基本介紹
- 中文名：光電子技術科學
- 類型：光波波段
- 頻率：3×1011Hz~3×1016Hz
- 類型：技術科學
簡介,研究領域,詳細介紹,前景,
簡介
在光碟技術的促進下，這幾年來可見光半導體雷射二極體和發光二級管得到了較快的發展。藍綠光可見光半導體雷射二級管（LD）和藍綠光半導體發光二極體、黃橙紅光可見光雷射二極體和高亮度黃橙紅綠光發光二極體都已商品化。今後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。
培養在光電子技術科學領域具有寬厚的理論基礎、紮實的專業知識和熟練的實驗技能，德、智、體、美全面發展的高級光電子技術科學人才，使學生具有在光學、光電子學、雷射科學、光通信技術、光波導與光電集成技術、光信息處理技術、計算機套用技術等領域開展創新性基礎理論研究以及從事設計、開發套用和管理等工作應具備的理論和技術基礎。學習的主要專業課程：光電子技術、光電子器件及系統、信號與系統、通信原理與技術、高等光學、套用光學、光電子學、計算機及網路技術、電子電路與技術、電動力學、量子力學、半導體物理等。
畢業生去向：繼續攻讀碩士、博士學位；或到信息產業部門、中科院及有關研究所、電信部門、高等院校、企事業單位及有關公司，主要從事光學、光電子學、光電子技術科學、光電信息工程與技術、光通信工程與技術、光電信號檢測處理與控制技術等領域的研究、設計、開發、套用和管理等工作。
研究領域
研究領域是信息光學與光電子技術相結合的套用基礎學科，包括：現代光學與光電子學、光通信、光信息處理、聲光信息處理與光通信技術和雷射技術等。主要有三個研究方向，即光信息存儲與處理、光通信技術與器件、以及雷射超短脈衝與變頻技術，均處於國內先進或領先的水平；代表性成果有新型超高密度體全息存儲、聲電光器件、可調諧雷射器。目前承擔了1項"973"國家重點基礎研究項目、4項國家自然科學基金項目、1項國家部委項目和5項北京市科委教委項目，研究經費充足，同時與國際學術界有較為廣泛的學術交流。 本學科所依託的光學學科於1986年獲得國務院授權的博士學位授予權， 光學工程學科於2000年獲得博士學位授予權。學科部可同時招收理學 (光學)和工學 (光學工程)的博士、碩士研究生。在211工程"九五"期間的重點學科建設中,作為"雷射套用技術"重點學科的一部分,學科的學術水平有了很大的提升,並且實驗室建設成效顯著,並且於2001年與雷射工程研究院整合,進入了"光學"國家重點學科行列。
詳細介紹
近紅外半導體雷射和發光二極體的發射波長為0.8~1.0μm。近紅外半導體雷射二極體主要用於光纖通信和作為固體雷射器的泵浦源（替代閃光燈泵浦源）。在1.3μm和1.55μm近紅外半導體雷射二極體商品化之後，其發展勢頭受到很大影響，甚至出現了停止發展的跡象。隨著短距離區域網路和二極體泵浦固體雷射器的迅猛發展，又出現了新的發展。當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。近紅外發光二極體主要有超發光二極體和諧振腔發光二極體。超發光二極體是光纖陀螺儀的最佳自選光源，與一般的發光二極體相比，可提供較高的輸出功率和相對窄的發射譜。當前，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。諧振腔發光二極體是一種有前途的發光二極體，其實驗和理論效率比傳統發光二極體高5~10倍。
1.3μm和1.55μm近紅外半導體雷射和發光二極體是現行通信系統、高速光纖通信系統的重要光器件，已成為廣為研究開發的光源。日本NEC已開發出在單晶片上製造不同發射波長的近紅外雷射二極體，採用它可大大降低多波長長途通信設備的價格。這幾年來，國外又相繼開發出半導體孤子雷射器、量子阱線或點雷射器和垂直腔表面發射雷射器等新型半導體雷射二極體。
雷射技術是一項前沿科學技術發展不可缺少的支柱。作為光電子主導產品的雷射器的發展，經歷了原理上的四次變革，體積日益變小，功率不斷增大，可靠性和功率得到了很大的提高。半導體二級管雷射器和固體雷射器技術和發展十分迅速，其中最為突出的進展是固態化。現今，固體雷射器的平均輸出功率已從百瓦級提高到了千瓦級。半導體雷射器的功率也有很大提高，其結構和其他性能也正在經歷重大變化。與此同時，還開發出了實用價值高的新波長和寬頻可調諧雷射器，包括對人眼無傷害的1.54μm和2μm的雷射器、藍光雷射器和X光雷射器。
光纖是隨著光通信的發展而不斷發展的，各種結構和類型的光纖支持著光通信產業的發展。當前，單根光纖傳輸的信息量已達到萬億位。光纖作為光通信信息傳輸的介質，它的色散和損耗將直接影響到通信系統的傳輸容量和中繼距離，而常規的單模光纖已不能滿足新一代通信技術的要求，因此光纖技術又有了新的發展。迄今，光纖已經經歷了由短波長（0.85μm）到長波長（1.3~1.55μm），由多模到單模光纖以及特種光纖的發展過程，並開發出了色散移位光纖、非零色散光纖和色散補償光纖。
平板顯示（FPD）技術包括液晶顯示（LCD）、電漿顯示（PDP）、電致發光顯示（EL）、真空螢光顯示（VFD）和發光二極體顯示（LED）等，除在民用領域的廣泛套用外，已在虛擬顯示、高清晰度顯示、語言和圖形識別等軍用領域套用。這幾年來，液晶顯示以及其他平板顯示器件和技術正在大力地改進，如為解決電漿顯示發光效率、亮度、壽命、光串擾和對比度等問題，正在進行諸如大面積精細圖形製作和保護層等工藝方面的改進，並取得了較快進展。從整體來說，平板顯示技術將繼續向著彩色化、高解析度、高亮度、高可靠、高成品率和廉價方向發展。
隨著半導體技術的迅速發展，各種類型的光電探測器，如電荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏陣列探測器等應運而生，取得了重大進展。進入90年代，光電探測器的發展方向除了開發高速回響光電 探測器外，其重點是開發焦平面陣列為代表的光電成像器件。紅外焦平面陣列製作技術的日臻完善，使紅外探測技術進入了第二代。當前，降低成本是紅外探測器在民用領域得到廣泛套用的關鍵。21世紀，紅外焦平面陣列開發方向，一是在現有基礎上提高解析度，二是開發多功能和智慧型化焦平面陣列。
隨著光通信、光信息處理、光計算等技術的發展，加之材料科學和製造技術的進展，使得在單一結構或單片襯底上集成光學、光電和電子元器件成為可能，形成具有單一功能或多功能的光電子集成迴路（OEIC）和集成光路（IOC）。當前，商品化的集成光路產品有調製器、開關和分路器以及採用集成光路相干通信系統、光纖陀螺、雷射光纖都卜勒干涉儀等系統，以及用於光纖傳輸試驗的單片集成光電子集成迴路。預計到2020年，光電子集成迴路和集成光路的發展速度將相當於20世紀70年代的微電子技術，多功能集成光學器件和光電子集成器件將系列化，集成光學信號處理速度將達到1GHz。
我國光電子行業在科研上起步較早，也有一批水平較高的套用成果，其中光纖通信的發展尤快。在國防上的套用也開展較早，如靶場用的雷射、紅外、電視等光測設備，以及紅外導引裝置、紅外熱像儀、雷射測距儀、微光夜視儀等。但民用市場開發較晚，真正能形成較大生產規模的產品不多。 我國在"八五"計畫期間對一些光電器件企業進行了技術改造，已在"九五"計畫中產生了效益。例如，12英寸彩色液晶顯示屏已經在1996年投產。國家重大成套通信設備2.5Gbps同步數字系列（SDH）光通信系統，於1997年研製開發成功，現已廣泛套用於國家通信骨幹網的建設。
鑒於上述情況，中國光電子技術發展戰略總的指導思想是：有限目標、突出重點、科技領先、形成規模、開拓市場，在"八五"、"九五"計畫基礎上，使有基礎的企業和研究所分別形成規模生產和研究開發中心，使我國光電子元器件初步形成基本配套的產業，滿足市場的需要。
前景
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。比如雷射器，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，於是誕生了光子學。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。當前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。
由於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，大部分主幹網用的都是光纖，信息的載體都是光。由於密集波分復用技術的發展，一根頭髮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，光碟由VCD發展到DVD，容量增大了好幾倍，未來如果研製出能夠商用的藍光雷射器，採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碟的容量增大近十倍。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晶片上，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。
