光电子技术(前言)

光电子技术参考教材1.光电子技术（第二版），潘英俊，2010年2月,重庆大学出版社2.微波与光电子学中的电磁理论（第二版），张克潜、李德杰著，2001年5月，电子工业出版社3.光波导理论与技术（第一版），李玉权崔敏编著，人民邮电出版社，2002年12月4.光波工程，[日本]国分泰雄著，（先进光电子技术丛书），科学出版社，2002年最终成绩结构平时成绩50%+期末考试成绩50%平时成绩1、出勤：缺3次以上课，平时成绩为零，直接重修；2、作业：缺3次以上，平时成绩为零，直接重修；前言全球光电产业背景全球光电产业发展趋势我国光电产业的诞生我国光电产业概况光电子学科发展史20世纪70年代中期“美国硅谷”电子时代1986年“国家863计划”我国高科技健康发展的道路半导体光电子器件＋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具有强大生命力的信息光电子产业。光纤通信发展趋势“新摩尔定律”前言——全球光电产业发展背景前言——光电子产业的分类按照国际产品产值统计及产业层次产业类别产业内容光电子材料与元件光电材料光学玻璃、光塑料、光学晶体、半导体光电材料及外延材料等光电元件发光器件、光探测/接收元件、太阳能电池等光电显示LED显示、液晶显示、等离子体显示、有机发光二极管、有机电致发光显示、场致发光显示等光输入/出扫描仪、表格阅读机、文字识别机、数码相机、激光打印机、激光复印机、光传真机等光存储CD、VCD、DVD及光盘机、刻录机等光通信元器件单模/多模光纤、光纤连接器等有源器件光放大器、光源-光纤耦合器、光源-探测器耦合器、光源封装器件、光泵浦器件等无源器件光开关、光耦合器、光衰减器、光隔离器、分光器、波分复用器等系统与设备光纤传输设备、光纤区域网络设备、光纤通信检测与监控设备、光纤系统等激光及其它应用激光器半导体激光器、固体激光器、气体激光器、染料激光器、准分子激光器等激光应用激光工业加工、激光医疗、激光武器、激光科研及其它应用其它光传感器（光电、声光、光纤等）、光学器材等根据《激光集锦》1997年报导，世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占55%欧州占22%日本及太平洋地区占23%在世界激光市场上日本在光电子技术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占首位；而在激光材料加工设备方面则是德国占首位。前言——全球光电产业发展趋势前言——全球光电产业发展趋势1400亿美元1800亿美元4500亿美元0100020003000400050001998年2000年2010年光电子产业在全世界的产值美国政府将光电子技术列入“美国国家关键技术”、“商务部新兴技术”和“国防部关键技术”的研究计划。1995年，美国光电子工业发展协会（OIDA）在考察和对比了美国和日本的光电子技术发展情况后，认为美国在光通信产业要注意市场开发，在光电显示领域要加强制造业，在光存储方面要加强研究开发，并制定了5年、10年的发展规划。如今，美国在光通信和光显示产业等方面已赶上和超过日本。1998年，美国在亚利桑那州南部的Tucson，以亚利桑那大学为中心建立了“光谷”。主要从事精密电子零件、电子设计软件研发、定位系统、激光、电子资料传输与储存，以及大型光学镜片及零件的生产与服务。在过去的十年里，图森市及周边地区的人口超过了一百万，同时亚利桑那州从事光学产业的工人从十年前的2500名、产出1．8亿美元发展到了现在的25000名工人产出23亿美元。前言——全球光电产业发展趋势（美国）“美国光电产业21世纪发展目标”使美国光电产业在全球处于领先地位；在光电能源转换技术方面夺取竞争优势；光电产业市场占有率和产品增长率持续发展；使光电产业对投资者具有更大的吸引力。前言——全球光电产业发展趋势（美国）发展特点：1.集中于军事领域光电子研发美国国防的需求是光电产业发展的一大动力。“机载激光器”计划“基于空间的激光器”研究计划2.光电子产业集中度高大型厂商透过垂直整合，形成庞大的生产体系，这类大厂占全美光电厂商总数虽不及10%，但却占有超过85%以上的产值。3.协调大学与企业之间的分工与合作光电子技术中心大型“康采恩”哥伦比亚大学及康奈尔大学的学者及学生参与施乐、惠普、摩托罗拉的实际研发。4.与国际广泛合作联合光电子计划前言——全球光电产业发展趋势（美国）前言——全球光电产业发展趋势（日本）日本是世界各国中最早认定“21世纪是光的世纪”的国家。20世纪80年代以来，光电子产业在日本蓬勃发展起来，产业规模以平均每年10%～20%的速度递增，一跃成为世界光电子产业的头号大国。日本在半导体激光器、激光打印机、液晶显示器、光盘产业等方面长期处于垄断地位。日本在光电子领域的这种领先优势，虽然在近几年受到了美国、欧盟以及其它一些新兴的工业化国家及地区(如韩国、中国台湾地区)的挑战而有所削弱，但其领先地位一直没有被动摇，特别是在消费光电子领域，如激光音响、影碟机、激光打印机、传真机、数码相机、平面显示器、光驱、光纤组件系统等。据日本光产业技术振兴协会（OITDA）发表的光学产业日本市场产值统计与预测，2003年度（2003/4～2004/3）总产值达7.8万亿日元，年增率19.8％；2004年度（2004/4～2005/3）产值可望达8.4万亿日元，年增率13.8％；而2005年度预计增长10.4％，总产值突破9万亿日元。对日本光电子产业的中长期需求预测结果显示，2010年，日本国内生产需求为122000亿日元，1995-2010年度的平均年增长率为10.1%。与政府预测的日本国内15个产业领域需求增长率相比，光电子产业处于第二位，说明光电子产业仍是今后需要以更高速度增长的领域。前言——全球光电产业发展趋势（日本）从光电子设备的细目来看，光盘为14897亿日元（占53%），光输入输出设备8462亿日元（30%），光传输设备2446亿日元（9%），光传感器1005亿日元（4%），激光加工设备420亿日元（2%）。0102030405060光盘光输入输出设备光传输设备光传感器激光加工设备4914131162205101520253035404550显示元件发光元件光纤光敏元件复合光元件光传输网络太阳能电池前言——全球光电产业发展趋势（日本）按美国光电子工业发展协会的看法，日本在显示器、光存储、光通讯及硬拷贝组成的光电子产业中已超过了美国和欧洲，在世界上占主导地位。日本在光电子领域之所以能创造和保持领先优势，可归结为下面三个因素:1.成立“光产业技术振兴协会”每年3月“日本光产业动向”，每年7月“InterOpto展览”2.政府对光电子研究的支持日本对于光电子领域的科学技术研究主要是由通产省给予支持。光电子联合研究实验室“激光五年计划”3.企业大力研发和生产光电子产业首先在日本形成，还有一个重要的原因就是日本企业注重生产技术和消费市场的开发。如NEC公司、日本电报电话公司(NTT)等，都建立了自己的光电子基础研究实验室。前言——全球光电产业发展趋势（德国）在欧洲地区激光产业发展最快的是德国，特别是激光材料加工方面处于世界领先的地位。1986年德国提出了1987-1992年《激光研究与激光技术》资助重点的BMFT资助计划，在这五年期间实际投资为2亿6千2百万马克，资助重点与经费分配为：激光器与元件36%，应用技术与系统集成48.9%，激光测量与激光分析12.2%，其它2.3%；也就是说约72%的经费用于激光材料加工的课题（光源、元件、系统和方法）。承担课题的有科研集团（FHG、MPG、GFE）6个科研所，9个大的激光中心，高校研究所中的30个科研组，共约900名科研人员参加。在这期间建立的比较著名的研究所和中心有：夫朗和费激光技术研究所、柏林固体激光研究所、汉诺威激光中心、斯图加特光束应用研究中心等。前言——全球光电产业发展趋势（德国）战略目标是：开创21世纪激光技术领域科学技术基础。支持革新激光技术，以保持和加强激光器生产与激光工业应用在国际上的竞争能力。消除激光应用中的科学技术障碍。激光加工技术国家级激光中心、激光加工生产线大众汽车厂的齿轮激光加工生产线；奔驰汽车厂共有18个厂房，其中有8个厂房安装了激光加工生产线；西门子公司建立了线包引线激光点焊生产线，接触器铁芯、衔铁激光焊接生产线，集成电路激光微调生产线及半导体硅片激光毛化及退火生产线等。前言——全球光电产业发展趋势（各国动态）美国将光电子确定为国家重点发展技术，建立了若干个光子学技术中心，以及位于亚利桑那大学的“美国光谷”；法国国家科研中心、法国电信公司和阿尔卡特公司在巴黎南部联合建立了国家级光电子技术基地，成为法国光电子技术领域具有国际先进水平的研究与开发中心；德国确定光电子是21世纪初保持德国在国际市场上的先进地位至关重要的九大关键技术之一；英国实施阿维尔计划，意图抢占光电子信息制高点；日本通产省联合十多家大公司组建了光子技术研究所；澳大利亚成立了光子联合研究中心，重点开拓信息技术和新产品；我国在武汉建立的“中国光谷”，经过近10年的发展，在光电子产业的研究与开发方面已跻身世界光电子产业领军集团。前言——全球光电产业发展趋势总的来看，光电子产业各领域呈现出以下发展态势：光器件向小型化、高可靠、多功能、模块化和集成化方向发展；光显示向真彩色、高分辨率、高清晰度、大屏幕和平面化方向发展；光输出/入产品向多功能、高速化、低成本方向发展；光存储将更多地采用新技术和新材料，开发新一代高密度、高速光存储技术和系统；光通信向超大容量、高速率和全光网方向发展，特别是超大容量DWDM智能光网将成为主要的发展趋势；激光技术向全固化、超短波长、微加工和高可靠性等方向发展，激光技术与其它学科的融合以及应用领域范围将不断扩大。光子计算与光信息处理产业、全光电子通信产业、光子集成器件产业、聚合物光纤光缆产业、聚合物光电器件产业和光子传感器产业等，将成为未来光电子产业发展的重要组成。前言——我国光电产业的诞生国家863计划支持将光电子器件及其集成技术列为一个主题，同时国家自然科学基金委员会也布局了光电子学和相关学科的研究工作。高素质研发队伍的形成中科院半导体所清华大学武汉邮电科学院信息产业部电子13所中科院长春光机物理所北京大学华中科技大学吉林大学、天津大学、南开大学、东南大学、南京大学、重庆大学、信息产业部电子44所等。前言——我国光电产业的诞生国家863计划又是启动和发展我国信息光电子技术的动力，促使我国信息光电子技术取得长足的进步，已基本掌握本领域中主要的关键技术。先进的量子阱光电子材料和器件技术；量子阱DFB-LD制造技术；量子阱DFB-LD+EA调制器PIC技术；适应于DWDM系统和增益平坦、具有功率锁定的EDFA制造技术；包含光源（LD）、光探测器（PD）在内的光发送/接收模块单片集成（DEIC）技术；与偏振无关的半导体光放大器（SOA）为代表的能带工程应用技术；以蓝光发光器件（LED）为代表的第三代半导体（GaN）材料和器件技术；前言——我国光电产业的诞生光电子技术研究成果的转化产业基地在863计划支持下，建设了北京、武汉、深圳、上海、长春、石家庄。我国信息光电子产业的群体武汉烽火集团，深圳飞通光电子技术有限公司，深圳开发科技股份有限公司，北京海特光电子公司，福创公司、河北立德电子有限公司，汇能公司、长春新产业公司、郑州雪城公司，上海北大蓝光公司，博为公司等等。我国光电产业概况——长春·中国光谷长春的光电子产业基地建设，发挥本地优势，重点发展光材料，发光器件、光显示、激光技术和光电仪器，其中正在进行的项目有投资2.9亿元的微光夜视仪工程，投资5亿元的当代最先进发光显示器（如液晶显示屏导光板等）生产项目，以及首批投资13.5亿元的生产第三代手机、数码相机、高亮度发光外延片及芯片、笔记本电脑用的镁合金外壳材料项目工程等。我国光电产业概况——武汉