光电子器件介绍一.pptx

六十年代初对六十年代初对发明激光器发明激光器有贡献的三位科学家。有贡献的三位科学家。1964年获诺贝尔物理奖。年获诺贝尔物理奖。巴索夫巴索夫普罗霍洛夫普罗霍洛夫汤斯汤斯1958:美国汤斯汤斯与肖洛肖洛(A.L.Schawlow)提出了利用开放式光学谐振腔实现光振荡的新思想;布隆伯根布隆伯根(N.Bloembergen)提出利用光泵浦三能级系统实现粒子数反转粒子数反转分布的新构思。1960.7：美国休斯休斯公司实验室梅曼梅曼（T.H.Maiman)演示了世界上第一台红宝石红宝石固态激光器固态激光器1971:英籍匈牙利物理学家丹尼斯物理学家丹尼斯.伽柏伽柏（Dennis Gabor)因发明发展全息照相获诺贝尔物理奖1981:瑞典凯瑞典凯.M.西格班西格班因对电子光谱学的重大贡献获一半奖金;美国阿瑟美国阿瑟.L.肖洛肖洛和美籍荷兰物美籍荷兰物理学家尼古拉斯理学家尼古拉斯.布洛姆伯根布洛姆伯根因对激光光谱学的研究,2人共享了81年诺贝尔物理学奖的另一半1997:朱棣文朱棣文、菲利普菲利普（W.D.Phillips)和塔罗塔罗季季（C.C.Tannoudi)由于利用激光冷却和钳制原子的研究结果,共获诺贝尔物理奖荣获2004年诺贝尔物理学奖的三位科学家是：来自美国科罗拉多大学的约翰L霍尔、哈佛大学的罗伊J格劳贝尔，以及德国路德维希马克西米利安大学(简称慕尼黑大学)的特奥多亨施。1963年，格劳贝尔提出光学相干量子理论光学相干量子理论，第一次将爱因斯坦的量子论用在光学领域。他的理论为我们现代光学研究现代光学研究提供了基础。71岁的霍尔和63岁的亨施在激光精密光谱研究中做出了突出的贡献，他们用精密测量手段来测试光的频率。亨施利用激光技术测出了光粒子的运动频率，而霍尔则进一步完善了这种技术。有了这样的技术，人类在很多领域的研究可以取得新进展，例如激光的进一步发展、研究制作出更加精确的光学时钟、以及发展GPS(全球定位系统)等等。意义之一：手机信号更清楚！他们三人的研究将为人类在地球意义之一：手机信号更清楚！他们三人的研究将为人类在地球乃至更遥远的地方的交流联系提供更多的可能，例如可以让携乃至更遥远的地方的交流联系提供更多的可能，例如可以让携带无线电、手机数据传输的频率更加精确等等。带无线电、手机数据传输的频率更加精确等等。20042004年的诺贝年的诺贝尔物理学奖金为尔物理学奖金为10001000万瑞典克朗万瑞典克朗(约合约合130130万美元万美元)，格劳贝尔，格劳贝尔一人将获得一半奖金，另一半奖金则由霍尔和亨施分享。一人将获得一半奖金，另一半奖金则由霍尔和亨施分享。激光器的分类激光器的分类:按照工作物质类型分类按照工作物质类型分类按照工作物质类型分类按照工作物质类型分类:固体激光器固体激光器 (红宝石激光器图红宝石激光器图1,1,掺钕及掺钕及YAGYAG激光器等激光器等)气体激光器气体激光器 (氦氖激光器图氦氖激光器图2,2,COCO2 2激光器等激光器等)液体激光器液体激光器 (染料激光器图染料激光器图3 3等等)半导体激光器半导体激光器(砷化镓砷化镓,硫化锌等硫化锌等)等离子体激光器等离子体激光器按照波长分类按照波长分类按照波长分类按照波长分类:远红外远红外 可见光可见光 紫外紫外XX射线射线按照频率分类按照频率分类按照频率分类按照频率分类:单频单频,稳频稳频,选频选频,调频调频,多波长多波长,多色多色,白光白光按照运作时间分类按照运作时间分类按照运作时间分类按照运作时间分类:连续连续,脉冲脉冲,Q,Q调制调制,短脉冲短脉冲,超短脉冲超短脉冲按照功率分类按照功率分类按照功率分类按照功率分类:小小,中中,大大,超高功率超高功率(连续连续1MW,1MW,脉冲脉冲10106 6J)J)按照模式分类按照模式分类按照模式分类按照模式分类:横模横模,纵模纵模,单模单模,多模多模,选模选模,锁模锁模按照腔结构及稳定性分类按照腔结构及稳定性分类按照腔结构及稳定性分类按照腔结构及稳定性分类:略略略略按照激励方式分类按照激励方式分类按照激励方式分类按照激励方式分类:光泵光泵,放放电电,电子束泵电子束泵,气体动力激励气体动力激励,化学反应激发化学反应激发,量子阱自由量子阱自由电子激光器。电子激光器。激光的特性激光的特性方向性、单色性、高亮度方向性、单色性、高亮度 在激光出现之前在激光出现之前,最好的单色光源是氪灯最好的单色光源是氪灯,发射波长发射波长=604.7nm,=604.7nm,波长范围波长范围=0.00047nm;=0.00047nm;相干性极好的光束相干性极好的光束 高瞬时辐射功率高瞬时辐射功率(能量可压缩性能量可压缩性)一个一个P=100瓦特的灯泡瓦特的灯泡:W=100焦耳焦耳,t=1秒秒.若若 t=10t=10-11-11秒秒,则则P=10P=101515瓦特瓦特.这比目前全世界上总发电功率还要大这比目前全世界上总发电功率还要大.He-NeHe-Ne激光：激光：氪灯的相干长度氪灯的相干长度38.5cm;38.5cm;而稳频的而稳频的He-NeHe-Ne激激光光器相干长度达到器相干长度达到600000km.600000km.普通光源普通光源,发散角发散角360360度度,激光一般仅有激光一般仅有1/101/10度度.一台普通红宝石激光器单色亮度可为太阳的一台普通红宝石激光器单色亮度可为太阳的200200亿倍亿倍.激光的应用激光的应用例激光光纤例激光光纤由于光波的频率比电波的由于光波的频率比电波的频率高好几个数量级。频率高好几个数量级。一根极细的激光光纤能承载的一根极细的激光光纤能承载的信息量相当于图片中这麽粗的信息量相当于图片中这麽粗的电缆所能承载的电缆所能承载的信息量。信息量。激光测距激光测距,激光测长激光测长,测速度测速度,激光准直激光准直,激光加工切割激光加工切割金属激光治疗激光照相金属激光治疗激光照相,激光排版激光排版,激光打印激光打印激光通信激光通信,激光雷达激光雷达,激光导弹激光导弹.激光分离同位素，激光核聚变激光分离同位素，激光核聚变非线性光学信息光学全息术非线性光学信息光学全息术粘视网膜粘视网膜皮肤处理皮肤处理例例2.激光手术激光手术诊断诊断观察观察（普通光纤）（普通光纤）照明束照明束(普通光纤普通光纤)照亮视场照亮视场 纤维镜（普通光纤）纤维镜（普通光纤）成象成象 有源纤维有源纤维（强激光）强激光）使堵塞物熔化使堵塞物熔化臂动脉臂动脉主动脉主动脉冠状动脉冠状动脉内窥镜内窥镜附属通道附属通道有源纤维有源纤维套环套环纤维镜纤维镜照明束照明束 附属通道附属通道 （可注入（可注入气或液）气或液）排除残物以明视线排除残物以明视线 套环套环 （可充、放气）（可充、放气）阻止血流或使血流流通阻止血流或使血流流通心脏手术心脏手术（不需开胸，不住院）（不需开胸，不住院）例例3激光激光 原子力显微镜原子力显微镜(AFM)用一根钨探针或硅用一根钨探针或硅探针在距试样表面探针在距试样表面几毫微米的高度上几毫微米的高度上扫描扫描,来探测固体来探测固体表面的情况。表面的情况。试样通常是试样通常是微电子器件。微电子器件。激光激光-原子力显微镜原子力显微镜（AFM）激光器激光器分束器分束器布喇格室布喇格室棱镜棱镜检测器检测器反馈机构反馈机构接计算机接计算机微芯片微芯片压电换能器压电换能器压电控制装置压电控制装置探针尖端在工作时处于探针尖端在工作时处于受迫振动状态，其频率受迫振动状态，其频率接近于探针的共振频率。接近于探针的共振频率。