光电 专业导论

光电信息科学与工程专业导论论文学院：光电信息学院专业：光电信息科学与工程姓名：杨杨学号：11316030239光电信息科学与工程导论论文内容摘要：光信息科学和技术是光学和光电子学的一个分支。

从光学与光电子学的发展即可看到该学科的发展态势，20世纪六十年代初出现的激光和激光科学技术，以其强大的生命力推动着光信息科学与技术的发展，至今光电子（光子）技术的应用已遍及科技、经济、军事和社会发展的各个领域。

人们普遍认为，光电子产业将成为21世纪的支柱产业之一。

所以近年新设这样的一个专业来满足社会需求。

关键词：光信息激光光学前景问题专业研究对象以及应用一、光电子技术光电子技术主要是研究光（特别是相干光）的产生、传输、控制和探测的科学技术。

通过光电子技术与微电子技术的结合，以及在各种科学和技术领域的应用，产生并形成了一系列新的交叉学科和应用技术领域，如信息光电子技术，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，超快光子学，激光化学，量子光学，激光（测污）雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等不胜枚举。

这些技术应用的快速发展及向其它科技领域的渗透，形成了许多市场可观、发展潜力巨大的光电子产业，包括光纤通讯产业、光显示产业、光存储-光盘产业、光机电一体化、激光材料加工和合成产业、办公自动化与商用光电子产业、激光医疗器械产业、激光器件产业、激光基地。

这是我国迎接21世纪国际经济竟争和挑战的一项重要举措。

三、我国光学与光电子学发展中存在的问题我国光学与光电户学研究的总体水平还是显著落后于国际水平：在基础研究方面，做出具有国际水平成果的只在少数学科点上，尚没有一个学科领域，全面进入国际竞争行列。

在重要的国际学术会议上发表的论文、我们一般仅占3-4％．而且只分布在少数几个专题中。

在一般以上的学科领域．拿不出可到国际会议上交流的论文。

在高技术和应用研究方面．技术基础还比较薄弱，特别是元器件的研制水平较低，例如，发展光电子技术的关键是半导体光电子器件；而与国外相比．在器件性能指标如波段覆盖、域值电流．输出功率、寿命，器件可靠性、互换性、封装以及工艺、测试手段等方面都有很大差距。

高级红外光电工程导论中科院上海技术物理研究所教育中心序言红外线是电磁波谱的一个部分，这一波段位于可见光和微波之间。

早在1800年，英国天文学家赫胥尔为寻找观察太阳时保护自己眼睛的方法就发现了这一“不可见光线”。

但是，红外技术取得迅速发展还是在二次大战期间和战后的几十年，推动技术发展的原因主要是由于军事上的迫切需要和航天工程的蓬勃开展。

红外系统是用于红外辐射探测的仪器。

根据普朗克辐射定理，凡是绝对温度大于零度的物体都能辐射电磁能，物体的辐射强度与温度及表面的辐射能力有关，辐射的光谱分布也与物体温度密切相关。

在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段称为可见光波段，而把波长从0.75至1000微米的电磁波称为红外波段，红外波段的短波端与可见光红光相邻，长波端与微波相接。

可见光辐射主要来自高温辐射源，如太阳、高温燃烧气体、灼热金属等，而任何低温、室温或加热后的物体都有红外辐射。

通常情况下，红外仪器总被认为是一种无源、被动式的探测仪器，因为它主要探测来自被测物体自身的红外辐射。

例如：红外辐射计、热像仪、搜索跟踪设备等就不需要像雷达系统那样的大功率辐射源，红外仪器可对物体自身热辐射进行非接触式的检测，从中反演出物体温度或辐射功率、能量等。

由于，具有全天时、隐蔽性好、不易为敌方干扰，适合军事应用。

但是，并非所有的红外仪器都是无源的。

因为，除物体自身热辐射外，自然或人工辐射源与物质相互作用也能产生电磁辐射。

电磁辐射与物体的相互作用可以表现为反射、吸收、透射、偏振、荧光等多种形式，利用不同作用机理，可研制出门类众多的红外仪器。

如利用物体反射、吸收电磁辐射时的光谱特征，可测量分析物体的颜色、水份、和材料组分等。

这一类探测仪器是需要辐射源的。

习惯上，我们都是根据仪器自身是否带辐射源来划分被动式或主动式探测仪器。

仪器的命名也有所不同，如我们把被动式的辐射测量设备称之为辐射计，如红外辐射计、微波辐射计。

光电子专业导论论文光纤技术的发展光波是一种电磁波，在１９世纪末就有人尝试用光信号传送话音，但是，由于当时的光源相干性很差；光波在大气中传播受气候影响严重，很难获得长距离的稳定通信，这成为光通信领域的两大难题。

光纤的出现改变了这一状况。

世界光纤通信发展史光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。

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。

光电子的发展历程与成就史光发射机光发射机的功能是把输入电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。

光发射机由光源, 驱动器和调制器组成,光源是光发射机的核心。

目前广泛使用的光源有半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD), 以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光器。

有些场合也使用固体激光器,例如大功率的掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器。

光发射机把电信号转换为光信号的过程(简称为电/光或E/O转换),是通过电信号对光的调制实现的。

直接调制和间接调制用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流,使输出光随电信号变化而实现的。

这种方案技术简单,成本较低,容易实现,但调制速率受激光器的频率特性所限制。

间接调制(外调制)把激光的产生和调制分开,用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。

1，直接带隙材料和间接带隙材料（直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中同一位置。

电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。

）2，直接跃迁和间接跃迁3，什么是散射，原因4，光学的两个特殊角，全反射角和布鲁斯特角光由光密介质进入光疏介质时,当入射角θ增加到某种程度，会发生全反射。

折射角为90度所对应的入射角为临界角。

自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏角，用θb表示。

此规律称为布儒斯特定律。

光以布儒斯特角入射时，反射光与折射光互相垂直。

5，在迪拜长度后面那个，具体得翻书才能知道，好像是折射率的证明（p77）6，关于散射的应用题，给一个波长函数，有两个参数待定，然后给两组数据，求出两个参数，然后再给一个数据，求解。

不难，需要求导7，一个关于光吸收能量转化的应用题，给出一堆参数，根据能量守恒，需要知道一些常量，比如h，e等8，速率方程，教材最后一节内容，知道怎么列出的9，可见光范围380nm—760nm 10，光子频率能量范围本征吸收：本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质.本征吸收最明显的特点是具有基本的吸收边（吸收系数陡峭增大的波长）这种由于电子由带与带之间的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。

辐射复合：根据能量守恒原则，电子和空穴复合时应释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，这种复合称为辐射复合（Radiative Recombination）。

辐射复合可以是导带电子与价带的空穴直接复合，这种复合又称为直接辐射复合，是辐射复合中的主要形式。

此外辐射复合也可以通过复合中心进行。

在平衡态，载流子的产生率总与复合率相等。

辐射复合（Radiative Recombination）是等离子体中电子与离子碰撞的主要复合过程之一，它是光电离的逆过程，对等离子中电离平衡的建立和维持以及等离子体的辐射输运都起着重要作用。

光电信息科学与工程专业导论大报告随着科学技术和社会的飞速发展，人们对信息的需求量急增，而光电成为了传递信息的主要媒介，在社会信息化中起着越来越重要的作用。

尤其在经过这些年与相关技术相互交叉渗透之后，其技术和应用取得了飞速发展。

由此发展而来的光电等技术产业已经运用到了家家户户，极大程度的改变了老百姓的生活方式。

作为一个新兴产业，可以说有着巨大的发展潜力。

对国家经济和科技持续发展起着举足轻重的推动作用，光电子技术在国内外正掀起一阵热潮。

因此我们国家也投放大量资金到光电子技术的研究与开发当中光电子技术在我们生活中真的无处不在，可以说涉及各个领域。

光电行业，“光电”顾名思义，当然跟光与电有着密不可分的关系，依照光电使用的性质不同，通过百科了解大致可以将光电产业分为七大领域：（1）光电材料与组件（2）光电显示器（3）光学组件与器材（4）光输入（5）光储存（6）光纤通讯（7）激光及其它光电应用在以上七大领域专业中，本人对光通信及光纤通信专业领域比较感兴趣。

接下来，我将谈论该专业新的发展动态,应用范围,应用前景,发展（技术）难点等几个方面来论述。

一、光纤通信的应用范围1-1通信应用在当今信息化的时代下人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信大量运用于互联网、有线电视和（视频）电话。

与传统同轴电缆和双绞线相比，光纤通信容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。

其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。

如今的5G通信的发展也要依靠光纤通信的加持，当今社会的光纤通信应用越来越广泛，因而受到了人们的热烈欢迎。

1-2传感器应用应用于生活中路灯的光敏传感器，红外传感器，广泛运用于汽车中的温度传感器，交通中测速雷达传感器、闯红灯，在与敏感元件组合或利用光纤本身的特性，可广泛用于工业测量流量、压力、温度、光泽、颜色等在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。

光电信息技术导论复习提纲一名词解释：1.LD与LEDLD LD，镭射影碟、激光视盘，用于电视、电影和卡拉OK的双面视频光盘。

LED，发光二极管。

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

2. DWDM和CWDMDWDM，密集型光波复用，是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。

CWDM，稀疏波分复用器，是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。

3.LCD、CRT和PDPLCD，液晶显示器。

CRT一种使用阴极射线管的显示器。

PDP，等离子显示板，是一种利用气体放电的显示技术。

4.PWM和FRCPWM，脉冲宽度调制，是对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

FRC，动画专家，进一步提高电视画面动态清晰度。

D和JfETCCD，电荷耦合元件，能够把光学影像转化为数字信号。

JFET，N沟道(或P沟道)结型场效应管。

6.EDFA和FRAEDFA，掺饵光纤放大器。

FRA，高灵敏探测器。

7.OADM和OXCOADM，光分插复用器，在光域实现支路信号的分插和复用这样一种设备。

OXC，光交叉连接，是一种多功能OTN传输设备。

8.SDH和PDHSDH，同步数字体系，用于在物理传输网上传送经适配的净负荷。

PDH，准同步数字系列。

9.ICCTT和ITUCCITT，国际电报电话咨询委员会，是国际电信联盟（ITU）的常设机构之一。

ITU，国际电信联盟是联合国的一个专门机构。

10.SONET和STMSONET，同步光网络，是使用光纤进行数字化信息通信的一个标准。

STM，同步传送模块，STM是一种信息结构。

二、简答题11.产生激光的必要条件？1.受激幅射。

2.要形成激光，工作物质必须具有亚稳态能级。

3.在常温下，吸收多于发射。

4.有一个振荡腔。

5.使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多得多。

12.激光医疗研究重点在哪？1.研究激光与生物组织间的作用关系；2.研究弱激光的细胞生物学效应及其作用机制；3深入开展有关光动力疗法机制、激光介入治疗、激光心血管成形术与心肌血管重建机制的研究，积极开拓其他新的激光医疗技术。

光电信息导论（Optoelectronic information introduction）课程代码：03410006学分：1学时：16（其中：课堂教学学时：16 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时：0 ）先修课程：大学物理适用专业：光电信息科学与工程教材：自编讲义一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）《光电信息导论》是光电信息科学与工程专业必修的专业引导性课，主要介绍光电信息专业的专业前沿知识，应用技术和产业发展现状。

通过一些列讲座，使学生对光电信息的技术、应用与发展有较全面的认识，了解光电信息科学与工程专业的研究内容与及需要掌握的专业知识，并为学生今后开展的专业学习增强学习兴趣和对专业前景的认识，并为以后在光电研究领域的方向选择提供指导。

本课程为讲座性质课程，授课老师为本专业多名教师，每人讲授光电领域的一个方向研究内容，以课堂教学为主并结合随机讨论的形式进行。

（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。

应包括知识目标和能力目标。

）课程目标1：能了解从事光电信息科学与工程专业工作或研究所需掌握的自然科学，工程基础和专业知识。

课程目标2：能了解光电信息科学与工程专业的前沿研究方向，应用技术和产业发展现状。

课程目标3：能针对光电信息科学与工程的某个领域展开文献检索和调研，给出有效的结论，并进一步了解本领域研究及应用现状。

二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一讲光纤及其应用（一）课程内容（1）光纤通信技术发展历史及技术特点；（2）光纤技术在激光、传感、照明等领域的应用；（二）教学要求（1）了解光纤通信技术的发展历史与光纤通信的主要优点；（2）了解光纤在通信、激光、传感、照明等领域的典型应用；（三）重点与难点光纤通信技术发展历史、光纤结构、工艺及典型应用。

第二讲纳米材料非线性光学进展（一）课程内容（1）非线性光学概述；（2）非线性光学研究进展；（3）多光子吸收研究进展；（二）教学要求（1）了解非线性光学基本概念；（2）了解非线性光学的应用范畴；（3）了解纳米材料的非线性光学研究进展；（三）重点与难点非线性光学与线性光学区别，多光子吸收基本概念。

对光电专业的认识和看法光电专业是一门现代化的学科领域，它涉及到光学和电子学的融合。

随着科技的不断发展，光电技术在各个领域都得到了广泛的应用，对于推动社会进步和促进创新发展起着重要的作用。

首先，光电专业让我们了解光的本质和性质。

我们从小学开始学习到光是一种形式的能量，但光电专业则更深入地研究光的传播、反射和折射等特性。

光电专业的学生能够通过实验和理论学习，掌握光与物质的相互作用原理，从而能够在实践中应用光的知识解决问题。

其次，光电专业培养了我们的创新意识和实践能力。

光电技术的快速发展带来了许多新的领域和挑战。

在光电专业学习过程中，学生会接触到各种尖端设备和技术，如激光技术、光纤通信等。

这些知识和技术需要学生不断地进行实践和创新，从而能够应对不同的问题和挑战。

此外，光电专业提供了丰富的职业发展机会。

随着光电技术在各个行业的广泛应用，需要具备专业知识和技能的光电工程师的需求也越来越大。

光电专业毕业生可以在电子、通信、医疗、航空航天等领域找到就业机会。

从研发到生产，从应用到市场，光电专业的毕业生在职业发展中有很大的发展空间。

最后，光电专业也对社会产生着重要的影响。

光电技术的广泛应用改变了人们的生活。

例如，光纤通信的发展使得信息的传输更加高效和便捷；激光技术的应用使得医学和科学研究更加精确和可靠。

光电专业的学生通过自己的努力，可以为社会创造更多的价值。

在选择光电专业的时候，我们应该认识到光电技术的重要性和发展潜力。

光电专业既需要我们对科技的热爱和求知欲，也需要我们具备良好的数理基础和实践能力。

同时，我们也需要不断学习和更新知识，紧跟技术的发展。

总之，光电专业是一门具有挑战性和机遇的学科。

它不仅满足了人们对科技创新的需求，也推动了社会进步和繁荣。

选择光电专业意味着我们将成为光电技术发展的推动者和受益者，为我们的职业生涯和社会发展打下坚实的基础。

光电专业导论课程的建设与教学方法探索实践研究孟雪琴摘要：专业导论课程在高校学生学习过程中具有举足轻重的作用，通过专业导论课程让学生了解专业特点、发展动态，可以激发学生的学习兴趣。

本文浅述了我院光电专业导论课程的构建与探索，结合CDIO教育理念，给出了具有特色的教学方式方法。

关键词：CDIO;专业导论;教学方式【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2019）07B-0025-03专业导论课程是为了让在校大学生了解本科专业内涵特点、专业与社会经济发展的关系、专业涉及的主要学科知识和课程体系等方面的信息，帮助他们形成较系统的专业认识，了解专业发展趋势的要求而开设的。

该课程在高校学生学习过程中具有举足轻重的地位。

为了达到较好的教学效果，从2014级起，我院全面进行CDIO教学改革，为了融入CDIO教学理念，笔者对光电信息科学与工程专业导论课程的建设及教学方法进行了探索。

一、光电专业概况及专业导论课概况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。

经过十多年的探索，从1970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具有强大生命力的信息光电子技术和产业。

光电技术专业主要为这些产业输送和培养专业人才，毕业生就业的主要方向为光信息显示设计、光电器件设计以及光电控制系统设计。

然而，新生在入学之前对本专业知之甚少，不清楚今后的方向，不清楚各门课程的联系，学习缺乏动力，对前途感到迷茫，看不到毕业后的方向，让学生认同所学专业，了解所学专业，建立明确的学习方向，是专业导论课开设的目的。

我院光电专业办学时间较短，在过去的几个年级，仅在每年新生入学时开展专业引导教育，时间为2课时，由专职老师简单介绍一下人才培养方案和专业概况。

由于学生刚刚入学，一切都处于懵懂和新奇状态，对这些内容的关注和理解远远不够，因此，两课时基本上不会留下什么印象。

Introduction to OptoelectronicsWeek –2Color science-1 andRay Optics國立台灣大學光電所李允立Yun-Li Liyunli@.twFeb. 27, 2008Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[1]The beginning of color science•Mankind's efforts to deal with light are as old as recorded history but the foundations of modern color theory rest with scientists of the seventeenth century. Sir Isaac Newton(1642-1727), with his famous prism experiments, was the first to show that light is a mixture of all the colors of the visible spectrum (1672). He reinforced this finding by proving that when the seven-color band was passed through a reversed prism, the colors recombined to form white light.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[2]Wavelength = Color ?Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[3]Generation of Color1.Light source illumination--Visible range2.Objective interaction--absorption, transmission,reflection, scattering, …3.Produce stimulus--Photons4.Receive stimulus--Eyes5.Interpret stimulus--BrainIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[4]Eye structure•Cornea (角膜): The transparent, blood-free tissue covering the central front of theeye that initially refracts or bends lightrays as light enters the eye. Contact lensesare fitted over the Cornea.•Iris(虹膜): The colored part of the eye iscalled the iris.It controls light levelsinside the eye similar to the aperture on acamera. It regulates the entrance of thelight.•Pupil(瞳孔) The opening at the center ofthe Iris of the eye. It contracts in a highlevel of light and when the eye is focusedon a distant object.•Lens(水晶體) The eye's natural Lens.Transparent, biconvex intraocular tissuethat helps bring rays of light to a focus onthe Retina.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[5]The retina 視網膜•The human retina covers an area inside theeye of about 1100 mm2and its averagethickness is about 250 μm, giving it avolume of tissue of about 275 mm3.Within this rather small volume areestimated to be about 200 million nervecells of different kinds that are directlyinvolved with the early stages of theprocessing of the visual stimulus reachingthe retina..Light comes in from the left side and reach thereceptor, rods and cones.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[6]Photo-receptors –rods and cones•The outer segment of a rod or acone contains the photosensitivechemicals. In rods, this chemicalis called rhodopsin(visualpurple)•In cones, these chemicals arecalled color pigments.•The retina contains about 120million rods and 6 million cones. ref: Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[7]Fovea•The fovea is the center most part ofthe macula. This tiny area isresponsible for our central, sharpestvision. A healthy fovea is key forreading, watching television,driving, and other activities thatrequire the ability to see detail. Ithas no blood vessels but a veryhigh concentration of conesallowing us to appreciate color.•Note that there is no rod at fovea.• 1 –2 degree view angle.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[8]Visual fields•視野：一般人眼可見左右各90º~100º的立體角度，視軸以上為50º~60º，以下為60º~70ºFrom Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[9]Blind spot•The area on the retina withoutphotoreceptors that respond tolight. An image that falls onthis region is not seen. Theoptic nerve exits the retina atthis location on its way to thebrain.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[10]Sensitivity curve of different conesRef. 科學人54, 2006 AugIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[11]Eye Sensitivity FunctionIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[12]Ref. 科學人54, 2006 AugIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[13]Ref. 科學人54, 2006 AugIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[14]Colormetry(比色法)•Empirical generalization–The way to quantitatively describe a color.–To describe the same colors–To decribe the difference of different colors perceived by human eyesIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[15]Trichromatic generalization•Color matching–Many color stimuli can be matched in color completely by additive mixtures of three fixed primary stimuli whose radiant power has been suitably adjusted•Additive mixture means a color stimulus for which the radiant power in any wavelength interval, small or large, in any part of the spectrum is equal to the sum ofthe powers in the same interval of the constituents of the mixture, constituents thatare assumed to be optically incoherent.–The choice of three primary stimuli, though very wide, is not entirely arbitrary. Any set that is such that none of the primary stimuli can be color matched by a mixture of the other two may be used.Thomas Young (1773-1829)Hermann von Helmholtz(1821-1894)Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[16]Color matching experimentYellow light of 589.3 nm is shown onthe lower half of the field. Light of 546nm and 670.8 nm is shown on theupper half. When both the red andgreen lights illuminate the upper fieldat the appropriate relative intensities,observer reports that both the upperand lower fields are the same color.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[17]Color Matching FunctionIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[18]2008/02/27 Page [19]Introduction to Optoelectronics S to c k m a n a n d S h a rp e (2000) 2-d e g c o n e fu n d a m e n ta ls0.00.20.40.60.81.01.2380430480530580630680730780830W a v e le n g th (n m )R e l a t i v e A b s o r b a n c eR e d C o n e l(λ)G re e n C o n e m (λ)B lu e C o n e s (λ)Color matching functions and cone response functionsTristimulus space•To present the color quantitatively.•Given the validity of the tri-chromatic generalization, it is possible and convenient to represent color stimuli by vectors in a three-dimensional space, called the tristimulus space.•In the description of tristimulus space and its properties, color stimuli are appropriately denoted by boldface letters, such as Q, R, G, and B. Whereas Q represents an arbitrary color stimulus, the letters R, G, B are reserved for the fixed primary stimuli chosen for the color-matching experiment that is assumed to be at the basis of the discussion.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[20]Further explanation• Consider the monohromatic stimulus Eλ at λ = 475 nm. At that wavelength we read off the value r(475)= -0.045, g(475)= 0.032, and b(475)= 0.186 which are the tristimulus values of E475 and thus,•The negative amount of the “red” primary stimulus R signifies that in the actual color match, 0.045R had to be added to E475 in order “desaturate” E475 sufficiently to obtain a complete color match with the mixture 0.032G + 0.186B. Thus, the equation for the actual color match reads as follows:Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [21](r, g) chromaticity coordinatesIntroduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [22]From W&S, Color science Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester 2008/02/27 Page [23](r, g) chromaticity diagramFrom W&S, Color science Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester 2008/02/27 Page [24]Criteria for CIE XYZ system • CMFs are non-negative over visible wavelengths. (i.e. any color is represented by 3 positive values). • Equal amounts of the Primaries produce white. (i.e. X=Y=Z for stimulus of equal luminance at each wavelength). • The y color matching function is defined to match the luminous-efficiency function of the human eye.Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [25]CIE 1931 x, y, z color matching functions• They are imaginary (non physical) primaries chosen so all luminance information in any mixture of the three is contributed by y. Another condition of their choice makes the three color-matching functions have non-negative values at all wavelengths. The color-matching functions shown below are normalized to have equal valued integrals over the visible spectrum.Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [26]CIE 1931 chromaticity diagramIntroduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [27]How to get the chromaticity coordinatesLe,λ (Green)IntensityX350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Wave Length (nm)X (λ ) = Y (λ ) = Z (λ ) =780380 780∫ L λ r ( λ ) dλe, e,X(λ) , Y(λ) , Z(λ)380∫ L λ g ( λ ) dλ ∫ L λ b ( λ ) dλe,780CIE 1931X (λ ) X ( λ ) + Y (λ ) + Z ( λ ) Y (λ ) y (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ ) Z (λ ) z (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ ) x (λ ) =380Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [28]Illuminants ELe,λ1.2 10.8 Intensity0.60.4X400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Wavelength (nm)0.20 350X (λ ) = Y (λ ) = Z (λ ) =780380 780∫ L λ r ( λ ) dλe, e,x (λ ) =380∫ L λ g ( λ ) dλ ∫ L λ b ( λ ) dλe,780380X (λ ) X ( λ ) + Y (λ ) + Z ( λ ) Y (λ ) y (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ ) Z (λ ) z (λ ) = X (λ ) + Y (λ ) + Z (λ )x(λ ) = 0.333 y (λ ) = 0.333 z (λ ) = 0.333Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester2008/02/27 Page [29]Dominant wavelength and color purityB AEFrom E. Fred Schubert Introduction to Optoelectronics 2008 spring semester 2008/02/27 Page [30]There are many way to specify colorIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[31]Color Mixing•Red, green, blue appear as white•Red and blue appear as magenta•Green and blue give cyan•Red and green give yellowIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[32]2008/02/27 Page [33]Introduction to OptoelectronicsAdditive Color mixingColor gamut (色域):•the largest color gamut can be reached by using LED technology.Linearity of color mixing •Di-chromatic: color can be mixed along the lineconnecting the two points •Tri-chromatic: color can be mixed within the triangleMetamerism(同色異譜色)在特定照明和觀測條件下，兩個物體所反射的輻通量的光譜成分不同，而顏色卻互相匹配，並擁有相同的三刺激值Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[34]How do we quantify light sources?Saturated color: Single wavelengthWhite light:Broadband2008/02/27 Page[35]Introduction to OptoelectronicsStandardized White IlluminantsIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[36]2008/02/27 Page [37]Introduction to OptoelectronicsWhite LED•GaN based LEDs generate UV light •UV light is absorbed by appropriate phosphor(s)•Phosphor converts UV radiation to light of desired colors•White light generation by phosphor mixingContacts(InAlGa)Nn-GaNUV/BluePhosphor LayerVISIBLE EMISSIONp-GaN010203040506070400500600700800nmCCT=4000K, Ra=75To be continued…Advanced color science•Color difference•Characteristics of light sources•Color rendering•More color measurement•Luminous efficiencyIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[38]Topic 1: Ray Optics(classical)(classical)(classical)Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[39]Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[40]Ray Optics1.1 Postulates of Ray Optics1.2 Simple Optical Components1.3 Graded-Index Optics1.4 Matrix OpticsIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[41]Postulates of ray optics•Light travels in the form of rays. The rays are emitted by light sources and can be observed when they reach an optical detector.•An optical medium is characterized by a quantity n>=1, called refractive index. The refractive index is the ratio of the speed of light in free space c0 to that in the medium c. Therefore, the time taken by light to travel adistance d equals d/c=nd/c0. It is thus proportional to the product nd, knownas the optical path length.2008/02/27 Page[42] Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page [43]Introduction to OptoelectronicsPostulates of ray optics –Fermat’s principle∫=BA ds r n )(v Optical Path length A Bds •In an inhomogeneous medium the refractive index n(r) is a function of of the position r = (x, y, z ). The optical path length along a given pathbetween two points A and B is therefore•Fermat’s Principle–Optical rays traveling between two points, A and B, follow a path such that the time of travel (or the optical path length) between the twopoints is an extremum relative to neighboring paths. An extremummeans that the rate of change is zero, i.e.,–It is usually a minimum that light ray travels along the path of least time .)(=∫BA ds r n v δPropagation in a homogeneous medium•Hero’s principle: the path of minimum distance–The path of minimum distance between two points is astraight line so that in a homogeneous medium, light rays travel in straight lines.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[44]Reflection from a mirror•The reflected ray lies in the plane of incidence;the angle of reflection equals the angle of incidence.•The plane of incidence is formed by the incident ray and thenormal to the mirror at the point of incidence.•The angle of incidence and reflection.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[45]Reflection and refraction at the boundary between two mediaIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[46]2008/02/27 Page [47]Introduction to OptoelectronicsSnell’s Law1122sin sin θθn n =(1.1-1)Simple optical components –Mirrors The reflected ray lies in the plane of incidence;The angle of reflection equals the angle of incidence.Introduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[48]Spherical MirrorsIntroduction to Optoelectronics2008/02/27 Page[49]2008/02/27 Page [50]Introduction to Optoelectronics Ry −≈+−212θθ。

光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程是《光电信息科学与工程导论》。

本课程旨在为学生提供光电信息科学与工程领域的基础知识和理论基础，帮助他们建立对该领域的整体认识和理解。

该课程主要包括以下几个方面的内容：1. 光电信息科学与工程概述：介绍光电信息科学与工程的基本概念、发展历史、研究领域和应用前景，让学生了解该领域的重要性和发展趋势。

2. 光电物理基础：介绍光的本质、光的传播规律、光与物质相互作用等基本概念和原理。

包括光的波粒二象性、干涉、衍射、偏振等内容，为后续深入学习打下坚实基础。

3. 光电器件与技术：介绍常见的光电器件原理、结构和性能特点，如激光器、光纤通信器件、太阳能电池等。

同时，还会涵盖一些相关技术，如光纤通信技术、光电传感技术等。

4. 光电信息处理与系统：介绍光电信息处理的基本原理和方法，包括光电信号的检测、放大、调制、解调等技术，以及光电系统的设计和优化方法。

5. 光电材料与器件制备：介绍常见的光电材料的性质和制备方法，如半导体材料、光学玻璃等。

同时，还会涵盖一些相关的器件制备技术，如微纳加工技术等。

6. 光电信息应用：介绍光电信息科学与工程在各个领域的应用，如通信、能源、医疗、环境监测等。

通过案例分析和实际应用示例，让学生了解该领域的实际应用场景和发展前景。

在教学过程中，除了理论知识的讲解外，还会注重实践能力的培养。

通过实验课程和项目实践，学生将有机会亲自操作光电器件和系统，并进行相关数据处理和分析。

这将有助于学生将理论知识与实际应用相结合，并提高他们解决实际问题的能力。

总之，《光电信息科学与工程导论》作为光电信息科学与工程专业的首门核心基础课程，旨在为学打下坚实的理论基础，培养他们的实践能力，并为他们进一步深入学习和研究提供必要的知识和技能。

测控技术与仪器专业含义测控技术与仪器是电子技术、传感技术、计算机技术、现代光学、智能控制、精密机械等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型的综合学科。

是物质世界信息流程中研究信息的获取、测试和控制技术的一门学科研究内容：研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术，重点是信息获取中的信息检测、信息处理、信息传输和信息应用的理论和技术。

专业特色：交叉学科，知识面宽。

实践性强，技术性强。

适应性强，就业面广。

测控技术与仪器专业学科属性和特色主干学科：隶属于信息技术领域的仪器科学与技术学科。

所属领域：高新技术领域中仪器科学与技术学科的工程性学科。

涵盖的范围有：自动化测控技术及自动化仪表与系统；科学测试、分析技术及科学仪器；信息计测、计量技术及仪器仪表；医疗仪器与系统；专用检测技术及各类专用测量仪器；相关传感器、元器件、制造工艺和材料及基础科学技术。

实验室仪器电路实验室（电路分析、模电/数电）、工程光学实验室、测控与传感技术实验室（自动控制、计算机控制、传感技术、单片机和嵌入式系统）、虚拟仪器实验室。

联合实验室:欧姆龙联合实验室（PLC、专用传感器）、大恒光电联合实验室。

专业实习基地:深圳浩宁达仪表股份有限公司测控技术与仪器仪表的关系:仪器仪表是测控技术的物化体现。

测控与仪器的国际差距差距一：产品可靠性差；差距二：数字化、智能化、集成化水平低；差距三：高新技术差；差距四：产品精密度低；差距五：品种规格不全；差距六：自动化程度低；差距七：高档产品少；差距八：市场占有率低光电子技术科学学科：一门由近代量子光学和量子电子学结合而形成的新兴学科。

领域：主要涉及光信号（或能量）与电信号（或能量）的相互转换、处理和传输等规律，并实现光电信号（或能量）的发射、控制、测量以及显示的光电子器件与系统等领域。

特点：具有基础、应用、前沿等多学科相互渗透和相互交叉的特点。

以器件为主，系统为辅专业的技术方向：半导体发光、光电显示、有机光电子和集成光电子专业方向：半导体发光（器件与系统）、光电显示（器件与系统）、有机光电子（器件）、集成光电子（器件）《光电子技术科学》专业培养目标培养德、智、体全面发展，具有深厚的理论基础、较宽的专业知识和熟练的实验技能，掌握半导体发光、光电显示、有机光电子、集成光电子等相关领域技术，并可从事于相关领域的科学研究、技术研发、产品设计和应用、产业管理等工作的高级科技人才。

光电专业导论一、光电信息科学与工程概述该专业培养具有现代科学意识、理论基础扎实、知识面宽、创新实践能力强，可从事光学工程、光通信、电子学、图像与信息处理等技术领域的科学研究，以及相关领域的产品设计与制造、科技开发与应用、运行管理等工作，能够适应当代信息化社会高速发展需要的应用型人才。

该专业主要学习光学、机械学、电子学及计算机科学基础理论及专业知识，了解光电信息技术的前沿理论，把握当代光电信息技术的发展动态，具有研究开发新系统、新技术的能力，接受现代光电信息技术的应用训练，掌握光电信息领域中光电仪器的设计及制造方法，具有在光电信息工程及相关领域从事科研、教学、开发的基本能力。

二、光电信息科学与工程相关技术光电子产业大致可分为五大类:光电子材料与元件产业、光信息（资讯）产业、传统光学（光学器材）产业、光通信产业、激光器与激光应用（能量、医疗）产业。

原子、电子、光子都可作能量的载体。

特别是激光出现后，更是利用其作能量载体广泛应用于互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会工业加工,这比电子束用于材料加工的应用要广泛得多。

光子学的发展除极大地推动它的嫡系——信息光子学外，还辐射到其他科学领域而形成一系列其他分支光子学，如包括量子光学、分子光学、非线性光学、超快光学等在内的基础光子学、生物医学光子学等。

在21世纪，光学和光子学将透到各个学科领域,将成为诸多学科中的“领头雁”。

当代社会和经济发展中,信息的容量日益聚增，随着高容量和高速度的信息发展，电子学和微电子学遇到其局限性，而光作为更高频率和速度的信息载体会使信息技术的发展产生突破信息的探测，传输，存储，显示运算和处理将由光子和电子共同参与来完成，所以，光电子技术的主要应用在信息领域。

光电子技术在当今信息时代愈发占有重要的关键地位，至今光电子技术的应用已涉及科技经济，军事和社会发展的各领域。

信息的探测传输, 存储显示，运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。

光电专业的认识在当今科技飞速发展的时代，光电专业作为一门融合了光学和电学的交叉学科，正发挥着日益重要的作用。

对于许多人来说，光电专业或许还带着一层神秘的面纱。

那么，究竟什么是光电专业？它涵盖了哪些领域？又有着怎样的发展前景和应用价值呢？光电专业，简单来说，就是研究光与电之间相互作用和转换的科学。

它涉及到从微观的光子、电子行为，到宏观的光学系统、电子器件的设计与制造。

这个专业的基础理论包括光学原理、电磁学、量子力学等，同时也需要掌握电子技术、半导体物理、激光技术等相关知识。

从应用领域来看，光电专业的身影无处不在。

在通信领域，光纤通信凭借其高速、大容量的传输优势，成为了现代通信的支柱。

而实现光纤通信的关键技术，如光源（激光器）、光探测器等，都离不开光电专业的支持。

在医疗领域，各种光学诊断设备，如内窥镜、激光手术设备等，为疾病的诊断和治疗提供了更加精确和有效的手段。

这些设备的研发和应用，都需要光电专业的知识来保障其性能和安全性。

在显示技术方面，从传统的液晶显示到如今热门的 OLED 显示，光电技术的不断进步为我们带来了更加清晰、逼真的视觉体验。

在能源领域，太阳能电池作为一种清洁能源的获取方式，其效率的提升和成本的降低，也依赖于光电专业的研究成果。

此外，光电专业在航空航天、军事、工业自动化等领域也有着广泛的应用。

光电专业的课程设置通常涵盖了丰富的内容。

首先是基础课程，如高等数学、大学物理、电路原理等，为后续的专业学习打下坚实的数学和物理基础。

然后是专业基础课，如光学、电磁学、半导体物理等，让学生深入理解光和电的基本原理。

接着是专业课，如激光原理与技术、光通信原理、光电检测技术等，这些课程更加侧重于实际应用和技术实现。

在学习光电专业的过程中，实验和实践环节至关重要。

通过实验，学生可以亲身体验光电器件的制作和性能测试，加深对理论知识的理解。

例如，在激光实验中，学生可以自己搭建激光光路，调整参数，观察激光的产生和特性；在光电检测实验中，学生可以设计电路，对光信号进行采集和处理。