1光电子学简介

3.7 声光滤波器 3.8 表面波声光器件 第四章 光探测与解调 4.1 光频探测的物理基础和光电转换特性 4.2 光电探测与解调技术 4.3 非相干探测 4.4 相关分析与取样积分 4.5 相干探测和光频外差解调 第五章 光纤传输的物理基础 5.1 光纤传输的一般概念-阶跃光纤与渐变光纤中的光 线 5.2 光纤波导模式理论 5.3 光纤波导传输特性-传输损耗、光纤色散和传输带 宽
激光器的输出水平不断提高：


中、小功率器件
高功率、高能量激光器；
脉冲体制从连续波、准连续波到各种短脉冲、超短脉冲的
激光。
连续的高能激光单次输出能量已达百万焦耳以上；
超短脉冲：纳秒
皮秒
费秒
阿秒
脉冲功率密度则可高达1020瓦/cm2以上。
光纤通信

光纤通信是以光波为载波，以光纤（光 导纤维）为传输媒体，将信号从某一点 传送到另一点的通信方式。具有传输距 离远（传输损耗小）、通信容量大（传 输频带宽）、抗干扰性能好（不受电磁 干扰）、保密性好（不产生光泄漏）、 重量轻、体积小等优点。
光缆


含有光纤，符合现场实际使用要求的光、机 械和环境规范的缆。由光纤、加强件和外护 层等组成。 光缆的分类：
按芯数分为单芯、双芯、多芯 按结构分为层绞式、骨架式、带状等 按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室
内、水下、海底等 按用途分为通信用光缆和非通信用光缆
光器件（无源）
单支光纤
实心侧光光纤
太陽能光纖照明系統
太陽能光纖照明系統由集光器、光纖組及 末端投射裝置三部份所組成。集光器安裝 在屋外可以整日不受任何限制隨時採光， 使集光效率發揮到最大；如加裝太陽方位 追蹤器，可使集光器集光效果提升。 效益 透過太陽能集光器可以無需額外電力供應 ，而具有照明效果，以達到節約能源之目 標。
激光技术开辟了崭新的军事应用，包括：

激光瞄准、制导、测距 激光雷达 激光陀螺 激光引信 激光致盲传感器 高能强激光武器等。
ABL
激光应用本身及其提供的研究手段又促进了物理学的发展

非线性光学成为一个重要研究领域：激光与介质（含大 气）相互作用时产生各种非线性效应的物理本质和规律。
POF分类方法 按折射率结构： 阶跃折射率分布型SI POF 渐变折射率分布型GI POF； 聚苯乙烯PS 芯POF、 按芯材分类： 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA芯POF等； 按光纤发光特性分类： 侧面发光(Side-Lit或Side-Light )POF （简称SL POF）、 端发光(End-Lit 或End-Light)POF (简称EL POF)； 按POF直径分类； 大芯径(Large-core)POF(简称LC POF) 小芯径POF。
光电子学
Optical Electronics
安徽大学 廖同庆
光电子学 Optical Electronics 本课程主要讲授光电子学与技术的基本原理。光波作 为信息载体，其运动学与动力学行为是光电子理论与 技术的基础，因此，作为基本原理，主要讲授光波在 导波介质中的传播规律、光波的频率变换、光波的调 制与解调以及光波的产生与变换技术等。 光学与电子学相结合的产物——光电子学作为一门在 人们研究光与物质相互作用的过程中发展起来的新兴 学科，已经成为现代信息科学的一个极为重要的组成 部分，以光电子学为基础的光电信息技术是当前最为 活跃的高新技术之一。通过本课程的学习，使学生了 解光电子学的概念，熟悉光电子学的基础知识以及实 际应用。
電磁波頻譜 (Spectrum)
可見光
紫外線
硬
紅外線
無線電波
X-射線 軟
珈瑪射線
淺談流動電話網絡
Introduction to Optoelectronics

What do you imagine when you hear the word “optoelectronics”? Opto-electronics is a word combining optics and electronics, mainly used in Japan. American people prefer to use a term “optronics”, “electro-optics” or “Optical Electronics”. This academic field covers broad concepts involving light emitting devices and elements, information displays, image pickup devices, optical storages, optical communications, remote sensing systems and so on.

短波长~长波长 多模光纤~单模光纤 AlGaAs/GaAs~InGaAsP/InP 波分复用(WDM) 相干通信 光电子集成(OEIC)

三项新技术:


自1970年美国康宁公司研制出石英玻璃光导纤 维后，同年贝尔又试制成半导体激光器，这两 项新技术的结合，开创了光信息传输的新时代。 尽管玻璃光纤具有上述一系列优点，但它有一 个致命的弱点就是强度低，抗挠曲性能差，而 且抗辐射性能也不好。因此，近20多年来，科 学家们一直没有停止过对塑料光纤的探索。 塑料光纤（Plastic Optical Fiber 简称POF）， 又称聚合物光纤（Polymer Optical Fiber,亦简称 POF），是采用聚合物材料或有机材料制备而 成的可传导光功率的传输线。
Optoelectronics in your neighborhood
many kinds of displays
optical disks Read-only memory (ROM) type 只读存储器 Direct read after write (DRAW) or Write-once type Rewritable (RW) or Random access memory (RAM) type随机存取存储器 CD (Compact Disc), MD (Magnetic Disc), MO(磁光盘), DVD(数字化视频光盘) Components of opto-electronics Light emitting diodes (LED) Laser diodes (LD)

(Field Effect Transistor 场效应晶体管)
雪崩光电二极管（APD） 光纤放大器（EDFA） 调制器
四 光纤传输系统




第一代：0.85um多模光纤系统 第二代：1.3um多模光纤系统 第三代：1.3um单模光纤系统 第四代：1.55um单模光纤系统 三个过渡：
6、声光器件的原理、设计和应用，徐介平著，科 学出版社，1982。 （声光部分） 7、声表面波器件及其应用，日本电子材料工业 会。（声光部分） 8、声表面波原理及其在电子技术中的应用，武 以立、邓盛刚、王永德编著，国防工业出版社， 1983。（声光部分） 9、Optical electronics in modern communications Amnon Yariv. 5th ed. Publishing House of Electronics Industry c2002. 《现代通信光电子学》是以前出版的《光电子学》 的最新版本，即第五版。本书已被视为光电子学 领域具有权威性的奠基性著作，可作为光电专业 核心教材使用。
屋外太陽能集光器
室內末端投射裝置
太阳能庭院灯
光纤照明
参考文献： 1、Introduction to Optical Electronics, Amnon Yariv, Holt. Rinhart and Winston, 1976, 第二版 2、光电学导论,（上面中译本）A.雅里夫著， 李宗崎译，高鼎三校，科学出版社，1983 3、光波电子学, 董孝义著，南开大学出版社， 1987 4、光电子技术基础, 彭江德主编，清华大学 出版社，1988 5、激光物理, 蓝信炬主编，湖南科学技术出 版社，1981。 (电光、声光、光纤部分）
光纤光缆


光纤是用石英玻璃、塑料或晶体等对某个波长范 围透明的材料制造的能传输光的纤维。由纤芯和 包层组成，纤芯的折射率比包层的高。 光纤的特征和性能：
1.几何和结构参数：芯径、外径、数值孔径、折射率分 布等。 2.光传输特性：工作波长、传输损耗和带宽、色散、偏 振特性等。 3.环境特性：高低温特性、抗微弯和弯曲特性、抗辐射 特性、抗疲劳特性、机械筛选强度等。

产生的条件、特性、机理：


受激拉曼散射
自聚焦 热晕 光学和频与倍频 相干瞬态光学效应等
四十多年来，激光器的品种迅速增加：

固体激光器 半导体激光器
固体激光器（半导体激光泵浦）
化学激光器（HF/DF激光、氧碘化学激ห้องสมุดไป่ตู้器、
CO2激光、燃料激光、氦氖激光）
激光技术与工程的迅速发展及其深刻影响
光纤的分类

按工作波长： 短波长（850nm) 长波长（1310nm、1550nm） 按传输模式： 多模光纤和单模光纤 按折射率分布： 阶跃（突变）型(SI)和梯度（渐变）型(GI) 按材料： 石英光纤、塑料光纤等



几种新型光纤：色散位移光纤（DSF）、非零色散光纤 （NZDF）、色散平坦光纤（DFF）、色散补偿光纤 （DCF）等
光分路器/耦合器：1xN（树型）、NxN （星型） 波分复用器：合波器和分波器、滤波器 光纤连接器：固定、活动（FC、ST、SC 等）、适配器（直通） 光开关 光衰减器：固定、可变 光隔离器：单方向传输光的器件 极化器

有源光器件
光源：发光二极管（LED） 激光二极管（LD） 光电检测器：PIN光电管、PIN-FET组件
序言 第一章 光波导 1.1 光波导模式 1.2 传光理论 1.3 对称平面波导 1.4 非对称平面波导 1.5 耦合模理论 1.6 耦合模的解 1.7 周期性波导和分布反馈激光器 1.8 介质波导中的电光调制和模式耦合 1.9 定向耦合、泄漏的介质波导
第二章电光效应和电光调制 2.1 电光调制的物理基础 2.2 电光滞后效应 2.3 电光振幅调制 2.4 电光相位调制 2.5 横向电光调制 2.6 高频电光调制 2.7 电光偏转 第三章 声光相互作用和声光调制 3.1 声光效应的物理基础 3.2 喇曼-奈斯声光效应 3.3 布拉格声光效应 3.4 正常和反常声光效应 3.5 声光调制和多频声光调制 3.6 声光偏转
POF结合声、光、电等技术广泛应用 于科研、生产、医疗、教学、广告、 装饰装潢等领域。特别指出的是，近 年来POF在室内照明工程照明上的应 用逐渐深入和日臻成熟，如珠宝照明、 室内装饰照明、博物馆文物照明、水 下照明、广场台阶照明、建筑物轮廓 照明等。
实心点光光纤
端光光纤
侧发光光纤
多股点光与侧光光纤