一、課程介紹

二、光電子學(xué)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(dǎo)體中光子-電子的互作用

第2章半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)和原理

第3章半導(dǎo)體激光器的性能

第4章半導(dǎo)體中的光吸收和光探測(cè)器

第5章半導(dǎo)體光放大器

二、光電子學(xué)及其發(fā)展

1.什么是半導(dǎo)體光電子學(xué)？

是研究半導(dǎo)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(xué)；由光學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合而形成的新技術(shù)學(xué)科。

>涉及量子力學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理等一些基礎(chǔ)物理；

>關(guān)聯(lián)著半導(dǎo)體光電子材料及其相關(guān)器件；

>半導(dǎo)體光電子學(xué)的內(nèi)涵遠(yuǎn)超出半導(dǎo)體光學(xué)或半導(dǎo)體中的光學(xué)性質(zhì)。

即不是簡(jiǎn)單地研究將光作用到半導(dǎo)體上所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，也研究半導(dǎo)體中電子對(duì)光子的反作用和能動(dòng)性。

2.半導(dǎo)體光電子學(xué)的發(fā)展

>1873年，史密斯（W.Smith）在“不良導(dǎo)體”硒中看到在光作用下電導(dǎo)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(xué)說。

電子和光子的發(fā)現(xiàn)和提出，為發(fā)展半導(dǎo)體光電子學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

>半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)；

>后來，在光纖通信需求的強(qiáng)烈拉動(dòng)下，半導(dǎo)體光電子材料、半導(dǎo)體光電子器件（激光器、光探測(cè)器、光放大器等）快速發(fā)展。

推動(dòng)了研究者系統(tǒng)地研究半導(dǎo)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(dāng)今極具活力和發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體光電子學(xué)。

光電子學(xué)有時(shí)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(dǎo)體光電器件

2.半導(dǎo)體光電器件的分類

3.半導(dǎo)體光電器件的發(fā)展

4.半導(dǎo)體光電器件的應(yīng)用

5.光電子產(chǎn)業(yè)

1什么是半導(dǎo)體光電器件半導(dǎo)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(dǎo)體器件。

2手

利用半導(dǎo)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(shí)現(xiàn)某種功能的半導(dǎo)體器件。

2半導(dǎo)體光電器件的分類

光電器件主要有利用半導(dǎo)體光敏特性工作的光電導(dǎo)器件，利用半導(dǎo)體光伏打效應(yīng)工作的光電池和半導(dǎo)體發(fā)光器件等。

1）半導(dǎo)體發(fā)光器件

利用半導(dǎo)體PN結(jié)正向通電時(shí)載流子注入復(fù)合發(fā)光的器件稱為半導(dǎo)體發(fā)光器件。

（2光電探測(cè)器件

通過電子過程探測(cè)光信號(hào)的器件，即將射到它表面上的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

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(dǎo)體光電器件正以材料多樣化、波長(zhǎng)覆蓋寬、譜線更精細(xì)、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(dǎo)體光電子材料與器件性能還需不斷提高。

半導(dǎo)體光電子學(xué)面臨進(jìn)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(jìn)一步完善和利用；

③光子集成（PIC）和光電子集成（OEIC）是半導(dǎo)體光電子學(xué)發(fā)展的制高點(diǎn)和永恒的研究命題；

④將現(xiàn)有半導(dǎo)體光電子器件的性能提高到極限。

4半導(dǎo)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(xué)儀器領(lǐng)域

激光精密測(cè)距、光纖傳感、光譜儀多波長(zhǎng)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(zhǎng)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(xué)儀器領(lǐng)域

激光精密測(cè)距

利用脈沖激光器向目標(biāo)發(fā)射單次激光脈沖或激光脈沖串，計(jì)數(shù)器測(cè)量激光脈沖到達(dá)目標(biāo)并由目標(biāo)返回到接收機(jī)的往返時(shí)間，由此運(yùn)算目標(biāo)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(guó)際光電子產(chǎn)業(yè)分析

◆2005年：光電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)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(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)達(dá)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(jì)將成為最大的產(chǎn)業(yè)；成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。

總結(jié)

1.理解半導(dǎo)體光電子學(xué)研究半導(dǎo)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(dǎo)體光電子學(xué)的發(fā)展；

3.理解半導(dǎo)體光電器件是光電相互轉(zhuǎn)化的半導(dǎo)體器件；

4.了解半導(dǎo)體光電器件的分類；5.了解半導(dǎo)體光電器件的應(yīng)用。