光信息专业导论
1光电信息技术概论
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信息系统举例
图书阅读：是一个将信息从书本通过光子载体传递到 人脑的过程 信源——书本；信宿——大脑；变换——载体变换； 信道——大气光学通道；还原——视觉、识别； 噪声——影响正确识别的因素（光线暗、视力差）
信息载体变换过程：书本——光子——大脑。
图像处理，模式识别
光电子集成（MOEMS），微纳加 工（光刻技术）
空间滤波、光互连、光 计算，自适应光学
微光学器件，集成光电子技术
• 光电信息技术是电子信 息技术发展的一个重要阶 段，是对光波段的开拓和 利用。
•光不仅是支持生命的重 要能量来源，也是生活中 的重要信息来源。
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四、电子信息技术与光子信息技术分类
类别 功能
产生 传输 变换
电子信息技术（广义）
光电子信息技术=光子信息技术（广义）
电子信息技术 （电子作为信息的载体）
光电子信息技术 （光电相互作用与转换）
光子信息技术 （光子作为信息的载体
）
电源技术，电磁辐射
激光技术，电光源技术， 光伏技术
光电子信息技术：是由光学、光电子、微电子等技术结合 而成的多学科综合信息技术，涉及光信息的辐射、传输、 探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内 容。
光子信息技术：也可称光电子信息技术，它是研究作为信 息和载体的光子行为及其应用的科学，主要研究光子是如 何产生及其运动和转化的规律。所谓光子技术，主要是研 究光子的产生、传输、探测和控制的科学技术。
•人类对光的认识早于电， 但对光的控制与利用却落 后于电。
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五、光子学与电子学
众所周知，电子与光子是当今和未来信息社 会的两个最重要的微观信息载子，对它们的 研究分别隶属于电子学与光子学的范畴。电 子与光子除了具有能够承载信息的共性外， 它们还有各自的个性。正是这些个性才决定 了电子学与光子学分属不同的学科。
光电信息科学与工程导论论文
光电信息科学与工程专业导论论文学院：光电信息学院专业：光电信息科学与工程姓名：杨杨学号：11316030239光电信息科学与工程导论论文内容摘要：光信息科学和技术是光学和光电子学的一个分支。
从光学与光电子学的发展即可看到该学科的发展态势，20世纪六十年代初出现的激光和激光科学技术，以其强大的生命力推动着光信息科学与技术的发展，至今光电子（光子）技术的应用已遍及科技、经济、军事和社会发展的各个领域。
人们普遍认为，光电子产业将成为21世纪的支柱产业之一。
所以近年新设这样的一个专业来满足社会需求。
关键词：光信息激光光学前景问题专业研究对象以及应用一、光电子技术光电子技术主要是研究光（特别是相干光）的产生、传输、控制和探测的科学技术。
通过光电子技术与微电子技术的结合，以及在各种科学和技术领域的应用，产生并形成了一系列新的交叉学科和应用技术领域，如信息光电子技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快光子学，激光化学，量子光学，激光（测污）雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等不胜枚举。
这些技术应用的快速发展及向其它科技领域的渗透，形成了许多市场可观、发展潜力巨大的光电子产业，包括光纤通讯产业、光显示产业、光存储-光盘产业、光机电一体化、激光材料加工和合成产业、办公自动化与商用光电子产业、激光医疗器械产业、激光器件产业、激光基地。
这是我国迎接21世纪国际经济竟争和挑战的一项重要举措。
三、我国光学与光电子学发展中存在的问题我国光学与光电户学研究的总体水平还是显著落后于国际水平：在基础研究方面，做出具有国际水平成果的只在少数学科点上，尚没有一个学科领域，全面进入国际竞争行列。
在重要的国际学术会议上发表的论文、我们一般仅占3-4％．而且只分布在少数几个专题中。
在一般以上的学科领域．拿不出可到国际会议上交流的论文。
在高技术和应用研究方面．技术基础还比较薄弱，特别是元器件的研制水平较低，例如，发展光电子技术的关键是半导体光电子器件；而与国外相比．在器件性能指标如波段覆盖、域值电流．输出功率、寿命，器件可靠性、互换性、封装以及工艺、测试手段等方面都有很大差距。
专业导论
主要实践性教学环节：包括电子工艺实习、电子线路实验、计算机语言和算法实践、课程设计、生产实习、毕业设计等。一般安排20周。
本科专业：电子科学与技术
摩尔定律
该专业以电子器件及其系统应用为核心，重视器件与系统的交叉与融合，面向微电子、光电子、光通信、高清晰度显示产业等国民经济发展需求，培养在通信、电子系统、计算机、自动控制、电子材料与器件等领域具有宽广的适应能力、扎实的理论基础、系统的专业知识、较强的实践能力、具备创新意识的高级技术人才和管理人才，并掌握一定的人文社会科学及经济管理方面的基础知识，能从事这些领域的科学研究、工程设计及技术开发等方面工作。
编辑本段培养方向
信息显示科学与技术
信息光电子科学与技术
微电子技术
大规模集成电路系统
光纤通信
应用电子技术
新型电子器件与系统
相近专业：微电子学 自动化 电子信息工程 通信工程 计算机科学与技术 电子科学与技术 生物医学工程 电气工程与自动化 信息工程 信息科学技术 软件工程 影视艺术技术 网络工程 信息显示与光电技术 集成电路设计与集成系统 光电信息工程 广播电视工程 电气信息工程 计算机软件 电力工程与管理 智能科学与技术 数字媒体艺术 计算机科学与技术 探测制导与控制技术 电气工程及其自动化 数字媒体技术 信息与通信工程 建筑电气与智能化 电磁场与无线技术
电子信息产业是一项新兴的高科技产业，被称为朝阳产业。根据信息产业部分析，“十五”期间是我国电子信息产业发展的关键时期，预计电子信息产业仍将以高于经济增速两倍左右的速度快速发展，产业前景十分广阔。
光电信息导论
GaN(11-20)面：2550倍放大
GaN材料的制备及GaN-LED 的制备获得了2014年诺奖。 GaN(11-20)面：690000倍放大
一些半导体材料的晶体结构
晶格坐标系
晶格常数：
1. 晶格常数指晶胞的边长。一般由三个分量 （a, b, c）构成，用以描述晶体在三维空 间中的排布。 2. 由于晶胞的三个基本边不一定两两垂直， 所以还需要借助三个角度(α, β, γ)才能完整 的描述晶体（晶胞）的具体情况。 3. 在立方晶系和正交晶系中，晶胞的三条边 两两垂直，可以用直角坐标系描述。 一种正交体系的晶体材料，其晶胞边长分别为 a=0.5nm，b=1.5nm，c=2.5nm，且晶格基元只由一 个原子构成。则一般以某一个格点为坐标原点建立 坐标系。 试判断下列空间位置中，哪些位置上有原子存在？ (0nm,0nm,1.5nm)、(0nm, 1.5nm, 1.5nm)、 (0.5nm, 0nm, 5nm)、(1.5nm, 1.5nm, 5nm)、 (10nm, 3nm, 2.5nm)、(-1.5nm, 1.5nm, -10nm)
闪锌矿结构：ZnS、 GaAs、β-SiC等。 金刚石结构：Si、C （金刚石）等。
一些半导体材料的晶体结构
纤锌矿结构
目前研究热门的光电 半导体材料GaN和 ZnO都是这种结构。 属于六方晶系，简单 点阵。每个格点上包 含有两个原子，如 GaN是一个Ga原子和 一个N原子。 如果把每个原子视作 大小相同的钢球，纤 锌矿的堆积方式，能 够获得最大的空间填 充比74.05%。因此这 种结构又被称为六方 密排堆积结构。
0_现代光学信息处理导论
2015-03-09
光学信息处理是如何形成一门学科的？
通信系统理论同光学的对比
• 电子学与光学的对比
电子学
时间信息 线性不变系统 数学： 频谱分析：放大器频谱响应 脉冲响应
光学
空间信息 线性不变系统 数学： 频谱分析：MTF函数 脉冲响应
时域频率 非线性系统
二极管，三极管
2015-03-09 现代光学信息处理技术导论 14
丹尼斯· 盖博：全息术的另一个意义是促进了傅里叶光学的发展
• 丹尼斯· 盖博（匈牙利语：Gábor Dénes，1900年6月5日－ 1979年2月9日），英国籍匈牙利裔物理学家，因发明全息 摄影而获得1967年的英国物理学会杨氏奖及1971年诺贝尔 物理学奖。 • 2010年6月5日，Google主页的LOGO为一个全息摄影的 Google图标，以纪念丹尼斯诞辰110周年。
2015-03-09
现代光学信息处理技术导论
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光学信息处理的发展历史
• 20世纪60年代以来
– 由于激光器的应用，全息术获得了新的生命； – 全息术和光学传递函数的概念结合，光学研究的内容和方法发生 了根本的改变
传统上，用光强、 振幅的空间分布来 描述光学图像
现在则把图像看作是由缓慢变化的背景、粗 的轮廓等比较低的“空间频率”成分和急剧 变化的细节等比较高的“空间频率”成分构 成的，用频率的分布和变化来描述光学图像。
1807年向巴黎科学院呈交的题为 《热的解析理论》
在求解该方程时发现解函数可以由三 角函数构成的级数形式来表示，从而 提出了任意周期函数都可以用三角函 数基来表示的想法
2015-03-09 现代光学信息处理技术导论 12
电子信息科学与技术专业导论论文
电子信息科学与技术专业导论论文通过半学期的专业导论课，我对电子信息科学与技术这个专业有了全新的认识，同时我发现我已经深深喜欢上了这个专业，对电子信息产生了浓厚的兴趣。
犹记得小时候对电子产品怀有强烈的好奇心，想弄清楚其中的原理，还不小心拆坏了自己的录音机。
因此大学填志愿的时候我选择了这个专业，既圆了儿时的梦想，也期待着在这个领域里有所建树。
兴趣是最好的老师。
所以我相信有兴趣做引导，再加上自己的努力，我一定能在电子信息领域里取得一番成就，从而实现自己的人生理想和价值。
下面谈谈我自己对电子信息科学与技术这个专业的认识和前景。
一、电子信息科学与技术概述21世纪被称为信息时代，电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用，必然导致电子科学与产业的迅猛发展。
这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用。
因此，电子科学与专业具有良好的发展空间和态势。
电子科学与技术是现代信息技术的重要支柱学科，是设计各种电子或光电子元器件、集成电路与集成电子系统以及光电子系统的技术学科，也是我国正在大力发展并急需人才的重要专业技术领域。
电子信息科学与技术专业是教育部根据21世纪信息时代的市场要求，于98年确立的电子与信息类较宽口径专业。
本专业主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。
电子信息科学与技术是前沿学科，现代社会的各个领域及人们日常生活等都与电子信息技术有着紧密的联系。
全国各地从事电子技术产品的生产、开发、销售和应用的企事业单位很多。
随着改革步伐的加快，这样的企事业单位会越来越多，因此需要一大批具有能综合运用所学知识和技能，能适应现代电子技术发展，能从事企事业单位与本专业相关的产品及设备的生产、安装调试、运行维护、销售及售后服务、新产品技术开发等应用型的技术人才和管理人才。
所以开设电子信息科学与技术专业是必不可少的。
该专业的培养要求主要是学生需学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的基本理论和基本知识，受到电子与信息科学与技术实践的基本训练，包括生产实习和室内实验。
光信息
光信息科学与技术光信息科学与技术专业光信息科学与技术专业是以光电相关学科为基础，主要学习光电子技术、光通讯技术、计算机技术、激光技术、红外技术、光学测量、光信息传输和处理技术等多种技术，为我国现阶段重点研究学科和大力发展的领域。
本专业面向中国武汉光谷，培养具有扎实的数理基础和系统的专业基础知识，掌握光器件制作技术和光学测量技术、光通讯技术、计算机光信息处理技术、激光应用技术、光信息控制技术的基本理论和方法，具备较宽广的专业技能、较强的英语语言能力和实践动手能力，良好的人文素质和创新精神，并在激光应用、光信息获取和处理以及光通讯方向具有特色鲜明的高素质的人才。
本专业的毕业生能在光通讯、光机电一体化、光学仪器设计与制造、光学检测、激光应用等产业部门及其相关领域从事研究、产品设计与开发等方面的工作。
也可在高等院校和科研单位从事教学和科研工作。
本专业学制四年，授理学学士学位。
光信息科学与技术专业（应用光电子学方向）光信息科学与技术专业（应用光电子学方向）主要学习光信息科学与技术的基本理论和技术，熟悉光学、电子学技术和计算机技术，受到科学实验与科学思维的训练，具有本学科及跨学科的应用科学研究与技术开发的基本能力。
本专业方向培养具备扎实光学与电子学的基本理论、基本知识和基本技能，掌握光电子信息处理技术、计算机技术和机电一体化技术及其实践技能，能在应用光学、光电子学及相关的电子信息科学、计算机科学等领域(特别是光机电算一体化产业)从事科学研究、教学、产品研发、生产技术或管理工作的光信息科学与技术应用高级专门人才。
本专业的毕业生能在应用光电子与光机电一体化军用、民用产业部门、科研院所、高等院校及其相关领域从事应用光电子信息科学与技术的产品研发、系统集成及设计、市场开发、技术管理等方面的工作。
本专业学制四年，授理学学士学位。
光信息科学与技术专业（光通信技术方向）光信息科学与技术专业（光通信技术方向）主要学习光信息科学与技术的基本理论和技术，熟悉光电子学、光通信技术和计算机技术，接受光电信息系统分析、设计和研究方法等方面的基本训练，具有研究、设计、开发、集成及应用光电信息系统的基本能力。
电子信息科学与技术导论论文
电子信息科学与技术导论论文通信工程1601班梁玥滢进入大学已经过去将近半年了,当初填报志愿时,怀着要为通信事业贡献自己的一份力量的决心,我选择了通信工程这个专业。
通过上半学期的专业导论课,作为通信工程专业的学生,我对本专业以及相关专业所要从事的研究,和未来的发展方向有了更深层次的了解与认识,也进一步激发了我对所学专业的探索的热情。
以下是上完课后我对电子信息科学与技术这门课程的认识和我今后的打算。
一、电子信息科学与技术概述21 世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境和军事等科技领域将获得的更广泛应用,必然导致电子科学与产业的迅猛发展。
这种产业化趋势反过来对电子科学的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用。
因此,电子信息技术具有良好的发展空间和态势。
电子信息技术是现代信息技术的重要支柱学科,是设计各种电子或光电子元器件、集成电路与集成电子系统以及光电子系统的技术学科,也是我国正在大力发展并急需人才的重要专业技术领域。
电子信息技术主要研究信息的获取与处理,电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。
电子信息技术是前沿学科,现代社会的各个领域及人们日常生活等都与电子信息技术有着紧密的联系。
二、电子信息技术的应用2.1 电子信息技术与数字技术在中国古代,人们对信息的表达和处理等问题进行了许多研究,如西周的周幽王烽火戏诸侯,四大发明中的造纸术和印刷术的发明等,都是传递和存储信息的过程。
到现代,随着计算机技术等的发展,人类进入了信息时代。
数字技术,是一项与电子计算机相伴相生的科学技术,它是指借助一定的设备将各种信息,包括:图、文、声、像等,转化为电子计算机能识别的二进制数字“0”和“1”后进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。
由于在运算、存储等环节中要借助计算机对信息进行编码、压缩、解码等,因此也称为数码技术、计算机数字技术等。
数字技术也称数字控制技术。
电子信息技术与数字技术结合,体现在各种实际的通信系统中。
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（一）1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了 从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜 色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。 （二）1802年，渥拉斯顿 观察到了光谱线，其后在 1814年夫琅和费也独立地 发现它 （三）G.R.基尔霍夫与 R.W.E.本生在19世纪60年 代发展了实用光谱学，他们 证明光谱学可以用作定性化 光纤穿过三棱镜的动画模拟 学分析的新方法
喇曼光谱实验
拉曼光谱的应用范围遍及物理学、化学、生物学的许多领 域。新型光源激光的应用有力地推动了拉曼光谱学的发 展。。
（一）空气中有害气体浓度的测量 （二）水环境中重金属离子浓度的测量 （三）土壤中重金属离子浓度的测量 （四）土壤成分测量 而我们主要是关注气体浓度检测光学技术的研究现 状和发展趋势
吸收光谱学：分子或原子团 在各个波段均有特征吸收， 主要表现为分子光谱所特有 的带状吸收谱（见光谱）。 广泛被采用的红外吸收光谱 是由分子的同一电子态内不 同振动和转动能级间的跃迁 产生。红外吸收光谱主要用 来研究分子的能级结构和分 子结构，或进行分子的定性 和定量分析等。 对吸收光谱和发射光谱的研 究常互为补充
（一）研制小型化，操作简单化，专用化，适合个 人家庭使用的常见有害气体检测仪。 （二）近年来虚拟仪器技术发展迅速，已成为一种 仪器仪表方面新兴的测量技术。用户可以根据不同 的测试任务需求来定义和设计仪器的测试性能，实 现计算机与检测仪器真正的一体化。所有的测量任 务可以在一台计算机上同时完成多种物理量的测试， 节约硬件开支，通用性得到进一步增强，从而为气 体监测的发展提供了新的思路。
各种气体检测技术中非光学分析方法在大气污染成 分的检测中得到了广泛的应用，但由于其响应速度 慢，不能对被测对象进行在线实时监测，也无法对 气体进行遥感监测，因此应用范受到很大限制。相 比较，基于光学分析的气体浓度检测技术探测灵敏 度高，选择性强，应用广，响应速度快，适合现场 的实时检测，成本也较低，必将成为未来气体浓度 检测的理想工具。
快速发展期
1853年，A.J.埃斯特朗探测出来氢原子光谱中最强的 一条谱线（光波波长的单位即以他的姓氏命名，1埃等 于10-8厘米）1885年，J.J.巴耳末找到一个经验公式 来说明已知的氢原子谱线的位置。此后便把这一组线 称为巴耳末系。 1889年，瑞典光谱学家J.R.里德伯发现了许多元素的 线状光谱系。1896年，P.塞曼发现塞曼效应。次年， H.A.洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。1898年， T.普雷斯顿观察到锌线（4722埃）与镉线（4800埃） 在磁场中分裂为四重线而非三重线后来人们便把谱线 的三重线分裂称为正常塞曼效应，而把所有例外情况 称为反常塞曼效应。
利用doas技术对光谱进行分析
（二)傅里叶变换红外光谱技术：傅里叶变换红外光 谱法是目前气体浓度检测最为理想的一种手段，典 型的FTIR系统
红外 光源 被测气 体 辅助光 源 FTIR 光谱仪
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光谱拟合分析结果
计算机
（三）可调谐激光二极管 激光吸收光谱技术：它 是最近发展起来的一种 高灵敏，高分辨率的大 气痕量气体吸收光谱检 测技术，通过调节电流 的大小控制激光波长扫 描气体吸收峰和吸收峰 外的信号进行对比，用 非线性最小二乘法对所 测得谱线进行拟合，从 气体监控系统 而得到被测气体的成分和浓度。 还有差分吸收激光雷达和拉曼散射激光雷达，激光 诱导荧光光谱技术，激光光声光谱技术等等。
气 体 检 测 中 心
非光学分析法 光学分析法：在光学分析中，主要基于光谱学利用 光和大气污染分子相互作用的特性来进行检测，具 有大范围，多组分，连续实时监测等特点，已经成 为气体浓度检测的理想工具
（一）差分吸收光谱技术：差分吸收光谱技术 （DOAS)是根据大气中痕量气体成分在紫外和可见 光谱波段的特征吸收性质来反演其种类和浓度。
在散射光谱学中，拉曼光谱学是最为普遍的光谱学 技术。
拉曼光谱学在拉曼散射中，拉 曼谱线起源于散射物质分子的 振动和转动，反映了分子的内 部结构和运动，通过拉曼光谱 可对化合物进行定性和定量分 析、测定分子的振动和转动频 率及有关常数、了解分子内部 或分子间的作用力、推断分子 结构的对称性和几何形状等。
渥 拉 斯 顿
本 生
巴 末 耳
牛顿
塞 曼
波 尔
根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为 发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同 种类的光谱学，从不同方面提供物质微观结构知识 及不同的化学分析方法。 发射光谱可以区分为三种 不同类别的光谱：线状光 谱、带状光谱和连续光谱。 线状光谱主要产生于原子 带状光谱主要产生于分子 连续光谱则主要产生于白炽的固 体或气体放电
1913年，N.玻尔对氢原子光谱线的波长的表示式作出 了明确的解释。量子力学能够满意地解释光谱线的分 裂以及其他复杂原子光谱。 1925年G.E.乌伦贝克和S.A.古兹密特作为假设而引入 光谱学电子自旋的概念，以便解释碱金属原子光谱的 测量结果。。在P.A.M.狄喇克的相对论性量子力学中， 电子自旋（包括质子自旋与中子自旋）的概念有了牢 固的理论基础
0156甘伟 0153刘永
研究光谱理论及其应用的光学学科分支光谱学是光学 的一个分支学科，研究各种物质的光谱的产生及其同 物质之间相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序 排列。根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各 自的特征强度。通过光谱的研究，人们可以得到原子、 分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的 几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质 结构的知识。同时，在化学分析中它也提供了重要的 定性与定量的分析方法。