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2019年最新-光电子技术LectureNew5-精选文档

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光电子技术的进展教学课件ppt

光电子技术的进展教学课件ppt

光子晶体进展
总结词
光子晶体是一种具有周期性折射率变化的介质，能够控 制光的传播，具有重要应用价值。
详细描述
光子晶体是一种具有周期性折射率变化的介质，能够控 制光的传播，具有重要应用价值。近年来，光子晶体在 制备技术、光学特性、应用等方面取得了重要进展。一 种新型的光子晶体制备方法是纳米压印技术，该方法具 有制备周期短、成本低、大面积制备等优点。此外，光 子晶体在光通信、光学传感、太阳能利用等领域也得到 了广泛应用。这些进展为光电子技术的发展提供了新的 可能性。
光学存储应用案例
总结词
光学存储技术在数据存储和读取方面具有高密度、高 速度和高可靠性的优势。
详细描述
光学存储是一种利用光学技术进行数据存储和读取的 技术，具有高密度、高速度和高可靠性的优势。近年 来，随着光学技术的不断发展，光学存储技术在数据 存储和读取方面得到了广泛的应用。例如，在计算机 硬盘中，利用光学技术可以实现高密度和高速度的数 据存储和读取。在光盘中，利用光学技术可以实现高 可靠性的数据存储和读取
光电子技术的进展教学课 件ppt
xx年xx月xx日
目录
• 光电子技术概述 • 光电子技术的基本元件 • 光电子技术的进展 • 光电子技术的挑战与前景 • 光电子技术的应用案例
01
光电子技术概述
光电子技术的定义与原理
定义
光电子技术是利用光子与电子相互作用产生电能或信息的技 术。
原理
基于光电效应、光放大、光检测等基本原理，实现光电子器 件的转换、放大和检测功能。
量子通信进展
总结词
量子通信基于量子力学原理实现信息传递，具有高度 安全性和不可破解性，是未来通信技术的发展方向。
详细描述
量子通信基于量子力学原理实现信息传递，具有高度 安全性和不可破解性，是未来通信技术的发展方向。 近年来，量子通信在技术实现、通信距离、安全性等 方面取得了重要进展。一种新型的量子通信实现方法 是基于量子中继和可信中继方案的远距离光纤量子通 信，该方法能够实现百公里量级的通信距离。此外， 量子通信在信息安全、金融、政务等领域也得到了广 泛应用

光电子技术第二章1 90页PPT文档

光电子技术第二章1 90页PPT文档

1、拉曼-纳斯衍射
◆声行波中的声光衍射 略去对时间的依赖关系，这样沿x方向的折射率分布
可简化为：
n(x)n0 nsiks n x
式中n0为平均折射率；n 为声致折射率变化。
由于介质折射率发生了周期性变化，所以会对入射光波 的相位进行调制。
图4-13 垂直入射情况
平面光波垂直入射时，出射光波不再是单色平面波， 而是一个相位被调制了的光波．其等相面是由函数n(x) 决定的折皱曲面，其光场可写成：
对气溶胶而言，主要考虑米氏散射。
D=0.0001um
D=0. 1um
D=1um
(1)晴朗、霾、雾大气的衰减 【大气能见度】
色温为2700k的白炽灯光源发出的平行光束在大气中传 输衰减到出射时的5%时，传输的距离。
由Koschmeider(1924)提出的大气水平能见度公式：
V ln 3.912
*应变、应力及弹性性质
1．一维应变
这一段弦的应变为：
2．二维应变
3应力张量
*某一体元所受的力分为两种类型:
一种是：作用在整个体元上的力，其数值正比于体元的体 积，称为彻体力(例如重力)；另一种是从体元周围的物体 作用于体元表面上的力，其数值正比于体元表面的面积， 这种力称为应力。
应力的标记方法：
晶体中的传可分为两种形 态：①晶体受外力作用时产生形变，当撤去外力 后，晶体仍能恢复到初始状态②晶体受外力作用 时产生形变，当撤去外力后，晶体仍能恢复到初 始状态而是保持在一种新的准平衡位置上，即发 生了永久形变。前者称为弹性变形，后者称为范 性变形
2.2.1 晶体的弹性性质
• 分子散射理论是瑞利（Rayleigh）在试图解释天空为何呈现蓝色这 样一个问题时提出的。

光电子技术全套课件

光电子技术全套课件

光电子技术精品课程
§3 纵模的概念
光电子技术精品课程
§3 纵模的概念
光电子技术精品课程
§4 光腔的损耗
开腔的损耗及其描述
光子在腔内的平均寿命
无源谐振腔的Q值 无源腔的本征振荡模式带宽
光电子技术精品课程
§4 光腔的损耗
光电子技术精品课程
§4 光腔的损耗
光电子技术精品课程
§4 光腔的损耗
光电子技术精品课程
光电子技术精品课程
§5 开腔模式的物理概念及分析方法
光电子技术精品课程
§5 开腔模式的物理概念及分析方法
光电子技术精品课程
§5 开腔模式的物理概念及分析方法
光电子技术精品课程
§5 开腔模式的物理概念及分析方法
光电子技术精品课程
§5 开腔模式的物理概念及分析方法
光电子技术精品课程
§5 开腔模式的物理概念及分析方法
光电子技术 精品课程
电子科学与技术 精密仪器与光电子工程学院
光电子技术 精品课程
激 光 原 理
第二章 光腔理论的一般问题
电子科学与技术 精密仪器与光电子工程学院
§1 腔与模
光腔的构成和分类
模的概念
腔的作用
光电子技术精品课程
§1 腔与模
光电子技术精品课程
§2 共轴球面腔的稳定性条件
传输矩阵
共轴球面腔的稳定性条件
§7 方形镜共焦腔的自再现模
光电子技术精品课程
§8 方形镜共焦腔的行波场
厄米 - 高斯光束
振幅分布和光斑尺寸
模体积
等相位面的分布
远场发散角
光电子技术精品课程
§8 方形镜共焦腔的行波场
光电子技术精品课程

光电子技术基础ppt精选课件

光电子技术基础ppt精选课件

编辑版pppt
15
类 调谐光源 型
可调谐染料激 光器
混 可调谐半导体 合 激光器
型 环形腔掺铒激 光器
半导体光纤环 形腔激光器
本
征
F-P腔掺铒光 纤激光器
型
环形腔掺铒光 纤激光器
工作参数及优缺点
仅从原理上验证了频域光学双稳态 的可行性。由于体积庞大、调谐困 难而不实用。 结构紧凑，但波长调谐范围小，调 谐精度不高（易受温度影响）。开 关速度较快，在微秒量级。 体积小，波长调谐范围较宽，调谐 精度高。开关速度较慢，在毫秒量 级。 体积小，开关速度快，皮秒量级。
通过本课程的学习，要求掌握的主要内容：
描述光场的麦克斯韦方程、波动方程、光波的表示与传 播特性、高斯光束的特性等；
激光产生的基本条件、激光器的基本结构和输出特性； 平面介质波导中的光传播特性、光波导的物理光学分析、 光纤基本知识； 光通信无源与有源器件，包括半导体激光器、光纤连接 器、光纤耦合器、光纤隔离器、偏振控制器、光纤激光器 以及光纤放大器等； 光调制技术，包括晶体光学基础、光在晶体中的传播、 电光以及声光调制器等； 光电探测技术，包括光探测器性能参数、探测方式、物 理效应以及光电探测器的种类。
ppt精选版光电子技术发展史年代60年代70年代80年代90年代技术成就激光器的问世低损耗光纤的实现半导体激光器的成熟超大功率量子阱阵列激光器的出现光纤无源和有源器件的出现相关应用为光与物质相互作用的研究提供了一个极其有效的工具导致以光纤通信光纤传感为代表的光信息技术蓬勃发展导致半导体双稳态器件的发为光纤通信产业的发展提供了网络物理层的基信息光电子技术与器件光电子器件光源器件光传输器件光控制器件光探测器件光存储器件光盘光驱光盘塔调制器偏转器光开关光双稳器件光电导型各种传感器相干光源非相干光源光学元件光波导光纤ppt精选版光电子技术应用光纤通信传输光信息处理分光分析光应用计算光空间传输光学双稳态1969年szoke首先提出光学双稳态

《光电子技术》全册完整教学课件

《光电子技术》全册完整教学课件
2022/2/28
欧洲光电子技术发展
• 发展概况：
法国：1997年，法国开始制定光电子技术发展计 划。2001年，法国在巴黎南郊阿尔卡特尔公司的 马尔库西斯研究中心内，建立了欧洲唯一的国家 级光电子研究基地——光谷。 德国：政府已确定光子学是本世纪初“对保持德 国在国际技术市场上的先进地位至关重要的关键 技术之一”。 欧盟：2004年1月，由五家欧洲公司发起，成立 了欧洲光电产业联盟（EPIC），旨在推动欧洲光 电产业的发展，提高经济和技术两方面能力，应 对全球光电产业的竞争。
电子领域世界的翘楚，比如富士通、日立、松下、
三洋、NEC(日本电气股份有限公司)、NTT(日本
电报电话公司)。对日本光电子产业的中长期需求
预 测 结 果 显 示 ， 2010 年 ， 日 本 国 内 生 产 需 求 为
122000亿日元，1995-2010年度的平均年增长率
为10.1%。
2022/2/28
• 第三次（始于20世纪中叶） 以原子能技术、航天技术、电子计算机、通信技 术的应用为代表， 开创了人类信息时代
2022/2/28
信息技术的发展趋势
• 第一阶段——电子信息技术 电子信息技术：主要研究电子的特性与行为及其 在真空或物质中的运动与控制。以半导体器件为 代表的微电子技术是信息社会的第一次重大革命 （微型化） 其特征是：信息的载体是电子 代表：半导体，计算机等
• 课程分为理论教学（38学时）与实验教学（10学 时）两部分，重视知识性内容与实践环节的融合 ，旨在拓宽学生在光学、电子学及光电子学等领 域的知识面，培养学生跟踪新理论、新技术的思 维。
2022/2/28
光电子技术的主要内容
光产生：产生光源
光调制： 将信息加载到光源

【精品课件】光电子技术(激光器件).pptx

【精品课件】光电子技术(激光器件).pptx

Pth n2th A21VRh p lcab1 ........(1.2 10)
29
三种工作物质的阈值比较
工作物质尺寸：Φ6mm×100mm，损耗系数α＝0.01， 输出镜透射率T＝0.5，ηL＝0.5，ηc＝0.8，ηab＝0.2
参数
σ21（cm2） νp（S－1） ntot(cm-3) η0 Δnth(cm-3) n2th(cm-3) Eth(J)
21 0 A21 / 4 2n2
g n 21......................(1.2 2)
高斯线型
21 0 A21 ln 2 / 4 2n2
22
固体激光器阈值
受激辐射截面
红宝石 2.5E-20 cm2
Nd3+:YAG
27~88E-20 cm2
Nd3+:Glass 3E-20 cm2
20
100% I0
工作物质
固体激光器的阈值
R
I’ l
I ' I0 Re2(g )l
Re 1 阈值条件：
2(g )l
21
固体激光器阈值
gth
1 2l
ln
1 R
.................(1.2 1)
洛仑兹线型中心频率处的增益系数：
g
n
0 A21 4 2n2
其中，n
n2
g2 g1
n1
n为激光工作介质中的折射率
E1
E0
b) 四能级
量子效率0
亚稳态发射的荧光光子数 工作物质从光泵吸收的光子数
1
2
三能级1
=
S32 S32 +A31
2
A21 A21 S21

最新光电子技术课件ppt2[1]教学讲义ppt


14
I I 1 I 2 2I 1 I 2c os
• 非相干光源
co s0
I = I 1 + I 2 —非相干叠加
• 完全相干光源 co s co s
▲相长干涉（明） 2k,
I I m I a 1 x I 2 2 I 1 I 2
▲相消干涉（暗） (2 k 1 ) ,
光电子技术课件ppt2[1]
光子的相干性和光子简并度
相格的空间体积===========相干体积？ 结论：
1、相格空间体积以及一个光波模式或光子态占有的 空间体积都等于相干体积。
2、属于同一量子态的光子或同一模式的光波是相干 的，不同量子态的光子或不同模式的光波是不相干 的。
3、模式、光子的量子态、相干体积、相格等价
（1）基于晶体双折射原理起偏 （2）布儒斯特角起偏
这是利用光在界面上的反射与吸收过程获得偏振光的一种方式：
n1 ····i i ····
n2
r·
自然光反射和折射 后产生部分偏振光
n·1 ···i0
线偏振光
i0····S
n2
r0
·
起偏振角
2021/3/12
光电子技术与应用
12
i i = 0 时，反射光只有S分量 i0 r0 900 i 0 — 布儒斯特角或 起偏角
I I m I i1 n I 2 2I 1 I 2 (k= 0,1,2,3…)
2. 条纹衬比度（对比度，反衬度）
V ImaxImin Imax Imin
2021/3/12
光电子技术与应用
15
一. 双缝干涉 单色光入射
px x
dd
r1 r1
·p x x
rr22

光电子技术(2)(激光技术)

②对鉴频器的要求：a.中心频率要稳定，标准频率不能有漂 移。b.灵敏度要高，微小变化能鉴别。
③ 鉴频器的类型：以原子谱线本身作为鉴频器以外界标准 频率做鉴频器
光电子技术精品课程
蓝姆凹陷稳频
❖ 稳频原理： 1.蓝姆凹陷：对非均匀加宽激光介质，激光器输出的
功率（或光强）在中心频率处最小。
2.结构和原理：
谢谢大家！
❖
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2120.10.21Wednes day, October 21, 2020
❖
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。23:03:3323:03:3323:0310/21/2020 11:03:33 PM
❖
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2123:03:3323:03Oc t-2021- Oct-20
❖ 为了达到稳频的目的，要求激光输出的强度除了频 率的漂移造成的光强度变化之外，其他因素造成的 光强变化应该尽力避免。如放电电流、电压变化造 成的光强变化，否则干扰频率的稳定－甚至无法稳 频。
❖ 为了排除其他因素造成的激光强度变化采取的措施： 1.激光器的电源加稳压稳流装置。激光强度稳定到n％ 2.采用稳定激光强度控制装置。
❖
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午11时3分33秒 下午11时3分23:03:3320.10.21
❖
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.2120.10.2123:0323:03:3323:03:33Oc t-20
❖
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月21日 星期三11时3分 33秒 Wednesday, October 21, 2020

第三章光电子技术-69页文档资料

级上去； 价带的空穴浓度远大于导带的电子浓
度，导电性主要依赖空穴。
三 类 半 导 体
I型（本征）半导体
N型半导体
P型半导体
I 型半导体（本征型）：无杂质或杂质浓度很低的半 导体，电子与空穴浓度基本相同。 N型半导体：掺有施主杂质的半导体，其电子浓度远大 于空穴浓度。 P型半导体：掺有受主杂质的半导体，其电子浓度远小 于空穴浓度。
EfcEfvhEg
Efc: 非平衡状态下导带的准费米能级；Efv: 非平衡状态下价带的准费米能级 hv: 产生光子的能量； Eg: 禁带宽度
4、半导体光源
4.1 发光二极管（LED）
LED的工作原理：
LED的工作特性（P-I特性）
LED的工作特性（光谱特性）
LED的工作特性（频率特性）
【光有源器件】 -----需要外加能源驱动工作的光电子器件
半导体光源(LD,LED,DFB,DBR,QW,VCSEL) 半导体光探测器(PD,PIN,APD） 光纤激光器（OFL:单波长、多波长） 光放大器(SOA,EDFA) 光波长转换器(XGM,XPM,FWM) 光调制器 光开关/路由器
2、半导体物理学基础
按导电性 材料分类
导体 半导体
绝缘体
半导体：禁带宽度小，满带(价带)中的少部分电子在 室温下可通过热激发进入导带，同时在满带中留下相 应的电子空位(空穴)，显示出部分导电性。导电性介 于导体和绝缘体之间。 载流子：导带子的电子和价带中的空穴总称。
半导体的掺杂和导电类型
注
半导体掺杂: 半导体材料的电磁性质可以
【光无源器件】 ----不需要外加能源驱动工作的光电子器件
光纤连接器（固定、活动,FC/PC,FC/APC） 光纤定向耦合器/分支器 光分插复用器（OADM) 光波分/密集波分复用器（WDM/DWDM) 光衰减器（固定、连续） 光滤波器（带通、带阻） 光纤隔离器与环行器（偏振有关、无关） 光偏振态控制器、光纤延迟线、光纤光栅

光电子技术LectureNew-精19页文档

光电子技术LectureNew-精
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
பைடு நூலகம்
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
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三、ห้องสมุดไป่ตู้动
高压内触发。 § 2.7、准分子激光器 所谓准分子指处于激发态的复合分子，而在基态寿命很短。 一、工作原理
光电子技术（5）
工作物质：惰性气体或惰性气体、卤素元素混合物或金属、 卤素元素混合物。
激活介质：准分子，如Xe2, KrF, HgBr 能级结构：等效为四能级结构，如图，上能级为激发态能级， 下能级为弱结合的基态能级，由于基态寿命很短，在100飞秒 量级，所以基态几乎空，粒子数反转容易，量子效率接近100% 泵浦：（1）高能电子束，（2）电子束控制放电，（3）快放电 由于激光上能级寿命短，要求快速泵浦。
一、工作原理
r
准分子能级结构
工作物质：CO2：N2：He=3:2:5的混合气体，总压强10乇
激活物质：CO2 能级结构：四能级，如图。E1=0000，E2=0110， E3=1000，0200，E4=0001。 辐射跃迁：P支27条线（ 0001 1000，J=+1），波长10.4411.01m,R支26条线(0001 1000，J=-1),波长9.12-9.36m,Q支
1.15 m(c).其中3.39m的增益最高，
通常用玻璃窗抑制3.39m发射或加轴
向非均匀磁场。 泵浦：气体辉光放电激励，氦原
1s2 He
1S
3s1
2p6 Ne
子共振能量转移。
光电子技术（5）
二、氦-氖激光器的稳频 氦-氖激光器的波场常用于长度计量标准，所以要求氦-氖激 光器的波长稳定，即稳频。频率取决于谐振腔的光程长度， 而光程长度由几何长度和折射率乘积确定，而折射率的稳 定不容易控制。所以，通常控制腔的几何长度。
光电子技术（5）
工作物质：氦气（~1乇）+氖气（0.1乇）混合气体
激活介质:氖原子
能级结构:四能级系统,如图: E1=2p6,E2=1S,E3=2P,3P E4=2S,3S，这些激发态能 级都有丰富的精细结构。
21s0 2S
23s1
3S 5s1a 3P 4p1 2S 4s1 b
c 2P 3p1
发射波长:3.39m(a),0.6328 m(b)
如何设置标准频率？
一种是利用兰姆凹陷，即功率-频率关系，另外也可外设置 参考频。
腔长的补偿：利用压电陶瓷控制腔的全反射端镜微位移。位 移量由频率漂移量确定。
光电子技术（5）
三、He-Ne激光的谐振腔 谐振腔有三种结构：内腔式、外腔式和半内腔式。
内腔式：谐振腔的两端镜焊接在玻璃外壳上，主要用于小功 率短腔结构。 特点：使用方便，输出激光为非偏振。
光电子技术（5）
工作物质：惰性气体氩气 激活介质：Ar+ 能级结构：四能级，如图：E1=3p5,E2=4s,E3=4p,E4=5s,4d,...
激光发射：4p 4s发射10条谱线，其中5145和4889唉两条谱线 增益最大,优先起振.
泵浦:低压大电流弧光放电使氩原子电离，离子-离子,离子-电子 碰撞,激发过程可能是一步,也可能是两步或多步过程.
复习要点
1、氦-氖激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式、发射波长及 其选择，谐振腔结构，稳频，偏振性？
2、CO2激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式、能级结构，发 波长，谐振腔结构？
3、氩离子激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式，能级结构， 发射波长，谐振腔结构，输出偏振，放电管结构？
4、准分子概念，增益介质，能级结构，与传统激光相比的特点， 泵浦方式，发射波段？
二、等离子管结构 由放电管、磁场组成。其中放电管要求具有优良的传热性能， 目前，中小功率激光器的放电管使用石墨，而大功率激光器的
光电子技术（5）
放电管则使用氧化铍陶瓷，但这种材料粉末有毒，加工困难， 所以价格贵。放电管的直径约2-6毫米。 轴向磁场的作用，磁约束Ar+在放电管轴心，不要碰放电管壁 而去激发。
作业五
1、氦-氖激光器中如何实现0.6328m波长输出？激光输出频率 为何漂移？如何稳定？
2、何谓准分子？准分子激光的能级结构？为何准分子激光的频谱 较宽？如何泵浦？
外腔式：玻璃管两端用布儒斯特窗玻璃封装，谐振腔的两端 镜外加，可以独立调节。 特点：输出线偏振光，功率大，但需要经常维护。
半内腔式：谐振腔的一个端镜与玻璃壳焊接在一起，而另 一个端镜可自由调节。
光电子技术（5）
特点：输出线偏振较好，适合中等功率，维护较容易。
§ 2.5、二氧化碳激光器
V（r）
CO2激光器是一种高效率中红外激光器
纵向激励：电场方向平行于光束方向，适用于中小功率
横向激励：电场方向垂直于光束方向，适用于高气压（400乇）大
光电子技术（5）
功率CO2激光器
四、谐振腔结构及金膜
内腔式：适用于小型或波导型。 半内腔式：适用于中等功率。 外腔型：适用于大功率。 无论哪种腔结构，端镜均镀金反射膜。 § 2.6、氩离子激光器 一、工作原理
禁戒.
光电子技术（5）
辐射跃迁: 0001 0200 跃迁,P支29条线,波长9.42-9.94 m,R支 28条线,波长9.12-9.36 m。 输出波长：由于增益自然竞争，只有00011000中P(22)最强 谱线输出,波长10.61 m。 泵浦：N2辉光放电辅助泵浦 二、选频
由于CO2的跃迁可产生26+27+28+29条谱线，自然竞争时只输出 P（22），然而，通过选频可输出每条谱线。常用闪耀光栅实现精 确选频。 三、泵浦
输出波长：带宽较宽，因下能级斜率大。
特点：高效率，大能量，已获得350J/脉冲输出。
光电子技术（5）
§ 2.8、染料激光器 染料激光器是一种液体激光器，染料指具有共轭双键的有机分子
一、工作原理 工作物质：有机染料溶液
激活介质：染料分子 能级结构：等效四能级结构，如图，染料为大分子结构，振、转 动能级耦合使能级展宽为宽的能带。 泵浦：光激发，通常为激光激发，染料分子激发到S1能级 激励方式：横向和纵向两种。