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光电子(物理名词)

金属表面在光辐照作用下发射电子的效应统称为光电效应,发射出来的电子叫做光电子。

光电子就是在光电效应中因受激辐射而产生的电子,本质就是金属板的电子,与“光子”这个概念相对应了。“光子”是目前人们认为的光的本质:光是由一份份光子组成的,就像一个个小球。不过与小球有本质区别就是光子没质量,且具有波动和粒子两种性质(波粒二象性)。

光电子技术是最先进的技术,对传统 产业的技术改造、新兴产业的发展、产业结 构的调整优化起着巨大的促进作用。

光电子技术具有精密、准确、快速、高效等特点,它有助于全面提高工业产品的高、精、尖加工水平,并大幅度提高附加值及竞争能力。以激光加工技术为例,它应用于汽车、航空、航天、通信、微电子等工业, 具有加工速度快、效率高、质量好、变形小、 控制方便和易于实现自动化生产等优点, 对提高产品质量、降低生产成本、提高国际市场竞争能力具有重要作用。

1、汽车制造

光电子技术在汽车制造行业的应用极大地推进了汽车工业的发展,首先是高功率的激光器被用作为切割、焊接的材料的处理工艺;其次是机械视觉系统正在汽车制造加工中被广泛地应用,并通过产生的信息来调整制造加工工艺,伎其最为合理, 并由此提高产品的质量;而利用激光超声 对固体材料进行非破坏性测试也显示了在 汽车制造业中极大的应用潜力。

2、制作有源阵列液晶显示器

第一步是使用光刻技术产生薄膜晶体 管阵列及色滤波器阵列。然后是光学监测 被用来监视裸衬板、色滤波器阵列及最后 的显示器产品,工艺过程中的诊断,利用光 学对微粒实行控制,紫外光常被用来解决 液晶单元的密封问题。最后激光常被用来 定位及修补制造加工中的缺陷。

3、太阳能光伏技术改变传统能源结构

美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划,开发方向是大幅度 提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力,年均增长达16-,市场开拓从空间转向地面系统应用。甚至用于驱动交通工具。据报道,全球发展、建造太阳能住宅(光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用)投资规模为600亿美元,到2012年还会再翻倍达1200亿美元,光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。

光电子科学技术使国防军事具有快速反应和难确攻击的能力,它能为军事提供既快又准的信息,使己方看得更清、反应更快、打得更准、生存能力更强。因此光电子技术被认为是军事领域的主流技术,国防军事现代化的重要支柱。

(1)激光聚变不仅可以作为未来能源,它还有重要的军事应用价值。它可以模拟氢弹的爆炸过程,代替既费钱又不安全的空中或地下核试验,达到改进核武器的性能。目前激光致盲武器已装备部队,舰载和机载激光反导器已开始走出实验室。

(2)电光技术已成为军方的核心技术,美国的国防防务水平随着电光技术的开发呈现快速增长的势头,美国每年用于防务光电技术的开发费用高达50亿美元。

光电子科学在科学技术的发展中起着巨大的推动作用。光电子科学技术涵盖众多学科与技术,特别是基础学科技术:材料科学和技术、计算机科学技术、生命科学及技术等。光电子技术所涉及的科学领域都是21世纪发展的尖端科学技术。具体表现如下。

1、兆兆纪元

这是惠普公司的J比恩鲍姆在1996年10月提出的一个梦想。为了满足信息时代的需要,人们期望在1015年内实现这个梦想。

传输:每秒兆兆位干线,远程传输网络。

(1)每秒数百千兆位的存取网络;

(2)每秒数十干兆位的局域网;

(3)每秒1000兆位的台式电脑终端。

处理:每秒运算兆兆(万亿)次的计算机。

(1) 每秒兆兆位开关速度;

(2) 数干兆赫时钟电路;

(3) 每秒数百兆字节的互联。

存储:兆兆字节数据库。

(1)数兆兆字节的盘片驱动;

(2)数千兆位的记忆芯片。

光电子技术的发展趋势完全有可能满足这个设想的要求,光纤传输容呈、光处理能力和光存储密度,正以极快的速度在发展,大约15年以内,信息技术功能就可以从 千兆(109)提高至兆罗巴(1012)。

2、HV的免疫系统监测

用光学生物医学仪器研究艾滋病己取得重要进展,如利用自动化基因顺序测定器、扫描激光荧光计,科学家能够对艾滋病毒的全部基因作顺序测定。下一代艾滋病诊断技术将集中于测定外周血流中自由HV浓度,即病毒负荷。这种诊断测呈对于发展有前途的抗艾滋病病新药、蛋白酶抑制剂以及涉及联合这些抗病毒药物治疗确定其有效性是非常重要的。在这种尖端的分子生物学实验室中如使用光学探测,如定呈化的聚合酶链反应POR定量化衍生的DNA将对开展与HIV战斗具有战略影响。 [1]

学习的主要专业课程:光电子技术、光电子器件及系统、信号与系统、通信原理与技术、高等光学、应用光学、光电子学、计算机及网络技术、电子电路与技术、电动力学量子力学、半导体物理等。 [2]

继续攻读硕士、博士学位;或到信息产业部门、中科院及有关研究所、电信部门、高等院校、企事业单位及有关公司,主要从事光学、光电子学光电子技术科学光电信息工程与技术、光通信工程与技术、光电信号检测处理与控制技术等领域的研究、设计、开发、应用和管理等工作。

微电子技术蓬勃发展的同时,人们发现可以利用光电各自的优势来为我们服务。比如激光器,光电探测器,太阳电池如等方面都需要光电结合。这就是早期的光电子学。随着光电子学的发展,人们研究完全利用光来处理信息,于是诞生了光子学。所以可以说,先有了光电子学,又有了光子学。而最终的发展会是光电的再次统一,即更高一个层次上的光电子学。现在正在发展单电子技术和单光子技术,那时信息的载体不再是束流,而是单个的粒子。光子和电子都是利用量子力学的概念,区别只是波长不同而已。我想我们在二十一世纪肯定会走到这一步。那时既不能叫光子信息技术,也不能叫电子信息技术,应该叫量子信息技术。

由于光子具有电子所不具备的许多特性所以光子学有它独特的优势。尤其在信息领域。比如通信,我们现在大部分主干网用的都是光纤,信息的载体都是光。由于密集波分复用技术的发展,一根头发丝粗细的光纤就可以传输一亿门电话线路。这是电缆无法比拟的。再如信息存储技术,光盘由VCD发展到DVD,容量增大了好几倍,未来如果研制出能够商用的蓝光激光器,采用蓝光波段的光来作为信息的载体,就又可以使同样大小的光盘的容量增大近十倍。而且光具有相干性,可以实现全息存储,在不到一个平方厘米的芯片上,我们可以把北京图书馆的所有的书都存进去。在计算机方面,未来的发展趋势是光要进入计算机中,发挥光子的优势实现开关的互联,利用光来消除电子传输带来的瓶颈效应。

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