光电子技术第一章讲解
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第一章 绪论1. 光电子技术(optoelectronic technology )准确地应该称为信息光电子技术,是电子技术与光子技术相结合而形成的一门新兴的综合性的交叉学科,主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的相关技术,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。
2. 本课程主要讲了四大部分分别是:激光光源、光波的传输、光波的调制与控制、光波的探测。
第二章 激光原理与半导体光源1. 世界上第一台激光器是1960年梅曼制作的红宝石激光器。
2. 原子从高能级向低能级跃迁时,相当于光的发射过程;而从低能级向高能级跃迁时,相当于光的吸收过程;两个相反的过程都满足玻尔条件:n m n m E E h E E hνν-=-=或。
3. 处于热平衡状态的原子体系,设其热平衡绝对温度为T ,则原子体系的各能级上粒子数目的分布将服从波尔兹曼分布律:exp(/)n n N E kT ∝-,其中N n 为在能级E n 上的粒子数,k 为波尔兹曼常数, k=1.3807×10-23 J·K -1。
即,随着能级增高,能级上的粒子数N n 按指数规律减少。
4. 爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。
该文提出的受激光辐射理论是激光理论的核心基础。
在这篇论文中,爱因斯坦将光与物质的作用分为三种过程:受激吸收、自发辐射、受激辐射。
5. 在二能级系统中,粒子在高能级E 2 能级上停留的平均时间称为粒子在该能级上的平均寿命,简称寿命6. 下面三个图分别描述了二能级系统中光与物质的作用的三种过程:它们可以由下面三个方程描述:对于受激辐射过程(E2→E1 ):21212()dN B u v N dt= 对于受激吸收过程(E1→E2):12121()dN B u v N dt= 对于自发辐射过程(E2→E1 ):21212dN A N dt = 其中u(v)为辐射场中单色辐射能量密度:()()30348(),exp 1h u v T c c hv kT πνγν==-7. 二能级系统中,当(N 2/N 1)>1时,高能级E 2上的粒子数N 2大于低能级E 1上的粒子数N 1,出现所谓的“粒子数反转分布”情况,它是形成激光的必要条件之一。
光电⼦技术复习第⼀章1、光电⼦技术的定义光电⼦技术是光学技术与电⼦技术结合的产物,是电⼦技术在光频波段的延续和发展。
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。
2、电磁波的性质1.电磁波的电场和磁场都垂直于博得传播⽅向,三者相互垂直,电磁波是横波,和传播⽅向构成右⼿螺旋关系。
2.沿给定⽅向传播的电磁波,电场和磁场分别在各⾃平⾯内振动,称为偏振。
3.空间个点磁场电场都做周期性变化,相位同时达到最⼤或最⼩。
4.任意时刻,在空间任意⼀点,H E µε=5.电磁波真空中传播速度为001µε=c ,介质中的为εµ1=v3、⾊温的概念规定两波长处具有与热辐射光源的辐射⽐率相同的⿊体的温度。
4、辐射度学与光度学的基本物理量作业:1、2第⼆章⼀、光波在⼤⽓中的传播1、光波在⼤⽓中传播时,引起的光束能量衰减和光波的振幅和相位起伏因素光波在⼤⽓中传播时,⼤⽓⽓体分⼦及⽓溶胶的吸收和散射会引起的光束能量衰减,空⽓折射率不均匀会引起的光波振幅和相位起伏2、⼤⽓分⼦散射的定义、特点;瑞利散射的定义和特点定义:当光线穿过地球周围的⼤⽓时,它的⼀些能量向四⾯⼋⽅反射。
特点:波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射。
瑞利散射定义:在可见光和近红外波段,辐射波长总是远⼤于分⼦的线度,这⼀条件下的散射为瑞利散射。
瑞利散射特点:波长越长,散射越弱;波长越短,散射越强烈。
所以天空呈蓝⾊。
3、⼤⽓⽓溶胶的定义、瑞利散射、⽶-德拜散射;⼤⽓⽓溶胶:⼤⽓中有⼤量的粒度在0.03 µm到2000 µm之间的固态和液态微粒,它们⼤致是尘埃、烟粒、微⽔滴、盐粒以及有机微⽣物等。
由这些微粒在⼤⽓中的悬浮呈胶溶状态,所以通常⼜称为⼤⽓⽓溶胶。
瑞利散射:散射粒⼦的尺⼨远⼩于光波长时,散射光强。
⽶德拜散射:散射粒⼦的尺⼨⼤于等于光波长时,散射光强对波长的依赖性不强。
⼆、光波在电光晶体中的传播1、电光效应的定义及分类电光效应:在外电场作⽤下,晶体的折射率发⽣变化的现象。
光电子技术课程介绍教材:课程定制参考书:•《光电子技术》,梅遂生,国防工业出版社,2008•《光电子技术》姚建铨,于意仲主编,高等教育出版社,2006•《光纤通信系统》,顾皖仪,北京邮电大学出版社,2006•《光电子器件和组件》,黄章勇编著,北京邮电大学出版社,2001课程目录第1章半导体发光器件§1 半导体能带理论§2 光源概述§3 LED照明技术§4 光源驱动技术第2章激光技术及应用§1 激光原理和谐振腔技术§2 半导体激光器§3 激光应用技术(1)§4 激光技术与应用(2)第3章光纤通信器件§1 光有源器件§2 光无源器件§3 光纤光栅器件第4章光电传感与成像器件§1 光电探测器件§2 光纤传感器§3 光电成像器件§4 光电图像信号采集与处理第5章光电显示技术§1 显示技术基础§2 LED显示屏§3 液晶显示技术§4 触摸屏§5 投影显示技术一 光电子技术所涉及的范围激光技术及应用:二氧化碳激光器、YAG:Nd激光器、半导体激光器;(激光在各个领域有广泛的应用)光通信:光发射和光接收机、光调制器、光纤、光放大器、光耦合器和光开关等各种光无源器件;光电显示:LCD、PDP、触摸屏、大屏幕LED显示屏和投影显示等;光电照明:各种电光源,半导体照明;光存储:光驱、光盘、全息存储;光传感:CCD及图像信号采集设备(数码相机、摄像头、扫描仪、热像仪和夜视仪)、激光打印机。
其它: 集成光电子学——在一个芯片上的光发射、光接收、光传导、光调制和解调、光放大、光处理。
二 光电子技术与电子技术的关系区别:电子技术是研究电子的运动规律,并应用于电子器件、电子电路和设备的技术。
光电子技术则是同时研究光与电、即光子或光波与电子的相互作用的一门技术,它包括光电子能源技术和光电子信息技术。