光电子学 课程辅导网站 http://cnzhx.net/teaching/.

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1 光电子学 课程辅导网站

2 教学目的 三个方面： 培养大家综合运用已学的各方面知识的能力；同时学习一些新的理论方法
掌握常用光电器件的工作原理；了解其发展历史、工作特性和应用范围 培养基本光电器件的应用能力

3 课程简介 本课程介绍了光电子技术的基本知识，包括激光原理与技术、光束传播规律与光波导技术、光通信器件、光调制技术、光电探测技术等
一门研究光与物质相互作用的新兴学科 现代信息技术科学的一个极为重要的组成部分 以光电子技术为基础的光电信息技术是当前最活跃的高新技术之一 本课程介绍了光电子技术的基本知识，包括激光原理与技术、光束传播规律与光波导技术、光通信器件、光调制技术、光电探测技术等

4 Optical Electronics in Modern Communications, Fifth Editon
教材及参考书 选用教材 光电子技术，安毓英 等编著，电子工业出版社 主要参考书目 书目 作者 出版社 光电子学基础 李家泽 北京理工大学出版社 光电子技术基础 朱京平 科学出版社 Optical Electronics in Modern Communications, Fifth Editon Amnon Yariv 电子工业出版社

5 学时安排 光辐射、发光源与光传播基本定律 光辐射的传播 光辐射的调制 光辐射的探测 实验 章节 主要内容 学时安排 1 12 2 4 3
10 5 实验 16

6 考核方式 作业 10% 实验 20% 课堂考勤 10% 其它 10% 期末考试 50% 未按时上交的作业以 0 分计
作业 10% 未按时上交的作业以 0 分计 实验 20% 课堂考勤 10% 请假必须有辅导员签字的假条，且当次以出勤以50%计分 其它 10% 期末考试 50%

7 绪 论 电子技术与微电子技术结合，相互交叉，相互渗透，形成了光电子技术
绪 论 电子技术与微电子技术结合，相互交叉，相互渗透，形成了光电子技术 在单色光源，即激光器出现后，使光波的调制与解调成为可能，进而使电子技术的各种基本知识如振荡与放大、调制与解调等概念几乎都可以移植到光频段 新兴的综合交叉学科，基础是光电子学

8 光电子学与光子学 光电子学：有光子参与作用的电子器件与系统 光子学：把光子作为信息载体和能量载体的技术应用科学
一般可通用，严格来说只是强调的重点不一样：没有电子学，光子学就不会得到发展，所以光电子学与光子学在很多方面是重叠的。说光子学的强调光子的作用，说光电子学的强调电子的作用。

9 光电子技术发展史 年代 60年代 70年代 80年代 90年代 技术成就 激光器问世（固体、气体） 低损耗光纤的实现、半导体激光器的成熟
超大功率量子阱阵列激光器的出现 光纤无源和有源器件的出现 相关应用 为光与物质相互作用的研究提供了一个极其有效的工具 使得以光纤通信、光纤传感为代表的光信息技术蓬勃发展 使半导体双稳态器件得到发展 为光纤通信产业的发展提供了网络物理层的基础

10 世纪之交，光纤通信成为发展最快、吸引投资最多的产业，是高新技术的代表产业之一。
90年代， 波分复用（WDM）+掺铒光纤放大器（EDFA）成为光纤通信技术发展的主流方向； 以光通信为基础的信息基础设施工程蓬勃发展； 光电子技术形成产业； 世纪之交，光纤通信成为发展最快、吸引投资最多的产业，是高新技术的代表产业之一。 现在？

11 光电子器件 信息光电子技术与器件 光源器件 光传输器件 光控制器件 光探测器件 光存储 光电成像 光电显示 相干光源 非相干光源 光学元件
光波导 光纤 光控制器件 调制器 偏转器 光开关 光双稳器件 光探测器件 光电导型 光伏型 热伏型 各种传感器 光存储 光电成像 光电显示

12 光电子技术的应用 光纤通信、传输 光信息处理 分光分析 光应用计算 光空间传输 光盘存储器、全息照相存储器 光视频盘、光音频盘
二维信息处理匹配滤波器 信息处理器、激光打印机、传真机 光计算机 同步激光超精密分光分析 大气污染气体分析、医用气体分析 同位素浓度测定、同位素分析 激光诊断微等离子体 超快过程分析 长距离、大容量、宽带数字通信 模拟通信 局域网通信 太阳光的光纤照明 激光雷达、激光陀螺、激光传感 光纤传感系统 精密测量、全息测量、在线测量 短距离简单图象通信 光遥感、光开关 光在线检测

13 例：波分复用光通信系统 Wavelength Division Multiplexing (WDM) Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA) 光放大器 功放 发射机 接收机 预放 线放 复用器 解复用器 信号 光通信：光波频率~ , 允许高频调制， 目前商用水平：每路 *通信容量大 *不受电磁干扰 这个系统中都包含了哪些光学功能元件？ 发展趋势：路数增多，信道间隔更小， 传输距离加长

14 例：电视系统 （CATV） 这个系统中都包含了哪些功能（光学元件）？ 树状系统，广播式 发展趋势：光纤到小区（到路边） 到户（到桌面）
EDFA功放 电视台演播室 EDFA中继放大 小区（楼）接收 用户 这个系统中都包含了哪些功能（光学元件）？ 发展趋势：光纤到小区（到路边） 到户（到桌面） 视频信号和数字信号共用线路（双向传输） 树状系统，广播式

15 例：光纤网络 光交叉互连节点 ( Optical cross-connecter, OXC)
OADM 光交叉互连节点 ( Optical cross-connecter, OXC) 光上/下话路节点(Optical add/drop multiplexer, OADM) 在光的层面上不仅完成信号的传输，而且完成信号的路由控制； 快速综合信息业务网

16 基础：各种技术共同的基本规律 光电子学 光电子技术 非线性光学 强光光学效应 电 光 效 应 磁 光 效 应 弹 (声)光效应
半导体光电子学 光电转换效应 发 光 效 应 非线性光学效应 导波光学 非线性光学效应 介质导波效应 傅立叶光学 激光与红外物理学 混频 移频 锁模 调 激光 Q 光载波源 反馈 中继 偏振 隔离 耦合 波导 光信号传输 探测 显示 光信号接收 基础：各种技术共同的基本规律 存储 全息 滤波 共轭 频谱 卷积 相关 逻辑 延迟 放大 补偿 整形 解调 光信号处理 复用 传感 调制 偏转 开关 光信号加载 光电子技术

17 版权声明 本课件根据作者多年教学经验制作。课件中 Flash 动画和图片由课件作者从网络上搜集，原作者不详，所有版权归原作者所有，请勿另作它用，否则责任自负，本课件作者不承担连带责任。 由发布者设计和编写的内容采用 知识共享 署名-相同方式共享 3.0 未本地化版本 许可协议进行许可。课件内容会经常更新，详见作者网站上的《光电子学》课件发布页面。