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(huì)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(zhǔn)確、精密等特點(diǎn)，且該技術(shù)的運(yùn)用有利于全面提高產(chǎn)品的加工水平，同時(shí)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(gè)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(guó)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(guó)軍隊(duì)在閱兵式上展示了各樣的先進(jìn)武器，包含多種車載、機(jī)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(jìn)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(jì)迅速發(fā)展起來(lái)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(gè)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(shí)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(jìn)程

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，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(yáng)能電池以及集成光路等。太陽(yáng)能電池在我們的生活中應(yīng)用很是廣泛。太陽(yáng)能電池是利用光電子技術(shù)，通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光能與電能間直接轉(zhuǎn)化的材料。第一塊太陽(yáng)電池于1883年由美國(guó)發(fā)明家菲特用硒和金成功制得。隨著人們對(duì)于半導(dǎo)體的進(jìn)一步了解，第一個(gè)以硅作為主要元素的太陽(yáng)能電池在1954年誕生在貝爾實(shí)驗(yàn)室。此后太陽(yáng)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(yáng)能電池?fù)碛性S多傳統(tǒng)電池不具備的優(yōu)勢(shì)，它轉(zhuǎn)換效率高、工作穩(wěn)定性較強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、技術(shù)發(fā)展成熟，另外該裝置在發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的有害物質(zhì)極少，有望成為未來(lái)中國(guó)主要的發(fā)電途徑之一。除此之外，科研人員們利用太陽(yáng)能電池制造出的太陽(yáng)能汽車也是汽車行業(yè)最新的技術(shù)，該項(xiàng)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(jìn)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(yùn)用光子進(jìn)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(shí)現(xiàn)的。“集成電路”這一名詞是在20世紀(jì)70年代才被提出的，直至當(dāng)下，雖說(shuō)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(hào)間的轉(zhuǎn)化，具有許多傳統(tǒng)集成電路不具備的優(yōu)勢(shì)，比如其傳輸速度和效率遠(yuǎn)大于集成電路，傳輸信號(hào)準(zhǔn)確度高、可靠性強(qiáng)，在未來(lái)信息化的社會(huì)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(jì)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(guò)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(lái)完成信息的傳輸，完成聲音、數(shù)據(jù)以及圖像信號(hào)的交換以及分配。

光纖傳輸也是一種運(yùn)用光電子技術(shù)進(jìn)行信息獲取的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)將光導(dǎo)纖維作為僅需數(shù)據(jù)以及信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，用來(lái)快速傳輸數(shù)字信號(hào)以及模擬信號(hào)，并且達(dá)到視頻傳輸?shù)囊蟆，F(xiàn)階段，光纖已經(jīng)代替銅線，進(jìn)入各個(gè)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(jìn)行例如XRD以及紅外紫外探測(cè)等物理性質(zhì)測(cè)試。XRD（X-ray diffraction）即X射線衍射是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用于材料、冶金等學(xué)科研究上的基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)將樣品放入材料X射線衍射儀進(jìn)行X射線衍射，由此獲得其衍射圖譜，以便進(jìn)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(cè)在軍事、國(guó)防等方面有著廣泛應(yīng)用。紅外探測(cè)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(xiàng)技術(shù)獲取信息的質(zhì)量準(zhǔn)確度高且該技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)所廣泛，所以在軍事領(lǐng)域占有越來(lái)越重要的地位。另外紫外線探測(cè)技術(shù)還可以用來(lái)探測(cè)火焰，通過(guò)測(cè)量紫外光譜來(lái)探測(cè)火源，以此來(lái)獲取火災(zāi)信息，有效地對(duì)其進(jìn)行防控，以保證安全。以上三種物理性質(zhì)測(cè)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(cè)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(guò)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(dá)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(shì)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(guò)氣體產(chǎn)生等離子效應(yīng)，并由此發(fā)射出紫外線，從而達(dá)到顯示光電信息的目的。等離子顯示器的對(duì)比度較高、屏幕亮度均勻、色彩還原度高且對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，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(tái)激光器和導(dǎo)光系統(tǒng)構(gòu)成，將激光導(dǎo)到需要實(shí)行手術(shù)的部位，利用激光將組織汽化，達(dá)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(dòng)程度，提高手術(shù)效率；激光手術(shù)刀對(duì)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(shí)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(jì)算機(jī)、超高速運(yùn)算、立體顯示器以及激光測(cè)量等方面。激光測(cè)量主要是利用二極管對(duì)目標(biāo)發(fā)出脈沖，其中脈沖為激光，激光經(jīng)過(guò)目標(biāo)物的反射后發(fā)生散射，部分散射光被傳感器接收并通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行成像。成像過(guò)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(duì)及其微弱的電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。由此對(duì)發(fā)出脈沖到接收光信號(hào)之間的時(shí)間進(jìn)行記錄，并以此達(dá)到測(cè)量距離的目的。該項(xiàng)技術(shù)具有測(cè)量速度較快、精度高且對(duì)被測(cè)物體影響極小的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段，激光測(cè)量已經(jīng)廣泛應(yīng)用到激光光譜分析、激光跟蹤、激光測(cè)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(dāng)中，不斷方便并且改變?nèi)藗兊纳睢?008年中國(guó)北京奧運(yùn)會(huì)，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(rèn)為是21世紀(jì)的第一主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，該項(xiàng)技術(shù)的戰(zhàn)略地位極為重要，代表了現(xiàn)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制高點(diǎn)?？偠灾怆娮蛹夹g(shù)的不斷發(fā)展也會(huì)更加方便人們的生活，更強(qiáng)有力地帶動(dòng)社會(huì)發(fā)展。

（指導(dǎo)老師：高彤宇）

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北京市東直門中學(xué) 北京市 100000