一、课程介绍

二、光电子学及其发展

三、光电子器件及其应用

课程主要内容

绪论

第1章半导体中光子-电子的互作用

第2章半导体激光器的结构和原理

第3章半导体激光器的性能

第4章半导体中的光吸收和光探测器

第5章半导体光放大器

二、光电子学及其发展

1.什么是半导体光电子学？

是研究半导体中光子与电子相互作用、光能与电能相互转换的一门科学；由光学和电子学相结合而形成的新技术学科。

>涉及量子力学、固体物理、半导体物理等一些基础物理；

>关联着半导体光电子材料及其相关器件；

>半导体光电子学的内涵远超出半导体光学或半导体中的光学性质。

即不是简单地研究将光作用到半导体上所产生的物理现象，也研究半导体中电子对光子的反作用和能动性。

2.半导体光电子学的发展

>1873年，史密斯（W.Smith）在“不良导体”硒中看到在光作用下电导增加的现象；

>1887年，赫兹（Hertz）将各种因光而致电的变化现象统称为光电效应；

>1897年，汤姆逊（Thomson）发现电子；

>1905年，爱因斯坦（Einstein）提出光子学说。

电子和光子的发现和提出，为发展半导体光电子学奠定了基础。

>半导体激光器的出现；

>后来，在光纤通信需求的强烈拉动下，半导体光电子材料、半导体光电子器件（激光器、光探测器、光放大器等）快速发展。

推动了研究者系统地研究半导体中光子与电子相互作用、光能与电能相互转换，使之成为当今极具活力和发展潜力的半导体光电子学。

光电子学有时狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。

三、光电子器件及其应用

1.什么是半导体光电器件

2.半导体光电器件的分类

3.半导体光电器件的发展

4.半导体光电器件的应用

5.光电子产业

1什么是半导体光电器件半导体光电器件是把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化的新型半导体器件。

2手

利用半导体的光电效应制成的器件。

是一种利用光子与电子的相互作用所具有的特性来实现某种功能的半导体器件。

2半导体光电器件的分类

光电器件主要有利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。

1）半导体发光器件

利用半导体PN结正向通电时载流子注入复合发光的器件称为半导体发光器件。

（2光电探测器件

通过电子过程探测光信号的器件，即将射到它表面上的光信号转换为电信号。

光敏电阻

制作光敏电阻的材料主要有硅、绪、硫化镉、锦化钿、硫化铅、硒化镉、硒化铅等。

半导体光电器件正以材料多样化、波长覆盖宽、谱线更精细、功率更高、应用更广泛以及不同器件的集成化为特征发展。

半导体光电子材料与器件性能还需不断提高。

半导体光电子学面临进一步研究的课题：

①充分开发能带工程的潜力；

②低维（特别是一维和零维）量子材料的进一步完善和利用；

③光子集成（PIC）和光电子集成（OEIC）是半导体光电子学发展的制高点和永恒的研究命题；

④将现有半导体光电子器件的性能提高到极限。

4半导体光电器件的应用

①信息领域

②照明与能源领域

③军事领域

④光学仪器领域

激光精密测距、光纤传感、光谱仪多波长光源等

⑤加工领域

激光打孔、激光切割、激光焊接、激光退火、激光改性等

⑥医疗领域

光纤通信中光电子器件的发展

第一代：GaAIAs LED和LD/Si-PIN和Si-APD

1=0.85/um，短距离，低速

第二代：InGaAsP LED和LD/Ge-APD和InGaAs-PIN A=1.3/un第三代：InGaAsP single mode LD/InGaAs-PIN，APD A=1.3un长距离，高速

第四代：DFBLD（分布反馈式激光器）/InGaAs PIN-FET等1=1.55/u0n第五代：QWLD（量子激光器）..

④光学仪器领域

激光精密测距

利用脉冲激光器向目标发射单次激光脉冲或激光脉冲串，计数器测量激光脉冲到达目标并由目标返回到接收机的往返时间，由此运算目标的距离。

光纤传感

已广泛应用于电力，水利，通讯，航海，铁路，反恐/

军事，农业，林业等领域。

国际光电子产业分析

◆2005年：光电子产业的产值达到电子产业产值水平；

◆2010年：以光电子信息技术为主导的信息产业达到5千亿美元的产业规模；

◆2010年至2020年：

光电子产业可能逐步取代传统电子产业，在21世纪将成为最大的产业；成为衡量一个国家经济发展水平和综合国力的重要标志之一。

总结

1.理解半导体光电子学研究半导体中光子与电子的相互作用、光能与电能的相互转换；

2.了解半导体光电子学的发展；

3.理解半导体光电器件是光电相互转化的半导体器件；

4.了解半导体光电器件的分类；5.了解半导体光电器件的应用。