第一篇：光電子技術領域的研究進展

光電子技術領域的研究進展

姓名：吳雄峰

學號：119084061 摘要：隨著科學的進步，光電子技術得到了蓬勃的發展。他不僅由多科學互相融合和互相滲透，而且在各個科學領域的應用也十分廣泛，隨著光電子技術應用的快速發展以及在其他科技領域的滲透，又形成了許多市場可觀、發展潛力巨大的光電子產業，毋庸置疑，光電子技術對推動21世紀信息技術的發展至關重要。本文旨在通過介紹光電子技術的概念和研究內容、光電子技術領域的發展歷史、光電子技術領域的現狀、以及光電子技術領域的展望來講述光電子技術領域的研究進展。關鍵詞：光電子技術、發展、現狀、展望。

一、光電子技術的概念和研究內容光電子技術指利用光子激發電子或電子躍遷產生光子的物理現象所能提供的手段 和方法,它的核心內容是實現光電和電光轉換。作為具有比電子更高頻率和速度的信息載體,以其不存在電磁串擾和路徑延遲的優點，光電子技術在信息領域的應用無可替代。

當代社會和經濟發展中，信息的容量日益聚增，隨著高容量和高速度的信息發展，電子學和微電子學遇到其局限性，而光作為更高頻率和速度的信息載體，會使信息技術的發展產生突破，信息的探測，傳輸，存儲，顯示，運算和處理將由光子和電子共同參與來完成，所以，光電子技術的主要應用在信息領域。光電子技術屬于信息技術的關鍵“硬件設備”之一，提供把全世界計算機聯系起來的可能，甚至可以和衛星或外星球組成網絡，目前成為組成覆蓋范圍巨大的因特網的支柱技術。在信息技術發展過程中，電子作為信息的載體作出了巨大的貢獻。但它也在速率、容量和空間相容性等方面受到嚴峻的挑戰。采用光子作為信息的載體，其響應速度可達到飛秒量級、比電子快三個數量級以上，加之光子的高度并行處理能力，不存在電磁串擾和路徑延遲等缺點，使其具有超出電子的信息容量與處理速度的潛力。充分地綜合利用電子和光子兩大微觀信息載體各自的優點，必將大大改善電子通信設備、電子計算機和電子儀器的性能。

光電子技術的研究范圍為光與物質中的電子相互作用及能量轉換的關系以及相關技術，其主要研究內容是光源激光化、傳輸波導化、手段電子化、電子學理論模式以及處理方法光學化。

光電子技術研究的先后內容為首先是輻射光源（激光光源），接著是光輻射探測器（激光探測器，PN結探測器），然后是光成像系統（CCD），最后發展為現在的信息顯示技術。

二、光電子技術領域的發展歷史

光電子技術是繼微電子技術之后近30年來迅猛發展的綜合性高新技術是由光學技術和電子學技術相結合而形成的。1962年半導體激光器的誕是近代科學技術史上一個重大事件。經歷十多年的初期探索，從70年代后期起隨 1

著半導體光電子器件和硅基光導纖維兩大基礎元件在原理和制造工藝上的突破，光子技術與電子技術開始結合并形成了具有強大生命力的信息光電子技術和產業。可以說光電子學技術是電子學技術在光頻波段的延伸與擴展。

其中，光電子技術領域在我國的發展如下。我國光電子技術和發展，從“六五”起步，開始發展以激光技術為主的光電子技術。1987年科技部把信息光電子列入“863”計劃，給予支持，激光科學技術的研究和發展受到國家的很大重視，在國防建設和社會應用上起了重要作用。我國光電子產業的原始基礎是軍事光學，軍用光電子學和紅外技術。自60年代以來，我國依靠自己的力量，研制出“神龍”高功率激光裝置，激光分離同位素裝置，軍用靶場激光經緯儀，激光衛星測距儀，高速攝影機，紅外掃描儀等重要的軍用光電子設備，并在此過程中，形成了實力雄厚的10多個光電子技術研究基地。70年代末，光纖通信的研究和開發也在我國興起。80年代中期光盤技術和光電平面顯示技術也得到發展。我國在“八五”計劃期間對一些光電器件企業進行了技術改造，已在“九五”計劃中產生了效益。例如，12英寸彩色液晶顯示屏已經在1996年投產。國家重大成套通信設備2.5Gbps同步數字系列（SDH）光通信系統，于1997年研制開發成功，現已廣泛應用于國家通信骨干網的建設。

信息光電子技術是光電子學領域中最為活躍的分支。在信息技術發展過程中,電子作為信息的載體作出了巨大的貢獻。但它也在速率、容量和空間相容性等方面受到嚴峻的挑戰。采用光子作為信息的載體,其響應速度可達到飛秒量級、比電子快三個數量級以上,加之光子的高度并行處理能力,不存在電磁串擾和路徑延遲等缺點,使其具有超出電子的信息容量與處理速度的潛力。充分地綜合利用電子和光子兩大微觀信息載體各自的優點,必將大大改善電子通信設備、電子計算機和電子儀器的性能。光通信技術是光電子技術的一個主要方面,分無線光通信和光纖通信。無線光通信技術應用于空-空,地-空,地-地光通信以及星際光通信網,主要為軍用和專業用。光纖通信技術在長距離和主干線應用上已趨完善,今后光纖通信主要應用于局域網絡,計算機網絡和多媒體通信進入家庭。

三、光電子技術領域的現狀

國外光電子元器件和系統業已形成產業。最近幾年來，光纖通信發展最為迅速。激光作為一種嶄新的獨特的科學研究的測量手段已成為當前研究超快現象的唯一方法和研究超精細結構、光與物質相互作用過程的重要手段，激光作為一種加工工具和醫療機械已被廣泛采用，促進了傳統機械和醫療機械的革新。

目前，我國的光電子行業在激光、紅外線、夜視、光纖、光電檢測、分析測試儀器、激光加工、遙感等技術及光電子元器件方面做了大量的工作，取得了可喜的成果。現在我國已經研制、生產多種光電子器件及大型高精度光電子設備和系統。其中，有些一接近國際水平。這些光電子產品以成功的用于機械、冶金、能源、交通、通訊、電子、醫療、軍事等部門，在國民經濟的發展以及國防建設中發揮了重要的作用。

四、光電子技術領域的展望

1、固態化、小型化、集成化和廉價化

目前，在各類光電子器件中固態化最差的是激光器。軍事上用量最大的固態激光器還使用效率較低、壽命較短的抽運燈，有時還要帶一個冷卻冰箱，很累贅。20世紀80年代以來，出現了可以代替抽運燈的大功率激光二極管陣列。預期在不久的將來，固態化將成為激光器的主流。

平板顯示器素有“巨型微電子器件”之稱。以平板顯示器取代陰極射線管作為儀器設備的顯示器，可以顯著減小整機的體積、質量和功耗，避免電磁輻射的影響。

2、工作波段范圍擴大和響應速度加快

激光器是光波段的相干輻射源，然而迄今為止，只有一些為數不多的固定波長器件和覆蓋了較寬范圍而功率不大的可調諧器件，不能適應不同應用對波長的需求。為了滿足形形色色的使用要求，人們正在利用各種途徑研制特定波長的激光器，包括探索新的激光工作介質和利用非線性光學效應產生新波段或新的可調諧波段。

光電探測器覆蓋的波段已很寬，但是許多探測器響應速度還較慢，或在快響應時靈敏度變差。為此，人們正在研究快速響應單元、多元和面陣光電探測器，首先將攻克若干特定波長的快響應高靈敏度探測器以及高速CCD。

3、更加適應惡劣環境

光電子器件從實驗室走向應用現場，包括工業環境、戰場環境乃至太空環境，必須經受嚴酷的環境考驗。為此，有很多工作要做。為適應高、低溫環境，采用保溫、恒溫、散熱和制冷技術；為了抗核輻射和宇宙射線輻射，采用抗輻射加固技術。此外，一些基于新的工作原理、具有更好環境適應性的光電子器件不久將會問世。

五、小結

光電子技術在當今信息時代愈發占有重要的關鍵地位，至今光電子技術的應用已涉及科技，經濟，軍事和社會發展的各領域。信息的探測，傳輸，存儲，顯示，運算和處理已由光子和電子共同參與來完成。21世紀是光電子發揮作用的時代。在這樣的一個發達的、信息共享的社會中，光電子技術發揮著異常重要的作用，沒有光電子技術，在今天的社會，我們是寸步難行的，我們也不會有美好的生活。在以后的社會中，光電子技術必將越來越得到普及、得到應用，必將會把我們帶進一個更加神奇的世界！讓我們拭目以待吧！

參考文獻：

1.光電子技術的發展動態；

2.光電子技術的發展與應用；

3.光電子相關概念；

4.光電子技術發展態勢分析及應用論文；

5.光電子學論文；

6.現代光電子的發展現狀_特征和趨勢；

7.光電子技術現狀與應用前景。

第二篇：光電子總結

周口師范學院2013~2014學第二學期期末考試

《光電子學基礎 》試卷

物理與機電工程學院 光電子技術科學專業 李潔 201105100039

激光器的種類和應用

激光器的種類

按功率分:超大功率、大功率、中功率、小功率激光器.按輸出激光連續性狀況分：連續激光器、脈沖激光器；按泵浦方法分：光泵浦激光器、電泵浦激光器等。一般按激光工作物質的類型來劃分:氣體.液體.固體.半導體激光器

氣體激光器

以氣體為工作物質的激光器。

目前應用最廣泛的一類激光器：小功率He-Ne激光器，大功率二氧化碳激光器等。大多數能連續工作，激勵過程中涉及能級較固定，采用氣體放電中的電子碰撞激發。根據能級躍遷類型，又分為原子、離子、分子、準分子型氣體激光器。

1.原子氣體激光器

工作物質：中性氣體原子。

典型代表：He-Ne激光器。其激活介質按He:Ne=1:10填充，氖提供激光躍遷能級

2.離子氣體激光器

工作物質：離子氣體。

輸出波長：大多在紫外和可見光區域，輸出功率比原子氣體激光器高。

3.分子氣體激光器

工作物質：中性氣體分子的激光器。

代表: CO2激光器，其能級與分子的振動和轉動有關。充氣：

又可分為直流放電型、橫向放電大氣壓(TEA)型和波導型

4.準分子激光器

工作物質：稀有氣體或稀有氣體與鹵素氣體的混合氣體，液體激光器

激光工作物質：液體。

可分為無機液體激光器和有機液體激光器。染料激光器最有代表性，典型例子：若丹明6G染料激光器。

固體激光器

激光工作物質：生長期間人為摻入雜質原子的晶體。

特點：體積小，結構穩，易維護，輸出功率大且適于調Q產生高功率脈沖、鎖模產生超短脈沖

典型例子：紅寶石激光器、Nd:YAG（摻釹的釔鋁石榴石激光器）、鈦藍寶石激光器等。半導體激光器

工作物質：半導體材料（主要是化合物半導體）

泵浦：電流注入

激光器的應用

繼固體激光器后, 氣體激光器、化學激光器、染料激光器、原子激光器、離子激光器、半導體激光器、X 射線激光器和光纖激光器相繼問世, 運用范疇也擴展到比如電子、輕工、包裝、禮物、小五金工業、醫療器械、汽車、機械制作、鋼鐵、冶金、石油等, 為傳統工業的技能改造和制作業的現代化供給領先的技能裝備。

激光與通常光對比有4個特性即: 單色性(單一波長)、相干性、方向性和高光強。激光束易于傳輸, 其時刻特性和空間特功用夠別離操控, 經集合后可得到極小的光斑, 具有極高功率密度的激光光束能夠熔化、氣化任何資料, 也可對資料的有些區域進行精細疾速加工。加工過程中輸入工件的熱量小,熱影響區和熱變形小;加工功率高;易于完成自動化。激光技能是一門歸納性高新技能, 觸及光學、機械學、電子學等學科。一樣, 激光加工設備也觸及到很多學科, 因此決議了它的高科技性和高收益率。縱觀世界和國內激光運用狀況經過多年的研討開發和完善, 今世的激光器和激光加工技能與設備已適當老練, 形成了系列激光加工技能。

我們來介紹激光加工技能在金屬切開、焊接方面的運用狀況。激光切開的特色及運用

激光切開是當時各國運用最多的激光加工技能, 在國外許多范疇, 例如, 汽車制作業和機床制作業都選用激光切開進行鈑金零部件的加工。跟著大功率激光器光束質量的不斷提高, 激光切開的加工目標規劃將愈加廣泛, 簡直包含了一切的金屬和非金屬資料。例如能夠運用激光對高硬度、高脆性、高熔點的資料進行形狀雜亂的三維立體零件切開, 這也正是激光切開的優勢地點。

激光切開的幾項關鍵技能是光、機、電一體化的歸納技能。激光光束的參數、機器與數控體系的功用和精度都直接影響激光切開的功率和質量。激光切開的精準度、功率和質量因不一樣的參數而改動, 如切開功率、速度、頻率、資料厚度及原料等, 故操作人員的豐厚經歷特別重要。

激光切開的首要長處

(1)切開質量好: 切斷寬度窄，精度高、切斷外表粗糙度好, 切縫通常不需求二次加工即可焊接。

(2)切開速度快, 例如選用2kW激光功率, 厚度8mm的碳鋼切開速度為1.6m/min;厚度2mm的不銹鋼切開速度為3.5m/min, 熱影響區小, 變形極小。

(3)清洗、安全、無污染, 大大改進了操作人員的作業環境。

激光切開歸于非觸摸光學熱加工, 被譽為“永不磨損的全能東西”。工件能夠進行恣意方法的嚴密排料或套裁, 使原資料得到充分運用。因為對錯觸摸加工, 加工后的零件的歪曲表象降至最低并減少了磨損量。

其實激光切開亦有其不足之處, 就精度和切斷外表粗度而言, 激光切開未能超越電加工, 就切開厚度而言難以達到火焰和等離子切開的水準。別的它亦不能像轉塔沖床一樣進行成型、攻牙及折邊等。

激光切開的典型運用汽車范疇的運用

領先的三維激光設備, 不光能夠完成車體零件的切開, 還可完成整個轎車車身全體的切開、焊接、熱處理、熔覆、乃至三維丈量, 然后完成慣例加工無法完成的技能需求。德國通快公司的三維激光設備在奔、通用公司、福特公司、雷諾公司、SKODA公司、歐寶公司、SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克萊斯勒公司成功地運用多年。航空范疇的廣泛運用

世界上很多的航空發動機公司選用三維激光設備進行燃燒器段的高溫合金資料的切開和打孔使命, 在軍用和民用航空器的鋁合金資料或特別資料的激光切開都獲得了成功。

2.激光焊接的特色及運用

激光焊接是一種高速度、非觸摸、變形極小的焊接方法, 十分合適很多而接連的在線加工。跟著激光設備和加工技能的開展, 激光焊接才能也在不斷增強。當前, 運用4kW的C02激光器焊接1mm的板材, 焊接速度高達20m/min, 例如, 汽車職業的轎車箱底的大板拼接焊接作業等。激光焊接的方法首要有傳導焊和穿透焊2 種。當前全球的激光運用首要以穿透焊為主。近些年來, 高功率萬瓦級激光器在機械、汽車、鋼鐵等工業部門獲得了日益廣泛的運用。

激光焊接機與其他焊接技能對比, 首要長處是:

(1)激光焊接速度快, 焊縫深寬比很大(可達5~10), 變形小。

(2)合適于精細件、箱體件和有密封需求焊接件的加工。激光束經集合后可獲得很小的光斑, 能精細定位, 可運用于大批量自動化出產, 不只出產功率大大提高, 且熱影響區小, 焊點無污染, 大大提高了焊接的質量。

(3)激光焊縫機械功用好, 通常焊縫的機械功用均強于母材。

激光焊接的典型運用激光焊接汽車用大板拼接的運用

為了滿意汽車職業對寬幅鋼板和特別功用鋼板的需求, 經過激光焊接進行大板拼接, 滿意汽車廠大型三維功用沖壓件的需求。全球汽車制作商都已完成此類部件的激光焊接運用。例如, 奔馳、寶馬、通用、豐田、歐寶SAAB、戴姆勒一克萊斯勒等很多公司都早已運用。能夠把1m寬的冷軋鋼板, 經過激光焊接, 拼成2m 寬的鋼板。激光焊接在齒輪加工方面的運用

激光焊接齒輪的技能從根本上改動了傳統的描繪和制作理念, 為齒輪箱體類部件的加工供給了非常好的經濟性和更為緊湊的布局。運用激光焊接齒輪技能, 需求先加工整個環狀長齒圈, 然后截成若干個齒圈, 再別離依據齒輪箱的需求焊在傳動軸上

激光加工技能已在很多范疇得到廣泛運用, 跟著激光加工技能、設備、技能研討的不斷深入, 將具有更寬廣的運用遠景。

第三篇：光電子技術

光電子技術

1.世界上第一臺激光器，由修斯研究室的梅曼研制，并最終在1960年成功運轉。（紅寶石激光器）

2.黑體：能夠完全吸收任何波長的電磁輻射。

3.躍遷：原子中的電子在特定的軌道上運動，并具有能量，各能量級能量不連續，當原子從某一能級吸收或釋放了能量，轉移到另一能級時，就稱為躍遷。4.自發輻射：處于高能級E2上的原子自發的向低能級E1躍遷，并發射一個頻率v=（E2-E1）/h的光子的過程稱為自發輻射躍遷。5.受激輻射：處于高能級E2上的原子在頻率為v=（E2-E1）/h的輻射場激勵作用下或在頻率為v=（E2-E1）/h的光子誘發下，向低能級E1躍遷并輻射出一個與激勵輻射場光子或誘發光子的狀態(包括頻率、運動方向、相位等)完全相同的光子的過程稱為受激輻射躍遷。

6.受激吸收：受激輻射的反過程為受激吸收過程，一般也稱作吸收。

7.激光產生的基本原理：在受激輻射躍遷的過程中，一個誘發光子可以使處在上能級上的發光粒子產生一個與該光子狀態完全相同的光子，這兩個光子又可以去誘發其他發光粒子，從而產生更多狀態相同的光子。必要條件：使激光工作物質處于粒子束反轉狀態。粒子束反轉：采用諸如光照、放電等方法從外界不斷地向發光物質輸入能量，把處于下能級的發光粒子激發到上能級去，便可使上能級E2的粒子數密度超過下能級E1的粒子數密度的狀態。此時，受激輻射大于受激吸收。

8.激光器構造：由三部分構成，包括激光工作物質(基質與激活粒子)、泵浦源（對激光工作物質進行激勵）和光學諧振腔（得到穩定、持續、有一定功率的高質量激光輸出）。9.激光粒子的能級系統：1三能級系統2四能級系統（P9頁）

10.光學諧振腔：是常用激光器的三個主要組成部分之一。它是在激活物質兩端適當位置放置兩個反射鏡組成。主要作用：1.提供光學正反饋作用。2.產生對振蕩光束的控制作用。11.諧振腔的Q值：品質因數Q=ωW/ρ,式中ω為角頻率，W為存儲在諧振腔內的能量，ρ為每秒損失的能量。（P21頁）12.橫模：激光光束橫截面上穩定的光場分布稱之為橫模。

13.激光縱模：激光器諧振腔內獲得振蕩的幾種波形（波長稍微不同）沿光軸方向的分布。14.縱模的選擇:1短腔法：兩個相鄰縱模間的頻率差Δνq=νq-νq-1=c/2L’

(L’=(L-l)+nL表示諧振腔的光學長度；n晶體折射率，L物理長度，l晶體長度，c表示真空中的光速）例：在氦氖激光器中，其熒光譜線ΔνF約為1500MHZ。若激光器腔長為10cm，則縱模間隔Δνq為Δνq= c/2L’=3*108m/s /2*1*10*10-2m=1500MHZ 15.穩頻技術:通常講的頻率的穩定性包括兩方面：一是“穩定度”，指的是激光器在連續工作期間內它的頻率該變量Δν’在振蕩頻率ν中所占的比例，即

Δν’/ν。二是“復現度”，指的是同樣設計、同樣方法制成的激光器在同樣條件下使用時相互之間的頻率偏差，或是在完全不同設計、和不同條件下，用相同的能級躍遷所制成的激光器，其振蕩頻率與與原子躍遷中心頻率的偏差，如果這方面的偏差用Δν表示，則其在ν中所占比例Δν’’/ν稱為復現度。

16.固體激光器：一般采用光激勵（泵浦燈），其能量轉換環節多，所以效率低。（光的激勵能量大部分轉換為熱能）。氣體激光器：一般采用電激勵，其效率高、壽命長，長采用連續方式。

17.摻釹釔鋁石榴激光器（YAG）：典型的四能級系統，激光波長為1.0641μm，優點是閾值功率低，可以做成連續激光器，輸出功率已達千瓦量級。激光輸出為多縱模。每次脈沖

’’輸出功率在幾千瓦以上。

18.紅寶石激光器：屬于三能級激光器，是最早的一種激光器。它的效率比較低，但由于它發射694.3nm的紅光且能得到相干性好的單模輸出，當研究順便過程的全息照相時，作為可見光脈沖光源是比較合適的。

19.尖峰振蕩效應：不加任何特殊裝置的固體脈沖激光器，在一次輸出中，激光脈沖的寬度大約是ms數量級。經過仔細的觀察和分析會發現，這個脈沖并不是平滑的，而是包含著很多寬度更窄的短脈沖序列。而且隨著激勵的增強，短脈沖的時間間隔會更小。這種現象被稱做弛豫振蕩效應或尖峰振蕩效應。其定性解釋：一個短脈沖形成和消失，可以由激光系統反轉粒子數密度的增減變化來解釋。造成系統反轉粒子數密度增加的因素是光泵浦，其增加速率在一個短脈沖序列的消長過程中可以看成是不變的。是反轉粒子數密度減少的因素是受激輻射，其減少速率則是因腔內光子數密度的多少而變化。20.調Q技術原理：初期它處于關閉狀態（Q值很低），抑制受激輻射的作用，在泵浦抽運工作一段時間后，突然將Q值提高（Q開關導通），上能級粒子瞬間釋放，獲得高功率巨脈沖。（腔內儲存的能量通過受激輻射一下釋放出來，瞬間達到獲得高功率巨脈沖的目的）。

21.電光調Q激光器 ：（電光效應：對于某些晶體經過特殊方向的切割后，如果在某個特定的方向上外加電壓，就可以通過它的線偏振光改變振動方向。）原理流程圖如下（P60頁）

22.聲光Q開關原理：聲光介質在超聲波的作用下，介質的折射率會發生周期性的變化，使介質變成為正弦相位光柵，當光通過此介質時，由于衍射會造成光的偏折。如果這個裝置放在激光器腔內，就會增加損耗改變腔的Q值。

其流程如下：（Ｐ６１頁）

23.三基色：本質是三基色具有獨立性，三基色中任何一色都不能用其余兩種色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出來，并且混合后得到顏色數目最多。紅、綠、藍為色光三基色。為了統一認識，１９３１年國際照明委員會規定了三基色的波長：紅光為７００．０ｎｍ，綠光５４６．１ｎｍ，藍光為４３５．８ｎｍ。

24.相加混色原理 ：由兩種或兩種以上的色光相混合時，會同時或者在極短時間內連續刺激人的視覺器官，使人產生一種新的色彩感覺。稱這種色光混合為加色混合。這種由兩種以上色光相混合，呈現一種色光的方法稱為色光加色法。

25.激光顯示技術：分三種類型；第一種是激光陰極射線管LCRT（laser cathode tube）,其基本原理是用半導體激光器代替陰極射線顯像管熒光屏的一種新型顯示器件；第二種是激光光閥顯示，基本原理是激光束僅用來改變某些材料（如液晶等）的光學參數（如折射率或透過率）而再用另外的光源使這種光學參數變化而形成的像投射到屏幕上，從而實現圖像顯示；第三種是直觀式（點掃描）電視激光顯示，它是將經過信號調制過的RGB三色激光束直接通過機械掃描方法偏轉掃描到顯示屏上。

26.德國 Jenoptik 公司ＲＧＢ全固態激光器光路圖：Oscillator振蕩器；Amplifier放大器；SHG倍頻，頻率增加一倍，波長減少一半;SFM和頻;OPO（Optical Parametric Oscillation）光學參量振蕩器；AOM（Acoustic Optical Modulator）聲光調制器；KTA crystal（KTA晶體，砷酸鈦氧鉀）；LBO晶體（三硼酸鋰）；流程圖如下：（p113頁）

27.光電探測器的物理效應：通常分為兩大類：光子效應和光熱效應。光子效應：指單個光子的性質對產生的光電子起直接作用的一類光電效應，對光波頻率表現出選擇性，在光子直接與電子相互作用的情況下，其影響速度一般比較快。（光電效應：在光的照射下，某些物質內部的電子會被光子激發出來而形成電流。）光熱效應：指材料收到光照射后，光子能量與晶格相互作用，振動加劇，溫度升高，由于溫度的變化而造成物質的電學特性變化。

28.光電發射效應：在光照下，物體向表面以外的空間發射電子（即光電子）的現象，稱為光電發射效應。愛因斯坦方程：Ek=hυ—Eψ，Ek=mv/2是電子離開發射體表面時的動能；m是電子質量；v是電子離開時的速度；hυ是光子能量，Eψ是光電發射體的功率函數。光電發射效應發生的條件：υ≥Eψ/h≡υc（入射光波的截止頻率），或用波長表示時：λ≤hc/ Eψ≡λc（截止波長）。

29.光電導效應：在光線作用下，對于半導體材料電導率吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半導體材料的禁帶寬度，就激發出電子空穴對，使載流子濃度增加，半導體的導電性增加，阻值降低，這種現象稱為光電導效應。（P148頁）30.光伏效應：如果光導現象是半導體的材料的體效應，那么光伏現象則是半導體材料的“結”

效應。當照射光激發出電子-空穴對時，電勢壘的內建電場將把電子-空穴對分開，從而在勢壘兩側形成電荷堆積，形成光生伏特效應。（光照零偏PN結產生開路電壓的效應，又稱光伏效應。）31.溫差電效應：當兩種不同的配偶材料（可以是金屬或半導體）兩端并聯熔接時，如果兩個接頭的溫度不同，并聯回路中就產生電動勢，稱為溫差電動勢，回路中就有電流流通。如果把冷端分開并與一個電流表連接，那么當光照熔接端時，熔接端吸收光能使其溫度升高，電流表就有相應的電流讀數，電流的數值間接反映了光照能量的大小。——用熱電偶來探測光能的原理。

232.熱釋電效應：當強度變化的光打到晶體上，引起材料溫度變化——電極化強度發生變化——面電荷發生變化——產生熱釋電電流。壓電晶體：發生壓電效應的晶體。壓電效應：某些晶體在特定的方向上施加外力，那么就會在某兩個表面產生面電荷，當外力消失，晶體回到不帶電。

33.量子效率η：靈敏度R從宏觀描述了光電探測器的光電、光譜以及頻率特性，量子效率則是對同一問題的微觀-宏觀描述。

η=hυRi/e（Ri電流的靈敏度），光譜量子效率

：ηλ =hcRiλ/eλ

(c是材料的光速)34.歸一化探測度D*：

D*大的探測器其探測能力一定好。

35.光電導探測器——光敏電阻：利用光電導效應而工作的探測器。光電導效應是半導體材料的一種體效應，無需形成PN結，故又常稱為無結光電探測器。這種元件在光照下會改變自身的電阻率，光照愈強，元件自身的電阻率愈小，因此常常又稱光敏電阻或光導管。本征型光敏電阻一般在室溫下工作，適用于可見光和近紅外輻射探測；非本征型光敏電阻通常必須在低溫條件下工作，常用于中、遠外輻射探測。由于光敏電阻沒有極性，只要把它當做電阻值隨光照強度而變化的可變電阻器對待即可，因此在電子電路、儀器儀表、光電控制、計量分析、光電制導、激光外差探測等領域獲得了十分廣泛的應用。常見的光敏電阻有CdS、CdSe、PbS以及TeCdHg等。其中CdS是工業上應用最多的，而PbS主要用于軍事裝備。

36.光頻外差探測技術：原理：基于兩束相干光在探測器光敏面上的相干效應。故也常稱為光波的相干探測。相干光：振動方向相同，振動頻率相同，相位相同或相位差保持恒定。37.曼萊-羅威關系：公式（P307頁）

相互作用中三個光電場光子數的變化關系：ω1和ω3的光子數之和及ω2和ω3的光子數之和在非線性過程中始終保持不變。ω1與ω2光子數之差保持不變。如果頻率為ω1與ω2的兩個光子同時湮滅，可以產生頻率為ω3的一個光子，這就是和頻與倍頻的情況。反過來ω3光子湮滅，同時產生兩個頻率為ω1與ω2的光子，這就是參量產生的過程。

38.相位匹配技術：為有效的進行非線性光學頻率變換，必須使參與互作用的光波在介質中傳播時具有相同的相速度。實現有效頻率變換的方法之一是相位匹配技術，利用非線性晶體的雙折射與色散特性達到相位匹配。39.單軸晶體的相位匹配條件及匹配角：(折射率)負單軸晶體——n0>ne。正單軸晶體——ne>n0.40.二次諧波的產生：能量守恒和動量守恒（P314頁）

41.參量振蕩器：光學參量振蕩器（OPO）是利用非線性晶體的混頻特性來實現頻率變換的器件，其中有一個或兩個光波具有振蕩特性，具有諧振腔。具有調諧范圍寬、結構簡單及工作可靠等特性。光學參量放大的原理：實質上是一個差頻產生的三波混頻過程。由曼萊-羅威關系可知，在差頻過程中，每湮滅一個最高頻率的光子，同時要產生兩個低頻光子，在此過程中這兩個低頻獲得增益，因此光學參量放大器可作為他們的放大器。如果將非線性晶體置于諧振腔中，并用強的泵浦光照射，當增益超過損耗時，在腔內可以從噪聲中建立起相當強的信號光及空閑光。在光學參量振蕩器中建立起來的兩種頻率的光波，任何一個光波都可以稱為信號光或者空閑光。

42.參量振蕩器的閾值：判斷閾值與什么參量有關系？（P331頁公式）

式中，k=

；gs為模耦合系數；l為有效參量增益長度；τ為1/e處脈沖半寬度；L=L’+(n-1)l;L’為OPO腔長；l為非線性晶體長度；n為信號輸出 100μJ時（定義為閾值臨界狀態）腔內振蕩次數；Pn為閾值處信號波能量；P0為參量量子噪聲能量；a為參量光在介質中的場吸收系數；R為腔內各種損耗的總和。

43.光的干涉：用波的疊加而引起強度從新分配的現象。三個必要條件：頻率相等，兩束光存在相互平行的振動分量，位相差δ（P）恒定。

第四篇：先進制造技術領域

附件7 “十二五”國家科技計劃先進制造技術領域

2012預備項目征集指南

為深入貫徹《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》、科技發展“十二五”規劃和國家科技計劃管理改革的總體精神，促進科技支撐傳統制造業轉型和戰略性新興產業的發展，有效地組織實施“十二五”先進制造技術領域國家科技計劃，做好2012年先進制造技術領域預備項目庫建設工作，特制定本指南。

一、指南內容

（一）基礎研究

1、綠色制造基礎理論與共性技術（1）綠色制造基礎理論

（2）產品壽命預測與安全服役基礎理論

2、智能制造

（3）智能裝備產品創新設計理論（4）精密與超精密加工技術

3、服務機器人

（5）仿生材料與結構一體化設計（6）高功率密度能源動力理論

（7）腦生肌電認知與智能假肢控制理論

（二）前沿技術研究

1、綠色制造

（1）綠色制造基礎數據庫與標準

（2）基于全生命周期的產品設計工具應用（3）綠色生產工藝關鍵技術與裝備（4）制造過程碳效優化技術

（5）產品壽命預測與安全服役關鍵技術（6）低碳烯烴及衍生物關鍵工藝、技術及裝備

2、智能制造

（7）微納制造技術與應用

（8）基于系統與裝備功能安全的新型控制系統（9）箱體類精密工作母機（10）新型太陽能產品制造成套裝備（11）半導體照明產品制造成套裝備（12）智能化工程機械成套裝備（13）高端傳感器、儀器儀表

3、服務機器人（14）仿人機器人

（15）機器人模塊化、網絡化技術、平臺、標準與測試規范

4、面向制造業的核心軟件產品開發（16）產品設計平臺技術與系統（17）制造過程平臺技術與系統（18）經營管理平臺技術與系統

（19）復雜產品全生命周期監測與服務支持系統

（三）應用開發及集成示范

1、綠色制造

（1）行業、區域綠色制造產業應用示范

2、智能制造

（2）高端制造裝備重點行業技術集成與應用示范（3）支撐區域支柱產業發展的裝備與自動化生產線

3、服務機器人

（4）公共安全與救援機器人（5）醫療機器人

4、制造業信息化

（6）集團企業數字化應用示范（7）中小企業服務支撐平臺開發與應用（8）RFID技術開發與系統集成應用（9）制造過程物聯網關鍵技術與應用

（10）支撐行業、地方支柱產業的制造業信息化綜合應用示范

5、機械產品數控化

（11）數控機械設備生產工藝技術及應用

（12）機械設備專用數控系統與驅動裝置的研發及應用

（13）機床、紡織、建材、印刷、包裝、木工機械行業設備數控化應用示范（包括服務平臺、培訓平臺和標準體系）（14）數控機械設備產業集群區域應用示范

二、具體要求

（一）指南發布

預備項目推薦工作自本通知發布之日起開始，指南可從科技部網站（http://www.tmdps.cn

第五篇：高新技術領域目錄

國家重點支持的高新技術領域目錄

一、電子信息技術

（一）軟件

1、系統軟件

2、支撐軟件

3、中間件軟件

4、嵌入式軟件

5、計算機輔助工程管理軟件

6、中文及多語種處理軟件

7、圖形和圖像軟件

8、金融信息化軟件

9、地理信息系統

10、電子商務軟件

11、電子政務軟件

12、企業管理軟件

（二）微電子技術

1、集成電路設計技術

2、集成電路產品設計技術

3、集成電路封裝技術

4、集成電路測試技術

5、集成電路芯片制造技術

6、集成光電子器件技術

（三）計算機及網絡技術

1、計算機及終端技術

2、各類計算機外圍設備技術

3、網絡技術

4、空間信息獲取及綜合應用集成系統

5、面向行業及企業信息化的應用系統

6、傳感器網絡節點、軟件和系統

（四）通信技術

1、光傳輸技術

2、小型接入設備技術

3、無線接入技術

4、移動通信系統的配套技術

5、軟交換和VoIP系統

6、業務運營支撐管理系統

7、電信網絡增值業務應用系統

（五）廣播電視技術

1、演播室設備技術

2、交互信息處理系統

3、信息保護系統

4、數字地面電視技術

5、地面無線數字廣播電視技術

6、專業音視頻信息處理系統

7、光發射、接收技術

8、電臺、電視臺自動化技術

9、網絡運營綜合管理系統

10、IPTV技術

11、高端個人媒體信息服務平臺

（六）新型電子元器件

1、半導體發光技術

2、片式和集成無源元件技術

3、片式半導體器件技術

4、中高檔機電組件技術

（七）信息安全技術

1、安全測評類

2、安全管理類

3、安全應用類

4、安全基礎類

5、網絡安全類

6、專用安全類

（八）智能交通技術

1、先進的交通管理和控制技術

2、交通基礎信息采集、處理設備及相關軟件技術

3、先進的公共交通管理設備和系統技術

4、車載電子設備和系統技術`

二、生物與新醫藥技術

（一）醫藥生物技術

1、新型疫苗

2、基因工程藥物

3、重大疾病的基因治療

4、單克隆抗體系列產品與檢測試劑

5、蛋白質/多肽/核酸類藥物

6、生物芯片

7、生物技術加工天然藥物

8、生物分離、裝置、試劑及相關檢測試劑

9、新生物技術

（二）中藥、天然藥物

1、創新藥物

2、中藥新品種的開發

3、中藥資源可持續利用

（三）化學藥

1、創新藥物

2、心腦血管疾病治療藥物

3、抗腫瘤藥物

4、抗感染藥物(包括抗細菌、抗真菌、抗原蟲藥等)

5、老年病治療藥物

6、精神神經系統藥物

7、計劃生育藥物

8、重大傳染病治療藥物

9、治療代謝綜合癥的藥物

10、罕見病用藥（Orphan Drugs）及診斷用藥

11、手性藥物和重大工藝創新的藥物及藥物中間體

（四）新劑型及制劑技術

1、緩、控、速釋制劑技術——固體、液體及復方

2、靶向給藥系統

3、給藥新技術及藥物新劑型

4、制劑新輔料

（五）醫療儀器技術、設備與醫學專用軟件

1、醫學影像技術

2、治療、急救及康復技術

3、電生理檢測、監護技術

4、醫學檢驗技術

5、醫學專用網絡環境下的軟件

（六）輕工和化工生物技術

1、生物催化技術

2、微生物發酵新技術

3、新型、高效工業酶制劑

4、天然產物有效成份的分離提取技術

5、生物反應及分離技術

6、功能性食品及生物技術在食品安全領域的應用

（七）現代農業技術

1、農林植物優良新品種與優質高效安全生產技術

2、畜禽水產優良新品種與健康養殖技術

3、重大農林植物災害與動物疫病防控技術

4、農產品精深加工與現代儲運

5、現代農業裝備與信息化技術

6、水資源可持續利用與節水農業

7、農業生物技術

三、航空航天技術

1、民用飛機技術

2、空中管制系統

3、新一代民用航空運行保障系統

4、衛星通信應用系統

5、衛星導航應用服務系統

四、新材料技術

（一）金屬材料

1、鋁、鎂、鈦輕合金材料深加工技術

2、高性能金屬材料及特殊合金材料生產技術

3、超細及納米粉體及粉末冶金新材料工藝技術

4、低成本、高性能金屬復合材料加工成型技術

5、電子元器件用金屬功能材料制造技術

6、半導體材料生產技術

7、低成本超導材料實用化技術

8、特殊功能有色金屬材料及應用技術

9、高性能稀土功能材料及其應用技術

10、金屬及非金屬材料先進制備、加工和成型技術

（二）無機非金屬材料

1、高性能結構陶瓷強化增韌技術

2、高性能功能陶瓷制造技術

3、人工晶體生長技術

4、功能玻璃制造技術

5、節能與環保用新型無機非金屬材料制造技術

（三）高分子材料

1、高性能高分子結構材料的制備技術

2、新型高分子功能材料的制備及應用技術

3、高分子材料的低成本、高性能化技術

4、新型橡膠的合成技術及橡膠新材料

5、新型纖維材料

6、環境友好型高分子材料的制備技術及高分子材料的循環再利用技術

7、高分子材料的加工應用技術

（四）生物醫用材料

1、介入治療器具材料

2、心血管外科用新型生物材料及產品

3、骨科內置物

4、口腔材料

5、組織工程用材料及產品

6、載體材料、控釋系統用材料

7、專用手術器械及材料

（五）精細化學品

1、電子化學品

2、新型催化劑技術

3、新型橡塑助劑技術

4、超細功能材料技術

5、功能精細化學品

五、高技術服務業

1、共性技術

2、現代物流

3、集成電路

4、業務流程外包（BPO）

5、文化創意產業支撐技術

6、公共服務

7、技術咨詢服務

8、精密復雜模具設計

9、生物醫藥技術

10、工業設計

六、新能源及節能技術

（一）可再生清潔能源技術

1、太陽能

2、風能

3、生物質能

4、地熱能利用

（二）核能及氫能

1、核能技術

2、氫能技術

（三）新型高效能量轉換與儲存技術

1、新型動力電池（組）、高性能電池（組）

2、燃料電池、熱電轉換技術

（四）高效節能技術

1、鋼鐵企業低熱值煤氣發電技術

2、蓄熱式燃燒技術

3、低溫余熱發電技術

4、廢棄燃氣發電技術

5、蒸汽余壓、余熱、余能回收利用技術

6、輸配電系統優化技術

7、高泵熱泵技術

8、蓄冷蓄熱技術

9、能源系統管理、優化與控制技術

10、節能監測技術

11、節能量檢測與節能效果確認技術

七、資源與環境技術

（一）水污染控制技術

1、城鎮污水處理技術

2、工業廢水處理技術

3、城市和工業節水和廢水資源化技術

4、面源水污染的控制技術

5、雨水、海水、苦咸水利用技術

6、飲用水安全保障技術

（二）大氣污染控制技術

1、煤燃燒污染防治技術

2、機動車排放控制技術

3、工業可揮發性有機污染物防治技術

4、局部環境空氣質量提高與污染防治技術

5、其他重污染行業空氣污染防治技術

（三）固體廢棄物的處理與綜合利用技術

1、危險固體廢棄物的處置技術

2、工業固體廢棄物的資源綜合利用技術

3、有機固體廢物的處理和資源化技術

（四）環境監測技術

1、在線連續自動監測技術

2、應急監測技術

3、生態環境監測技術

（五）生態環境建設與保護技術

（六）清潔生產與循環經濟技術

1、重點行業污染減排和“零排放”關鍵技術

2、污水和固體廢物回收利用技術

3、清潔生產關鍵技術

4、綠色制造關鍵技術

（七）資源高效開發與綜合利用技術

1、提高資源回收利用率的采礦、選礦技術

2、共、伴生礦產的分選提取技術

3、極低品位資源和尾礦資源綜合利用技術

八、高新技術改造傳統產業

（一）工業生產過程控制系統

1、現場總線及工業以太網技術

2、可編程序控制器（PLC）

3、基于PC的控制系統

4、新一代的工業控制計算機

（二）高性能、智能化儀器儀表

1、新型自動化儀表技術

2、面向行業的傳感器技術

3、新型傳感器技術

4、科學分析儀器、檢測儀器技術

5、精確制造中的測控儀器技術

（三）先進制造技術

1、先進制造系統及數控加工技術

2、機器人技術

3、激光加工技術

4、電力電子技術

5、紡織及輕工行業專用設備技術

（四）新型機械

1、機械基礎件及模具技術

2、通用機械和新型機械

（五）電力系統信息化與自動化技術

1、采用新型原理、新型元器件的電力自動化裝置

2、采用數字化、信息化技術，提高設備性能及自動化水平的技術

3、電力系統應用軟件

4、用于輸配電系統和企業的新型節電裝置

（六）汽車行業相關技術

1、汽車發動機零部件技術

2、汽車關鍵零部件技術

3、汽車電子技術

4、汽車零部件前端技術