光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

李昕蔚

摘 要 光電子技術(shù)是以光子學(xué)作為研究核心，輔助以電子學(xué)，并且在現(xiàn)今社會中迅速發(fā)展的一門新型技術(shù)。該技術(shù)具有高效、迅速、準確、精密等特點，且該技術(shù)的運用有利于全面提高產(chǎn)品的加工水平，同時有助于產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。本文主要論述了光電子技術(shù)的發(fā)展以及其在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】光電子技術(shù) 光通信 光智能

1 前言

為慶祝人民解放軍建軍九十周年，我國于2017年7月30日在內(nèi)蒙古舉行了備受世人矚目閱兵儀式。中國軍隊在閱兵式上展示了各樣的先進武器，包含多種車載、機載、艦載的偵察系統(tǒng)。這些偵察系統(tǒng)所應(yīng)用的主要技術(shù)手段就是光電子技術(shù)。由此使光電子技術(shù)再一次進入人們的視野。

光電子技術(shù)是電子信息技術(shù)的重要發(fā)展領(lǐng)域之一，也是21世紀迅速發(fā)展起來的一種新型的電子技術(shù)，其涉及到光通訊、光智能、光應(yīng)用、功能器件等多個應(yīng)用領(lǐng)域。光電子學(xué)以光子學(xué)為核心，加上電子學(xué)作為輔助學(xué)科，同時兼容了電子技術(shù)，相比于微電子技術(shù)有著不容忽視的優(yōu)越性。所以，光電子技術(shù)成為了最具有廣闊發(fā)展空間的研究領(lǐng)域之一。

2 發(fā)展進程

自20世紀60年代以來，光電子技術(shù)的發(fā)展取得極好的成果，其具體發(fā)展歷程如表1所示。

3 應(yīng)用

3.1 功能器件

利用光電子技術(shù)制成的功能器件包括太陽能電池以及集成光路等。太陽能電池在我們的生活中應(yīng)用很是廣泛。太陽能電池是利用光電子技術(shù)，通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)實現(xiàn)光能與電能間直接轉(zhuǎn)化的材料。第一塊太陽電池于1883年由美國發(fā)明家菲特用硒和金成功制得。隨著人們對于半導(dǎo)體的進一步了解，第一個以硅作為主要元素的太陽能電池在1954年誕生在貝爾實驗室。此后太陽能電池被大量應(yīng)用到人們生產(chǎn)、生活中。因其利用光電子技術(shù)這一新興科技，太陽能電池擁有許多傳統(tǒng)電池不具備的優(yōu)勢，它轉(zhuǎn)換效率高、工作穩(wěn)定性較強、使用壽命長、技術(shù)發(fā)展成熟，另外該裝置在發(fā)電時產(chǎn)生的有害物質(zhì)極少，有望成為未來中國主要的發(fā)電途徑之一。除此之外，科研人員們利用太陽能電池制造出的太陽能汽車也是汽車行業(yè)最新的技術(shù)，該項技術(shù)有利于改變傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，利用清潔能源的使用，減少環(huán)境污染，做到環(huán)境友好。

集成光路是指將傳統(tǒng)的分立光學(xué)器件進行微型化以及平面化后形成的一種集成化的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用光子進行信息的傳輸和加工處理，這也同樣是利用光電子技術(shù)才得以實現(xiàn)的?！凹呻娐贰边@一名詞是在20世紀70年代才被提出的，直至當下，雖說集成光路的研究與使用已初見規(guī)模，但是它仍處于發(fā)展階段。集成光路主要利用光子傳輸和光電信號間的轉(zhuǎn)化，具有許多傳統(tǒng)集成電路不具備的優(yōu)勢，比如其傳輸速度和效率遠大于集成電路，傳輸信號準確度高、可靠性強，在未來信息化的社會中具有廣闊的發(fā)展前景。

3.2 光通信

光電子技術(shù)在光通信方面的應(yīng)用也十分廣泛。傳真、可視電話、有線電視、廣播等多媒體以及信息的獲取均離不開光電子技術(shù)。有線電視作為21世紀獲取信息的新型方式之一，已經(jīng)完全滲透于各家各戶。有線電視系統(tǒng)利用光電子技術(shù)，通過光纜、射頻電纜以及多頻道微波分配系統(tǒng)等技術(shù)的相輔相成來完成信息的傳輸，完成聲音、數(shù)據(jù)以及圖像信號的交換以及分配。

光纖傳輸也是一種運用光電子技術(shù)進行信息獲取的技術(shù)。該項技術(shù)將光導(dǎo)纖維作為僅需數(shù)據(jù)以及信號傳輸?shù)慕橘|(zhì)，用來快速傳輸數(shù)字信號以及模擬信號，并且達到視頻傳輸?shù)囊蟆，F(xiàn)階段，光纖已經(jīng)代替銅線，進入各個家庭，為眾多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供干線連接，真正地將全世界“緊密連接”在一起。

3.3 RS光應(yīng)用

光電子技術(shù)在RS光應(yīng)用也一直保持在較高速的發(fā)展水平。利用光電子技術(shù)的RS光應(yīng)用可進行例如XRD以及紅外紫外探測等物理性質(zhì)測試。XRD（X-ray diffraction）即X射線衍射是一項廣泛應(yīng)用于材料、冶金等學(xué)科研究上的基礎(chǔ)測試技術(shù)。該技術(shù)通過將樣品放入材料X射線衍射儀進行X射線衍射，由此獲得其衍射圖譜，以便進行材料分析，最終得出該樣品的成分、形態(tài)以及材料內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)或原子結(jié)構(gòu)等信息。而紅外線、紫外線探測在軍事、國防等方面有著廣泛應(yīng)用。紅外探測技術(shù)在軍事上的主要作用是制成光電傳感器以便獲取信息，利用該項技術(shù)獲取信息的質(zhì)量準確度高且該技術(shù)應(yīng)用場所廣泛，所以在軍事領(lǐng)域占有越來越重要的地位。另外紫外線探測技術(shù)還可以用來探測火焰，通過測量紫外光譜來探測火源，以此來獲取火災(zāi)信息，有效地對其進行防控，以保證安全。以上三種物理性質(zhì)測試技術(shù)都屬于光電子技術(shù)在獲取信息方面的特種應(yīng)用。

光電子技術(shù)除了在物理性質(zhì)測試領(lǐng)域有著較好應(yīng)用之外，還被廣泛應(yīng)用于等離子顯示器。顯示器指的是將一定的電子信息通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。而最新研制出的用于光電信息表達的等離子顯示器則應(yīng)用了現(xiàn)今正處于快速發(fā)展態(tài)勢的等離子平面屏幕技術(shù)。與傳統(tǒng)液晶顯示器不同，等離子顯示器主要是在通電的條件下，通過氣體產(chǎn)生等離子效應(yīng)，并由此發(fā)射出紫外線，從而達到顯示光電信息的目的。等離子顯示器的對比度較高、屏幕亮度均勻、色彩還原度高且對環(huán)境的適應(yīng)能力較強，雖在現(xiàn)階段尚未投入大量使用，但其在各種顯示器中仍占有重要一席。該顯示器也是以光電子技術(shù)作為基礎(chǔ)，再結(jié)合已其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)而成的。

在醫(yī)學(xué)方面，光電子技術(shù)的應(yīng)用也改良了不少傳統(tǒng)的醫(yī)療方法和技術(shù)，比如激光手術(shù)刀。激光手術(shù)刀主要由一臺激光器和導(dǎo)光系統(tǒng)構(gòu)成，將激光導(dǎo)到需要實行手術(shù)的部位，利用激光將組織汽化，達到切割的目的。激光手術(shù)刀極為“鋒利”，減輕了醫(yī)生的勞動程度，提高手術(shù)效率；激光手術(shù)刀對生物組織有熱凝固效應(yīng)，減少出血，減輕病人痛苦；另外，激光手術(shù)刀的體積也比傳統(tǒng)手術(shù)刀小了許多，這提高了手術(shù)實施的靈活性，有助于醫(yī)生完成高難度的手術(shù)。

3.4 光智能

光電子技術(shù)在光智能方面的應(yīng)用主要面向于光電子計算機、超高速運算、立體顯示器以及激光測量等方面。激光測量主要是利用二極管對目標發(fā)出脈沖，其中脈沖為激光，激光經(jīng)過目標物的反射后發(fā)生散射，部分散射光被傳感器接收并通過光學(xué)系統(tǒng)進行成像。成像過程發(fā)生在光電二極管上，該二極管由于內(nèi)部具有光學(xué)放大功能的傳感器所以可以對及其微弱的電信號進行檢測。由此對發(fā)出脈沖到接收光信號之間的時間進行記錄，并以此達到測量距離的目的。該項技術(shù)具有測量速度較快、精度高且對被測物體影響極小的優(yōu)點?，F(xiàn)階段，激光測量已經(jīng)廣泛應(yīng)用到激光光譜分析、激光跟蹤、激光測速以及激光掃描等方面。

4 展望

光電子技術(shù)如今不僅應(yīng)用于軍事行業(yè)，更是滲入到人們的生活當中，不斷方便并且改變?nèi)藗兊纳睢?008年中國北京奧運會，科研人員們利用光電子技術(shù)為“水立方”量身定制了LED。而現(xiàn)今光電子技術(shù)已被世人認為是21世紀的第一主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，該項技術(shù)的戰(zhàn)略地位極為重要，代表了現(xiàn)今社會經(jīng)濟發(fā)展的制高點?？偠灾?，光電子技術(shù)的不斷發(fā)展也會更加方便人們的生活，更強有力地帶動社會發(fā)展。

（指導(dǎo)老師：高彤宇）

參考文獻

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北京市東直門中學(xué) 北京市 100000