光电子学是指光波波段,即红外线、可见光、紫外线和软X射线(频率范围3×1011Hz~3×1016Hz或波长范围1mm~10nm)波段的电子学。光电子技术在经过80年代与其相关技术相互交叉渗透之后,90年代,其技术和应用取得了飞速发展,在社会信息化中起着越来越重要的作用。主要应用领域有光盘,激光,半导体等领域。
光电子学是指光波波段,即红外线、可见光、紫外线和软X射线(频率范围3×1011Hz~3×1016Hz或波长范围1mm~10nm)波段的电子学。光电子技术在经过80年代与其相关技术相互交叉渗透之后,90年代,其技术和应用取得了飞速发展,在社会信息化中起着越来越重要的作用。由光子技术和电子技术结合而成的新技术,涉及光显示、光存储、激光等领域,是未来信息产业的核心技术。由光学和电子学结合形成的技术学科。电磁波范围包括X射线、紫外光、可见光和红外线。光电子学涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能,并进行处理或传送;有时则将电信号再转换成光信号或光图像。在光盘技术的促进下,近年来可见光半导体激光二极管和发光二级管得到了较快的发展。蓝绿光可见光半导体激光二级管(LD)和蓝绿光半导体发光二极管、黄橙红光可见光激光二极管和高亮度黄橙红绿光发光二极管都已商品化。今后的发展需要继续解决提高亮度,降低价格,提高使用寿命等问题。近红外半导体激光和发光二极管的发射波长为0.8~1.0μm。近红外半导体激光二光电子极管主要用于光纤通信和作为固体激光器的泵浦源(替代闪光灯泵浦源)。在1.3μm和1.55μm近红外半导体激光二极管商品化之后,其发展势头受到很大影响,甚至出现了停止发展的迹象。随着短距离局域网和二极管泵浦固体激光器的迅猛发展,又出现了新的发展。目前研究开发主要集中在单频工作、模式稳定以及提高输出功率等方面。近红外发光二极管主要有超发光二极管和谐振腔发光二极管。超发光二极管是光纤陀螺仪的最佳自选光源,与一般的发光二极管相比,可提供较高的输出功率和相对窄的发射谱。目前,在50mA工作电流下,单管超辐射输出功率的研究水平最高达到50MW,最窄谱宽为15nm。谐振腔发光二极管是一种有前途的发光二极管,其实验和理论效率比传统发光二极管高5~10倍。激光技术是一项前沿科学技术发展不可缺少的支柱。作为光电子主导产品的激光器的发展,经历了原理上的四次变革,体积日益变小,功率不断增大,可靠性和功率得到了很大的提高。半导体二级管激光器和固体激光器技术和发展十分迅速,其中最为突出的进展是固态化。现今,固体激光器的平均输出功率已从百瓦级提高到了千瓦级。半导体激光器的功率也有很大提高,其结构和其他性能也正在经历重大变化。与此同时,还开发出了实用价值高的新波长和宽带可调谐激光器,包括对人眼无伤害的1.54μm和2μm的激光器、蓝光激光器和X光激光器。光纤是随着光通信的发展而不断发展的,各种结构和类型的光纤支持着光通信产业的发展。目前,单根光纤传输的信息量已达到万亿位。光纤作为光通信信息传输的介质,它的色散和损耗将直接影响到通信系统的传输容量和中继距离,而常规的单模光纤已不能满足新一代通信技术的要求,因此光纤技术又有了新的发展。迄今,光纤已经经历了由短波长(0.85μm)到长波长(1.3~1.55μm),由多模到单模光纤以及特种光纤的发展过程,并开发出了色散移位光纤、非零色散光纤和色散补偿光纤。平板显示(FPD)技术包括液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、电致发光显示(EL)、真空荧光显示(VFD)和发光二极管显示(LED)等,除在民用领域的广泛应用外,已在虚拟显示、高清晰度显示、语言和图形识别等军用领域应用。近年来,液晶显示以及其他平板显示器件和技术正在大力地改进,如为解决等离子体显示发光效率、亮度、寿命、光串扰和对比度等问题,正在进行诸如大面积精细图形制作和保护层等工艺方面的改进,并取得了较快进展。从整体来说,平板显示技术将继续向着彩色化、高分辨率、高亮度、高可靠、高成品率和廉价方向发展。随着半导体技术的迅速发展,各种类型的光电探测器,如电荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏阵列探测器等应运而生,取得了重大进展。进入90年代,光电探测器的发展方向除了开发高速响应光电 探测器外,其重点是开发焦平面阵列为代表的光电成像器件。红外焦平面阵列制作技术的日臻完善,使红外探测技术进入了第二代。当前,降低成本是红外探测器在民用领域得到广泛应用的关键。21世纪,红外焦平面阵列开发方向,一是在现有基础上提高分辨率,二是开发多功能和智能化焦平面阵列。随着光通信、光信息处理、光计算等技术的发展,加之材料科学和制造技术的进展,使得在单一结构或单片衬底上集成光学、光电和电子元器件成为可能,形成具有单一功能或多功能的光电光电子子集成回路(OEIC)和集成光路(IOC)。目前,商品化的集成光路产品有调制器、开关和分路器以及采用集成光路相干通信系统、光纤陀螺、激光光纤多普勒干涉仪等系统,以及用于光纤传输试验的单片集成光电子集成回路。预计到2020年,光电子集成回路和集成光路的发展速度将相当于20世纪70年代的微电子技术,多功能集成光学器件和光电子集成器件将系列化,集成光学信号处理速度将达到1GHz。我国光电子行业在科研上起步较早,也有一批水平较高的应用成果,其中光纤通信的发展尤快。在国防上的应用也开展较早,如靶场用的激光、红外、电视等光测设备,以及红外导引装置、红外热像仪、激光测距仪、微光夜视仪等。但民用市场开发较晚,真正能形成较大生产规模的产品不多。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。鉴于上述情况,我国光电子技术发展战略总的指导思想是:有限目标、突出重点、科技领先、形成规模、开拓市场,在八五、九五计划基础上,使有基础的企业和研究所分别形成规模生产和研究开发中心,使我国光电子元器件初步形成基本配套的产业,满足市场的需要。