❖ 光子学（Photonics）：来自与光能量的最小单位 光子的概念，研究光子的产生、控制和检测的科 学。
光子学和电子学存在着交叉：一方面，光子可以控制 电子的运动（如光电探测器）；另一方面，电子也可以 产生和控制光子的运动（如LD，电光调整器）
❖ 光电子（Optoelectronics）：研究产生、控制和 探测光的电子器件及其应用的科学。
现代光学的里程碑
❖ 1960年，激光器的发明，获得了可靠高性能的相干光源。 ❖ 上世纪60年代以来，基于半导体的光产生和探测器件的发明，
允许获得非常紧凑、高效的光电子器件。 ❖ 上世纪70、80年代，低损耗光纤和掺铒光纤放大器的出现，
推动了光通信技术的发展。 ❖ 下一个里程碑……光子晶体？光子晶体光纤？硅基光电子集
❖ 1.2 光电子技术发展简史
第一阶段 光电探测器问世
·1873年 英国W.R.史密斯发现了硒的光电导特性 (内光电效应) ·1888年 德国H.R.赫兹观察到紫外线照射到金属上时,
能使金属发射带电粒子
·1890年 勒纳对带电粒子的电荷质比的测定,证明它们 是电子,由此弄清了外光电效应的实质
❖ 1.2光电子技术发展简史
第二阶段 ·激光器诞生及发展
·1916年 爱因斯坦在《关于辐射的量子理论》中,提出了光的受激辐射 及光放大的概念,这为激光器的产生提供了理论基础
·1954年 美国汤斯以制冷的氨分子作为工作物质,研制成了微波激射器 稍后,苏联巴索夫和普洛霍洛夫以氟化铯为工作物质制成了微 波激射器
❖ 光电子技术
光电子技术是光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术
光子的特性
光子技术的研究对象
光子与物质的相互作用 光子在自由空间或物质中的运动与控制
电子技术的研究对象
电子与控制
光电子技术的研究对象 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,也是光波段的电子技术
短波红外硫化铝光电探测器投入使用 ·1958年 英国劳森等发明□镉汞(MCT)红外探测器 ·红外探测器自60年代以来快速发展,40多年来美、英、法等大力开发了 中波(3~5μm)和长波(8~14μm)红外多元探测器,并广泛应用于夜视、 侦察和制导系统等领域
·1992年起 各国用红外焦平面阵列在各种成像技术中取代多元探测组件
成？纳米光子学？
现代光学的发展，推动了“光子学”的出现
❖ 1.3 信息光电子器件
按信息传递的各各环节划分
光源
信息加载 或光控制
光传输
光信号 接收
处理 存储
光源器件 光调制器件 光传输器件 光探测器件 光显示器件
信息光电子技术与器件
光电子器件
光源器件 光传输器件
激光器--相 干光源
宽度光源-非相干光源
望远镜式激光测距仪 红宝石激光器
❖ 1.2光电子技术发展简史
第三阶段 ·低损耗光纤问世
·1966年 英籍华人高锟等提出了实现低损耗光纤的可能
·1970年
美国研制出损耗为20dB/KM的石英光纤和室温下连续工作 的激光二极管,使光纤通信成为现实,这一年被公认为“光纤 通信元年”
·80年代初 日本,美国,英国相继建成全国干线光纤通信网
·1958年 汤斯和肖诺将微波受激辐射的原理推广到红外和可见光波段, 引入了激光的概念
·1960年 梅曼研制成功了世界的一台激光器——红宝石激光器.随后, 各种固体、气体、液体、半导体激光器相继出现.同时从第一 台激光器诞生之日起,人们就开始探索激光的应用.激光的军事 应用被优先考虑
·1961年 第一台激光测距仪问世
光波段(红外线、可见光、紫外线和软X射线)
光电子主要研究的波长
~ 1mm：THz波，介于微波和光之间
绪 论 ~ 800nm：Ti:Sapphire激光器（飞秒激光）；
~1000nm：掺Nd3+、Yb3+ 激光器（高功率光 纤激光器；
~1550nm：掺Er3+激光器放大器、光纤低损耗 窗口（通信）
超连续光源
·90年代初 光纤放大和波分复用技术诞生
❖ 1.2光电子技术发展简史
·光纤传感技术源于80代初.90年代初中期光纤激光器、光纤光栅等光 纤元件崭露头角
光纤激光器
光纤光栅
利用啁啾和波长同时可调谐的光纤光栅
❖ 1.2光电子技术发展简史
·光存储技术发展很快.1972年荷兰飞利浦公司演示了模拟式激光视盘. 1982年飞利浦公司同日本索尼公司合作,推出了第一台数字式激光唱机. CD,VCD,DVD迅速进入千家万户
·1929年 L.R.科勒制成银氧铯光电阴极,出现光电管
·1939年 苏联V.K.兹沃雷制成实用的光电倍增管
❖ 1.2 光电子技术发展简史
·30年代末 PbS红外探测器问世,室温下探测到3μm ·40年代 出现了用半导体材料制成的温差型红外探测器和测辐射热计 ·50年代末 美国将探测器用于代号为响尾蛇的空空导弹 ·50年代中 可见光波段的硫化镉(CdS),硒化镉(CdSe)光敏电阻和
《光电子学 与光子学的 原理及应用》 （英文版)
❖ 什么是“光电子”； ❖ 什么是“光电子技术”； ❖ 光电子器件 ❖ “光电子技术应用”； ❖ 本课程学习方法、要求。
什么是光电子？
❖ 电子学（Electronics）：研究电荷在半导体、电 阻、电感、电容、纳米结构和真空管等各种材料 和器件中流动的科学。
现代光电子技术
主要参考书
❖ A.Yariv, Optical Electronics ❖ 彭江得《光电子技术基础》 ❖ 《现代通信光电子学(第五版)》亚里夫著，陈鹤鸣译，2004.9，电子工
业出版社； ❖ 《光电子学与光子学的原理及应用》（英文版），S.O.Kasap 著，
2001，电子工业出版社； ❖ 《光电子技术基础（第二版）》，朱京平编著，科学出版社 ，2009.1 ❖ 《光电子理论与技术》马声全 陈贻汉编，2005.1，电子工业出版社。
光波导
光纤
光子晶体 光纤
光非线性器 件
二次谐波 参量振荡
光调制与探 测器件
光无源器件
电光调制
声光调制
量子型探测
非量子型探 测
光纤光 栅
耦合器
基本器件
❖ 激光器； ❖ 调制器； ❖ 探测器； ❖ 光纤； ❖ 光栅； ❖ 分光器； ❖ 光开关； ❖ 波分复用耦合器；