第一篇：光電子技術與科學專業介紹

光電子技術科學專業

目錄

光電子技術科學專業介紹

研究領域

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前景

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光電子技術科學專業介紹

研究領域

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光電子技術科學專業介紹

專業概述

光電子技術科學 ：屬于理學大類，電子信息科學類。

光電子技術科學是光電信息產業的支柱與基礎，涉及光電子學、光學、電子學、計算機技術等前沿學科理論，是多學科相互滲透、相互交叉而形成的高新技術學科，其技術廣泛應用于光電探測、光通信、光存儲、光顯示、光處理等高新技術光電信息產業。而光電子技術科學專業正是由光學、激光、電子學和計算機技術學科互相滲透而組成的。

培養目標及要求

光電子技術科學專業培養在光電子技術科學領域具有寬厚的理論基礎、扎實的專業知識和熟練的實驗技能，德、智、體、美、勞全面發展的高級光電子技術科學人才，使學生具有在光學、光電子學、激光科學、光通信技術、光波導與光電集成技術、光信息處理技術、計算機應用技術等領域開展創新性基礎理論研究以及從事設計、開發應用和管理等工作應具備的理論和技術基礎。

本專業學生主要學習數學、物理、計算機語言及應用基礎，四大力學、固體物理、半導體物理、紅外物理、紅外探測器、紅外電子學、紅外系統原理與設計、紅外安防技術等基礎理論和基本知識，具有利用現代的光學、電子、計算機等先進技術，對紅外系統乃至其它光電子系統儀器整機的設計、應用的基本能力。

通過學習，將具備了以下幾方面的能力：

1．堅實的數理基礎、較好的人文社會科學基礎、并熟練掌握一門外國語；

2．系統地掌握本專業領域必需的較寬的技術基礎理論知識；

3．具備較強的近代物理實驗、光電子技術和紅外技術實驗能力、計算機應用能力和初步的專業實踐經驗，具備科技創新和工程應用的基本能力；

4．了解本專業領域的最新理論前沿和發展動態；

5．掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有一定的科學研究和實際工作能力。相近專業

科技防衛（071204W）、電子信息科學與技術（071201）、微電子學（071202）、光信息科學與技術（071203*）信息安全（071205W）、信息科學技術（071206W）、光電子技術科學（071207W）。

課程設置

光電子技術、光電子器件及系統、信號與系統、通信原理與技術、高等光學、應用光學、光電子學、計算機及網絡技術、電子電路與技術、電動力學、量子力學、半導體物理等，模擬電路，數字電路，大學物理，電路分析，C語言，高等數學，線性代數，概率論數理統計，電子設計自動化，工程制圖。

光電子技術科學專業的主要實踐性教學環節包括專業實驗（普通物理實驗、近代物理實驗、電工技術實驗、電子技術實驗、光電子專業實驗）、程序設計上機、微機上機、工程訓練、認識實習、專業調研、專業實習、畢業實習、畢業論文設計等。

畢業去向

繼續攻讀碩士、博士學位；或到信息產業部門、中科院及有關研究所、電信部門、高等院校、企事業單位及有關公司，主要從事光學、光電子學、光電子技術科學、光電信息工程與技術、光通信工程與技術、光電信號檢測處理與控制技術等領域的研究、設計、開發、應用和管理等工作。

開設院校

南開大學、燕山大學，天津大學、長春理工大學、池州學院、華南理工大學、華南師范大學、東南大學、湖北工業大學、東華大學、長春理工大學光電信息學院、大連民族學院、華中科技大學、四川大學、西北工業大學等。新增此專業的院校有：深圳大學、湖南理工大學、黑龍江大學、湖州師范學院 浙江師范大學、河北師范大學

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研究領域

研究領域是信息光學與光電子技術相結合的應用基礎學科，包括：現代光學與光電子學、光通信、光信息處理、聲光信息處理與光通信技術和激光技術等。主要有三個研究方向，即光信息存儲與處理、光通信技術與器件、以及激光超短脈沖與變頻技術，均處于國內先進或領先的水平；代表性成果有新型超高密度體全息存儲、聲電光器件、可調諧激光器。目前承擔了1項“973”國家重點基礎研究項目、4項國家自然科學基金項目、1項國家部委項目和5項北京市科委教委項目，研究經費充足，同時與國際學術界有較為廣泛的學術交流。本學科所依托的光學學科于1986年獲得國務院授權的博士學位授予權，光學工程學科于2000年獲得博士學位授予權。學科部可同時招收理學(光學)和工學(光學工程)的博士、碩士研究生。在211工程“九五”期間的重點學科建設中,作為“激光應用技術”重點學科的一部分,學科的學術水平有了很大的提升,并且實驗室建設成效顯著,并且于2001年與激光工程研究院整合,進入了“光學”國家重點學科行列。

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詳細介紹

在光盤技術的促進下，近年來可見光半導體激光二極管和發光二級管得到了較快的發展。藍綠光可見光半導體激光二級管（LD）和藍綠光半導體發光二極管、黃橙紅光可見光激光二極管和高亮度黃橙紅綠光發光二極管都已商品化。今后的發展需要繼續解決提高亮度，降低價格，提高使用壽命等問題。

近紅外半導體激光和發光二極管的發射波長為0.8~1.0μm。近紅外半導體激光二極管主要用于光纖通信和作為固體激光器的泵浦源（替代閃光燈泵浦源）。在1.3μm和1.55μm近紅外半導體激光二極管商品化之后，其發展勢頭受到很大影響，甚至出現了停止發展的跡象。隨著短距離局域網和二極管泵浦固體激光器的迅猛發展，又出現了新的發展。目前研究開發主要集中在單頻工作、模式穩定以及提高輸出功率等方面。近紅外發光二極管主要有超發光二

極管和諧振腔發光二極管。超發光二極管是光纖陀螺儀的最佳自選光源，與一般的發光二極管相比，可提供較高的輸出功率和相對窄的發射譜。目前，在50mA工作電流下，單管超輻射輸出功率的研究水平最高達到50MW，最窄譜寬為15nm。諧振腔發光二極管是一種有前途的發光二極管，其實驗和理論效率比傳統發光二極管高5~10倍。

1.3μm和1.55μm近紅外半導體激光和發光二極管是現行通信系統、高速光纖通信系統的重要光器件，已成為廣為研究開發的光源。日本NEC已開發出在單晶片上制造不同發射波長的近紅外激光二極管，采用它可大大降低多波長長途通信設備的價格。近年來，國外又相繼開發出半導體孤子激光器、量子阱線或點激光器和垂直腔表面發射激光器等新型半導體激光二極管。

激光技術是一項前沿科學技術發展不可缺少的支柱。作為光電子主導產品的激光器的發展，經歷了原理上的四次變革，體積日益變小，功率不斷增大，可靠性和功率得到了很大的提高。半導體二級管激光器和固體激光器技術和發展十分迅速，其中最為突出的進展是固態化。現今，固體激光器的平均輸出功率已從百瓦級提高到了千瓦級。半導體激光器的功率也有很大提高，其結構和其他性能也正在經歷重大變化。與此同時，還開發出了實用價值高的新波長和寬帶可調諧激光器，包括對人眼無傷害的1.54μm和2μm的激光器、藍光激光器和X光激光器。

光纖是隨著光通信的發展而不斷發展的，各種結構和類型的光纖支持著光通信產業的發展。目前，單根光纖傳輸的信息量已達到萬億位。光纖作為光通信信息傳輸的介質，它的色散和損耗將直接影響到通信系統的傳輸容量和中繼距離，而常規的單模光纖已不能滿足新一代通信技術的要求，因此光纖技術又有了新的發展。迄今，光纖已經經歷了由短波長（0.85μm）到長波長（1.3~1.55μm），由多模到單模光纖以及特種光纖的發展過程，并開發出了色散移位光纖、非零色散光纖和色散補償光纖。

平板顯示（FPD）技術包括液晶顯示（LCD）、等離子體顯示（PDP）、電致發光顯示（EL）、真空熒光顯示（VFD）和發光二極管顯示（LED）等，除在民用領域的廣泛應用外，已在虛擬顯示、高清晰度顯示、語言和圖形識別等軍用領域應用。近年來，液晶顯示以及其他平板顯示器件和技術正在大力地改進，如為解決等離子體顯示發光效率、亮度、壽命、光串擾和對比度等問題，正在進行諸如大面積精細圖形制作和保護層等工藝方面的改進，并取得了較快進展。從整體來說，平板顯示技術將繼續向著彩色化、高分辨率、高亮度、高可靠、高成品率和廉價方向發展。

隨著半導體技術的迅速發展，各種類型的光電探測器，如電荷耦合器件、光位置敏感器件、光敏陣列探測器等應運而生，取得了重大進展。進入90年代，光電探測器的發展方向除了開發高速響應光電 探測器外，其重點是開發焦平面陣列為代表的光電成像器件。紅外焦平面陣列制作技術的日臻完善，使紅外探測技術進入了第二代。當前，降低成本是紅外探測器在民用領域得到廣泛應用的關鍵。21世紀，紅外焦平面陣列開發方向，一是在現有基礎上提高分辨率，二是開發多功能和智能化焦平面陣列。

隨著光通信、光信息處理、光計算等技術的發展，加之材料科學和制造技術的進展，使得在單一結構或單片襯底上集成光學、光電和電子元器件成為可能，形成具有單一功能或多功能的光電子集成回路（OEIC）和集成光路（IOC）。目前，商品化的集成光路產品有調制器、開關和分路器以及采用集成光路相干通信系統、光纖陀螺、激光光纖多普勒干涉儀等系統，以及用于光纖傳輸試驗的單片集成光電子集成回路。預計到2020年，光電子集成回路和集成光路的發展速度將相當于20世紀70年代的微電子技術，多功能集成光學器件和光電子集成器件將系列化，集成光學信號處理速度將達到1GHz。

我國光電子行業在科研上起步較早，也有一批水平較高的應用成果，其中光纖通信的發展尤快。在國防上的應用也開展較早，如靶場用的激光、紅外、電視等光測設備，以及紅外導引

裝置、紅外熱像儀、激光測距儀、微光夜視儀等。但民用市場開發較晚，真正能形成較大生產規模的產品不多。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。

鑒于上述情況，中國光電子技術發展戰略總的指導思想是：有限目標、突出重點、科技領先、形成規模、開拓市場，在“八五”、“九五”計劃基礎上，使有基礎的企業和研究所分別形成規模生產和研究開發中心，使我國光電子元器件初步形成基本配套的產業，滿足市場的需要。編輯本段

前景

在微電子技術蓬勃發展的同時，人們發現可以利用光電各自的優勢來為我們服務。比如激光器，光電探測器，太陽電池如等方面都需要光電結合。這就是早期的光電子學。隨著光電子學的發展，人們研究完全利用光來處理信息，于是誕生了光子學。所以可以說，先有了光電子學，又有了光子學。而最終的發展會是光電的再次統一，即更高一個層次上的光電子學。現在正在發展單電子技術和單光子技術，那時信息的載體不再是束流，而是單個的粒子。光子和電子都是利用量子力學的概念，區別只是波長不同而已。我想我們在二十一世紀肯定會走到這一步。那時既不能叫光子信息技術，也不能叫電子信息技術，應該叫量子信息技術。由于光子具有電子所不具備的許多特性所以光子學有它獨特的優勢。尤其在信息領域。比如通信，我們現在大部分主干網用的都是光纖，信息的載體都是光。由于密集波分復用技術的發展，一根頭發絲粗細的光纖就可以傳輸一億門電話線路。這是電纜無法比擬的。再如信息存儲技術，光盤由VCD發展到DVD，容量增大了好幾倍，未來如果研制出能夠商用的藍光激光器，采用藍光波段的光來作為信息的載體，就又可以使同樣大小的光盤的容量增大近十倍。而且光具有相干性，可以實現全息存儲，在不到一個平方厘米的芯片上，我們可以把北京圖書館的所有的書都存進去。在計算機方面，未來的發展趨勢是光要進入計算機中，發揮光子的優勢實現開關的互聯，利用光來消除電子傳輸帶來的瓶頸效應。[1]

第二篇：計算機科學與技術專業介紹

計算機科學與技術專業介紹

一、什么樣的一門學科——研究計算機理論，應用和發展計算機技術

計算機科學和技術學科涉及的領域十分廣泛。怎樣完成各種復雜的計算任務（如氣象預測，核爆模擬，生化反應模擬等），怎樣使得計算機越來越智能化、人性化（如語音識別，人像識別，虛擬現實，機器人），怎樣用計算機加速人們的信息交流，改進信息交流方式（如網絡技術），這些都是計算機科技人員孜孜以求的內容。學習計算機科學和技術專業要求有較好的邏輯思維和抽象能力。數學和英語是學好計算機學科的兩門重要基礎課。

二、授課內容：理論與實踐的充分結合主要的專業課程包括離散數學，計算機原理，數字電路，程序設計，數據結構，計算機體系結構，操作系統，編譯原理，數據庫原理，軟件工程等等。主要基礎課程有數學分析，高等代數，物理，英語等。專業課程主要授課形式是課堂講授和上機練習（或課后實習）相結合，一般都有課程實習工程或實驗任務。比如，操作系統課程可能要求分組合作完成一個簡單的操作系統作為課程實習工程。一般來講，實習工程（或實驗）的成績和筆試成績在最后課程成績中占的比重相當。

基礎課程：電路原理、計算機原理、通信原理概論等。

專業課程：模擬電子技術、數字邏輯、數字分析、微型計算機技術、計算機網絡、高級語言、匯編語言、數據結構、操作系統、編譯原理、信號處理原理、計算機系統結構、系統分析與控制等。

三、畢業后干什么——目前乃至今后很長時間內都將是國內最有前景的專業之一

目前，這個領域的專業人才還處于相對短缺狀態，因此發展的前景非常廣闊，相對而言，大學畢業時最需要這個專業的有幾類工作：

技術支持人員工程師教師科研人員

軟件開發工程師

信息技術咨詢專家

軟件工程管理人員

企業信息技術顧問

企事業單位信息部門管理人員

硬件開發設計人員

IT人員

計算機網絡管理人員

計算機技術支持人員

學校老師

四、什么樣的人相對不適合?

研究眾多的從業人員，相對而言，邏輯思維能力或使用工具的興趣較低者最不適合。

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：常用光電子器件介紹

主要光電子器件介紹

【內容摘要】

光自身固有的優點注定了它在人類歷史上充當不可忽略的角色，本文從幾種常見的光電子器件的介紹來展示光纖通信技術的發展。

【關鍵詞】

光纖通信光電子器件

【正文】

光自身固有的優點注定了它在人類歷史上充當不可忽略的角色，隨著人類技術的發展，其應用越來越廣泛，優點也越來越突出。

將優點突出的光纖通信真正應用到人類生活中去，和很多技術一樣，都需要一個發展的過程。從宏觀上來看，光纖通信主要包括光纖光纜、光電子器件及光通信系統設備等三個部分，本文主要介紹幾種常見的光電子器件。

1、光有源器件

1)光檢測器

常見的光檢測器包括：PN光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。目前的光檢測器基本能滿足了光纖傳輸的要求，在實際的光接收機中，光纖傳來的信號及其微弱，有時只有1mW左右。為了得到較大的信號電流，人們希望靈敏度盡可能的高。

光電檢測器工作時，電信號完全不延遲是不可能的，但是必須限制在一個范圍之內，否則光電檢測器將不能工作。隨著光纖通信系統的傳輸速率不斷提高，超高速的傳輸對光電檢測器的響應速度的要求越來越高，對其制造技術提出了更高的要求。

由于光電檢測器是在極其微弱的信號條件下工作的，而且它又處于光接收機的最前端，如果在光電變換過程中引入的噪聲過大，則會使信噪比降低，影響重現原來的信號。因此，光電檢測器的噪聲要求很小。

另外，要求檢測器的主要性能盡可能不受或者少受外界溫度變化和環境變化的影響。

2)光放大器

光放大器的出現使得我們可以省去傳統的長途光纖傳輸系統中不可缺少的光－電－光的轉換過程，使得電路變得比較簡單，可靠性也變高。

早在1960年激光器發明不久，人們就開始了對光放大器的研究，但是真正開始實用化的研究是在1980年以后。隨著半導體激光器特性的改善，首先出現了法布里－泊羅型半導體激光放大器，接著開始了對行波式半導體激光放大器的研究。另一方面，隨著光纖技術的發展，出現了光纖拉曼放大器。80年代后期，摻稀土元素的光纖放大器脫穎而出，并很快達到實用水平，應用于越洋的長途光通信系統中。

目前能用于光纖通信的光放大器主要是半導體激光放大器和摻稀土金屬光纖放大器，特別是摻餌光纖放大器（EDFA）倍受青睞。1985年英國南安普頓大學首次研制成摻餌光纖，1989年以后摻餌光纖放大器的研究工作不斷取得重大

突破。由于光纖放大器的問世，在1990年到1992年不到兩年的時間里，光纖系統的容量竟增加了一個數量級。而在1982年到1990年的8年時間里，光纖系統的容量才只增加了一個數量級。光放大器的作用和光纖傳輸容量的突飛猛進，為光纖通信展現了無限廣闊的發展前景。

當前光纖通信系統工作在兩個低損耗窗口：1.55?m波段和1.31?m波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。

非線性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破。光纖拉曼放大器是利用光纖的非線性光學效應——受激拉曼散射效應產生的增益機理而對光信號進行放大的。其優點是傳輸線路與放大線路同為光纖，因此，放大器與線路的耦合損耗小，噪聲較低，增益穩定性較好。但由于這種光放大器需要很大的泵浦功率（數百毫瓦）和很長的光纖（數公里）。另外，光纖拉曼放大器的特性對光纖的偏振狀態十分敏感。因此，光纖拉曼放大器目前還不能用于光纖通信。

2、光無源器件

光無源器件是光纖通信系統的重要組成部分，在光纖通信向大容量、高速率發展的今天，光無源器件顯得尤為重要。今年來，新材料、新工藝和新產品在不斷涌現，光無源器件正面臨一個迅速發展的時期。

1)光纖活動連接器

光纖（纜）活動連接器是實現光纖之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖與其他無源器件、光纖與有源器件、光纖與系統和儀表進行活動連接的功能。在進一步提高光纖活動連接器性能的基礎上，使其向小型化、集成化方向發展。

光纖活動連接器的集成化，不但增加了連接器的功能，而且更重要的是體高其它器件的密集度和可靠性，給使用者帶來極大方便。

2)固定連接器

固定連接器又稱固定接頭或接線子，它能夠把兩個光纖端面結合在一起，以實現光纖與光纖之間的永久性連接。固定接頭的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛細管法、套管法等。

光纖熔接機正朝著兩個方向發展：一是向全自動、多功能方向發展；二是向小型化、簡易化方向發展。目前普遍使用的全自動光纖熔接機設備笨重，價格昂貴。今后這一機型會朝著提高精度、降低成本、尤其是增加連接芯數的方向發展。

同時，隨著光纖應用領域的擴大及用戶不同的需要，對光纖熔接技術的要求也逐漸趨于多樣化。因此，研制小型和超小型熔接機就成為第二個發展方向。同時致力于多芯光纖熔接機和保偏光纖熔接機的研究生產。

3)光衰減器

光衰減器是光通信中發展最早的無源器件之一，目前已形成了固定式、步進可調式、連續可調式及智能型光衰減器四種系列。

目前，光衰減器的市場越來越大。由于固定光衰減器具有價格低廉、性能穩定、使用簡便等優點，所以市場需求比可變光衰減器大一些。而可變光衰減器由于其靈活性，市場需求仍穩步增長。

國外的光衰減器性能已達到高性能要求，目前國外的一些光學器件公司正在不斷開發各種新型光衰減器，以求獲得性能更高、體積更小、價格更適宜的實用化產品。

從市場需求的角度來看，光衰減器將向著小型化、系列化、低價格的方向發展。此外，由于普通型光衰減器已相當成熟，所以今后的研究將側重于其高性能方面。

4)無源光耦合器

光耦合器的研制、開發及應用已經歷了近四十年，目前基本形成了以熔融拉錐型器件為主、波導器件逐漸發展的局面。隨著光纖通信、光纖傳感技術、光纖CATV、局域網、光纖用戶網以及用戶接入網等的迅速發展，對光耦合器的需求會進一步增大。

當前，能進行大批量生產單模光纖耦合器的方法是熔融拉錐法。但是在這種方法中，由于光纖之間的耦合系數與波長有關，所以光傳輸波長發生變化時，耦合系數也會發生變化，即耦合比發生變化，一般它隨波長的變化率為0.2%nm。所以寬帶化是耦合器的一個重要方向。

與此同時，為了適應各種光纖網絡用戶數量劇增的需要，一方面需要大功率的光源，另一方面在不斷增加耦合器路數的同時，進一步降低附加損耗、減少器件體積，并提高使用的可靠性。

綜上所述，未來的光耦合器將是寬帶的、集成化的、低損耗和易接入的器件，還應根據要實現多路數、小型化等。

5)光隔離器

隔離器是一種光單向傳輸的非互易器件，它對正向傳輸光具有較低的插入損耗，而對反向傳輸光有很大的衰減作用。

目前，光隔離器已經產生了一系列的器件，如陣列光隔離器、小型化光隔離器，還有一些隔離器與WDM、Tap、GFF等濾波器混合的器件，這些器件都已研制成功，并批量生產。到目前為止，自由空間型、偏振相關型隔離器應用較多，主要用于有源器件的封裝。

從實用的角度來看，光隔離器發展的主要方向是高性能偏振無關在線型光隔離器、高性能偏振靈敏微型光隔離器以及多功能光隔離器。

6)光開關

隨著密集波分復用系統和全光通信網的使用，各結點上的信號交換直接在光域中完成，這就需要光開關。由于這些結點上進行交換的光纖和波長數量很多，所以這種光開關應當是大端口數的矩陣開關。因此，光開關的矩陣化和小型化是光開關發展的一個重要趨勢。

今年來出現了能繼承大規模矩陣陣列而又有良好性能的兩種新型光開關，即微機械光開關（MEMS）和熱光開關。

【參考文獻】

[1] 穆道生主編.現代光纖通信系統.北京：科學出版社，2005.9

[2] 劉增基，周洋溢，胡遼林，周綺麗編著.光纖通信.西安：西安電子科技大學出版社，2001.8

第五篇：計算機科學與技術專業(網絡方向)介紹

計算機科學與技術專業（網絡方向）介紹

一、培養目標及規格

本專業培養適應社會主義建設需要的，德、智、體全面發展的，重點面向基層的，能從事計算機應用軟件、硬件設計開發和應用的高級工程技術人才。

在政治思想道德方面，熱愛社會主義祖國，擁護中國共產黨的領導，愿為人民服務，有為國家富強、民族昌盛而奮斗的志向和責任感；具有敬業愛崗、艱苦求實、熱愛勞動、遵紀守法，團結合作的品質；具有良好的思想品德、社會公德和職業道德。

在業務知識和能力方面的基本要求是：

1．扎實地掌握本專業的基礎知識和基本理論，掌握計算機應用軟、硬件設計、開發和應用等必須的基本技能。

2．了解本專業范圍內科學技術的發展現狀和發展趨勢，具有較強的獲取知識的能力和一定的分析問題、解決問題的能力。

3．掌握一門外國語，能夠比較熟練地閱讀本專業英文技術資料。

4．在身體素質方面,身體健康，能精力充沛地工作。

二、課程設置及教學管理

1．教學計劃中設必修課、限選課、選修課和集中實踐環節。

2．必修課由中央電大統一開設，執行統一教學大綱、統一教材、統一考試、統一評分標準。

3．限選課為專業必修課程，由中央電大統一課程名稱，執行統一教學大綱（或教學要求），并推薦教材，盡可能提供教學服務。

4． 選修課由學生根據需要自由選擇，但專科階段已選的選修課，本科階段不得重復選用。選修課由省電大統一開設，執行統一教學大綱、統一教材、統一考試、統一評分標準。

5．有實驗和作業的課程，辦學單位必須按要求組織完成。凡沒做實驗或實驗不及格者，不能取得該門課程的學分。中央電大將對實驗（含大作業）及平時作業進行必要的抽查，以確保教學質量。

6．集中實踐環節由省電大根據中央電大制定的教學大綱（要求）具體組織實施。畢業設計重點培養學生綜合運用所學理論知識和技能解決實際問題的能力，選題要盡量選擇與現實任務相聯系的題目。中央電大對畢業設計答辯情況和畢業設計說明書進行抽查。集中實踐環節不得免修。

7．省電大負責組織教學，學生可根據自身情況選用現代遠程開放教育中提供的文字、音像、電視直播課、CAI課件、計算機網絡、電子郵件、電話答疑等各種學習媒體和手段自主學習。

三、修業年限與畢業

實行學分制，學生注冊后8年內取得的學分均為有效。中央電大按三年業余學習安排教

學計劃。本專業最低畢業學分為73學分。學生通過學習取得規定的畢業總學分，思想品德經鑒定符合要求，即準予畢業，并頒發國家承認的高等教育本科學歷畢業證書。

四、教學計劃進程表

五、課程說明

1．計算機數學基礎

計算機數學基礎是計算機專業重要的基礎課程，它是學習專業理論課不可缺少的數學工具。本課程主要包括：數理邏輯、集合論、圖論、代數系統和數值分析等內容，是一門理論性較強，應用性較廣的課程。通過本課程的教學，要求學生：1）掌握離散數學的基本概念和基本原理，進一步提高抽象思維和邏輯推理的能力。2）熟悉數值計算方法的基本原理和基本方法，掌握常見的數值計算方法，提高數值計算能力。

2．面向對象程序設計

面向對象軟件開發方法是吸收了軟件工程領域有益的概念和有效的方法而發展起來的一種軟件開發方法。它集抽象性、封裝性、繼承性和多態性于一體，可以幫助人們開發出模塊化、數據抽象程度高的，體現信息隱蔽、可復用、易修改、易擴充等特性的程序。

本課程主要介紹面向對象程序設計的方法和C++語言的基本概念。以C++語言中的面向對象機制為主。學習者在學習過程中可以通過大量的程序實例和相關練習，逐步掌握C++的面向過程和面向對象的功能，從而掌握面向對象程序設計的基本知識和基本技能。在本課程中，作為一種編程環境，簡要介紹了VISUAL C++5.0中最基本的編程工具。

3．數據結構

本課程介紹如何組織各種數據在計算機中的存儲、傳遞和轉換。內容包括：數組、鏈接表、棧和隊列、遞歸、樹與森林、圖、堆與優先級隊列、集合與搜索結構、排序、索引與散列結構等。課程采用面向對象的觀點討論數據結構技術，并以兼有面向過程和面向對象雙重特色的C++語言作為算法的描述工具，強化數據結構基本知識和面向對象程序設計基本能力的雙基訓練。為后續計算機專業課程的學習打下堅實的基礎。

4．微計算機技術(原微機接口技術)

本課程以當今主流微處理器80X86為結合點，分析它的結構特點、操作原理、指令系統以及匯編語言程序設計的基本方法。重點講解80X86外圍主要支援芯片的功能、結構、編程方法以及接口技術。在此基礎上，對鍵盤、LED數碼顯示器、打印機、AD與DA轉換器等基本外部設備的原理與接口技術進行討論。此外對微計算機系統總線、先進的微處理器結構也給以介紹。通過本課程的學習和實驗，使學生掌握微機接口的基本設計原理和技術。

5．信號處理原理

本課程是本專業必修的重要課程之一，目的是通過理論學習和實驗使學生掌握信號處理，尤其是數字信號處理的基本原理和方法。

主要內容有：介紹信號的基本概念，以及信號的基本運算，包括信號與消息，卷積與相

關等。信號的傅里葉分析：包括周期信號的傅里葉級數分析，一般信號的傅里葉變換分析，抽樣定理，離散傅里葉變換及其快速算法。拉氏變換：介紹拉普拉斯變換的基本概念、定義、性質，以及其在信號處理中的應用。離散信號的Z變換：包括Z變換基本概念和性質，離散系統的Z域分析方法(如離散系統的頻率響應、穩定性、因果性等)數字濾波器的原理與設計等。簡介信號處理方法的最新技術：如小波變換，時頻表示等。實驗：根據課程內容設計實驗，使學生更加全面地掌握課程知識。

6．計算機組成原理

本課程是本專業必修的硬件課程中重要核心課程之一。基本要求是使學生掌握計算機常用的邏輯器件、部件的原理、參數及使用方法，學懂簡單、完備的單臺計算機的基本組成原理，學習計算機設計中的入門性知識，掌握維護、使用計算機的技能。

課程內容包括：常用的組合邏輯器件，如譯碼器、數據選擇器、編碼器、ALU原理；常用的同步時序電路，如寄存器、移位寄存器、計數器的原理、參數及使用方法；可編程邏輯陣列：ROM，PLA，PAL及門陣列的原理與使用。數字化編碼，數制及數制轉換，數據表示，檢錯糾錯碼；數據的算術與邏輯運算，運算器的功能、組成與設計；教學機的運算器實例。計算機指令系統綜述，指令格式與尋址方式；教學計算機的指令系統與匯編語言程序設計；控制器的功能、組成與設計，教學機的控制器實例。多級結構的存儲系統綜述，主存儲器的組成與設計，教學機的內存儲器實例，CACHE存儲器的運行原理，虛擬存儲器的概念與實現，磁盤設備的組成與運行原理，磁盤陣列技術；光盤機的組成與運行原理，磁帶機的組成與運行原理。計算機輸入/輸出設備與輸入/輸出系統綜述，顯示器設備，針式打印機設備，激光印字機設備；計算機總線的功能與組成，輸入/輸出系統的功能與組成；教學機的總線與輸入/輸出系統實例。幾種常用的輸入/輸出方式，中斷與DMA的請求、響應和處理。

7．計算機網絡

計算機網絡是本專業的一門必修專業課。

本課程主要內容包括:計算機網絡基本原理，計算機網絡體系結構，局域網和廣域網一般特性，典型網絡的結構特點及具體實現，計算機網絡應用。

通過本課程的學習，要求學生了解計算機網絡涉及的術語、概念及新技術，掌握典型計算機網絡結構及實現技術。

8．計算機操作系統

計算機操作系統是本專業的重要課程之一，通過學習使學生掌握計算機操作系統的設計基本原理及組成；計算機操作系統的基本概念和相關的新概念、名詞及術語；了解計算機操 作系統的發展特點和設計技巧和方法；對常用計算機操作系統（Dos、Windows和UNIX或linu x）會進行基本的操作使用。

具體內容有：操作系統概念：操作系統定義及發展、五大類型五大功能、操作系統屬性、“生成”概念。（人機交互）界面管理：人機交互的特點；第一、二、三代界面；基本的 鍵盤命令和系統調用；作業調度算法。文件管理：文件的結構與分類；物理結構和邏輯結構；目錄結構；存取控制和安全機制；文件系統。存儲管理：分區、分頁、分段管理；物理地址與邏輯地址；“擴充”技術；分配算法。輸入輸出設備管理：功能與分類；獨享、共享、虛擬設備的管理；管理策略。處理機管理：操作系統核心功能；“進程”概念；并發與并行；進程的基本狀態與轉換；進程調度算法；同步與互斥；P-V操作；死鎖概念。操作系統程序結構：層次、模塊結構；設計與檢測。

9．軟件工程

軟件工程是本專業一門重要的專業課，它對于培養學生的軟件素質，提高學生的軟件開發能力與軟件項目管理能力具有重要的意義。

課程的主要內容有：介紹軟件的基本概念和軟件工程的目標，通過對傳統的面向過程的軟件開發方法和面向對象的軟件開發方法的介紹，使學生掌握開發高質量軟件的方法；通過對軟件開發過程和過程管理技術的學習，使學生了解如何進行軟件度量和管理，怎樣進行質量保證活動，從而能夠有效地策劃和管理軟件開發活動。

10．軟件開發工具與環境

軟件開發工具與環境是支持軟件開發的一些工具軟件的集成系統，是協助開發人員進行需求分析、設計和程序編制、測試的有效手段。本課程的主要目的是從實用角度出發，教授學生如何使用當前最流行的軟件開發工具，掌握典型的軟件開發工具環境的基本原理和基本功能，提高使用這類軟件工具進行軟件開發的能力。

11．數據庫系統概論

該課程主要討論數據庫系統的基本概念，基本原理，基本方法以及有關的應用。內容主要包括：數據庫系統的組成、關系數據庫、數據庫設計以及數據保護等，同時講解一種重要的數據庫系統的應用。要求學生通過本課程的學習了解有關數據庫系統的基本概念，掌握相關的知識，初步掌握數據庫設計方法，并能用數據庫系統建立數據庫及簡單的應用。

12．多媒體技術基礎及應用

多媒體技術基礎及其應用課程從研究、開發和應用角度出發，綜合講述多媒體計算機的基本原理、關鍵技術及其開發應用。

主要內容包括：多媒體技術現狀及其發展趨勢、視頻和音頻獲取技術、多媒體數據壓縮編碼技術、多媒體計算機硬件和軟件系統結構、多媒體數據庫與基于內容檢索、多媒體著作工具與同步方法以及多媒體通訊和分布式多媒體系統。

13．計算機系統結構

本課程通過具體介紹指令系統、存儲系統、輸入輸出系統、流水線和并行處理技術，使學生能夠較全面地掌握計算機系統結構的基本概念100、基本原理、基本結構和基本分析方

法。具體內容為：計算機系統結構基本概念，包括計算機系統的層次結構、系統結構定義、分類、設計技術、評價標準和系統結構的發展；指令集的系統結構，包括CISC指令系統和RI SC指令系統；存儲系統原理、虛擬存儲器和CACHE存儲器；標量處理機、包括流水線、超標量處理機、超流水線處理機和超標量超流水線處理機；并行處理技術、包括向量處理機、互連網絡、SIMD計算機和多處理機。

14．管理信息系統

管理信息系統是計算機應用在管理領域的一門實用技術。它綜合運用了管理科學、數學和計算機應用的原理和方法，在符合軟件工程規范的原則下，形成了自身完整的理論和方法學體系。

本課程的主要內容有：管理信息系統的概念與結構、建立管理信息系統的基礎、管理信息系統開發方法學、管理信息系統開發過程各階段的任務與技術、管理信息系統開發環境與工具以及管理信息系統的進展等。