光电子技术论文
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光电子技术的发展及应用摘要:光电子技术主要是由光子技术和电子技术组成。
光电子技术在现代电子信息领域中占据重要的位置,在许多领域中应用日益广泛。
光电子技术拥有日益成熟的技术体系,与时代同步发展,具有广泛的发展前景。
光电子技术可以推动信息产业迈向可持续发展的方向,研究光电子技术的发展和具体应用,不仅可以提高光电子技术水平,使各个行业领域成功转型,还可以促进世界经济的发展。
关键词:光电子技术;发展;应用引言:光电子技术在高新技术领域中占据重要的地位。
随着时间的不断推移,光电子应用的领域越发广泛,且取得一定的成绩。
由于光电子技术的发展前景光明,研究光电子技术的发展现状和具体应用,就可以进一步推动这一技术的发展。
一、光电子技术发展现状1、光电子技术在国外的发展现状光电子在国外的发展空间巨大,发展潜力无限。
以美国,日本等一些发达的国家为例,其对于光电子技术的应用高度重视,并投入大量的人力、物理和财力进行研究。
美国将光电子技术列为本世纪最为重要的战略型技术,近几年来,日本也逐渐加强对光电子技术的研究。
由此可见,光电子技术在国际市场中的地位越来越高。
在欧洲地区,德国对于光电子技术研究时间比较早,经过大量专业人员的研究后,光电子技术的基础比较扎实,且拥有丰富的发展经验,优势明显。
随着全球经济一体化格局的逐渐形成,各种信息的传播速度越来越快,通信方式越发便捷,这就对信息产业提出更加严格的要求。
光电子技术可以推动信息产业发展,实现全球信息交流。
随着互联网的不断发展,光电子技术的重要性日益凸显,通过这一技术可以确保海量信息得到传输,提高信息的传输效率和使用价值。
2、光电子技术在国内的发展现状我国光电子技术仍处于初级研究和探索阶段,与国外的光电子技术水平还存在一定的差距。
由于我国对于光电子技术的研究日益重视,并加大投入力度,因此,我国光电子技术的发展速度很快,与国外发达国家的光电子技术之间的差距正在逐渐缩小。
我国政府对于先进的科学技术研究和投入高度重视,不仅投入大量资金,还投入大量的资源,尤其在电子领域方面,我国不遗余力开展研究,使得我国电子领域相关技术达到世界先进水平。
光电子技术的应用随着科技的不断进步和发展,光电子技术已经成为日常生活中不可或缺的部分。
光电子技术是利用光子(光子是一种能量量子,是构成电磁波的最小单位)来实现信息传递和处理的技术。
本文将探讨光电子技术在各个领域的应用。
一、通信领域在通信领域中,光纤通信已经成为了主流,光电子技术是其不可或缺的一部分。
光纤通信是利用纤维传输光信号而不是电信号来传输数据的技术,因此它比传统的电缆传输更快、更可靠、更安全。
光电子技术的发展使得这种通信方式变得更加高效,例如利用微纳米加工技术将传输光纤中的微纤维缩小到纳米级别,进一步提高了通信的质量和速度。
二、医疗领域光电子技术在医疗领域中也有广泛的应用,特别是在医学成像方面。
例如X射线、CT、MRI等成像技术,这些技术都是利用电磁辐射来获得图像信息的。
而光电子技术所使用的非线性光学成像技术则可以更好地获得细胞的、组织的、器官的等高分辨率的图像信息,并且不会对人体造成不良影响。
三、汽车领域光电子技术在汽车领域中的应用主要是驾驶辅助和安全系统,例如车道偏离警告、碰撞警告、盲区监控等。
其中,利用红外线和激光雷达等技术来探测路面的情况和障碍物的位置并将信息传输到车辆的系统中,使驾驶者可以更好地掌控车辆,避免交通事故的发生。
四、太阳能领域光电池是光电子技术在太阳能领域中的主要应用之一。
光电池可以将太阳能直接转化为电能,因此被广泛地应用于太阳能电池板、家庭太阳能发电和光伏发电等领域。
而且,光电池的功率密度高,使用寿命长,并且材料成本也不高,所以有着广阔的应用前景。
五、安防领域安防领域中的监控系统也是光电子技术的一个应用方向。
例如,在公共场所、重要场所、小区门口等地通过安装光电子监控设备来保障安全。
并且,利用光电子技术与人工智能、大数据等技术结合,可以实现高效智能的安防系统。
结语:光电子技术在各行各业中都有着不可或缺的地位,随着科技的不断进步,它将不断地推进着领域的发展和进步。
同时,我们也要加强光电子技术的研究和应用,提高技术的水平,并为人类的发展贡献更多智慧和力量。
光电子技术的研究与应用发展随着现代化技术的快速发展,光电子技术已经成为社会发展的重要支柱之一。
光电子学的研究范围包括了光电传感器、光电器件、光电材料和光电信息等多个方面,它们都有着广泛的应用领域。
本文将从光电子技术的发展历程、应用领域以及未来发展方向三个方面进行探讨。
一、光电子技术的发展历程光电子学起源于上世纪初的光电效应研究。
1905年,爱因斯坦在研究电磁波的性质时,发现有一种与光相似的波,因为它既有粒子又有波动的性质而命名为光子。
这一发现奠定了光电子学的基础。
1917年,舒特反应的发现产生了第一个光电倍增管,从此光电子技术开始了快速发展,出现了一系列研究和发明,如二极管、三极管、激光器等光电器件。
20世纪60年代后,光纤技术应用到通信系统中,为光电子技术的广泛应用提供了可靠的物理载体。
二、光电子技术的应用领域1. 通信领域1977年,美国Bell实验室首次实现了一种基于光纤的通信系统。
与传统的电缆通信相比,光纤通信具有更高的传输速率和更远的传输距离。
光纤通信技术的成功应用,推动了信息通信技术快速发展。
现代通信技术已经进入了全光纤时代。
2. 医疗领域光电子技术在医疗领域的应用十分广泛。
例如,激光手术已经成为现代医学的标准治疗方式之一。
激光能够高效地切割、焊接、治疗和诊断等。
另外,光电传感技术还可以用来检测生物分子,如DNA、RNA和蛋白质等。
3. 能源领域太阳能电池是一种非常重要的光电子器件,它通过吸收太阳光转化为电能。
光伏发电技术的可持续性和环保性是当今重要的能源问题的一部分。
光电子技术在这一领域的发展正在推动太阳能领域的长足发展。
三、光电子技术未来发展方向1. 量子光学量子光学是光电子学的重要分支,研究光与物质相互作用以及光的量子特性等。
该技术已被广泛应用于通信、计算和传感等领域,具有广阔的应用前景。
2. 光电集成技术光电集成技术可以实现集成线路上光电器件的互联,实现光电子系统的小型化。
这种技术目前已被用于数字通信、光纤通信、生物芯片等应用领域。
光电子技术在光通信系统中的应用实践 光通信作为一种传输速率高、带宽大、抗干扰性强的通信方式,受到了广泛的关注和应用。光通信系统中,光电子技术起到了至关重要的作用。本文将探讨光电子技术在光通信系统中的应用实践,并分析其对光通信系统的优势和挑战。
光电子技术是将光和电子技术相结合的一门学科,包括光电传感技术、光电转换技术、光电子器件和光电子元器件等。在光通信系统中,光电子技术的应用主要集中在光纤通信、光传感和光网络三个方面。
首先,光电子技术在光纤通信中起到了关键作用。光纤通信是一种利用光信号传输数据的通信方式。光电子技术将光信号转换为电信号,在光纤通信系统中实现信号的传输和调控。光电调制器是一种重要的光电子器件,在光纤通信中起到了关键作用。光电调制器可以将电信号转换为光信号,实现光信号的调制和解调,提高光通信系统的传输速率和可靠性。除了光电调制器,光电检测器也是光纤通信中不可或缺的光电子元器件。光电检测器可以将光信号转换为电信号,实现光信号的接收和解码,保证光通信系统的数据传输精确和准确。
其次,光电子技术在光传感领域具有广阔的应用前景。光传感是一种利用光信号传输信息、检测参数或测量物理量的技术。光电子技术可将光信号转换为电信号,并通过光电传感器对光信号进行检测和分析。光电传感器是一种重要的光电子器件,具有高灵敏度、快速响应和广泛波长范围的特点。在光传感中,光电传感器可以实时检测光信号的强度、频率、相位等参数,并将其转换为电信号进行处理和分析。通过光传感技术,可以实现对环境、生物医学、工业等领域的参数测量和物体检测,具有重要的应用价值。
最后,光电子技术在光网络中的应用也有着重要的意义。光网络是一种利用光传输数据的高速网络,具有传输速率高、带宽大、抗干扰性强等特点。光电子技术在光网络中起到了关键作用。光电开关是光网络中的核心设备,可实现光信号的开关和路由。光电开关利用光电调制器、光电检测器、光纤等光电子器件,将光信号转换为电信号,并根据光网络系统的需求进行信号的分配和传输。光学交换技术是光网络中的一种新兴技术,利用光学开关实现光信号的集成传输和多路由转接,提高光通信系统的灵活性和可靠性。
光电子技术的研究与应用
随着电子技术的发展,光电子技术在许多领域得到了广泛应用,在航空、医学、军事、通信等领域都发挥着重要作用。
光电子技术是一种光学与电子技术相结合的新技术,它将光的传输、处理和产生的功能和电子器件的功能结合在一起,迅速发展成为未来科学技术发展的核心技术之一光电子技术包括光电子器件、光电子器件制造技术以及光电子器件应用技术。
此外,还有光电子传输系统、光电子识别系统等。
光电子器件是指将光学元件和电子元件结合以实现特定功能的器件,常用的器件有激光器、探测器、激光器/探测器组件、光电转换器、光电放大器、光编码器等。
目前,光电子技术在航空、医学、军事等领域都得到了广泛应用。
在航空领域,航空用电子设备如灯光、探测器和机翼的信号设备往往是由光电子器件制成,这些电子设备能够满足航空安全的要求。
在医学领域,光电子技术可以制作出各种精密的光学仪器,如显微镜、扫描电子显微镜、光学电镜、偏振检测等,它们可以用来诊断和治疗疾病,为人类健康提供重要帮助。
在军事领域,光电子技术可以用于制造雷达、红外热成像仪、夜视镜等军事设备,用于空中、海上战斗,发挥重要作用。
除了上述领域的应用。
探讨光电子技术的发展与应用[摘要]光电子技术诞生在20世纪的中期,其应用至今,已经发展经历过了半个多世纪,并在许多领域取得了很好的发展态势和应用效果。
随着科学技术的迅速发展,社会的科学技术应用不断呈现多样化,光电子技术也呈现了多样化、多领域的发展态势,光电子技术也越来越发展成熟,对世界和时代的进步产生着至关重要的作用,其影响力不断提升。
光电子技术,主要由光子技术和电子技术两者结合组成,涉及的范围十分广泛,就目前的发展形势来说,光电子技术很可能?3.晌?未来世界经济发展的主要生产力之一,是信息产业的核心内容。
文章主要对光电子技术发展现状进行阐述,并分析和研究其在众多相关领域当中的应用。
[关键词]光电子技术;电能;光能光电子技术主要由光子技术和电子技术两者结合组成,同时,技术中包含的技术理论十分广阔。
光电子技术主要涉及光学、电子学、计算机学、光电子学等多个学科领域的专业知识理论,是一种典型的多学科交叉渗透的现代技术,对世界科学技术的发展,对社会经济进步,起着重要的推动作用。
光电子技术的研究核心是众多学科中的光子学,支撑技术主要是电子学,这电子学是一种近年来兴起的新型研究学科。
因此来说,光电子技术具有很强的兼容性,其中的电子技术相对于微电子技术来说,有着更多的发展空间,优势更加明显,能够在更加广泛的领域得以应用。
1 光电子技术相关概述所谓光电子技术,其全称是光电子信息技术,该技术的核心内容是进行电能和光能的转换,是科学技术中的一种全新的技术,其涵盖了材料科学、精细加工、半导体材料以及固体物理等,是多个领域的综合体。
光电子技术的诞生是在20 世纪60 年代,并在当时开始光电子技术相关设备的生产,从一开始的单一的领域应用,迅速发展至今,已经广泛应用在各个领域和各个行业,比如在军事武器的制造业、医疗行业、电子信息行业以及其他高新制造业等领域,应用十分广泛。
而最初的光电子技术的发展,主要得益于无线激光器设备的出现,为光电子技术的发展提供了重要的光频波段支持,随着发展和研究的深入,光电子技术逐渐实现了信息的处理、存储、传输等功能。
光电子信息技术在无人机视觉导航中的研究与应用第一章绪论无人机技术的发展已经引起了国际和国内技术界的广泛关注。
无人机的应用可以在军事和民用领域中发挥重要作用。
视觉导航是无人机技术发展的关键领域之一。
而光电子信息技术,作为一种新兴的技术,将为无人机视觉导航技术的发展提供支持。
本文将深入探讨光电子信息技术在无人机视觉导航中的研究与应用。
第二章光电子信息技术的基本原理光电子信息技术是一种结合了光学和电子学的跨学科技术,是近年来发展迅猛的前沿技术之一。
光电子信息技术的主要原理是将光和电子材料结合起来,通过将光、电和磁等信号进行转换、处理和传输,实现信息的采集、处理和显示。
其中,光电子器件作为光电子信息技术的核心技术,主要包括光电转换器件、光学微系统、光学传感器、光电发光器件和光电监测器等。
第三章无人机视觉导航技术无人机视觉导航技术是指通过无人机自身的视觉和传感技术,实现对无人机飞行环境的识别和控制。
视觉导航系统主要由无人机相机、传感器、图像处理器和控制器等组成,可以实现对无人机飞行状态的实时监测和控制,提高无人机的稳定性和安全性。
无人机视觉导航技术的主要应用领域包括军事侦察、警用监视、消防救援、航拍测量等。
第四章光电子信息技术在无人机视觉导航中的应用光电子信息技术作为无人机视觉导航技术的核心技术之一,已经在无人机飞行控制、环境监测和目标识别等方面得到广泛应用。
首先,光电子传感器可以实现对无人机周围环境的感知和识别,例如地形、建筑物、人群和车辆等。
基于光电子传感器采集的图像信息,可以通过图像处理算法实现无人机路径规划和自主导航。
其次,光电子技术可以实现对目标的快速识别和跟踪。
通过无人机相机采集目标图像,结合光电子图像处理算法,可以实时识别目标类型、位置和运动轨迹,进而实现对目标的实时跟踪和监测。
另外,光电子技术还可以实现无人机飞行控制的自动化。
通过集成光电子惯性导航技术,无人机可以实现自主飞行、路径规划和目标追踪等功能。
光电子技术在通信行业中的应用与创新随着信息时代的来临,通信技术的发展日新月异。
光电子技术作为一项重要的通信技术,在通信行业中发挥着重要的作用。
本文将探讨光电子技术在通信行业中的应用与创新。
首先,光电子技术在通信行业中的应用范围非常广泛。
光纤通信作为一种高速、大容量的通信方式已经成为现代通信网络的主流。
光纤通过把光信号转换为电信号,实现了信号的长距离传输。
光纤通信不仅适用于城市、城乡结合部的通信,还能实现跨海、跨国等长距离通信。
由于其高速、大容量的特点,光纤通信被广泛应用于互联网、移动通信等领域。
此外,光电子技术还在光存储、光显示、光探测等领域发挥重要作用。
例如,光存储技术已经被应用于光盘、蓝光光盘等存储媒体中,实现了信息的高密度存储。
光显示技术则被应用于液晶显示器、OLED等显示设备中,提供了更高的分辨率和更广的视角。
其次,光电子技术在通信行业中的创新不断涌现。
随着光电子器件技术的进步,光电子器件的尺寸不断减小,功能不断完善。
目前,光电子器件已经实现了集成化和微型化,从而极大地提高了通信设备的性能。
例如,光模块是光纤通信中的重要组成部分,通过将光电转换器件和光学耦合器件等集成在一起,实现了光信号的收发功能。
同时,光模块的大小也在不断减小,从而提高了通信设备的密度和通信速率。
此外,光纤通信系统中的光纤也得到了不断的创新。
新型的光纤材料和结构的应用,使得光纤的传输性能得到了提升,使得光纤通信能够更好地适应高速、大容量的通信需求。
光电子技术在通信行业中的应用和创新还面临着一些挑战。
首先是光纤通信中的光损耗问题。
光纤通信中,光信号在传输过程中会受到损耗,导致信号的衰减。
目前,研究人员正致力于降低光纤的损耗,以提高光纤通信的性能。
其次是光电子器件的制备技术。
光电子器件的制备工艺对于器件的性能至关重要,而目前的制备技术还有待进一步提高。
此外,光电子技术的应用也面临着经济和环境等方面的问题。
光纤通信的铺设成本较高,且需要大量的能源支持。
激光原理研究及应用一、激光的基本知识1、什么是激光激光是二十世纪六十年代出现的重大科学技术成就之一。
世界第一台激光器是固体激光—红宝石激光器,问世于1960年7月。
世界第一台氦氖激光器是1961年诞生的。
激光的出现深化了人们对光的认识。
由于它有许多其它光源无法比拟的特点,所以二十多年来,激光技术以惊人的速度得到发展,其应用几乎进入了所有的技术领域和国民经济的各个部门。
激光技术列在我国“六五”计划中,已作为国家重点攻关项目之一。
可以预料,激光技术将以更快的速度向前发展,其应用领域会越来越广泛。
2、激光的产生大家知道光和我们生活的关系十分密切,必须靠光作用到我们的眼睛, 才能看见东西,这是普通光。
如太阳、电灯等发且的光。
普通光源都是向所有的方向发光,虽然光强可能会随方向而变化,但除非采取特别的方法,一般是不能得到在某一方向指向性优越的光。
光和无线电波一样是电磁波,以每秒大约30万公里的速度直线传播。
光波在空间的传播犹如水面上的水波向前传播一样。
人们眼睛所能看见的光波长大约3900埃到了7600埃。
实验事实说明光不但具有波动性,还具有粒子性,即光又是永远运动着的微粒子,这种微粒子在光学中叫做光子。
普通光源的发光机理是这样的:组成光源的物质原子总是在永不停息的运动中,特定的原子的能量只能取特定的某些分立值一能级,原子在通常情况下处在最稳定状态即能级最低的状态(称为基态,而能量较高的状态称为激发态)。
当原子从能量较高的状态跃迁到能量较低的状态时,将能量差以光的形式放出。
这个发光过程叫做自发辐谊寸。
还有这样的发射:如霓红灯是在一定形状的玻璃管内,充人低压惰性气体,在电极间加以高压,使之放电,激发气体原子。
被激发的原子,跃迁回能量较低的状态时便发出许多频率即许多颜色的光。
这种发光现象也叫做自发辐射。
在自发辐射中,每一个发光的原子都是独立的发光体,他们彼此之间互无联系,因而它们的发光是杂乱不齐的。
与此相对,若用光照射激发态原子激发态原子会跃迁到低能级上,同时放出光子,这个光子与激发它的尤子完全一样,这叫受激发射。
石墨烯光电材料研究进展摘要:首先对石墨烯进行简单的介绍。
然后结合其性质,介绍了石墨烯复合光电功能材料的应用。
最后介绍了最新的研究进展。
关键词:石墨烯;复合;光电;进展Research Progress of Graphene Optoelectronic Materials Abstract: First of all, the Graphene was introduced briefly. And then combined with its properties, applications of Graphene compound optoelectronic materials were introduced. Finally, the newest research progress was introduced.Key words: Graphene; compound; optoelectronic; progress1 引言石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。
是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,是只有一个碳原子厚度的二维材料。
其结构示意图如图1。
石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”,共同获得2010年诺贝尔物理学奖[1]。
图1 石墨烯的结构示意图硅基集成电路芯片技术正在逼近摩尔定律的物理极限,于是半导体纳米材料与技术成了纳米科技中研究最为活跃、应用最为广泛的前沿领域。
二维纳米材料石墨烯的发现为新型纳米器件的设计与制备注入了新活力。
科学家预言石墨烯可望替代硅材料成为后摩尔时代电子器件发展的重要角色[2]。
近年来,与石墨烯相关的材料制备、表征、功能器件设计等一系列理论与实验工作蓬勃发展[3-4],进展迅速。
光电子技术在通信领域中的应用与发展趋势1.引言1.1 概述光电子技术是指利用光学和电子学的知识,将光和电子相互转换并相互作用,以实现信息的获取、传输和处理的一种技术。
在通信领域中,光电子技术已经成为了重要的支撑技术之一。
随着信息时代的发展,人们对通信速度、带宽需求的不断增加,促进了光电子技术在通信领域中的广泛应用和不断发展。
本文将从光电子技术的基本原理出发,探讨光电子技术在通信领域中的应用和发展趋势。
通过分析和总结,希望能够全面了解光电子技术在通信领域中的重要性,并展望其在未来的发展方向。
1.2 文章结构文章结构部分:本文包括引言、正文和结论三部分。
引言部分主要概述了光电子技术在通信领域中的重要性和发展趋势,以及对本文的目的和意义进行了阐述。
正文部分主要分为光电子技术的基本原理、在通信领域中的应用和发展趋势三个部分,分别从理论知识、实际应用和未来发展的角度进行了系统性探讨。
结论部分对本文所述内容进行了总结,并展望了光电子技术在未来的发展方向,最后对整篇文章进行了总结和概括。
通过这样的结构安排,可以让读者系统地了解光电子技术在通信领域中的应用与发展趋势,使文章内容更加条理清晰,逻辑严谨。
1.3 目的:本文的目的是探讨光电子技术在通信领域中的应用与发展趋势。
通过对光电子技术的基本原理进行解释,以及对其在通信领域中的实际应用进行分析,旨在深入了解光电子技术在通信领域中的重要性和作用。
同时,我们还将对光电子技术的发展趋势进行展望,探讨未来光电子技术在通信领域中的可能发展方向。
通过本文的研究与分析,旨在为读者提供对光电子技术在通信领域中的全面了解,并对其未来发展趋势有所启发和思考。
1.4 总结: 在本文中,我们对光电子技术在通信领域中的应用和发展趋势进行了深入的探讨。
我们首先介绍了光电子技术的基本原理,然后详细分析了其在通信领域中的应用,包括光纤通信、光通信网络等方面。
接着,我们对光电子技术的发展趋势进行了展望,提出了一些可能的发展方向和关键技术。
光电子技术的创新与实践光电子技术是当今世界发展最快的技术领域之一,它依靠光学和电子学的基础结合实现了高速、高效、高质量的信息传输、制造和存储。
在各个领域中都有广泛的应用,比如通信、医疗、环境监测、工业控制等等。
光电子技术的创新与实践不仅是互联网时代的必然选择,也是人类社会发展进程中的必然趋势。
一、光通信技术的创新与实践随着信息技术的发展,人们对于高速、高带宽、远距离传输的需求越来越大。
这些需求的实现正是光通信技术创新与实践的目标之一。
与传统的电信相比,光通信具有更大的带宽、更快的速度和更高的容量,可以支持更多类型的数据传输和更多的用户。
利用光纤和激光器等光学器件来传输信息,可以使信息传输速度比原来的方式快几倍,比如说高清视频、在线游戏等数据量大的信息。
光通信技术创新与发展有赖于科学家们的研究,他们利用新材料、新器件和新技术不断地提高传输速度和数据量,从而实现更快、更安全和更可靠的光通信。
例如,利用微细加工技术和新型材料研发出更加优秀的激光器,在光通信中的应用得到了广泛的推广和应用。
二、光电子传感技术的创新与实践光电子传感技术作为一种先进的测量技术,在航空、军事、医疗和环境等领域也有广泛的应用。
这种技术可以通过光学传感器来实现高精度的测量和监测,可以准确地监测环境参数、工艺过程、产品性质和医疗指标等。
光电子传感器具有体积小、响应速度快、测量精度高等优点,可以实现对复杂环境的监测和控制。
而在实际的应用中,科学家们也在不断地对光电子传感技术进行创新和优化。
通过研究纳米光学、超材料、光声技术等新理论和新技术,可以不断提高光电子传感系统的测量精度和信号强度。
比如基于纳米结构的表面等离激元传感器,可以实现对生化分子的高灵敏度检测,使得人们更加方便地进行疾病诊断与治疗。
三、光电存储技术的创新与实践随着信息存储需求的不断增加,技术学者们通过光子技术也实现了信息的高容量、高速读写的大规模存储。
相较于传统磁盘等存储技术,光电存储技术可以以更小的体积存储更多的数据,读写速度也大大提高。
大学University2021年第39期基金项目:深圳技术大学教学改革项目“集成光子学实验课程科教融合教学模式的应用探索与研究”(项目编号:20191017)。
作者简介:项炳锡(1988—),男,博士,深圳技术大学新材料与新能源学院助理教授,研究方向:集成光子器件;刘凯歌(1987—),男,硕士,深圳技术大学新材料与新能源学院实验员,研究方向:光电子材料;仇明侠(1978—),女,博士,深圳技术大学新材料与新能源学院副院长,副教授,研究方向:发光材料及器件。
集成光电子技术实验课程科教融合教学模式的应用探索项炳锡*,刘凯歌,仇明侠(深圳技术大学新材料与新能源学院,广东深圳518118)摘要:集成光电子技术在信息处理和传输方面起重要作用,是现代光通信及大规模光电芯片技术发展的重中之重。
本论文针对集成光电子技术课程中出现的概念抽象,对学生的创新与实践能力培养不够等问题,提出了在实验课程中引入集成光子器件设计与优化的科教融合教学模式的改革方法。
该教学模式通过光波导结构以及微环谐振器、马赫增德尔干涉仪等集成光子器件的设计,使学生能够更加深刻地理解课程内容,初步了解学科的前沿动态,激发学生的学习热情和求知愿望,为其进一步深造或走向社会打下一个良好的技术基础。
关键词:科教融合;集成光电子技术;教学改革;高等教育;光波导中图分类号:TN256文献标识码:A文章编号:1673-7164(2021)39-0077-03目前我国高等教育正在逐步由精英教育向大众化教育过渡,高等教育的课程质量成为人们广泛讨论和关注的一个热门话题。
如何在大学中培养具有创新与实践能力的高水平人才成为一个具有很强紧迫性的课题。
尽管包括知名研究型大学在内的全国各高校都在提倡学生创新与实践能力的培养,可近年的高校本科毕业生社会及企业认可度等指标却显示,我国高校毕业生的创新与实践能力的提升状况不容乐观[1]。
根据当前国际高等教育发展趋势及我国高等院校发展的现状,科教融合的教学方法是提高大学生创新实践能力,培养优秀人才的必然途径[2-3]。
光电子技术的发展及态势分析王亚涛目录摘要 (1)引言 (1)一,光电子技术的概念和内容 (2)二,光电子材料的类型及发展 (2)三,激光技术的应用 (3)五,光机电一体化 (4)六,光电的发展及结论 (5)参考文献: (6)摘要:光电子技术由光子技术和电子技术结合而成的新技术,涉及光显示、光存储、激光等领域,是未来信息产业的核心技术。
光电子技术激光在电子信息技术中的应用形成的技术。
光电子技术确切称为信息光电子技术。
20世纪60年代激光问世以来,最初应用于激光测距等少数应用,到70年代,由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤,光电子技术才迅速发展起来。
全世界铺设的通信光纤总长超过1000万公里,主要用于建设宽带综合业务数字通信网。
以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术称为市场最大的电子产品。
人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望,希望获得功耗低、响应带宽很大,噪音低的光电子技术。
【关键词】:光电子、信息、光纤、光显示、光储存、光机电一体化。
引言:随着科学的进步,光电子技术得到了蓬勃的发展。
他不仅由多科学互相融合和互相渗透,而且在各个科学领域的应用也十分广泛,如信息光电子技术、通信光电子技术、生物科学和医用光电子技术、军用光电子技术等。
随着光电子技术应用的快速发展以及在其他科技领域的渗透,又形成了许多市场可观、发展潜力巨大的光电子产业,它包括光纤通信产业、光显示产业、光储存产业、光电子材料产业、光电子检测产业、军用光电子产业以及光机电一体化产业。
毋庸置疑,光电子技术对推动21世纪信息技术的发展至关重要。
一,光电子技术的概念和内容光电子技术又是一个非常宽泛的概念,它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收,涵盖了新材料(新型发光感光材料,非线性光学材料,衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等)、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。
硅光电池——我们日常生活中的太阳
能电池光电池也称为光伏电池。
它既可以作为电源,又可以作为光电检测器件。
作为电源使用的光电池,主要是直接把太阳的辐射能转换为电能,称为太阳能电池。
常见的光电池有硅光电池、硒光电池、硫化镉光电池、砷化镓光电池,还有硫化铊电池等。
其中硅光电池、因其价格便宜、光电转换效率高、光谱响应宽(很适合红外探测)、寿命长、稳定性好、频率特性好、能奈高能辐射、、等优秀的特点,备受人们关注。
所以,在此本人着重介绍硅光电池。
一、硅光电池的分类:
1)单晶体硅光电池
单晶体硅光电池用P型(或n型)硅衬底,通过磷(或硼)扩散形成Pn结而制作成的,生产技术成熟,是光伏市场上的主导产品。
单晶硅光电池面积有限,目前比较大的为Φ10至20cm的圆片,年产能力46MW/a。
目前主要课题是继续扩大产业规模,开发带状硅光电池技术,提高材料利用率。
国际公认最高效率在AM1.5条件下为24%,空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5-18%,地面用大量生产的在AM1条件下多在11-18%之间。
2)多晶体硅光电池
p-Si(多晶硅,包括微晶)光电池没有光致衰退效应,材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响,是国际上正掀起的前沿性研究热点。
在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si 光电池转换效率为15.3%,经减薄衬底,加强陷光等加工,可提高到23.7%,用CVD法制备的转换效率约为 12.6-17.3%。
采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法,或对a-Si:H材料膜进行后退火,达到低温固相晶化,可分别制出效率9.8%和9.2%的无退化电池。
微晶硅薄膜生长与a-Si工艺相容,光电性能和稳定性很高,研究受到很大重视,但效率仅为7.7%。
大面积低温p-Si膜与-Si组成叠层电池结构,是提高a-S光电池稳定性和转换效率的重要途径,可更充分利用太阳光谱,理论计算表明其效率可在28%以上,将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。
3)非晶体硅光电池
a-Si(非晶硅)光电池一般采用高频辉光放电方法使硅烷气体分解沉积而成的。
由于分解沉积温度低,可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜,易于大面积化(0.5m×1.0m),成本较低,多采用p in结构。
为提高效率和改善稳定性,有时还制成三层p in 等多层叠层式结构,或是插入一些过渡层。
其商品化产量连续增长,年产能力45MW/a,10MW生产线已投入生产,全球市场用量每月在1千万片左右,居薄膜电池首位。
发展集成型a-Si光电池组件,
激光切割的使用有效面积达90%以上,小面积转换效率提高到14.6%,大面积大量生产的为8-10%,叠层结构的最高效率为21%。
研发动向是改善薄膜特性,精确设计光电池结构和控制各层厚度,改善各层之间界面状态,以求得高效率和高稳定性。
二、硅光电池的工作原理(简介)
即使是是不同材料制作的硅光电池,它的发电原理也是基本相同的,其能量转换的基础是PN结的光生伏特效应。
这里便不得不提及光生伏特效应。
当光照射到PN结上时,产生电子一空穴对,在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区,受内建电场的吸引,电子流入n区,空穴流入p区,结果使n区储存了过剩的电子,p区有过剩的空穴。
它们在PN结附近形成与势垒方向相反的光生电场。
光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使p区带正电,N区带负电,在N区和P区之间的薄层就产生电动势,这就是光生伏特效应。
而硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多,所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。
硅光电大多是用单晶硅制成,在一块N型硅片上用扩散的方法掺入一些P型杂质而形成一个大面积的P-N结,在P型层上贴一栅形电极,N型层上镀背电极作为负极。
电池表面有一层增透膜,以减少光的反射。
由于多数载流子的扩散,在N型与P型层间形成阻挡层,有一由N型层指向P型层的电场阻止多数载流子的扩散,但是这个电场却能帮助少数载流子通过。
当有光照射时,半导体内产生正负电子对,这样P型层中的电子扩散到PN结附近被电场拉向N型层,N型层中的空穴扩散到PN结附近被阻挡层拉向P区,因此正负电极间产生电流;如停止光照,则少数载
流子没有来源,电流就会停止。
二、硅光电池的应用
硅光电池是一种半导体光电器件,它能将光能直接转换成电能,所以可把它用做能量转换器,将太阳光的能量转换成电能;硅光电池还能将变化的光信号转换成相应变化的电信号,所以它又是一个重要的光电信号转换器。
因此,在工农业生产和技术革新中有着十分广泛的应用。
1.作为能源使用
在这方面的应用又可分为两类,即空间应用和地面应用。
空间应用主要作为空间探测用的电源,用于人造卫星、宇宙飞船中。
在应用过程中通常是按所需的电压和功率,把硅光电池单体串、并联成组合板,许多组合板再组装成电池阵列。
地面应用除用做航标灯电源外,在无人气象观测站、地震观测站、微波中继站等等方面,也可作为电器设备的电源,而在广阔的农村、山区、沙漠、海滨等地,还可作为照明或其它用途的小型电源,例如农村中灭虫用的黑光灯即是一例。
这些地区架设电力网路困难,从设备投资和维护管理考虑也不经济,而利用硅光电池可以就地取
“电”。
目前虽然成本很高,但由于寿命长,不需燃料,维护及管理简便,所以,从长远发展考虑还是很有研究价值的。
2.作为光电信号转换器使用
硅光电池作为信号转换器使用,与其它光电器件相比,有其独特的优点。
如与光电管相比,它体积小,重量轻,不怕强光,不需外加电源;与光敏电阻、硒光电池相比,它不易老化,参数稳定,光电积分灵敏度高,与光电二极管及三极管相比,价格较廉,线路简单。
另外,硅光电池具有20年以上的寿命,更是显著的长处。
根据使用方式的不同,可把它的应用分为三类:(1)作为光电开关使用。
如,在电力系统中实现安全低压操作(2)光电流随光照面积大小变化而变化的应用。
如,用于电影放映机做欢音原件(3)光电流随光强度变化而变化的应用。
如,其在照度计、比色计和浊度计等仪器中的应用。
三、发展预期
硅光电池是在最近二十年间发展起来的一种半导体光电器件。
硅光电池与其它光电池相比,在工作机理方面的研究比较深人,在制造工艺方面也比较成熟。
前面的介绍只是很初步的,也是比较浅近的。
随着对硅光电池原理的深人研究,一些结论会有新的发展,例如极限转换效率就不一定是23 00,但上述原理对硅光电池的认识和改进仍具有重大指导意义。
在作为能源应用方面,硅光电池是人造卫星、宇宙飞船和星际站的主要能源。
地面应用也在逐步推广,但受到成本的限制目
前只能用很小规模。
但太阳能源极为丰富,随着太阳电池制作术的逐渐提高,有效利用太阳能源是有广阔前途的。
目前,硅光电池作为光电信号转换器使用,正在迅速向前发展,使用领域也日益广泛。
上面介绍的只是应用的一些例子,根据类似原理,加以变化,可把硅光电池应用到很多领域中去。
而且在实际应用中,又可对硅光电池提出新的要求,促进制造工艺的改进,并推动对硅光电池工作机理的进一步研究。
参考文献:
《光电子技术》(电子工业出版社第二版)
《电子技术应用》(1976年版)
硅光电池百度百科
《光电子在医学上的应用》百度文库
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