【正文】 光電子技術(shù)研究所 光電子學(xué) 光電子技術(shù)研究所 何大偉 教授博導(dǎo) 電話(huà) : 51688018 北京交通大學(xué)光電子技術(shù)研究所 （一號(hào)教學(xué)樓 207室） 光電子技術(shù)研究所 課程編號(hào)： 70L304Q 適用專(zhuān)業(yè)： 光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)， 電子信息以及光通信專(zhuān)業(yè) 課程層次及學(xué)位課否： 學(xué)位主干課 學(xué)分： 4 總學(xué)時(shí)： 64 講課學(xué)時(shí)： 44 執(zhí)筆人：何大偉 編寫(xiě)日期： 《 光電子學(xué) 》 Optoelectronics 光電子技術(shù)研究所 10%綜述； 20%期中閉卷； 10%（小論文）； 40%期末閉卷； 10%作業(yè)。 課程考試成績(jī)構(gòu)成： 光電子技術(shù)研究所 1883年，愛(ài)迪生在一次改進(jìn)電燈的實(shí)驗(yàn)中，將一根金屬線密封在發(fā)熱燈絲附近，通電后意外地發(fā)現(xiàn)，電流居然穿過(guò)了燈絲與金屬線之間的空隙。 1884年，他取得了該發(fā)明的專(zhuān)利權(quán)。這是人類(lèi) 第一次控制了電子的運(yùn)動(dòng) ，這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為 20世紀(jì)蓬勃發(fā)展的電子學(xué)提供了生長(zhǎng)點(diǎn)。 一 .光電子學(xué) 緒論 愛(ài)迪生名下?lián)碛?1093項(xiàng) 專(zhuān)利 ，包括 美國(guó) 、 英國(guó) 、 法國(guó) 和 德國(guó) 等。 光電子技術(shù)研究所 這一生長(zhǎng)點(diǎn)上的第一只蓓芽就是弗萊明發(fā)明的整流器。他把愛(ài)迪生及馬可尼兩位大師的發(fā)明成果結(jié)合起來(lái)，著手研究真空電流的效應(yīng)。 1904年，他發(fā)明了真空二級(jí)管整流器。 (Fleming, Sir John Ambrose 1849～ 1945) 發(fā)明了真空二級(jí)管整流器 光電子技術(shù)研究所 ?1910年，德福累斯特首次把它用于聲音的傳送系統(tǒng)。 1916年，在他的主持下，建立了第一個(gè)廣播電臺(tái)，開(kāi)始了新聞廣播。 ?到本世紀(jì)的 20年代，真空電子器件已經(jīng)成為廣播事業(yè)與電子工業(yè)的心臟，它推動(dòng)著無(wú)線電、 雷達(dá) 、電視、電信、電子控制設(shè)備、電子信息處理等整個(gè)電子技術(shù)群的迅速發(fā)展。 ?1906年，美國(guó)人德弗雷斯特在弗萊明的二極管中又加入一塊柵極，制成可以用于整流，還可以用于放大的真空三極管。 ?在研究中發(fā)現(xiàn)，三極管可以通過(guò)級(jí)聯(lián)使放大倍數(shù)大增，這使得三極管的實(shí)用價(jià)值大大提高，從而促成了無(wú)線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展。 光電子技術(shù)研究所 1899年馬可尼發(fā)送的無(wú)線電信號(hào)穿過(guò)了英吉利海峽，接著又成功穿越大西洋，從英國(guó)傳到加拿大的紐芬蘭省。 “無(wú)線電之父”馬可尼 無(wú)線電通信的發(fā)明，也是日后無(wú)線電廣播、電視甚至手機(jī)的先兆。 1909年馬可尼獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 光電子技術(shù)研究所 1958年， 半導(dǎo)體集成電路 問(wèn)世，不僅使高速計(jì)算機(jī)得以實(shí)現(xiàn)，還促使電子工業(yè)與近代信息處理技術(shù)發(fā)生天翻地覆的變化。 肖克萊、巴丁、布拉頓 電子學(xué)與信息技術(shù)的第一次重大變革發(fā)生在本世紀(jì) 50年代。 肖克萊由于他的半導(dǎo)體理論而導(dǎo)致了晶體管的發(fā)明，揭開(kāi)了電子革命嶄新的一頁(yè)。 他本人也由于這一重大貢獻(xiàn)，和科學(xué)家巴丁、布拉頓一起領(lǐng)受了最高的科學(xué)獎(jiǎng) ——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 光電子技術(shù)研究所 1920世紀(jì)，電磁學(xué)得到了飛躍的發(fā)展．不斷開(kāi)發(fā)了各種電的應(yīng)用技術(shù)。 電能作為能源具有瞬時(shí)移動(dòng)性和可控制性 廣泛用于照明、動(dòng)力等方面 電子學(xué)正是研究電信號(hào)的控制、記錄、傳遞及其應(yīng)用的一門(mén)科學(xué)。 光電子技術(shù)研究所 ?本世紀(jì)第一個(gè) 10年，真空管問(wèn)世，促使電子學(xué)的誕生； ?從 20年代到 60年代，電子器件從真空管過(guò)渡到固體三極管， ?隨之實(shí)現(xiàn)了集成化，在促進(jìn)電子學(xué)大發(fā)展的同時(shí)， 光電子 學(xué)、量子電子學(xué)也隨之建立和發(fā)展起來(lái)，它們形成了現(xiàn)代電子學(xué)的學(xué)科群體； 歷史似乎是在重演。 ?而 60年代， 紅寶石激光器 的問(wèn)世，又促使了光子學(xué)的誕生。 ?從 60年代到 90年代， 激光器從諧振腔體型向著固體 半導(dǎo)體激光器 過(guò)渡， ?隨之實(shí)現(xiàn)了光子器件的集成化，不僅促使了光子學(xué)的大發(fā)展，非線性光學(xué)、纖維光學(xué)、集成光學(xué)、激光光譜學(xué)、量子光學(xué)與全息光學(xué)也形成了現(xiàn)代光子學(xué)的學(xué)科群體，目前它們正在蓬勃發(fā)展之中。 電子學(xué)領(lǐng)域中幾乎所有的概念、方法無(wú)一不在光子學(xué)領(lǐng)域中重新出現(xiàn)。 光電子技術(shù)研究所 電子電路不能在同一點(diǎn)重疊相交，這種空間的不共容性限制了密集度的提高； 集成電路 的平面結(jié)構(gòu)只適用于串列處理，要在信息存貯和數(shù)據(jù)處理上有突破性進(jìn)展，要使信息貯存密集度再提高 4個(gè)數(shù)量級(jí) ，實(shí)現(xiàn)非定址的聯(lián)想記憶(associative momery)，以發(fā)展人工智能，必須發(fā)展三維并列處理機(jī)構(gòu)。 電子學(xué)已經(jīng)出現(xiàn)不能適應(yīng)新的要求的征兆 ??? 光電子技術(shù)研究所 光子學(xué)的信息荷載量要大得多，光的焦點(diǎn)尺寸與波長(zhǎng)成反比，光波波長(zhǎng)比無(wú)線電波 、微波短得多，經(jīng)二次諧波產(chǎn)生倍頻，激光可使光盤(pán)存貯信息量大幅度增加。 當(dāng)電子通信容量達(dá)到最大限度而不能繼續(xù)擴(kuò)大時(shí)，人們很自然地把目光轉(zhuǎn)向波長(zhǎng)更短的光波。 然而，歷史卻并沒(méi)有簡(jiǎn)單地重演。 電子開(kāi)關(guān)的響應(yīng)最短為 107～ 109秒，而光子開(kāi)關(guān)的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到飛秒 數(shù)量級(jí) 。光子屬于 玻色子 ，不帶電荷，不易發(fā)生相互作用，因而光束可以交叉。光子過(guò)程一般也不受電磁干擾。 光場(chǎng)之間的相互作用極弱，不會(huì)引起傳遞過(guò)程中信號(hào)的相互干擾。這些優(yōu)點(diǎn)為光子學(xué)器件的三維互連、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用開(kāi)拓了光明前景。 光電子技術(shù)研究所 1970年．半導(dǎo)體激光器在室溫環(huán)境下的連續(xù)激射獲得成功。 在通信史上，跳過(guò)了為增大信息傳輸量而開(kāi)發(fā)的毫米波通信階段，直接由微波通信轉(zhuǎn)移到光纖通信。 正在這時(shí)候，低損耗的光導(dǎo)纖維的試制又獲得了成功，光纖通信成為現(xiàn)實(shí)。 光電子技術(shù)研究所 光纖通信技術(shù)的開(kāi)發(fā)促進(jìn)了 作為光源的激光器 作為接收器件光探測(cè)器