0.绪论

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光电子学
课程辅导网站 http://cnzhx.net/teaching/
教学目的
三个方面:
培养大家综合运用已学的各方面知识的能力;
同时学习一些新的理论方法
掌握常用光电器件的工作原理;了解其发展历
史、工作特性和应用范围
培养基本光电器件的应用能力
课程简介
 一门研究光与物质相互作用的新兴学科
 现代信息技术科学的一个极为重要的组成部分
 以光电子技术为基础的光电信息技术是当前最活跃的
高新技术之一
本课程介绍了光电子技术的基本知识,包括激光
原理与技术、光束传播规律与光波导技术、光通
信器件、光调制技术、光电探测技术等
教材及参考书
选用教材
光电子技术,安毓英 等编著,电子工业出版社
主要参考书目
书目
作者
出版社
光电子学基础
李家泽
北京理工大学出版社
光电子技术基础
朱京平
科学出版社
Optical Electronics in
Modern Communications,
Fifth Editon
Amnon Yariv
电子工业出版社
学时安排
章节
主要内容
学时安排
1
光辐射、发光源与光传播基本定律
12
2
光辐射的传播
4
3
光辐射的调制
12
4
光辐射的探测
10
5
实验
16
考核方式
作业
10%
 未按时上交的作业以 0 分计
实验
20%
课堂考勤 10%
 请假必须有辅导员签字的假条,且当次以出勤以50%计分
其它
10%
期末考试 50%
绪
论
电子技术与微电子技术结合,相互交叉,相互渗
透,形成了光电子技术
在单色光源,即激光器出现后,使光波的调制与
解调成为可能,进而使电子技术的各种基本知识
如振荡与放大、调制与解调等概念几乎都可以移
植到光频段
新兴的综合交叉学科,基础是光电子学
光电子学与光子学
光电子学:有光子参与作用的电子器件与系统
光子学:把光子作为信息载体和能量载体的技术
应用科学
一般可通用,严格来说只是强调的重点不一样:
没有电子学,光子学就不会得到发展,所以光电
子学与光子学在很多方面是重叠的。说光子学的
强调光子的作用,说光电子学的强调电子的作用。
光电子技术发展史
年代
60年代
70年代
80年代
90年代
激光器问世 低损耗光纤 超大功率量 光纤无源
(固体、气 的实现、半 子阱阵列激 和有源器
技术成就
体)
导体激光器 光器的出现 件的出现
的成熟
为光与物质
相互作用的
研究提供了
相关应用
一个极其有
效的工具
使得以光纤 使半导体双 为光纤通
通信、光纤 稳态器件得 信产业的
传感为代表 到发展
发展提供
的光信息技
了网络物
术蓬勃发展
理层的基
础
• 90年代,
–波分复用(WDM)+掺铒光纤放大器(EDFA)成为光纤
通信技术发展的主流方向;
–以光通信为基础的信息基础设施工程蓬勃发展;
–光电子技术形成产业;
• 世纪之交,光纤通信成为发展最快、吸引投资最
多的产业,是高新技术的代表产业之一。
• 现在?
信息光电子技术与器件
光电子器件
光源器件
• 相干光源
• 非相干光
源
光传输器件 光控制器件 光探测器件
• 光存储
• 光学元件
• 调制器
• 光波导
• 偏转器
• 光伏型
• 光电成像
• 光纤
• 光开关
• 热伏型
• 光电显示
• 光双稳器
件
• 光电导型
• 各种传感
器
光电子技术的应用
光纤通信、传输
太
阳
光
的
光
纤
照
明
局
域
网
通
信
模
拟
通
信
长
距
离
、
大
容
量
、
宽
带
数
字
通
信
光信息处理
光
计
算
机
信
息
处
理
器
、
激
光
打
印
机
、
传
真
机
二
维
信
息
处
理
匹
配
滤
波
器
光
视
频
盘
、
光
音
频
盘
分光分析
光
盘
存
储
器
、
全
息
照
相
存
储
器
超
快
过
程
分
析
激
光
诊
断
微
等
离
子
体
同
位
素
浓
度
测
定
、
同
位
素
分
析
大
气
污
染
气
体
分
析
、
医
用
气
体
分
析
光应用计算
同
步
激
光
超
精
密
分
光
分
析
精
密
测
量
、
全
息
测
量
、
在
线
测
量
光
纤
传
感
系
统
激
光
雷
达
、
激
光
陀
螺
、
激
光
传
感
光空间传输
光
在
线
检
测
光
遥
感
、
光
开
关
短
距
离
简
单
图
象
通
信
例:波分复用光通信系统
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA)
信号
发射机
1
1
光放大器
n
功放
线放
预放
复用器
 n 接收机
解复用器
光通信:光波频率~ 10 Hz , 允许高频调制,
14
目前商用水平:每路 10
*通信容量大
~ 40 Gb / s
*不受电磁干扰
发展趋势:路数增多,信道间隔更小,
传输距离加长
信号
这个系统中都包
含了哪些光学功
能元件?
例:电视系统 (CATV)
EDFA
中继放大
电视台
演播室
小区(楼)
接收
EDFA
功放
树状系统,广播式
用户
这个系统中都包含了哪些
功能(光学元件)?
发展趋势:光纤到小区(到路边)
到户(到桌面)
视频信号和数字信号共用线路(双向传输)
例:光纤网络
1
2
3
4
OADM
OXC
1
2
3
4
光交叉互连节点 ( Optical cross-connecter, OXC)
光上/下话路节点(Optical add/drop multiplexer, OADM)
• 在光的层面上不仅完成信号的传输,而且完成信号的路由控制;
• 快速综合信息业务网
光电子学
非线性光学
激光与红
外物理学
电
光
效
应
弹
磁
光 声
效 光
应 效
应
( )
强
光
光
学
效
应
半导体光电子学
光
电
转
换
效
应
发
光
效
应
非
线
性
光
学
效
应
导波光学
介
质
导
波
效
应
波耦隔偏中反
导合离振继馈
激调锁移混
光 Q模频频
非
线
性
光
学
效
应
傅立叶
光学
显探
示测
光信号接收
基础:各种技术共同的基本规律
光载波源
光信号传输
光信号
加载
开偏调传复
关转制感用
光信号
处理
解整补放延逻相卷频共滤全存
调形偿大迟辑关积谱轭波息储
光电子技术
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