關於光電子技術的論文

摘要：自上世紀六十年代光電子技術誕生至今, 光電子技術的高速發展使其在各個領域中得到了廣泛的應用, 極大的推動了世界經濟發展。對光電子技術的研究進展及發展態勢進行探析, 有助於明確光電子技術的未來研究方向, 促進未來信息產業形成。文章分析光電子技術在各個方面的研究進展及其發展態勢。

關鍵詞：光電子技術; 研究進展; 發展態勢;

1 光電子技術

光電子技術又被稱之為光電子信息技術, 是一種實現光能與電能之間相互轉換的新型技術。近些年, 光電子技術的迅速發展使其在國內諸多領域中的應用越來越廣泛, 由於信息容量增長與社會經濟的雙重需要, 使微電子學與電子學在高速度與高容量特徵的侷限性變得越來越突出, 這也使其難以滿足時代對技術的發展需求。而光在信息處理中具備的高速度與高頻率優勢也使光電子技術越來越受到人們的關注, 將存儲、數據傳輸、顯示及信息檢測等功能與光電子技術進行融合, 也已經成為當下人們對光電子技術進行深入研究的熱點課題。

2 光電子技術的研究進展

2.1 新型激光器方面的研究進展

光電子技術的應用核心便是激光器, 激光器的發展帶動了光電子技術的興起, 這也使人們紛紛致力於新型激光器的研發。而半導體激光器便是重要的研究成果之一, 並已經在各個領域中得到了廣泛的應用。科研人員還對激光器的新材料新結構進行研究, 這也促使半導體激光器開始向着大功率、中遠紅外波長、寬帶寬及短波長的方向進行發展。而全固化固體激光器的出現使其成功取代了傳統的固體激光器, 另外在原子激光器等其他類型的新型激光器研究中也取得了較大的研究進展[1]。

2.2 硅基光電子技術的研究進展

在硅基光電子技術的研究中, 國外研發出了許多種硅基發光材料, 例如超晶格、摻鉺硅、硅基異質外延、量子阱材料、多孔硅等, 這也使硅與鍺的發光效率得到了不斷提高。Kimerling等人在SOI中成功實現了對硅波導與摻鉺硅發光管的集成。Hirschman等人則實現了在同一硅片中利用硅微電子工藝對多孔硅發光館與雙極晶體館進行了集成。此外, 英國科研學者還研製出一種能夠在室温環境中發光的全硅LED二極管, 這也使光電技術越來越向着全硅光電集成的方向進行發展。

2.3 光電子材料方面的研究進展

1993年, IBM公司的科研人員利用半導體激光器與聚合物電光調製器對六個電視信號進行了同時傳輸與接收, 並通過聚合物調製器取得了較高信噪比。在有機聚合物合成、加工方面, AKZO NOBEL公司實現了對聚合物熱光開關的批量生產, 同時, 在聚合物超快全光開關中的研究也取得了一系列的成果。此外, 聚合物電光調製器則在計算機平行互聯、CATV、相陣列系統及高比物網絡中也獲得了很大突破。

2.4 光計算與光互連方面的.研究進展

在光互連方面, 科研人員對計算機光互聯、光交換網絡這兩個方面進行研究, 在光計算研究中, 針對通用性與專業性光計算系統的研究, 並在系統算法與體系的研究中取得了一定的進展。國外在光計算與光互連方面則已經開始了對路由器中原有的電開關採用全光學矩陣開關進行代替的研究, 同時, 國外在光計算方面也取得了較大的研究進展[2]。

2.5 光存儲方面的研究進展

在光存儲方面, 科研人員集中在提升光存儲容量方面的研究, 並通過雙光頭讀寫技術與復膜技術使光存儲的容量提升到了數Gb範圍。同時還對光調製器與集成激光器面陣進行了研究, 併成功解決了光存儲中點存儲密度極限問題。如今, 科研人員對光存儲方面的研究主要集中在近場控制上, 這也使近場存儲技術有望成為盤式存儲中的一大關鍵技術[3]。

3 光電子技術的發展態勢探析

如今, 光電子技術已經在硅材料、太陽能光伏發電、生物醫學及液晶顯示屏中呈現出迅猛發展態勢, 在硅材料中, 通過硅晶體來製造光電二極管, 能夠生產出更多的先進數字設備, 提高設備性能, 使其響應速度更快、量子效率更高、工作範圍更大, 這也使硅光電子技術成為未來光電子技術的重要發展方向。在太能陽光伏發電中, 太陽能電池的半導體材料是實現光能與電能轉換的重要元件, 由於能源緊缺形式, 科研人員已經開始將光電子技術應用到太陽能電池的生產當中, 通過更多電子元件與材料的製造來提高光電轉化效率, 這也使光電子技術在太陽能光伏發電中具備極為廣闊的發展前景。在其他尖端技術的發展中, 光電子技術也呈現出高速發展態勢, 如光互連、光計算、光存儲等方面, 這些都將在不久的將來得以實現, 並且在運算速度、存儲容量等也將得到大幅度的提升。在生物醫藥領域中, 光電子技術也成功在諸多生物醫療儀器中得以應用, 實現了對生物醫學的光學探測, 如HIV病毒檢測等。在液晶顯示屏中, 光電子技術的應用實現了有源陣列液晶顯示屏的生產。光電子技術還能通過光刻技術對色濾波器陣列與薄膜晶體管陣列進行製造, 並且還能通過光學檢測技術對顯示器產品進行監視, 正是這些作用, 使光電子技術貫穿於液晶顯示器的整個生產流程, 在液晶顯示屏製造領域中正發揮着越來越重要的作用, 這也使光電子技術在液晶顯示屏製造中具備良好的發展態勢。

參考文獻

[1]舒浩文, 蘇昭棠, 王興軍, 等.面向中紅外應用的硅基光電子學最近研究進展[J].電信科學, 2015, 31 (10) :29-42.

[2]王興軍, 蘇昭棠, 周治平.硅基光電子學的最新進展[J].中國科學:物理學力學天文學, 2015, 45 (1) :15-45.

[3]任政企.光電子技術發展態勢及實踐探究[J].硅谷, 2014, 7 (13) :5-6.