光電子技術的發展和應用光電子技術的發展和應用摘要：

主要介紹國內外近幾年光電技術的發展趨勢，應用及應用領域。

引言：

光電子技術確切稱為信息光電子技術。20世紀60年代激光問世以來，最初應用于激光測距等少數應用，光電子技術是繼微電子技術之后近30年來迅猛發展的綜合性高新技術。1962年半導體激光器的誕生是近代科學技術史上一個重大事件。經歷十多年的初期探索，到70年代，由于有了室溫下連續工作的半導體激光器和傳輸損耗很低的光纖，光電子技術才迅速發展起來。現在全世界敷設的通信光纖總長超過1000萬公里，主要用于建設寬帶綜合業務數字通信網。以光盤為代表的信息存儲和激光打印機、復印機和發光二極管大屏幕現實為代表的信息顯示技術稱為市場最大的電子產品。人們對光電神經網絡計算機技術抱有很大希望，希望獲得功耗的、響應帶寬很大，噪音低的光電子技術。如果說微電子技術推動了以計算機,因特網,光纖通信等為代表的信息技術的高速發展,改變了人們的生活方式,使得知識經濟初見端倪,那么隨著信息技術的發展,大容量光纖通信網絡的建設,光電子技術將起到越來越重要的作用.美國商務部指出:"90年代,全世界的光子產業以比微電子產業高得多的速度發展,誰在光電子產業方面取得主動權,誰就將在21世紀的尖端科技較量中奪魁".日本《呼聲》月刊也有類似的評論:"21世紀具有代表意義的主導產業,第一是光電子產業,第二是信息通信產業,第三是健康和福利產業……",可以斷言,光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命.1世界光電子技術和產業的發展光纖通信技術的發展速度遠遠超過當初人們的預料,光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介,現在世界上大約有60%的通信業務經光纖傳輸,到20世紀末將達到85%,但從目前光纖通信的整體水平來看,仍處于初級階段,光纖通信的巨大潛力還沒有完全開發出來.目前,各種新技術層出不窮,密集波分復用技術(DWDM,在同一根光纖內傳輸多路不同波長的光信號,以提高單根光纖的傳輸能力),摻鉺光纖放大器技術(EDFA,可將光信號直接放大,具有輸出功率高,噪聲小,增益帶寬等優點)已取得突破性進展并得到廣泛的應用.現在DWDM系統和光傳輸設備中,光電技術的比例將從過去比重不到10%達到90%.一種全新的,無需進行任何光電變換的光波通信——"全光通信",由于波分復用技術和摻鉺光纖放大器技術的進展,也日趨成熟,將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統上首次使用,給全球的通信業帶來蓬勃生機.為此提供支撐的就是半導體光電子器件和部件.光電子器件和技術已形成一個快速增長的,巨大的光電子產業,對國民經濟的發展起著越來越大的作用.

光電子技術是一個比較龐大的體系，它包括信息傳輸，如光纖通信、空間和海底光通信等；信息處理，如計算機光互連、光計算、光交換等；信息獲取，如光學傳感和遙感、光纖傳感等；信息存儲，如光盤、全息存儲技術等；信息顯示，如大屏幕平板顯示、激光打印和印刷等。其中信息光電子技術是光電子學領域中最為活躍的分支。在信息技術發展過程中，電子作為信息的載體作出了巨大的貢獻。但它也在速率、容量和空間相容性等方面受到嚴峻的挑戰。采用光子作為信息的載體，其響應速度可達到飛秒量級、比電子快三個數量級以上，加之光子的高度并行處理能力，不存在電磁串擾和路徑延遲等缺點，使其具有超出電子的信息容量與處理速度的潛力。充分地綜合利用電子和光子兩大微觀信息載體各自的優點，必將大大改善電子通信設備、電子計算機和電子儀器的性能。

在微電子技術蓬勃發展的同時，人們發現可以利用光電各自的優勢來為我們服務。比如激光器，光電探測器，太陽電池如等方面都需要光電結合。這就是早期的光電子學。隨著光電子學的發展，人們研究完全利用光來處理信息，于是誕生了光子學。所以可以說，先有了光電子學，又有了光子學。而最終的發展會是光電的再次統一，即更高一個層次上的光電子學。現在正在發展單電子技術和單光子技術，那時信息的載體不再是束流，而是單個的粒子。光子和電子都是利用量子力學的概念，區別只是波長不同而已。我想我們在二十一世紀肯定會走到這一步。那時既不能叫光子信息技術，也不能叫電子信息技術，應該叫量子信息技術。

由于光子具有電子所不具備的許多特性所以光子學有它獨特的優勢。尤其在信息領域。比如通信，我們現在大部分主干網用的都是光纖，信息的載體都是光。由于密集波分復用技術的發展，一根頭發絲粗細的光纖就可以傳輸一億門電話線路。這是電纜無法比擬的

。再如信息存儲技術，光盤由VCD發展到DVD，容量增大了好幾倍，未來如果研制出能夠商用的藍光激光器，采用藍光波段的光來作為信息的載體，就又可以使同樣大小的光盤的容量增大近十倍。而且光具有相干性，可以實現全息存儲，在不到一個平方厘米的芯片上，我們可以把北京圖書館的所有的書都存進去。在計算機方面，未來的發展趨勢是光要進入計算機中，發揮光子的優勢實現開關的互聯，利用光來消除電子傳輸帶來的瓶頸效應。

光電子技術

光電子學是指光波波段，即紅外線、可見光、紫外線和軟X射線（頻率范圍3×1011Hz~3×1016Hz或波長范圍1mm~10nm）波段的電子學。光電子技術在經過80年代與其相關技術相互交叉滲透之后，90年代，其技術和應用取得了飛速發展，在社會信息化中起著越來越重要的作用。

在光盤技術的促進下，近年來可見光半導體激光二極管和發光二級管得到了較快的發展。藍綠光可見光半導體激光二級管（LD）和藍綠光半導體發光二極管、黃橙紅光可見光激光二極管和高亮度黃橙紅綠光發光二極管都已商品化。今后的發展需要繼續解決提高亮度，降低價格，提高使用壽命等問題。

近紅外半導體激光和發光二極管的發射波長為0.8~1.0μm。近紅外半導體激光二極管主要用于光纖通信和作為固體激光器的泵浦源（替代閃光燈泵浦源）。在1.3μm和1.55μm近紅外半導體激光二極管商品化之后，其發展勢頭受到很大影響，甚至出現了停止發展的跡象。隨著短距離局域網和二極管泵浦固體激光器的迅猛發展，又出現了新的發展。目前研究開發主要集中在單頻工作、模式穩定以及提高輸出功率等方面。近紅外發光二極管主要有超發光二極管和諧振腔發光二極管。超發光二極管是光纖陀螺儀的最佳自選光源，與一般的發光二極管相比，可提供較高的輸出功率和相對窄的發射譜。目前，在50mA工作電流下，單管超輻射輸出功率的研究水平最高達到50MW，最窄譜寬為15nm。諧振腔發光二極