个人对光电专业的认识2000字VIP免费

个人对光电专业的认识光电信息科学与工程专业在教育部的学科分类里属于工学门类中的一级学科光学工程（OpticalEngineering），该学科下并无二级学科设置。考虑到国外对光学工程专业的设置多为电机工程（ElectricalEngineering,EE）的下设众多方向之一，故学科单列多少可以见出我国对光学工程这个方向的重视。在答主看来，有可能是因为物理光学（PhysicalOptics）中的相关技术在我国工业体系中的分量使得该学科可以单列，而在国外，光电工程通常是指光子学（Photonics）或是光电子学（Optoelectronics），主要研究内容是微电子与纳米技术。光电信息工程在华科算是优势科目，学校由此专门成立光电信息学院；而在别的学校里，就答主观察光电专业主要是属于物理，通信，或是电子这类学院的下设专业。从中可以看出光电专业在华科的优势地位。一）专业起源&基础知识1）光的波动性——电磁波（ElectromagneticRadiation）Opticalengineering和Photonicengineering名称不同，内部含义也是不太一样的。光是所有波长电磁波的集合，所以研究光就是研究电磁波。基于电磁波的波动性而延伸出的知识称为物理光学（PhysicalOptics）。物理光学在工业中的应用被称之为应用光学（AppliedOptics），例如相机镜头，激光雷达这类宏观光学系统。而电磁波的表征要感谢英国物理学家法拉第（Faraday）发现了电磁感应，并由苏格兰数理学家麦克斯韦（Maxwell）以四行简洁的公式实现表达，这就是电动力学（Electrodynamics），或者叫电磁学（Electromagnetism）。电磁波（Fig.1）在工业上的应用主要是在通信领域（Communication），也就是说从一开始，光学就与通信产生了联系，通信方面的知识也是光学工程的重要组成部分。不过严格意义上说电磁波背后的通信研究不能算是光电子技术，但通过电磁波及应用光学的知识有助于我们对光子晶体材料（Photoniccrystal）展开分析和研究，最终也会促进光子学的发展。事实上直到今天，光电子学已经是一门融合了材料、通信和信息等等的综合学科了。2）光的粒子性——光子学（Photonics）目前我们所说的光学工程更多应该被理解为Photonics或是Optoelectronics。二者都是基于光的粒子性来解释的，即量子光学（QuantumOptics）。光子作为众多粒子的一种，在自然界中广泛存在，它本身就是由电磁辐射产生，由电子的流动与跃迁实现。而光电子学，就是研究如何产生、接收、控制及利用特定能量（即特定波长）光子的技术。目前的解决办法，就是激光（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，LASER）及光电探测技术。激光技术的诞生得益于固体物理学（Solid-StatePhysics）的发展（即材料科学）。激光的产生需要满足三个要素：Pumpingsource（泵浦），Gainmedium（增益介质）和Opticalresonator(光学谐振腔）。泵浦用来实现载流子的移动和跃迁以辐射出光子；增益，即光子数量的倍增过程，需要用到增益介质实现；光学谐振腔，令产生的光子流可以在一定时间内于腔体内部反复经过增益介质得到光子数量的持续倍增。所以激光技术的实现过程中，光学材料的作用尤其明显。这也是为什么我们经常说现代电子科技的每一次进步都是由材料科学（Materialsscience）推动的。半导体材料（Semiconductor）因此显示出了它在激光技术中的重要性。回到激光的两个问题，首先，泵浦为何能产生光子；其次，增益介质为何能倍增光子的数目从而实现功率的放大。这两个问题的解答得益于材料的能带（EnergyBand）理论。能带由离散的能级（EnergyLevel）分隔而来，载流子在固体（金属，半导体，绝缘体）中的运动只能在特定的能级上完成，想要脱离自身所在的能级就需要跨过能带，跃迁到另一个能级之上（见Fig.2）。在半导体材料中，每个能级的能量（Energy）是不同的，电子想要在不同能级间跃迁就必然需要吸收或释放能量，而这些能量是离散的固定值，即量子力学解释下能量的离散性。激光的受激辐射过程见Fig.3。在这个过程中，外部能量施加于半导体材料中，实现泵浦，令电子吸收能量由低能级跃迁至高能级；电子在高能级上不能稳定存在，坍塌回低能级，在这个过程中辐射出光子，释放能量；产生的光子可以...