光电技术

光

电

技

术

姓名 ：苏仰云

班级 ：09050941

学号 : 0905094135

一．光电技术

激光历史

世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40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多个应用技术领域。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。

激光产生

物质与光相互作用的规律

光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状。这种跃迁称为受激吸收。

2. 自发辐射

粒子况的表现。

1. 受激吸收

处于较低能级的粒子在受到外界的激发，吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级受到激发而进入的高能态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级（E2）向低能级（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率 =（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。

3. 受激辐射、激光

1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。

近几年中国激光产业发展情况

激光精密切割的国产发电机转子成功地应用于三峡工程水轮发电机组，激光切割的零部件应用于航天工程……中国激光器及成套设备制造水平近年来大幅提升。

激光技术作为一种新的科学技术有着广阔的应用前景。快速、精准是其最大的优势，激光不仅能够在精密仪器上打标，也可以快速的对地毯等进行切割。激光机在现代的工业事业上功不可没。推进了工业的快速发展。

激光走进了人们的生活同时也加速了人类社会的进步。相信在不久的将来，激光将会渗透到社会生活的方方面面。

激光应用

光纤通信，光纤常被电信公司用于传达电话、构建网络等。跟传统的铜线相比光纤的信号衰减小、抗干扰能力高，。

军事科技

激光在科技、军事上的应用也有很多。

工业生产

激光在工业上的应用也非常的广泛。如激光打标、激光打孔、激光裁床、激光切割、激光绣花等等。

医疗卫生

在医学、生活中激光的应用也非常广泛。如激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗。

日常生活

随着科技的发展，激光也走入了人们的日常生活。最近便有了激光灭蚊的产品推出，利用激光消灭蚊子。激光器每秒可击毙50只到100只蚊子。除了速度快之外，该激光器还很精准，能区别蝴蝶和蚊子，也能分辨雌蚊子和雄蚊子。

加工系统

包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。

加工工艺

包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。

激光焊接

汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。

激光切割

汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。

激光打标

在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用。

激光打孔

激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展。

激光热处理

在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。

激光快速成型

将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。

激光涂敷

在航空航天、模具及机电行业应用广泛。

激光技术作为一种新的科学技术有着广阔的应用前景，相信在不久的将来，激光技术定将为人类带来更广大的利益，将引发下一场科技革命。

——光电技术在通信领域的应用

通讯自古在人类的信息交流中占有举足轻重的地位：从最早的烽火报信，到快马加急

书信，再到后来的电报电话，到现在的有线和无线通信网络。越来越发达的科学技术让通信快速发展，我们的世界因此越来越小。

随着人类对自然的深入认识，通信手段也是呈现多样性前进。从贝尔的电流模拟信号的传输，到莫尔斯数字信号的简单无线通信。但这远远满足不了人们对通信技术的依赖和需求，于是一个新型的手段在通信领域得以运用——将光电技术在通信领域中加以运用，即光通信。

光通信的概念和技术理论基础

光通信的源头其实还是来源于无线电通信。光通信是一种以光波为传输媒质的通信方式。光波和无线电波同属电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短。因此，它具有传输频带宽、通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点。现如今光波逐步代替有线通信的电流和无线通信的无线电波成为有线通信和无线通信中的中坚媒介。

有线光通信

如今有线光通信主要是光纤通信技术，是由华裔物理学家高锟在1966年提出的光传输理论所发展而来的。光纤通信是利用光导纤维这种介质传播光波信号，而光波信号则可以利用光电效应等技术原理进行光电信号转换实现传输中的信号载体转换。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。光纤通信技术现在广泛应用于通信网和电信网中，是广域网和城域网高速通信的重要手段之一。现在光纤通信的高新技术中最吸引人的是相干光通信技术，通过解决半导体激光器的频率稳定问题、谱宽压

缩问题、波光的极化稳定问题、双路平衡接收技术、相位分集接受技术这几个关键的技术问题使相干光通信技术越发成熟，让光纤通信技术日臻完善。

无线光通信

无线光通信，又被称为自由空间光通信。是利用光波代替传统的无线电波作为信号加载的载体进行的通信。只要在适当的距离的两个收发端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的发射功率，即可实现无线光通信。在点对点的传输情况下，其原理是：每一端都有光发射机和光接收机，可以实现全双工通信，光发射机将电信号调制，通过作为天线的发射光学系统将光信号通过大气信道传输到接收机望远镜，望远镜接受到光信号将其聚焦在光电检测器中转换为电信号。其通信技术的基本技术同样在于光电转化技术，其关键技术在于多径发射和放大器补偿光通道损耗。无线光通信的地域无阻碍和高速传输使得通信技术更加方便和高效。

光通信的优势

有线光通信的主要优势体现在光纤通信中，而光纤通信有电气通信无法企及的巨大优势，例如光纤通信的通信容量大、传输距离远;一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。抗电磁干扰、传输质量佳、无辐射也是光纤通信的显著优点，电气通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。更重要的是光纤通信的超大容量、超高速度和超长距离的特点为大型通信网络和传输系统的建立提供了最优的技术手段。

而无线光通信的优势更为明显，理论上无线光通信的传输带宽与光纤通信的传输带宽相同，目前国外无线光通信系统一般使用1500nm波长的频段，传输速度可达10Gbit/s，传输距离可达5Km。无线光通信的频谱资源丰富，不会与微波等的无线通信相互干扰，同时也是用多种通信传输协议。作为一种物理层的传输设备，可以用在SDH、ATM、以太网等常见的通信网络中，并可以支持2.5Gbit/s的传输速率。快捷的部署链路使得无线光通信可以在数小时能建立通信链路，而建设成本只有地下光纤的五分之一左右。

光通信的发展前景

人类历史曾经使用过铁线和铜线作为有线通信的传播介质，铁线早已退出了历史舞台，而铜线也无法满足人们日益增长的通信需求，而光通信中的光纤通信使有线通信看到了新的曙光。其实，正是光纤通信的巨大优势使得人们扩大了对其的需求，目前世界上大约有60%-80%的通信业务是经光纤传输的，而光纤网络只占所有网络的30%，以电缆为基础的通讯网络则占到70%，从发展角度看，这70%的网路将逐步被光纤取代。光纤的需求量，2001年至2005年的平均年增长率将为15%，2006年至2010年的平均年增长率为12%，地面上的有线光通信在以光速发展的同时，无线光通信技术也在大踏步的向前迈进。自由空间光通信技术现在已经实现了卫星网络结构，星地间的大气信道激光传输，星间传输让全球通信更加精密，而以太网光无线通信、USB接口光无线通信让多元化网络可以跨平台传输，这让数据网络的多样性有机结合实现了网络间的无障碍交流，有力的保障了数据交换平台的发展和一体化，并为网络运营商和服务商带来新的业务增长点，创造巨大的市场机遇与经济效益。

随着不同网络的功能扩大，人们对通信手段的性能要求更高，而光通信中光电灵活的物理学属性转变和特性使光通信在通信技术潜力更大，在21世纪这个高速通信的时代，光通信无疑是这个时代中最闪耀的明星。