光电子学(清华)综述
光电子技术基础
光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展光电子技术的定义光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。
光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。
光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。
通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。
显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。
能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。
生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。
微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。
智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。
绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。
跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。
具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。
热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。
具有高效、节能、长寿命等优点。
气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。
具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。
固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。
有机光电材料研究进展与发展趋势
Frontier Science8有机光电材料研究进展与发展趋势◆邱勇(清华大学，北京100084）摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳电池、有机传感器和有机存储器等领域的应用；介绍了清华大学在有机发光技术方面取得的进展。
关键词：有机光电材料，有机发光二极管，有机场效应晶体管，有机太阳电池中图分类号：O62; O484 文献标识码：A0 前言有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。
有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。
与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。
此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。
有机光电材料与器件的发展也带动了有机光电子学的发展。
有机光电子学是跨化学、信息、材料、物理的一门新型的交叉学科。
材料化学在有机电子学的发展中扮演着一个至关重要的角色，而有机电子学未来面临的一系列挑战也都有待材料化学研究者们去攻克。
1 有机发光二极管有机电致发光的研究工作始于20纪60年代[1]，但直到1987年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（O LE D）[2]。
这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。
与传统的发光和显示技术相比较，OLED 具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。
近年来，OLED 技术飞速发展。
2001 年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED 显示器，证明了OLED 可以用于大型平板显示；2002 年，日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED 显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步；2007 年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED 彩色电视机，率先实现OLED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用收稿日期：2010-7-2 修订日期：2010-8-25作者简介：邱勇（1964-），男，清华大学教授、博士生导师，清华大学党委常委、副校长，“国家杰出青年科学基金”获得者，长江学者特聘教授，有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任，国家“十一五”863“新型平板显示技术”重大项目总体专家组组长。
光电子技术---清华大学
边界条件表示界面两侧的场以及界面上电荷电流的 制约关系,它实质上是边界上的场方程。由于实际问题往 往含有几种介质以及导体在内，因此，边界条件的具体 应用对于解决实际问题十分重要。
平面电磁波的性质
电磁波是横波，电矢量E、磁矢量H和传播方 向K（K为传播方向的单位矢量）两两垂直。
E和H幅度成比例、复角相等
激光的基本原理、特性和应用 ——粒子数正常分布
按这个正则分布规律：
N2 exp(E2 / kT) N1 exp(E1 / kT) exp[(E2 E1) / kT] 1
在热平衡状态中，高能级上的粒子数N2一定小于低能 级上的粒子数N1，两者的比例由体系的温度决定。
三种跃迁过程(自发辐射)
电场与磁场的激发
B
D
t
t
不符合右手法则（为负）
符合右手法则
电磁波的传播
电场
电场
电场
磁场
电场
磁场
磁场
波源
磁场
磁场
边界条件
n
E2 E1
0
n
H 2 H 1
n •
D 2 D 1
n • B2 B1 0
▪ 界面两侧电场的切向分量连续 ▪ 界面两侧磁场的切向分量发生了跃变 ▪ 界面两侧电场的法向分量发生了跃变 ▪ 界面两侧磁场的法向分量连续
（1）当（N2/N1）＜1时，粒子数按波尔兹曼正则分布。 此时有dN12＞dN21，宏观效果表现为光被吸收。
（2）当（N2/N1）＞1时，高能级E2上的粒子数N2大于低能 级E1上的粒子数N1，出现所谓的“粒子数反转分布”情况。 形成激光的必要条件。此时有dN21＞dN12，宏观效果表现 为光被放大，或称光增益。
激光的基本原理、特性和应用 ——玻尔假说
物理学毕业论文文献综述
物理学毕业论文文献综述引言物理学作为一门独立的学科，一直以来都受到广泛的关注和研究。
随着科技的进步，物理学在各个领域都发挥着重要的作用，为人类社会的发展做出了巨大的贡献。
本篇文献综述旨在回顾物理学领域近年来的研究进展，以及对未来研究方向的展望，以期为物理学毕业论文的写作提供参考和指导。
一、量子物理学研究进展量子物理学作为物理学的一个重要分支，研究微观世界的性质和现象，对于解释微观世界的奇异行为具有重要意义。
近年来，量子计算、量子通信和量子模拟等领域的研究成果引起了广泛的注意。
例如，基于量子态的编码和测量技术为量子计算机的发展提供了重要的基础；量子纠缠和量子隐形传态等现象为量子通信的实现提供了可行的途径。
此外，量子模拟也在材料科学、生物学和化学等领域展示出巨大的潜力。
二、高能物理学研究进展高能物理学研究宏观宇宙和基本粒子的性质和相互作用。
在这一领域，近年来的研究主要集中在粒子物理学、宇宙学和弦理论等方面。
例如，欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）实验取得了重要的突破，发现了希格斯玻色子，进一步验证了标准模型；宇宙学研究发现了暗物质和暗能量等神秘的宇宙成分；弦理论提出了关于宇宙起源和基本粒子理论的统一架构。
三、凝聚态物理学研究进展凝聚态物理学研究物质的宏观性质和相变规律，对于新材料的合成和功能设计具有重要的意义。
最近，研究者们在拓扑绝缘体、二维材料和超导材料等领域取得了重要突破。
例如，诺贝尔物理学奖的授予，肯定了三种新物态的发现，即拓扑绝缘体、共轭化四面体体系和半电导多层石墨烯。
此外，二维材料的研究表明了新材料在光电子学和量子计算领域的巨大潜力。
四、核物理学研究进展核物理学研究原子核和核反应的性质和规律，对于了解宇宙演化和核能的应用具有重要意义。
目前，核物理学的研究主要集中在核结构、核反应和核天体物理等方面。
例如，通过实验和理论计算，揭示了核壳模型、原子核的高自旋状态和超重元素的合成；核反应的研究为核能的应用和放射治疗提供了理论依据；核天体物理的研究揭示了宇宙的产生和演化过程。
光电子学课件(第4章)-光电子学(修订版)-阎吉祥-清华大学出版社
• 光纤激光器的基本结构
双包层光纤激光器
• 双包层光纤具有3层结构。最里面是折射率 为 的纤芯，由折射率为 的内包层包围，
内保层外面则是折射率为 的外包层。各
层的折射率满足关系
。一一个
标准双包层光纤的横截面及其折射率型如
图4-15（a）所示，为方便比较，图4-15（b）
给出标准单模光纤截面及分区折射率示意
• 4.2 几种稀土离子的能级和谱
• 概述
• 光纤激光器有时不能简单地称为3能级系统或4 能级系统，其性能往往介于二者之间。在距离 泵的浦粒端子较基近本的都区被域泵，浦泵到浦E2,信并号很较快强通，过基无态辐E射0上跃 迁射弛。豫回到到EE10，的由粒E子1向很E快0的又跃被迁泵产浦生到波E2长，为使E的0基辐 本保持为空能级，这与一般固体激光器的三能 级系统相似。
• 受激布里渊散射掺铒光纤激光器
Brillouin散射掺铒光纤激光器（BEFL）可望 获得高功率、高光束质量的激光输出。
BEFL的一种典型结构如图4-25所示。激光谐 振腔由掺铒光纤（EDF）环、一段单模光纤 （SMOF）及一个光隔离器组成。其中光隔离 器的作用是阻止Brillouin泵浦光进入EDF，从 而阻止Brillouin泵浦的注入锁定。
谐入射激光，使其对介质的电子吸收响应， 即将电子激发到实能级O或P，得到所谓共 振Raman散射，能级跃迁如图4-22所示。共 振散射的效率比非共振散射的高100倍以上。
• 受激Raman散射（SRS）
如果入射到样品上的激光不仅包含激发频 率 ，而且还包括Stokes频率 ，则后者将激发 频率为Stokes频率 的光散射，这一过程便称 为受激Raman散射（SRS），它比自发Raman 散射要强得多。图4-23是SRS的能级跃迁图。
清华考研复试班-清华大学电子科学与技术考研复试经验分享
清华考研复试班-清华大学电子科学与技术考研复试经验分享初试排名靠前并不等于录取，压线也并不等于没戏。
考研复试，其实就是综合素质的竞争，包含学校，本科成绩，复试外语，个人自述，科研经历，论文，笔试，面试。
考研复试是初试过线学生关注的重中之重，因为复试决定着考研的成败，无论是初试中的佼佼者，还是压线者，大一或盲目自大，就意味着自我放弃改变命运的机会；相反，把握好复试机会，就能通过复试翻盘逆袭，成功实现自己人生目标。
但是，考研复试备考时间短，缺少学长导师及内部信息，个人自述及笔试面试无从下手，加上各校面试没有显性的统一标准，以及复试淘汰率较低，一般再1：1.2左右（具体还需根据学校及专业情况查证），造成复试难的局面。
面对这一情况，启道考研复试班根据历年辅导经验，编辑整理以下关于考研复试相关内容，希望能对广大复试学子有所帮助，提前预祝大家复试金榜题名！专业介绍电子科学与技术专业是一个基础知识面宽、应用领域广泛的综合性专业。
在学院多学科交叉背景下，该专业培养基础深厚、专业面宽，具有自主学习能力、创新意识的综合型人才。
电子科学与技术专业培养具备微电子、光电子、集成电路等领域宽理论厚基础、实验能力和专业知识，能在电子科学与技术及相关领域从事各种电子材料、元器件、集成电路、电子系统、光电子系统的设计、制造、科技开发，以及科学研究、教学和生产管理工作的复合型专业人才。
学生主要学习数学、物理、物理电子、光电子、微电子学领域的基本理论和基本知识，受到相关的信息电子实验技术、计算机技术等方面的基本训练，掌握各种电子材料、工艺、零件及系统的设计、研究与开发的基本能力。
2018-2019年考研时，电子科学与技术专业考研学校排名是广大考研学子十分关心的问题，2017年12月28日，教育部学位与研究生教育发展中心发布了最新第四轮电子科学与技术学科评估结果，是目前比较权威的排名数据。
从榜单中我们可以看出，全国共有74所开设电子科学与技术类专业的大学参与了排名，其中排名第四的是清华大学。
光电子技术—清华大学 共80页PPT资料
EDFA
1450 nm Pump
10.00 dBm
20 18 16 14 12
B 1200 18 186 14 11602 48 6 24 2 901400 1420 1440 1460 1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620 1640
X axis title 1400 142014401460148015001520 15401560158016001620
本 征 型
光 电 导
非 晶 半
单 Se 晶光 PN 电
光 栅
全 息
分 光 器
透
光 纤
连 接
器 件
阻
热 电 偶
元镜器 件
棱耦 镜合
放 电 堆
体光光光器 导 结池 管电电电件 体 光
倍二二 光 电 电增极极 电 池 荷管管管 池 耦 合 器 件
照 明 器 件
放 电 管
荧 光 管
显
发
示
光
器
二
件
极
管
等电电液
光电子学的未来
信息高速公路的关键技术 (II)
8. 大型数据库和图像库技术 9. 高级软件技术和算法 10. 高速LAN 技术 11. 大画面高清晰度电视 ( HDTV ) 技术 12. 多媒体技术 13. 远程医疗诊断支持系统 14. 远程教育系统
光电子学的未来
光电子集成
光电子器件发展
微电子器件 光电子器件
光孤子通信
在光纤的反常色散区，由于色散和非线性效应相互 作用，可产生一种非常引人注目的现象－光学孤子。孤 子是一种特别的波，它可以传输很长的距离而不变形， 特别适用于超长距离、超高速的光纤通信系统。
光电子学基础及其在信息科学中的应用
光电子学基础及其在信息科学中的应用光电子学是一门研究光与电相互作用以及在半导体、光纤、光电器件等领域中应用的学科。
在信息科学中，光电子学的应用越来越广泛，例如光纤通信、激光印刷、光学存储等等。
本文将从基础方面介绍光电子学的涉及内容，并探讨其在信息科学中的应用。
1. 光的性质光的基本性质是电磁波，具有电场和磁场的特性。
其中电场是与光传播方向相垂直的振荡性质，磁场也遵循相同的规律。
光的波长决定了它在介质中的速度，光在真空中的速度是光速，约为3×10^8 m/s。
2. 半导体物理半导体在光电子学中起着核心作用。
它是指在晶体中，某些能级缺失电子（空穴）或多余电子（自由电子），可以带电的固体物质。
半导体材料的最优字段是红外区域，从而实现高响应、大量产和低成本的光电器件。
3. 光电器件光电器件是指那些具有光电转换功能的器件。
常见的光电器件有光电二极管和光敏电阻。
光电二极管是利用半导体材料进行光电转换，将光信号转化成电信号；光敏电阻则是根据光的强度对电阻进行调节。
4. 光纤通信光纤通信是将信号转换成光信号进行传输的通信方式。
在光纤通信中，信息通过激光器转换成光信号，再通过光纤进行传输，通过光电探测器转换回电信号，接收端再将其转换为原始信息。
相比其他通信方式，光纤通信的传输速度更快、距离更远、更稳定。
5. 激光印刷激光印刷是一种通过通过激光器制作模板来给物体表面直接刻画的印刷。
激光印刷可以制造精细图案或文字，并且可以在许多材料上使用，例如金属、塑料和玻璃。
激光印刷取代了传统的印刷方式，更加灵活和高效。
6. 光学存储光学存储是一种利用光记录信息并在之后读取的存储方式。
在光学存储中，光通过激光器发送到介质上，然后烧录或烤制物质以记录信息。
读取时，激光通过介质并检测跟踪光信号。
总之，光电子学在信息科学中的应用日趋广泛。
它在通信、印刷、存储和其他领域都有着重要的作用。
我们期望光电子学在未来得到更广泛的应用，为人们带来更多的便利。
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第五部分 光电子技术在其它领域中的应用
4 学时
第六部分 光电子学的未来
2 学时Байду номын сангаас
光电子技术及应用－综述
第一部分 综述
光学 Optics （古希腊）
以几何光学和物理光学为基础 望远镜、照相机、经纬仪、光谱仪）。
各种光学仪器和设备（显微镜、
以电磁辐射为研究对象（黑体辐射）
以光与物质相互作用为主
要研究内容（光电效应、光探测器、新型光源）。
4. 光纤光学
廖延彪编著
清华大学出版社
5. 《激光原理》课件－姚敏玉
6. 《光电子技术基础》课件－刘小明
第一部分 综述
作品欣赏 谢谢观看！
光学材料、非线性光学材料 光电子功能材料 激光法低维材料的生长
光学跟踪、寻的、图象识别 射束武器，激光致盲 训练模拟、激光核爆炸模拟 测距、瞄准、制导
参考书及参考资料
1. 激光原理
周炳琨、高以智等编著， 国防工业出版社
2. 光电子技术基础
彭江得编著
清华大学出版社
3. 半导体激光器
江剑平编著
清华大学出版社
4. 非线性光学及非线性材料、器件的飞速发展，初步奠定了光子学发展的 物质基础；
5. 光子集成已看到曙光； 6. 一些现代光子、光学理论的建立，有助于光子学理论体系的建立。
激光发展简史
第一部分 综述
Laser － Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
产生电子学所不可能产生的许多新功能。
以前由电子方法实现的任务现在用光学方法来完成
光电子技术。
光子学 Photonics (1970)
关于光子的科学及其应用。“ 从电子学类推，光子学一词描述光子在信
息传输中的应用，包括光子束的产生、导波、偏转、调制、放大，图象处理、
存储和探测 ”。
激光
光子时代的领衔主角。
激光加工（打孔、切割、焊接、表面处理等） 激光光刻与微细加工（0.3－0.5m） X 射线光刻（< 0.3 m ） 光化学三维模型制作
光纤通信 光电子传感（包括光纤传感） 激光印刷与照排 光盘存储
技术领域 能源 生物工程 医疗 化学工程
流通领域 环境保护
激光器的应用
第一部分 综述
应用
激光核聚变 激光分离铀同位素；美国每年为铀的浓缩开支约20亿美元 太阳能电池
LASER的关键问题：材料及光学谐振腔
1960年7月美国休斯实验室的梅曼（MAIMAN）作出了第一台红宝石激光器
• 任何一项发明不是凭空产生的，是前人研究成果的继续和发展
• 机遇偏爱有准备的头脑和敢于实践的人
第一部分 综述
激光器简介
第一部分 综述
Laser － Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
激光诱导细胞融合 激光显微切割染色体
激光光谱诊断、治癌 激光临床医疗
激光引发化学反应 光化学沉淀，激光化学提纯
激光货标扫描器 全息商标、全息饰物 激光标记、纸币防伪标识
大气污染激光监测
技术领域 地理 计量
材料
军事
激光器的应用
第一部分 综述
应用
遥感、遥测
无接触测速、测长、测经等 计量标准；激光波长已是国际长度标准
光电子技术及应用
第一部分 综述
2 学时
光电子学、光子学；激光发展简史、部分应用简单介绍
第二部分 激光特性及其基本原理
8 学时
基本结构；产生激光的基本条件及基本原理；激光器的
主要特性；激光器的分类及典型激光器的介绍
第三部分 光电子基本技术基础
8 学时
电光效应、声光效应、磁光效应、倍频效应及其应用
第四部分 光电子技术在信息领域中的主要应用 8 学时 光纤及光纤器件；光调制及光纤通信；光纤传感；光存储
1、受激辐射概念的提出 1916年 爱因斯坦提出 解释黑体辐射现象 光子与原子的三种相互作用：自发辐射、受激辐射、受激吸收
• 新奇的概念可能在某一天成为巨大的生产力
2、MASER发明 (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
－ 量子电子学的诞生
1954年 美国
汤斯（TOWNS）、研究生戈登（GORDEN）
前苏联 巴索夫、 普洛霍洛夫
分别建立了世界上第一台 NH3 微波量子振荡器 • 一大批敢于创新、敢于实践的人不失时机的发明创造推动了激光技术的发展
3、激光的诞生
美国：汤斯、肖洛； 前苏联： 巴索夫、普洛霍洛夫
提出了MASER
电子学 Electronics (1910年)
研究电子运动的各种物理过程和物理现象并加以广泛利用的科学。
研究电波的振荡、传播，电信号的放大、变换，频率的稳定，混合，
检波等等
半导体微电子学。
光电子学 Opto-electronics (1955)
光学与电子学相结合的产物。将电子学使用的电磁波频率提高到光频，
固体激光器：红宝石、 钕玻璃、 钇铝石榴石YAG、 钛宝石
694.3 nm 1.059 m 1064 nm, 1319 nm 650 nm ~ 1.1 m 连续
气体激光器：氦－氖、二氧化碳、 氦－镉、
氩离子、
氟化氙
6328 nm 10.6 m 441.6 nm 488 nm蓝、514.5 nm绿 351 nm
半导体激光器： 砷化镓、 0.6 ~ 0.9 m
铟镓砷磷
1.3 ~ 1.5 m
其它： 染料激光器、 330 nm ~ 1.85 m
化学激光器、
自由电子激光器
技术领域 光学 机械 信息
激光器的应用
第一部分 综述
应用
空间光学望远镜：美国2.4m口径哈勃望远镜 大型天文望远镜：口径为25m的天文望远镜在筹建中 激光器 激光系统 发光与显示
光子学的突破
第一部分 综述
1. 1970年L.Esaki 和R.Tsu提出半导体超晶格概念和理论以来，超晶格和 量子阱异质结构的研究得到飞速发展；
2. 谐振腔量子电动力学效应的发现和垂直腔面发射激光器的问世，是光 子学发展过程中在理论和器件上的一大突破；
3. 导波光学、非线性导波光学的发展，在光纤通讯上导致了三项重要成果： 掺铒光纤放大器、孤子激光器和光孤子的传输、波分复用技术；