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  2. 電子技術/半導體/積體電路

淺析光電子技術的發展綜述及其應用論文

淺析光電子技術的發展綜述及其應用論文

光電子技術的應用十分廣泛,如其在現代通訊技術、先進製造技術、資訊科技和國防領域中的應用。不僅如此,光電子技術同時也是相關產業的核心技術。以IT資訊產業為樣例,光纖網際網路,密集波分複用器(DWDM)和鐳射多波長光源都是IT業的物理基礎。因此合理的分析光電子產業發展方向,把握光電子產業突出特點,將能夠更好地使用光電子技術,為推進光電子技術產業的發展和社會經濟的總體進步提供有力的保障。本世紀初,人類已經進入了資訊社會,隨著資訊需求的快速增長和對資訊科技的重要性的認識的不斷深入,資訊科技產業正經歷快速發展的,由此帶來的經濟增長點和經濟爆炸增長模式比比皆是。所以,光電子技術作為資訊科技領域的領頭羊,不僅在經濟的增長上作用顯著,更是極大的推動了社會的進步。目前來說,科技進步及經濟發展的增長速率已經十分緩慢,光電子技術猶如催化劑,其發展能極大地推動人類文明的進步。

1光電子技術的發展現狀

1.1國內發展現狀

1995年光電子技術總產值約10億美元,2001年中國光電子產業產值超過800億元,目前繼續高速發展中。近年來,中國光電子技術的研究水平已大體上趨於與國際同步發展的態勢,整機系統以及器件的生產、製造等相關產業如雨後春筍般湧現,並呈現出一定的發展勢頭,我國光電子資訊產業鏈基本形成。

近幾年,由於光電子技術研究開發體系的不完整,促使訓練一批高水準的光電子技術研究開發隊伍成為迫在眉睫的任務。二十世紀以來,中國科學院建立了半導體研究機構,武漢郵電科學研究院建立資訊發展研究部,中國科學院在長春建立了光學精密研究所,一些大學,如清華大學、吉林大學、天津大學、東南大學、南開大學、華中科技大學等也先後建立了光電子技術研究所,並同時組建起高水平的研究開發隊伍。截止到2016年,各高等院校及研究機構已經在光電子材料、製作技術、器械等方面取得了突破,並有了顯著進展。

1.2國外發展現狀

在國內外光電子產業中,對於光通訊產業來說,在2003年其增長速率跌落到谷底,與此同時,其回升斜率緩慢,但是,光電子技術、光顯示技術以及光儲存技術在各個產業中慢慢顯露頭角,應用範圍越來越廣,在照明裝置及各類訊號指示器中,半導體發光二極體取得了極高的使用率,若照這樣發展下去,人類有望在固態照明的新領域開拓出一片綠洲。

光電子產業中,以美國和歐洲的發展為領頭羊,美國和歐洲在光電子產業中的發展決定了整個產業的走向。發達國家早就已經意識到,光電子產業是一個朝陽產業,人類對其認識還尚處在皮毛階段,光電子技術的發展空間廣闊,可以滲透到各行各業併發揮出色。在二十世紀初,發達國家的科學家們就開始進行大量的基礎研究工作。世界光電子技術產業的佈局目前由傳統的儀器裝置和元器件,向高技術為主的產業技術轉換的趨勢。就目前來說,從技術高新、競爭激烈度和推動作用大致分為:現在技術,如鐳射和液晶技術;未來技術,如太陽能技術和LED技術。液晶技術又可以細分為顯示屏的尺寸,顯示屏的解析度及重新整理頻率;鐳射技術裡有固體、氣體,輸出功率等指標。不過,LED技術目前只有亮度這一單一技術指標。對於未來技術中的太陽能來說,關鍵之處在於高效的把太陽光線聚集到足夠小的體積內,並且,用高分子材料作大口徑聚焦鏡不單是空間重量問題,也是技術加速降低成本的關鍵。

2光電子技術應用與推廣

近幾年,光電子技術如洪水猛獸,迅猛發展,越來越多的領域意識到其重要性及不可替代性。同時,光電子技術憑藉其普適性,不僅在微加工這類基礎工業中發揮出色,更是在微機電系統、系統整合這種精密系統中起到了關鍵作用。特別突出的是,光電子技術在鐳射產業、LED產業、太陽能產業有著重要的作用。

2.1鐳射產業

2.1.1科學技術

鐳射具有很好的相干性、方向性、單色性和高能量密度,正是因為這些特點,在各個學科領域,鐳射都或多或少有所涉及,並形成了新的學科。如:鐳射材料加工、鐳射資訊儲存與處理、鐳射光譜學、鐳射醫學及生物學、鐳射印刷、軍用鐳射技術、鐳射核聚變及鐳射化學等,鐳射的應用在一定程度上促進了這些領域的.科學技術進步與發展。

2.1.2國民產業

鐳射現在我國正逐步成型,其中包括鐳射音像、鐳射加工、鐳射醫療、鐳射全息及鐳射印刷裝置等,這些產業對我國經濟增長起到了舉足輕重的作用。例如,目前為止生產鐳射音像裝置的企業舉國上下已有400多家,1998年鐳射產業已逐漸發展成為年產值90億元以上的新興產業。又如,將鐳射全息技術做一個拓展,應用於裝飾裝修業及全息模壓防偽商標,不僅生活得到了極大的便利,相關國民產業也得到了迅猛的發展。

2.1.3醫療產業

鐳射醫療技術在醫療衛生方面現已起到不可或缺的作用。對眼科來說,屈光性角膜切除術、虹膜切除術、鞏膜切除等手術均需要鐳射裝置方可實施。鐳射在醫療診斷方面也效果出色,如鐳射熒光光譜測量技術被利用於診斷腹內腫瘤,鐳射多普勒技術用於探測細胞的流動及軌跡。

2.2太陽能產業

2.2.1太陽能發電

二十世紀末,由於各國工業水平的提高,能源的需求量也日漸增加,因此,人類開始進入了能源短缺的時期。能源是否高效,是否清潔成為了能源能否為人類長期使用的先決條件。目前,人類能源供應主要還是以煤炭為主,而煤炭是不可再生資源,消耗殆盡是遲早的事。為此,各大能源科研機構絞盡腦汁想找出新的可替代能源。而太陽能光伏發電不失為一種極好的替代選擇。只要在光伏發電中應用光電子技術,使用得當的話,光伏發電的轉換效率可以得到很大的提高,前景廣闊。太陽能發電的方式通常有兩種,其一是半導體或金屬材料的溫差發電,真空器件中的熱電子和熱電離子發電,鹼金屬熱電轉換,以及磁流體發電等;另一種方式是將太陽熱能透過熱機(如汽輪機)帶動發電機發電,與常規熱力發電類似,只不過是其熱能不是來自燃料,而是來自太陽能。

2.3LED產業

2.3.1交通燈

適用於交通管制的訊號燈,現已由LED製成。LED訊號燈佔到整個LED市場的10%。LED主要有以下兩個優點:一是壽命長,由於交通訊號燈需要在戶外使用,易損耗,而壽命長的LED燈可以保證使用多年而不需要更換。與交通訊號燈易損壞完美的契合。二是節能環保,LED耗電相當低,直流驅動,超低功耗,電光功率轉換接近30%,在相同照明效果條件下比傳統光源節能近80%。

2.3.2景觀燈

在照明領域裡,景觀燈佔據LED材料應用一席之地,原因是,在光強相同的條件下,它所消耗的電能僅有普通白熾燈的百分之十,相比於一些大功率的射燈、氣體燈,電能的節約效果越發明顯。

3結論

作為時下新興的一門朝陽學科,光電子技術憑藉其在能源,材料,基礎技術等方面的傑出表現,成功的被大家公認為最有前途的新技術。若加以有效的發展及應用,必將有效的推動社會科技的進步及經濟的發展

參考文獻

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