当的专业相关的课外科技活动能够激发学生对课程的兴趣，使学生在课外能够提高动手能力、创新设计能力及团队协作能力。结合学校的“科技节”活动，学院在教学改革过程中学院开展了“光伏设计大赛”，学生参与十分积极踊跃，效果很好。另外，要开展校企合作，由相关光电子企业的专家和技术人员对学生开设课程和专题讲座，介绍一些前沿的知识，拓展学生的视野，指导学生的就业方向。

四、考核方式

考核一直以来都是学生最关注的环节，也是教师们一直在尝试改革的环节。对于本课程的理论教学环节，一直以来都采用闭卷考试，而实践环节都采用考察的方式。闭卷考试对于学生来说，需要对理论知识及理论知识的掌握非常熟练，这样就会导致学生的考前突击，并没有真正掌握课程内容。因此针对教学内容的改变，考核内容也应相应的重基本概念、基本原理和应用领域，回避复杂的理论分析和理论计算。另外，考核方式也不应只靠最后一次成绩定论，要结合平时课堂成绩、实验环节以及课外科技活动的表现，这样的考核方式既可以让学生重视理论知识，又不能忽略实践环节和相关的课外环节。

五、结束语

以上就是对本学院《光电子技术及其检测》课程的教学现状分析及改革方式。通过对教学内容和方式、实践教学、课外科技活动及考核方式等环节的改革，以期提高学生对光电类课程的兴趣，开拓视野，培养他们的实际操作能力、创新设计能力，真正对就业起到导向作用。

作者简介：李 路（1983-），男，汉族，江苏连云港人，硕士，讲师，研究方向：太阳能电池及应用。