光电子技术的发展与应用

       摘要：光电子技术是以光子学作为研究核心, 辅助以电子学, 并且在现今社会中迅速发展的一门新型技术。该技术具有高效、迅速、准确、精密等特点, 且该技术的运用有利于全面提高产品的加工水平, 同时有助于产业链的发展。本文主要论述了光电子技术的发展以及其在各个领域中的应用情况。
　　
　　关键词：光电子技术; 光通信; 光智能;

　　1 前言
　　
　　为庆祝人民解放军建军九十周年, 我国于2017年7月30日在内蒙古举行了备受世人瞩目阅兵仪式。中国军队在阅兵式上展示了各样的先进武器, 包含多种车载、机载、舰载的侦察系统。这些侦察系统所应用的主要技术手段就是光电子技术。由此使光电子技术再一次进入人们的视野。
　　光电子技术是电子信息技术的重要发展领域之一, 也是21世纪迅速发展起来的一种新型的电子技术, 其涉及到光通讯、光智能、光应用、功能器件等多个应用领域。光电子学以光子学为核心, 加上电子学作为辅助学科, 同时兼容了电子技术, 相比于微电子技术有着不容忽视的优越性。所以, 光电子技术成为了最具有广阔发展空间的研究领域之一。
　　
　　2 发展进程
　　
　　自20世纪60年代以来, 光电子技术的发展取得极好的成果。
　　
　　3 应用
　　
　　3.1 功能器件
　　利用光电子技术制成的功能器件包括太阳能电池以及集成光路等。太阳能电池在我们的生活中应用很是广泛。太阳能电池是利用光电子技术, 通过光电效应或者光化学效应实现光能与电能间直接转化的材料。第一块太阳电池于1883年由美国发明家菲特用硒和金成功制得。随着人们对于半导体的进一步了解, 第一个以硅作为主要元素的太阳能电池在1954年诞生在贝尔实验室。此后太阳能电池被大量应用到人们生产、生活中。因其利用光电子技术这一新兴科技, 太阳能电池拥有许多传统电池不具备的优势, 它转换效率高、工作稳定性较强、使用寿命长、技术发展成熟, 另外该装置在发电时产生的有害物质极少, 有望成为未来中国主要的发电途径之一。除此之外, 科研人员们利用太阳能电池制造出的太阳能汽车也是汽车行业最新的技术, 该项技术有利于改变传统的能源结构, 利用清洁能源的使用, 减少环境污染, 做到环境友好。
　　集成光路是指将传统的分立光学器件进行微型化以及平面化后形成的一种集成化的光学系统。该系统运用光子进行信息的传输和加工处理, 这也同样是利用光电子技术才得以实现的。“集成电路”这一名词是在20世纪70年代才被提出的, 直至当下, 虽说集成光路的研究与使用已初见规模, 但是它仍处于发展阶段。集成光路主要利用光子传输和光电信号间的转化, 具有许多传统集成电路不具备的优势, 比如其传输速度和效率远大于集成电路, 传输信号准确度高、可靠性强, 在未来信息化的社会中具有广阔的发展前景。
　　3.2 光通信
　　光电子技术在光通信方面的应用也十分广泛。传真、可视电话、有线电视、广播等多媒体以及信息的获取均离不开光电子技术。有线电视作为21世纪获取信息的新型方式之一, 已经完全渗透于各家各户。有线电视系统利用光电子技术, 通过光缆、射频电缆以及多频道微波分配系统等技术的相辅相成来完成信息的传输, 完成声音、数据以及图像信号的交换以及分配。
　　光纤传输也是一种运用光电子技术进行信息获取的技术。该项技术将光导纤维作为仅需数据以及信号传输的介质, 用来快速传输数字信号以及模拟信号, 并且达到视频传输的要求。现阶段, 光纤已经代替铜线, 进入各个家庭, 为众多网络系统提供干线连接, 真正地将全世界“紧密连接”在一起。
　　3.3 RS光应用
　　光电子技术在RS光应用也一直保持在较高速的发展水平。利用光电子技术的RS光应用可进行例如XRD以及红外紫外探测等物理性质测试。XRD (X-ray diffraction) 即X射线衍射是一项广泛应用于材料、冶金等学科研究上的基础测试技术。该技术通过将样品放入材料X射线衍射仪进行X射线衍射, 由此获得其衍射图谱, 以便进行材料分析, 最终得出该样品的成分、形态以及材料内部分子结构或原子结构等信息。而红外线、紫外线探测在军事、国防等方面有着广泛应用。红外探测技术在军事上的主要作用是制成光电传感器以便获取信息, 利用该项技术获取信息的质量准确度高且该技术应用场所广泛, 所以在军事领域占有越来越重要的地位。另外紫外线探测技术还可以用来探测火焰, 通过测量紫外光谱来探测火源, 以此来获取火灾信息, 有效地对其进行防控, 以保证安全。以上三种物理性质测试技术都属于光电子技术在获取信息方面的特种应用。
　　光电子技术除了在物理性质测试领域有着较好应用之外, 还被广泛应用于等离子显示器。显示器指的是将一定的电子信息通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。而最新研制出的用于光电信息表达的等离子显示器则应用了现今正处于快速发展态势的等离子平面屏幕技术。与传统液晶显示器不同, 等离子显示器主要是在通电的条件下, 通过气体产生等离子效应, 并由此发射出紫外线, 从而达到显示光电信息的目的。等离子显示器的对比度较高、屏幕亮度均匀、色彩还原度高且对环境的适应能力较强, 虽在现阶段尚未投入大量使用, 但其在各种显示器中仍占有重要一席。该显示器也是以光电子技术作为基础, 再结合已其他产业技术研发而成的。
　　在医学方面, 光电子技术的应用也改良了不少传统的医疗方法和技术, 比如激光手术刀。激光手术刀主要由一台激光器和导光系统构成, 将激光导到需要实行手术的部位, 利用激光将组织汽化, 达到切割的目的。激光手术刀极为“锋利”, 减轻了医生的劳动程度, 提高手术效率;激光手术刀对生物组织有热凝固效应, 减少出血, 减轻病人痛苦;另外, 激光手术刀的体积也比传统手术刀小了许多, 这提高了手术实施的灵活性, 有助于医生完成高难度的手术。
　　3.4 光智能
　　光电子技术在光智能方面的应用主要面向于光电子计算机、超高速运算、立体显示器以及激光测量等方面。激光测量主要是利用二极管对目标发出脉冲, 其中脉冲为激光, 激光经过目标物的反射后发生散射, 部分散射光被传感器接收并通过光学系统进行成像。成像过程发生在光电二极管上, 该二极管由于内部具有光学放大功能的传感器所以可以对及其微弱的电信号进行检测。由此对发出脉冲到接收光信号之间的时间进行记录, 并以此达到测量距离的目的。该项技术具有测量速度较快、精度高且对被测物体影响极小的优点。现阶段, 激光测量已经广泛应用到激光光谱分析、激光跟踪、激光测速以及激光扫描等方面。
　　
　　4 展望
　　
　　光电子技术如今不仅应用于军事行业, 更是渗入到人们的生活当中, 不断方便并且改变人们的生活。2008年中国北京奥运会, 科研人员们利用光电子技术为“水立方”量身定制了LED。而现今光电子技术已被世人认为是21世纪的第一主导产业, 该项技术的战略地位极为重要, 代表了现今社会经济发展的制高点。总而言之, 光电子技术的不断发展也会更加方便人们的生活, 更强有力地带动社会发展。
　　
　　参考文献
　　
　　[1]尹烁莹.光电子技术的发展及应用[C].光电对抗与无源干扰学术交流会, 2002:26-31.
　　[2]郑义.光电子技术的发展及应用最新[D].电气信息工程学院, 2012.
　　[3]张晓阳.光电子技术的发展态势分析及应用[D].电气信息工程学院, 2012.