緒論光電子學(xué)ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 08:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 子信息產(chǎn)業(yè) , “光谷 ”代表光電子信息產(chǎn)業(yè)。 電子具有質(zhì)量，負(fù)電荷 , 電子統(tǒng)計分布屬于費米子特性。 速度要比光速小很多。 頻率可達到 10的 11次方赫茲，波長相當(dāng)于 1000微米。電子是很好的信息載體 也受到一些限制。 帶有電荷受到電場干擾， 傳輸?shù)臅r候會受到電阻、電容的時延，它傳輸?shù)念l率會受到限制。 對電子來說 電子和光子。為什么從電子發(fā)展到光子是一個技術(shù)的進步，而且也是技術(shù)發(fā)展的趨向？ 對光子來說 它是一個最小的能量單位， 沒有凈質(zhì)量， 不帶電荷，幾乎很難受電磁場的影響 速度在真空里面是每秒三十萬公里。 光的頻率范圍： 3?1011到 3?1015，比電子頻率高大概四個數(shù)量級，一萬倍。 在作為信息載體的時候，它的能力有可能高出一萬倍，相應(yīng)光子的波長要小一萬倍。 光子是怎么產(chǎn)生的？ 三種現(xiàn)象在物理上看起來是很簡單，但是他們了不起。 LED發(fā)光二極管 光電探測器，把光照到器件上就可以變成電流。 激光的工作基本原理 E2E1=hν 原子受激吸收 E2 E1 入射光 受激輻射光 h ν =(E2—E1) 基于以上原理的這些效應(yīng)稱之為光電子效應(yīng)。 但實際我們感興趣不是這個電子，而是產(chǎn)生的光子。所以真正的主角應(yīng)該是光子。 根據(jù)量子力學(xué)的原理， 光子既是一個粒子又是一個波， 有的時候稱之為光子技術(shù) 這是它的兩重性 在光通信中也稱之為光波技術(shù) 光電子學(xué)的地位與作用和其特征分不開 波長短 (同電子技術(shù)相比 )， 亦即頻率高 。 它的各種優(yōu)點都同這個根本特點分不開 。 (二 ).光電子的特征 光波與微波對比 長波為 1mm和 1m， 差 3個量級 短波為 10nm和 1mm， 差 4個量級 。 光電子涉及的 角分辨率 距離分辨率和 光譜分辨率 比微波高得多。 1．角分辨率高 雷達的角分辨率 (最小可分辨角 )由下式?jīng)Q定 ??＝ ?/2L 波長 5cm的脈沖雷達 ， 用1． 5m天線時 ， 其角分辨率約為 l。 (0． 0174rad)。 (波長 10． 6?m)激光雷達用 10． 6cm天線，其角分辨率 l 104 rad， 是微波雷達的 1／ 174，其天線直徑為微波雷達 1／ 14。 ?為雷達波長； L為天線口徑尺寸 對于無源光電探測系統(tǒng) (紅外系統(tǒng)和可見光 CCD攝像系統(tǒng) )， 基于同樣的理由 ， 角分辨率亦很高 。 用小天線得到高的角分辨率 ， 其原因是激光波長遠(yuǎn)短于微波 。 若微波脈沖寬度為 l? s，則信號帶寬為 lMHz，距離分辨 率為 150m。 2．距離分辨率高 脈沖雷達的距離分辨率 由下式?jīng)Q定 激光測距儀來說 ， 一般脈沖寬度約 10ns， 相當(dāng)于信號帶寬100MHz， 距離分辨率為1． 5m， 比微波雷達高 100倍 。 R＝ c/2B c光速； B雷達信號帶寬 (脈沖寬度的倒數(shù) ) 高精度激光測距系統(tǒng) ， 其脈沖寬度100ps， 信號帶寬達 10GHz， 距離分辨率達 1． 5cm。 對距離大于 6000km的人造衛(wèi)星進行激光測距時 ， 距離分辨率可優(yōu)于1mm。 光譜學(xué)研究 原子 分子等的能級結(jié)構(gòu) 能級壽命 電子組態(tài) 分子幾何形狀 化學(xué)鍵性質(zhì)等 3．光譜分辨率高 常規(guī)光譜學(xué)中 ， 光譜線的相對寬度一般為百萬分之一 (106)， 而且光源強度很弱，限制了光譜研究的深入發(fā)展。 物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的科學(xué)， 也是化學(xué)分析中進行定性與定量分析的手段。 譜線的相對寬度減小了許多量級， 光源亮度又增加了許多量級 ， 形成了具有極高光譜分辨率和極高探測 靈敏度的激光光譜學(xué)。 若用脈寬為皮秒 (ps)或飛秒 (fs)級的超短激光脈沖作光譜光源， 就可以探測和研究超快現(xiàn)象，如光合作用這樣在若干皮秒或飛秒內(nèi)發(fā)生的變化。 激光作為光譜光源以來 (特別是寬帶可調(diào)諧激光 ) 當(dāng)滿足 光波的電場強度可以同原子 、 分子或凝聚態(tài)物質(zhì)中束縛電子的庫侖場相比較時 可以觀察到物質(zhì)與強相干光相互作用的一系列新的光學(xué)現(xiàn)象 ， 統(tǒng)稱為非線性光學(xué)現(xiàn)象 。 4．非線性光學(xué)效應(yīng)強 1875年克爾效應(yīng) (一種非線性光學(xué)效應(yīng) )，但直到激光出現(xiàn)之后，有
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