光电子技术论文

光电子技术论文1

　　摘要：电子技术是始于十九世纪末，发展于二十世纪的一门新兴技术，是近代科学技术发展的一个重要标志。电子技术主要是研究电子器件及其应用，因此随着电子技术的飞速发展，各种新型电子器件和产品层出不穷。从而使电子技术在人们生活中得到更多的应用，满足人们的生成和生活需求，也促进了社会建设和经济发展。

　　关键词：电子技术;发展;应用

　　引言

　　二十一世纪，人类进入以微电子技术、电子计算机和因特网为标志的信息时代，而电子电路是信息产生、存储、传输和处理的物理基础，因此电子技术在促进人类社会各个方面的发展起到愈来愈重要的作用。电子技术是研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术，是其他高新技术发展的基础，因而电子技术的飞速发展是带动社会生成力水平提高的重要源动力。

　　1、电子技术发展历程

　　电子技术是十九世纪末、二十世纪初发展起来的一种新兴技术。由于物理学的重大突破，使得电子技术得以迅猛发展和广泛应用，并促使人类科学技术水平上了一个新台阶。

　　1883年美国发明家爱迪生发现了热电子效应，随后在1904年J.A.Fleming利用这个效应制成了电子二极管，并证实了电子管具有“阀门”作用，其首先被用于无线电检波中。1906年美国的L.D.Forest在Fleming的二极管中加入了第三个电极――栅极而发明了电子三极管，从而树立了早期电子技术上最重要的里程碑，即使人类进入了电子管时代。

　　由于电子管制造成本高、体积大、能耗高、寿命短、噪声大，并且制造工艺也十分复杂。为了解决这些问题，科学家们进行了各种尝试。1948年美国贝尔实验室的布拉顿、巴丁和肖克利所在的研究小组发明了一种点接触晶体管。这是一种全新的半导体器件，它体积小，电性能稳定，功耗低。这项发明自从1948年公布于世起，很快就应用于通信、电视、计算机等领域，促进了电气和电子工程技术的飞速发展，从而使人类进入了晶体管时代。

　　1958年，利用单晶硅材料，世界上第一片集成电路(Integrated Circuit，IC)在美国德克萨斯州诞生了，使人类进入了集成电路时代。到20世纪60年代末，在大约四分之一英寸见方的小硅片上可以集成6800个晶体管和数千个其他元件。从20世纪70年代起，集成电路技术飞速发展，各种大规模集成电路(Large Intereated Circuit)和超大规模集成电路(Very Large Intereated Circuit)层出不穷。至今集成电路的集成度已提高了500万倍，特征尺寸缩小200倍，单个器件成本下降100万倍。由于集成电路成本低、尺寸小、可靠性高、电性能优良等优点，从而引起了工业系统、通信系统、控制系统、计算机系统、测量系统以及生物医学系统的革命性发展。

　　2、电子技术的发展现状

　　现阶段电子技术的发展状况主要是以下三种技术为主：

　　(1)DSP技术

　　数字信号处理(Digital Signal Processing简称DSP) 是指将模拟信号通过采样进行数字化后的信号进行分析、处理，它侧重于理论、算法及软件实现。要实现这些算法，特别是要实时的完成某些算法就需要有特殊的硬件支持，这就是数字信号处理器 (Digital Signal Processor)。DSP是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展，特别是数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。DSP产品将向着高性能、低功耗、加强融合和拓展多种应用的趋势发展，DSP芯片将越来越多地渗透到各种电子产品当中，成为各种电子产品尤其是通信类电子产品的技术核心。

　　(2)EDA技术

　　电子设计技术的核心就是EDA技术。EDA技术即电子设计自动( Electronic Design Automation)技术，是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门技术。EDA技术是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，与电子技术、微电子技术的发展密切相关。同时它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以计算机作为基本工作平台，利用计算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学等多种计算机应用学科的最新成果而开发出来的一整套电子CAD通用软件工具，是一种帮助电子设计工程师从事电子组件产品和系统设计的综合技术。EDA技术的出现，为电子系统设计带来了一场革命性的变化。

　　(3)嵌入式技术

　　嵌入式是一种专用的计算机系统，是作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式控制器。事实上，所有具有数字接口的设备都使用了嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域，对各行各业的技术改造、产品更新换代、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。

　　3、未来电子技术的发展趋势

　　随着科学技术的发展，人们开始从多个方面来发展半导体技术，通过发展电子技术来满足社会生产的需要，而不仅仅局限于提高现有的工艺。这些途经有：SOC技术、MEMS(微电子机械系统)技术等。

　　SOC(System on Chip)这一概念是从整个系统的角度出发，把处理机制、模拟算法、软件、芯片结构、各层次电路直至器件的设计都紧密结合起来，用一块芯片实现以往由多块芯片组成的一个电子系统的功能。SOC的出现，使得电子技术由电路集成转向系统集成发展。由于SOC技术能综合并全盘考虑整个系统的各个情况，因此与传统的多芯片的电路系统相比，在性能相当时能降低电路的复杂性，从而使得电路成本下降，可靠性提高。所以，SOC是电子技术发展的新途径。

　　MEMS则是微电子技术与其他学科结合的典型。其将传感器、执行机构和相应的处理电路集成在一起。MEMS将电子系统与外界环境联系起来，系统不仅能感应到外界的信号，同时能处理这些信号并做出相应的操作。MEMS是微电子技术的拓宽和延伸，它将微电子技术与精密加工技术结合起来，实现了微电子与机械融为一体。MEMS技术及其产品开辟了一个全新的领域和产业，它们不仅能降低机电系统的成本，而且还能完成许多大尺寸机电系统所无法完成的任务。

　　结束语

　　随着生产和科学技术发展的需要，电子技术得到高度发展和广泛应用，它对于社会生产力的发展，也起着变革性的推动作用。电子技术水准是现代化的一个重要标志，是实现现代化的重要物质技术基础。

　　[参考文献]

　　[1]梁石锋.浅析电子工程的现代化技术[J];电子世界，20xx年11期.

　　[2]谭会生.EDA技术及应用[M];西安： 西安电子科技大学出版社，20xx.

　　[3]符意德.嵌入式系统设计原理及应用[M];北京：清华大学出版社，20xx.

光电子技术论文2

　　摘要：自上世纪六十年代光电子技术诞生至今, 光电子技术的高速发展使其在各个领域中得到了广泛的应用, 极大的推动了世界经济发展。对光电子技术的研究进展及发展态势进行探析, 有助于明确光电子技术的未来研究方向, 促进未来信息产业形成。文章分析光电子技术在各个方面的研究进展及其发展态势。

　　关键词：光电子技术; 研究进展; 发展态势;

　　1 光电子技术

　　光电子技术又被称之为光电子信息技术, 是一种实现光能与电能之间相互转换的新型技术。近些年, 光电子技术的迅速发展使其在国内诸多领域中的应用越来越广泛, 由于信息容量增长与社会经济的双重需要, 使微电子学与电子学在高速度与高容量特征的局限性变得越来越突出, 这也使其难以满足时代对技术的发展需求。而光在信息处理中具备的高速度与高频率优势也使光电子技术越来越受到人们的关注, 将存储、数据传输、显示及信息检测等功能与光电子技术进行融合, 也已经成为当下人们对光电子技术进行深入研究的热点课题。

　　2 光电子技术的研究进展

　　2.1 新型激光器方面的研究进展

　　光电子技术的应用核心便是激光器, 激光器的发展带动了光电子技术的兴起, 这也使人们纷纷致力于新型激光器的研发。而半导体激光器便是重要的研究成果之一, 并已经在各个领域中得到了广泛的应用。科研人员还对激光器的新材料新结构进行研究, 这也促使半导体激光器开始向着大功率、中远红外波长、宽带宽及短波长的方向进行发展。而全固化固体激光器的出现使其成功取代了传统的固体激光器, 另外在原子激光器等其他类型的新型激光器研究中也取得了较大的研究进展[1]。

　　2.2 硅基光电子技术的研究进展

　　在硅基光电子技术的研究中, 国外研发出了许多种硅基发光材料, 例如超晶格、掺铒硅、硅基异质外延、量子阱材料、多孔硅等, 这也使硅与锗的发光效率得到了不断提高。Kimerling等人在SOI中成功实现了对硅波导与掺铒硅发光管的集成。Hirschman等人则实现了在同一硅片中利用硅微电子工艺对多孔硅发光馆与双极晶体馆进行了集成。此外, 英国科研学者还研制出一种能够在室温环境中发光的全硅LED二极管, 这也使光电技术越来越向着全硅光电集成的方向进行发展。

　　2.3 光电子材料方面的研究进展

　　1993年, IBM公司的科研人员利用半导体激光器与聚合物电光调制器对六个电视信号进行了同时传输与接收, 并通过聚合物调制器取得了较高信噪比。在有机聚合物合成、加工方面, AKZO NOBEL公司实现了对聚合物热光开关的批量生产, 同时, 在聚合物超快全光开关中的研究也取得了一系列的成果。此外, 聚合物电光调制器则在计算机平行互联、CATV、相阵列系统及高比物网络中也获得了很大突破。

　　2.4 光计算与光互连方面的研究进展

　　在光互连方面, 科研人员对计算机光互联、光交换网络这两个方面进行研究, 在光计算研究中, 针对通用性与专业性光计算系统的研究, 并在系统算法与体系的研究中取得了一定的进展。国外在光计算与光互连方面则已经开始了对路由器中原有的电开关采用全光学矩阵开关进行代替的研究, 同时, 国外在光计算方面也取得了较大的研究进展[2]。

　　2.5 光存储方面的研究进展

　　在光存储方面, 科研人员集中在提升光存储容量方面的研究, 并通过双光头读写技术与复膜技术使光存储的容量提升到了数Gb范围。同时还对光调制器与集成激光器面阵进行了研究, 并成功解决了光存储中点存储密度极限问题。如今, 科研人员对光存储方面的研究主要集中在近场控制上, 这也使近场存储技术有望成为盘式存储中的一大关键技术[3]。

　　3 光电子技术的发展态势探析

　　如今, 光电子技术已经在硅材料、太阳能光伏发电、生物医学及液晶显示屏中呈现出迅猛发展态势, 在硅材料中, 通过硅晶体来制造光电二极管, 能够生产出更多的先进数字设备, 提高设备性能, 使其响应速度更快、量子效率更高、工作范围更大, 这也使硅光电子技术成为未来光电子技术的重要发展方向。在太能阳光伏发电中, 太阳能电池的半导体材料是实现光能与电能转换的重要元件, 由于能源紧缺形式, 科研人员已经开始将光电子技术应用到太阳能电池的生产当中, 通过更多电子元件与材料的制造来提高光电转化效率, 这也使光电子技术在太阳能光伏发电中具备极为广阔的发展前景。在其他尖端技术的发展中, 光电子技术也呈现出高速发展态势, 如光互连、光计算、光存储等方面, 这些都将在不久的将来得以实现, 并且在运算速度、存储容量等也将得到大幅度的提升。在生物医药领域中, 光电子技术也成功在诸多生物医疗仪器中得以应用, 实现了对生物医学的光学探测, 如HIV病毒检测等。在液晶显示屏中, 光电子技术的应用实现了有源阵列液晶显示屏的生产。光电子技术还能通过光刻技术对色滤波器阵列与薄膜晶体管阵列进行制造, 并且还能通过光学检测技术对显示器产品进行监视, 正是这些作用, 使光电子技术贯穿于液晶显示器的整个生产流程, 在液晶显示屏制造领域中正发挥着越来越重要的作用, 这也使光电子技术在液晶显示屏制造中具备良好的发展态势。

　　参考文献

　　[1]舒浩文, 苏昭棠, 王兴军, 等.面向中红外应用的硅基光电子学最近研究进展[J].电信科学, 20xx, 31 (10) :29-42.

　　[2]王兴军, 苏昭棠, 周治平.硅基光电子学的最新进展[J].中国科学:物理学力学天文学, 20xx, 45 (1) :15-45.

　　[3]任政企.光电子技术发展态势及实践探究[J].硅谷, 20xx, 7 (13) :5-6.

光电子技术论文3

　　摘要：光电子技术的应用十分广泛,如其在现代通讯技术、先进制造技术、信息技术和国防领域中的应用。本文在对国内外光电技术发展现状研究的基础上,提出了光电子技术在激光、太阳能和LED产业中的应用,并对其应用前景进行了展望。

　　1 引言

　　当今人类处于信息时代，信息渗透于农业生产、商业活动、医疗卫生、国防军事乃至日常生活的哥哥方面。在空间科学、生命科学、遥感测绘等领域中都拥有大量科学信息要求在有限的时间、空间、甚至实时的进行准确处理。信息技术的支撑学科是电子学和光学;光电子学则是由光学和电子学交叉形成的新兴学科，对信息技术的发展将起到至关重要的作用。

　　光电子学是光学技术和电子学技术的融合，靠光子和电子的共同行为来执行其功能，是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域，在当今信息时代愈发占有重要的关键地位。

　　2 光电子技术的出现和发展

　　光学的发展历程古老又漫长，电子学的发展则相对较短。光电子学作为这两个学科的交叉点是一门新型的学科。19世纪麦克斯韦的经典电磁理论证明了光的电磁性。1917年爱因斯坦提出了光的辐射与吸收。在20世纪60年代以前光学与电子学仍然是两门独立的学科。直到1960年世界第一台激光器诞生，激光的发明对人类的社会活动产生了广泛而深刻的影响。作为高技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类和生活的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已经在全球形成了超过千亿美元的年产值。[1]70年代以来，半导体激光器和光纤技术的突破，促进了光线传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科之间的相互渗透，形成了一个边沿的研究领域，即光电子学。

　　3 光电子技术的方向和热点

　　光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子技术及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息处理等。光电子技术不断地向前发展，特别是近年来，出现了很多新的发展趋势和研究热点。

　　3.1 激光及全息技术

　　多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成了多个应用技术领域，比如光电技术、激光医疗与光子生物学、激光加工技术、激光检测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、激光化学、量子光学、激光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、激光武器等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展[2]。激光全息三维图像的研究已经进行了40多年，在经济、生活领域已具有多种应用。 传统的全息摄影技术本质上是一种模拟的非实时性的繁琐的纯光学技术，近年来兴起的数字信息处理技术及有关器件设备(计算机、数码摄像机、CCD器件、新型液晶显示屏、空间光调制器、因特网等)和自动化控制技术不断冲击着传统的全息摄影技术，一些全息公司(如美国斑马图像公司等)推出了数字激光全息图，使它有了新的发展[3]。

　　3.2 大容量光存储技术

　　现代化信息社会对大容量、高速度的存储系统有着日益增长的需求。传统存储使用的磁盘技术发展相当成熟，但是它遇到两方面的困难：一是尺寸限制，二是信噪比难以提高。

　　光盘作为存储介质和光电子技术的使用，是大幅度提高存储容量的出路。采用短波长的半导体激光器，可以大幅度降低介质写读斑的大小，提高存储容量。

　　为进一步提高存储容量，一方面使用更短波长的的激光器进行光斑压缩;另一方面，也可通过改变存储介质和存储方法来提高存储量。与此同时，发展新型的集成激光器面阵和高密度半导体低维结构高速空间光调制器也将促进高密度存储技术的发展。近场光学存储，以超衍射分辨为特征，从根本上克服了点存储的密度极限限制，无疑是光盘存储的重要发展方向。其技术难点集中在近场距离的控制上，通过适当的技术手段，保持头盘间距能够限制在近场范围之内，近场存储有望成为下一代盘式存储的主要技术手段。[4]

　　3.3 光互连、光计算技术

　　在因特网迅速发展的今天，信息快速入网和出网的分派能力决定系统所传输的巨大信息量能实时利用的有效性。相对于光信息传输器件来说，光信息交换互连技术器件的发展不如光信息传输的发展快，因此有必要加强对光交换技术的研究。

　　光互连技术的内容主要包括光交换网络和电子计算机的光互连，这是在信息光学中最有广泛应用前景的研究领域。在光交换网络的光互连中，还应多研究在集成光学中的光波导交换开关、自由空间光学中的多级交换网络。

　　在电子计算机的光互连中，还应多研究芯片间的自由空间和波导光互连，插件板之间的自由空间和波导光互连，多处理器之间的自由空间或光纤互连及并行计算机的光学总成等。

　　以数值计算为目的的光计算研究分为专用性的光计算系统和通用性的光计算系统两大领域，数值的光学处理又分为模拟量编码和数字量编码两种。专用性计算系统主要包括以光学矩阵运算为主导的光学代数运算器通用的光计算系统的算法和体系，主要借助于已有的并行计算机的算法和体系。

　　在光互连和光计算领域的研究方面，国外的研究人员已经开始研究在路由器中用全光学矩阵开关来取代原有的电开关，并在光计算方面也取得了进展。

　　4 光电子技术的应用和创新

　　光电子技术具有精密、准确、快速、高效等特点，对传统产业的技术改造、新兴产业的发展、产业结构的调整优化起着巨大的促进作用，大幅度提高附加值及竞争能力。

　　4.1 光电子技术在能源领域的应用

　　美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16%，市场开拓从空间转向地面系统应用。甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太阳能住宅(光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用)投资规模为600亿美元，到20xx年还会再翻一倍达l200亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。

　　4.2 光电子技术在军事领域的应用

　　光电子技术使国防军事具有快速反应和难确攻击的能力，它能为军事提供既快又准的信息，使己方看得更清、反应更快、打得更准、生存能力更强。因此光电子技术被认为是军事领域的主流技术，国防军事现代化的重要支柱。

　　激光聚变不仅可以作为未来能源，它还有重要的军事应用价值。它可以模拟氢弹的爆炸过程，代替既费钱又不安全的空中或地下核试验，达到改进核武器的性能。目前激光致盲武器已装备部队，舰载和机载激光反导器已开始走出实验室。

　　4.3 光电子技术在医疗领域的应用

　　用光学生物医学仪器研究艾滋病己取得重要进展，如利用自动化基因顺序测定器、扫描激光荧光计，科学家能够对艾滋病毒的全部基因作顺序测定。下一代艾滋病诊断技术将集中于测定外周血流中自由HIV的浓度，即病毒负荷。这种诊断测量对于发展有前途的抗艾滋病病毒新药、蛋白酶抑制剂以及涉及联合这些抗病毒药物治疗确定其有效性是非常重要的。