光电子技术第7章光电子技术在现代社会中的应用(1)资料
光电技术的应用
引言光电子技术确切称为信息光电子技术。
20世纪60年代激光问世以来,最初应用于激光测距等少数应用,到70年代,由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤,光电子技术才迅速发展起来。
全世界铺设的通信光纤总长超过1000万公里,主要用于建设宽带综合业务数字通信网。
以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术成为市场最大的电子产品。
人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望,希望获得功耗低、响应带宽很大,噪音低的光电子技术。
当今全球范围内,已经公认光电子产业是本世纪的第一主导产业,是经济发展的制高点,光电子产业的战略地位是不言而喻的。
鉴于此,光电子技术应用的开发被世界各国所关注,新的应用领域也在不断发现中。
我国光电子技术和发展,从“六五”起步,开始发展以激光技术为主的光电子技术。
1987年科技部把信息光电子列入“863”计划,给予支持,激光科学技术的研究和发展受到国家的很大重视,在国防建设和社会应用上起了重要作用。
我国光电子产业的原始基础是军事光学,军用光电子学和红外技术。
自60年代以来,我国依靠自己的力量,研制出“神龙”高功率激光装置,激光分离同位素装置,军用靶场激光经纬仪,激光卫星测距仪,高速摄影机,红外扫描仪等重要的军用光电子设备,并在此过程中,形成了实力雄厚的10多个光电子技术研究基地。
70年代末,光纤通信的研究和开发也在我国兴起。
80年代中期光盘技术和光电平面显示技术也得到发展。
我国在"八五"计划期间对一些光电器件企业进行了技术改造,已在"九五"计划中产生了效益。
例如,12英寸彩色液晶显示屏已经在1996年投产。
国家重大成套通信设备2.5Gbps同步数字系列(SDH)光通信系统,于1997年研制开发成功,现已广泛应用于国家通信骨干网的建设[1]。
总之,我国的光电子技术经过“七五”入轨,“八五”攻坚和“九五”拼搏,在信息光电子方面取得了可喜的成绩。
光电子技术的发展及应用
光电子技术的发展及应用摘要：光电子技术主要是由光子技术和电子技术组成。
光电子技术在现代电子信息领域中占据重要的位置，在许多领域中应用日益广泛。
光电子技术拥有日益成熟的技术体系，与时代同步发展，具有广泛的发展前景。
光电子技术可以推动信息产业迈向可持续发展的方向，研究光电子技术的发展和具体应用，不仅可以提高光电子技术水平，使各个行业领域成功转型，还可以促进世界经济的发展。
关键词：光电子技术；发展；应用引言:光电子技术在高新技术领域中占据重要的地位。
随着时间的不断推移，光电子应用的领域越发广泛，且取得一定的成绩。
由于光电子技术的发展前景光明，研究光电子技术的发展现状和具体应用，就可以进一步推动这一技术的发展。
一、光电子技术发展现状1、光电子技术在国外的发展现状光电子在国外的发展空间巨大，发展潜力无限。
以美国，日本等一些发达的国家为例，其对于光电子技术的应用高度重视，并投入大量的人力、物理和财力进行研究。
美国将光电子技术列为本世纪最为重要的战略型技术，近几年来，日本也逐渐加强对光电子技术的研究。
由此可见，光电子技术在国际市场中的地位越来越高。
在欧洲地区，德国对于光电子技术研究时间比较早，经过大量专业人员的研究后，光电子技术的基础比较扎实，且拥有丰富的发展经验，优势明显。
随着全球经济一体化格局的逐渐形成，各种信息的传播速度越来越快，通信方式越发便捷，这就对信息产业提出更加严格的要求。
光电子技术可以推动信息产业发展，实现全球信息交流。
随着互联网的不断发展，光电子技术的重要性日益凸显，通过这一技术可以确保海量信息得到传输，提高信息的传输效率和使用价值。
2、光电子技术在国内的发展现状我国光电子技术仍处于初级研究和探索阶段，与国外的光电子技术水平还存在一定的差距。
由于我国对于光电子技术的研究日益重视，并加大投入力度，因此，我国光电子技术的发展速度很快，与国外发达国家的光电子技术之间的差距正在逐渐缩小。
我国政府对于先进的科学技术研究和投入高度重视，不仅投入大量资金，还投入大量的资源，尤其在电子领域方面，我国不遗余力开展研究，使得我国电子领域相关技术达到世界先进水平。
光电子技术在信息传输中的应用
光电子技术在信息传输中的应用随着人们对信息的需求越来越大，信息传输技术也在不断发展。
光电子技术作为一种新型的技术手段，已经在信息传输领域得到广泛应用。
光电子技术是一种利用光和电的相互作用来实现信息传输、处理和存储的技术。
由于光速比电信号传输速度快，而且光线不受电磁干扰，因此光电子技术具有传输速度快、传输质量高、抗干扰能力强等优点。
在信息传输中，光电子技术主要应用于光通信和光存储两个方面。
一、光通信光通信是指利用光学技术进行信号传输的一种通讯方式。
光通信主要分为有源光通信和无源光通信两种。
有源光通信是利用光电二极管将光信号转换为电信号，然后通过电线或无线电波进行传输。
在无线电波的传输过程中，会受到很多电磁干扰，从而导致信号的质量下降。
而光信号的传输不受电磁干扰的影响，因此信号的质量非常稳定。
无源光通信是指利用红外线进行数据传输。
无源光通信具有成本低、抗干扰能力强、安全性高等优点，因此在遥控门窗、红外遥控器等方面得到了广泛应用。
光通信不仅用于一般的数据通信，还用于基础设施的建设，比如信息高速公路、高速铁路等交通系统的信号控制。
另外，光通信也应用于卫星通信系统、移动通信系统等领域。
二、光存储光存储是指将信息通过光学方法储存到介质中的技术。
光存储的介质主要分为光盘、光纤和光存储器。
光盘是一种读写操作过程所用的齿轮工具，可以用来存储音频、视频和数据库等信息。
其中最有名的是CD、DVD和Blu-ray等光盘。
光纤是一种用于传输大量数据的光导体，可用于连接多个计算机，建立广域网和局域网。
光纤的传输速度非常快，因此在互联网连接和电信网络行业应用非常广泛。
光存储器是一种新型的存储方式，利用光线的闪烁来实现数据的存储和读取。
光存储器中的信息可以被快速读取，因此被广泛应用于计算机的运行和储存。
除了光存储和光通信，光电子技术还被广泛应用于计算机视觉、测量控制、生命科学等方面。
例如，光电子技术可以用于无人驾驶汽车的感知识别、机器人的视觉系统、医疗设备的检测系统等领域。
光电子技术第7章 光电子技术在现代社会中的应用(1)
• 高速、宽带的半导体激光器、光电探测器、 可调谐激光器、光纤放大器的泵浦源、半导体 光放大器、高性能光调制器、光收发一体化模 块、波长可选择、可调谐、性能参数可动态控 制的光电子器件模块。
支撑全光网发展的新型光纤及光纤器件、光滤 波器件、光开关及光交换技术等取得激动人心的进 展。 除了以光纤为媒介的通信技术外，还有无线光通 信，如地面的大气光通信，宇宙空间的卫星光通信 等。
2．光纤传感器
依据光纤中传输光波的特征参量（振幅、相位、 偏振态、波长等）受到外界因素（温度、压力、 磁场、电场、位移、转动……）的作用而发生变 化来探测这些因素，光纤、光纤器件（如光纤光 栅）为敏感元件。
光纤传感器的光信号传输到终端，再由光电器件 转换为电信号。 光纤及光纤器件是电介质材料，在传感及传输中 是用光，故是本质安全的。抗电磁干扰、电绝缘、 耐高温、耐腐蚀、体积小、重量轻、柔韧可变、测 量灵敏度高、测量对象广泛。
半导体激光器、光电探测器的问世，以及 数字技术和集成电路的发展，推动了光纤通 信的实用化进程。 光纤通信的问世，使通信技术发生了巨大 的变化，极大地提高了传输容量和距离。
20世纪90年代“信息高速公路”的提 出和兴起，特别是Internet的发展和普 遍应用，推动人类步入信息社会。 光纤通信系统作为信息基础设施中最重 要的组成部分和社会的“神经系统”，面 对着前所未有的挑战。 为了实现高速、宽带、大容量的光纤通信， 一系列技术突破令人瞩目：
五、光传感
为了人们健康平安地生活，为了生产的高效率、 安全和自动化，需要对温度、应力、速度、烟气、 辐射、电、磁、化学等等多种参量进行监测和控 制。 各种传感器用来获取这些参量，将其转换为电信 号、输入计算机作信息处理分析与控制。
光传感是获取信息的一种先进的传感技术，它是 用光来探测这些物、化参量形成光信息，具有无损、 非接触、可在线、快速、实时获取信息、精度可达 光波长量级的优点。光传感信息利于传输、光电变 换与处理。
光电子技术及应用
光电子技术及应用在光电子技术领域应用的，以光子、电子为载体，处理、存储和传递信息的材料。
光电子技术是结合光学和电子学技术而发展起来的一门新技术，主要应用于信息领域，也用于能源和国防领域。
已使用的光电子材料主要分为光学功能材料、激光材料、发光材料、光电信息传输材料（主要是光导纤维）、光电存储材料、光电转换材料、光电显示材料（如电致发光材料和液晶显示材料）和光电集成材料。
光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。
1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。
经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。
二十一世纪的光电子技术正在快速地发展，结合众多工艺与技术，如光电子学、力学、电子学、材料学等，光电子技术现在已成为国防、航空宇宙、光学加工、电子、通讯、显示、测试仪器等领域发展的基础。
2004年全球光电产业产值预计为2268亿美元，到2010年，全球光电行业市场容量更将达到4500亿美元之巨。
光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。
其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。
在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。
但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。
采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。
充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。
光电子技术在多个领域中的应用探讨
光电子技术在多个领域中的应用探讨【摘要】产生于1960年后的光电子技术，经过不断地发展取得了大量的成就，在其他领域的应用也不断的增加。
在当今这个经济、技术不断开速发展的时代光电子技术对经济的影响也越来越重要。
有学者认为，光电子技术已经成为了21世纪的支柱性产业，各国都有限发展光电子技术。
本文对光电子技术进行初步介绍，并对在各个领域的应用进行讨论。
【关键词】光电子技术；信息作战；通信技术；信息储存1.光电子技术光电子技术诞生于上个实际60年代，并迅速的成为一个新兴的高科技领域。
光电子技术涵盖了固体物理、半导体材料、惊喜加工、材料科学等诸多领域，是各个领域技术的集中体，后来与电子技术的结合早就了光电子技术的出现。
相对之前的微电子技术，光电子技术具有明显的优势和广泛的应用范围。
在医疗领域、制造业、武器制造、电子信息对抗等领域都有所应用。
2.在医疗领域的应用2.1激光治疗视力激光主要通过两种方式治疗实力问题，一种是光折射角膜切除术，另外一种是激光辅助原味角膜散光治疗。
这两种方式均以激光为“手术刀”，切除角膜组织，矫正视力。
采用激光矫正视力能够达到较高的成功率，并且这种治疗方式快速、无痛苦，治疗完成之后恢复期很短，并且没有并发症、后遗症等问题。
2.2激光治牙传统的治牙工具往往是牙钻，但是牙钻具有噪音大、震动难以控制的缺点，对医疗工作者和患者都不是最佳选择，激光技术和气冲的出现迅速的取代了牙钻。
气冲采用氧化铝作为流体，对其进行精细的控制，以此来去除坏牙物质。
采用这种技术治疗牙齿时，患者几乎不会感受到疼痛的感觉，治疗的效果相对气冲也有了很大的提升。
2.3对HIV病毒的监测光电子技术在艾滋病的应用中已经取得了很大的进步，出现了自动化基因顺序测定器和扫描激光荧光剂导尿管技术。
医疗工作者得以对HIV病毒的基因顺序加以确定。
现在，新的发展趋势是，对血液中自由的HIV病毒进行监测，有利于发展有效的艾滋病治疗药物。
3.在信息作战中的应用3.1光电子预警光电子预警技术，主要是通过在飞机上加载光电子预警设备，对目标进行侦测、确定空间坐标、侦测技术参数，最后经过判断对危险目标进行预警。
光电子技术在通信领域的应用
光电子技术在通信领域的应用随着科技的发展，我们的生活离不开各种电子设备，而通信领域则是其中最为重要的一项应用。
而在通信领域中，光电子技术的应用日益广泛，凭借其高速传输和稳定性等优点，已经成为通信领域中不可或缺的一部分。
一、光电子技术在传输中的应用在现代通信技术中，信号的传输是最为重要的一环。
而光电子技术则是其中最为重要的一项技术，有效地提高了数据的传输速率和稳定性。
以光缆为例，光缆的传输速率远高于传统电缆，这也是为什么我们现在使用的互联网速度越来越快的原因之一。
此外，随着光纤技术的发展，人们不再需要使用昂贵而又笨重的铜缆，而是使用更先进的光纤技术。
在无线通信方面，光电子技术也起到了关键作用。
利用红外线技术，人们可以在更广阔的范围内进行无线传输，这对于现代化城市的智慧交通、智能家居等方面起到了具有重要意义的推动作用。
二、光电子技术在通信系统中的应用在通信系统中，光电子技术更是发挥着全面的优势。
一般而言，通信系统由三大部分构成：发送部分、传输部分和接收部分。
那么光电子技术则将这三个部分都联系了起来。
1. 发送部分发送部分是指信号源，通常也就是传输信号的设备。
在以往，发送设备主要是光电器件。
但是现在，随着自动化控制技术的发展，激光和微波装置等新型光电转换装置已经进入市场并得到广泛应用。
2. 传输部分信号的传输需要一系列的传输设备，使信号能够有效地传输到目的地。
而光电子技术中，使用了光纤快速传输和光中继系统等技术，从而使数据传输速度得到了很大的提高。
3. 接收部分当信号传输到了目的地，就需要接收部分的设备将信号进行解码，从而还原为原本的信号。
在光电子技术中，激光接收的设备得到了广泛的应用，因为它可以对发出的信号进行高速解码，从而得到高质量的数据信号。
三、光电子技术在现代通信的应用随着传输速率和稳定性的不断提高，光电子技术已经在现代通信中得到越来越广泛的应用。
无论是电话、电子邮件，还是在线视频聊天等高带宽需求的业务，都依靠着光电子技术的支持。
光电子技术的进展与应用前景
光电子技术的进展与应用前景光电子技术，顾名思义，是指将光和电子结合起来应用于信息传输、存储和处理。
自20世纪60年代起，光电子技术在信息领域得到广泛应用，如通信、显示、图像处理等方面，逐渐成为信息科技发展的关键技术之一。
光电子技术的进展近年来，随着科技的不断进步，光电子技术也不断在不断演进。
不仅在通信、显示等成熟应用领域有所突破，还有逐渐成熟的领域，如激光制造、光学测量和医学光电子等，同时还涌现了一大批新兴领域，如二维材料光电子、量子光电子、光学人工智能等，不断推动着光电子产业的发展。
1. 通信领域随着移动互联网时代的到来，通信技术快速发展，其中也离不开光电子技术的应用。
随着光通信技术的发展，光纤通信成为数字化通信的主流方式，而快速发展的云计算、大数据、人工智能等技术应用，也进一步推动了光通信技术的发展。
近年来，光通信技术不仅在速度和带宽方面有了突破，而且在可靠性、安全性上也有了不少进展。
此外，新的激光器和光发射器等器件的出现推动了光通信技术的进一步发展。
2. 显示领域显示技术的发展也与光电子技术的深化密不可分。
当前，基于LED的背光源和OLED等新型显示技术已经成为市场的发展趋势。
而光电子技术在显示领域的应用，不仅在显示技术上有所突破，如进一步提高了显示屏的可视角度、节能和环保等方面，也可以助力颜色重现度的提升，满足人们对于高质量视觉体验的需求。
3. 医学光电子在医学领域，光电子技术的应用也在不断扩展和深化。
例如，基于光谱分析的组织和细胞成像是医学诊断中重要的成像方式之一，而基于近红外光（NIR）的光学成像技术则可以帮助人们更为深入、非侵入地观察人体各内部组织甚至细胞的行为。
此外，光电子技术的应用还可以帮助医生实现手术导航、疗效监测等方面的工作，提高医疗效率和准确性。
光电子技术的应用前景在信息社会的时代背景下，光电子技术的应用前景也是非常广阔的。
未来几年，随着物联网、人工智能、5G等技术的不断发展，光电子技术在各个领域中的应用会更加广泛且多元化。
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二、互联网
建立在光纤通信网基础上的互联网实现全球 的信息交流和资源共享。 上网浏览、资源下载、收发邮件、视频聊天、网 上电影、音乐、游戏、购物……已成为现代人日常 生活的一部分。电子邮件、数据传递、电子政务、 电子商务、电子医务等，已成为人们必不可少的新 的工作和生活方式，现代人进入了网络时代。 进一步，全光组网技术和IP (Internet Protocol-网络之间互连的协议）技术成为光网络 互联的基础，传统的单功能网络—电信网、有线电 视网、计算机网趋于三网融合，形成全光互联网。
四、光显示
光显示是信息技术的重要组成部分。
平板显示、投影显示和多种多样的显示器件（真 空荧光阵列、LED阵列、OLED、液晶、硅基液晶、 等离子体屏、数字微镜阵列DMD、场致发射等）广 泛应用于各种仪器的显示屏；计算机、电视机的 显示屏；公路、铁路、水运、航空的交通信息显 示；调度指挥中心大屏幕显示：航天发射、交通 疏导、救灾抢险、公安行动等；证券、金融、广 告、商场信息显示；体育场馆、展览会大屏幕显 示；城市广场、商业街区播发新闻、影视的全彩 大屏幕；文艺演出的投影背景、大型活动的灯光 布景；以及景观照明等。
7.1 光电子技术与信息社会
21世纪人类进入了信息时代。
光通信、互联网、手机、光显示、 光存储、光传感、计算机系统、宇宙 探索.....，丰富多彩的信息技术融 入人们的生活，在各行各业中大显神 通。
光电子技术是信息技术的核心技术， 它——无处不在。
一、光通信
1966年7月诺贝尔物理学奖获得者高锟就 光纤传输发表了具有重大历史意义的论文， 揭开了光纤通信辉煌发展的第一页。
五、光传感
为了人们健康平安地生活，为了生产的高效率、 安全和自动化，需要对温度、应力、速度、烟气、 辐射、电、磁、化学等等多种参量进行监测和控 制。 各种传感器用来获取这些参量，将其转换为电信 号、输入计算机作信息处理分析与控制。
光传感是获取信息的一种先进的传感技术，它是 用光来探测这些物、化参量形成光信息，具有无损、 非接触、可在线、快速、实时获取信息、精度可达 光波长量级的优点。光传感信息利于传输、光电感器的应用
1.光电传感器
敏感元件由各种光电探测器构成。 ⑴ 光电火灾报警器：
(a)感烟报警器 (b)火焰报警器 (c)感烟报警器 工作原理
(a) (b)
当火灾发生、烟雾进入光学 暗室，烟颗粒造成光散射， 受光元件接收散射光， 产生光电流，推动扬声器报警。
半导体激光器、光电探测器的问世，以及 数字技术和集成电路的发展，推动了光纤通 信的实用化进程。 光纤通信的问世，使通信技术发生了巨大 的变化，极大地提高了传输容量和距离。
20世纪90年代“信息高速公路”的提 出和兴起，特别是Internet的发展和普 遍应用，推动人类步入信息社会。 光纤通信系统作为信息基础设施中最重 要的组成部分和社会的“神经系统”，面 对着前所未有的挑战。 为了实现高速、宽带、大容量的光纤通信， 一系列技术突破令人瞩目：
大气光通信利用激光束在空气中的定向传播， 通信容量大、速度快、保密性好、不需敷设线缆、 灵活轻便和易于安装维护。特别适合于需要快速 抢通及不便敷设电缆及光缆的场合。 随着宇宙空间技术的发展，越来越需要卫星光通 信技术。用于轨道卫星、空间站、航天飞机与地面 站之间的通信，还可以用于光纤通信骨干网、城域 网和接入网之间的无缝连接，利于实现全光网。 卫星光通信是在卫星航行中通信，通信距离长， 更是需要大功率半导体激光器、高灵敏度探测器和 瞄准、捕获、跟踪技术。
这将是一个完全无阻塞的、透明的、灵活的、 可重构的、高可靠的、安全的新一代网络。运 行多业务服务和三网的全业务服务，对人类的 信息服务实现快速、高效、高质量、低廉和个 性化。
三、手机
随时随地通话、收发短信，方便快捷地上网、游 戏，即时摄像记下精彩的瞬间……，手机，已成为 人人手持的最爱。
绚丽多彩的显示屏、精巧的摄像装臵、LED 标识，展示着光电产品的贡献。
第7章 光电子技术在现代社会 中的应用
7.1 光电子技术与信息社会
7.2 光电子技术与新能源、光加工 7.3 光电子技术应用于公安国防
7.4 光电子技术支撑着生物医学
前6章介绍了光电子技术与系统的关键 器件和应用技术，展示了光电子技术的飞 速发展。 可以感到，光电子技术在现代社会中是 多么重要。 本章特别选择对人类社会有重大影响的 信息、能源、公安国防、生物医学等领域， 进一步介绍光电子技术的重要作用。
•单波道传输速率越来越高： 2.5Gb/s→10Gb/s→40Gb/s， 实验室水平达到160Gb/s；
• 波分复用（WDM）道数越来越多： 在一根光纤上实现多波道传输，密集波分复用 （DWDM-Dense Wavelength Division Multiplexing）以波道间隔50GHz可在全波光纤 （1280～1652nm）上实现约1000个波道。若每波 道传输速率为40Gb/s，可实现单纤容量40Tb/s。 • 光纤放大器 EDFA(Erbium-doped Optical Fiber Amplifer) 实用化是近十多年国际上信息光电子技术 突破性的成就，它的出现导致了光通信技术的革命。 继而 GS-EDFA(Gain Shifted-) 、 TDFA(Thulium Doped 掺铥..)、GS-TDFA、RFA(Raman Fiber Amplifier)相继实现，已覆盖1365～1650nm波长范围。 • 支撑光通信技术产生飞跃的光电子器件发展迅速：
• 高速、宽带的半导体激光器、光电探测器、 可调谐激光器、光纤放大器的泵浦源、半导体 光放大器、高性能光调制器、光收发一体化模 块、波长可选择、可调谐、性能参数可动态控 制的光电子器件模块。
支撑全光网发展的新型光纤及光纤器件、光滤 波器件、光开关及光交换技术等取得激动人心的进 展。 除了以光纤为媒介的通信技术外，还有无线光通 信，如地面的大气光通信，宇宙空间的卫星光通信 等。