一、課程介紹
二、光電子學及其發(fā)展
三、光電子器件及其應(yīng)用
課程主要內(nèi)容
緒論
第1章半導體中光子-電子的互作用
第2章半導體激光器的結(jié)構(gòu)和原理
第3章半導體激光器的性能
第4章半導體中的光吸收和光探測器
第5章半導體光放大器
二、光電子學及其發(fā)展
1.什么是半導體光電子學？
是研究半導體中光子與電子相互作用、光能與電能相互轉(zhuǎn)換的一門科學；由光學和電子學相結(jié)合而形成的新技術(shù)學科。
>涉及量子力學、固體物理、半導體物理等一些基礎(chǔ)物理；
>關(guān)聯(lián)著半導體光電子材料及其相關(guān)器件；
>半導體光電子學的內(nèi)涵遠超出半導體光學或半導體中的光學性質(zhì)。
即不是簡單地研究將光作用到半導體上所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，也研究半導體中電子對光子的反作用和能動性。
2.半導體光電子學的發(fā)展
>1873年，史密斯（W.Smith）在“不良導體”硒中看到在光作用下電導增加的現(xiàn)象；
>1887年，赫茲（Hertz）將各種因光而致電的變化現(xiàn)象統(tǒng)稱為光電效應(yīng)；
>1897年，湯姆遜（Thomson）發(fā)現(xiàn)電子；
>1905年，愛因斯坦（Einstein）提出光子學說。
電子和光子的發(fā)現(xiàn)和提出，為發(fā)展半導體光電子學奠定了基礎(chǔ)。
>半導體激光器的出現(xiàn)；
>后來，在光纖通信需求的強烈拉動下，半導體光電子材料、半導體光電子器件（激光器、光探測器、光放大器等）快速發(fā)展。
推動了研究者系統(tǒng)地研究半導體中光子與電子相互作用、光能與電能相互轉(zhuǎn)換，使之成為當今極具活力和發(fā)展?jié)摿Φ陌雽w光電子學。
光電子學有時狹義地指光-電轉(zhuǎn)換器件及其應(yīng)用的領(lǐng)域。
三、光電子器件及其應(yīng)用
1.什么是半導體光電器件
2.半導體光電器件的分類
3.半導體光電器件的發(fā)展
4.半導體光電器件的應(yīng)用
5.光電子產(chǎn)業(yè)
1什么是半導體光電器件半導體光電器件是把光和電這兩種物理量聯(lián)系起來，使光和電互相轉(zhuǎn)化的新型半導體器件。
2手
利用半導體的光電效應(yīng)制成的器件。
是一種利用光子與電子的相互作用所具有的特性來實現(xiàn)某種功能的半導體器件。
2半導體光電器件的分類
光電器件主要有利用半導體光敏特性工作的光電導器件，利用半導體光伏打效應(yīng)工作的光電池和半導體發(fā)光器件等。
1）半導體發(fā)光器件
利用半導體PN結(jié)正向通電時載流子注入復合發(fā)光的器件稱為半導體發(fā)光器件。
（2光電探測器件
通過電子過程探測光信號的器件，即將射到它表面上的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
光敏電阻
制作光敏電阻的材料主要有硅、緒、硫化鎘、錦化鈿、硫化鉛、硒化鎘、硒化鉛等。
半導體光電器件正以材料多樣化、波長覆蓋寬、譜線更精細、功率更高、應(yīng)用更廣泛以及不同器件的集成化為特征發(fā)展。
半導體光電子材料與器件性能還需不斷提高。
半導體光電子學面臨進一步研究的課題：
①充分開發(fā)能帶工程的潛力；
②低維（特別是一維和零維）量子材料的進一步完善和利用；
③光子集成（PIC）和光電子集成（OEIC）是半導體光電子學發(fā)展的制高點和永恒的研究命題；
④將現(xiàn)有半導體光電子器件的性能提高到極限。
4半導體光電器件的應(yīng)用
①信息領(lǐng)域
②照明與能源領(lǐng)域
③軍事領(lǐng)域
④光學儀器領(lǐng)域
激光精密測距、光纖傳感、光譜儀多波長光源等
⑤加工領(lǐng)域
激光打孔、激光切割、激光焊接、激光退火、激光改性等
⑥醫(yī)療領(lǐng)域
光纖通信中光電子器件的發(fā)展
第一代：GaAIAs LED和LD/Si-PIN和Si-APD
1=0.85/um，短距離，低速
第二代：InGaAsP LED和LD/Ge-APD和InGaAs-PIN A=1.3/un第三代：InGaAsP single mode LD/InGaAs-PIN，APD A=1.3un長距離，高速
第四代：DFBLD（分布反饋式激光器）/InGaAs PIN-FET等1=1.55/u0n第五代：QWLD（量子激光器）..
④光學儀器領(lǐng)域
激光精密測距
利用脈沖激光器向目標發(fā)射單次激光脈沖或激光脈沖串，計數(shù)器測量激光脈沖到達目標并由目標返回到接收機的往返時間，由此運算目標的距離。
光纖傳感
已廣泛應(yīng)用于電力，水利，通訊，航海，鐵路，反恐/
軍事，農(nóng)業(yè)，林業(yè)等領(lǐng)域。
國際光電子產(chǎn)業(yè)分析
◆2005年：光電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達到電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值水平；
◆2010年：以光電子信息技術(shù)為主導的信息產(chǎn)業(yè)達到5千億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模；
◆2010年至2020年：
光電子產(chǎn)業(yè)可能逐步取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)，在21世紀將成為最大的產(chǎn)業(yè)；成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平和綜合國力的重要標志之一。
總結(jié)
1.理解半導體光電子學研究半導體中光子與電子的相互作用、光能與電能的相互轉(zhuǎn)換；
2.了解半導體光電子學的發(fā)展；
3.理解半導體光電器件是光電相互轉(zhuǎn)化的半導體器件；
4.了解半導體光電器件的分類；5.了解半導體光電器件的應(yīng)用。
