1、.光電子技術基礎選用教材：光電子技術基礎朱京平編，2003.9，科學出版社。主要參考書目:現代通信光電子學(第五版)亞里夫著，陳鶴鳴譯，2004.9，電子工業出版社；光電子技術基礎彭江得主編，1988.9，清華大學出版社；光電子技術楊經國等編，1990.12，四川大學出版社。 .課程目的與任務 光電子技術是“光子技術”與“電子技術”相結合的產物，是繼微電子技術后興起的一門高新技術，目前已成為信息科學的重要支柱。本課程講解了光電技術的基本知識，包括光束傳播規律、激光原理與技術、光波導技術、光通信無源和有源器件技術、光調制技術以及光電探測技術。.教學基本要求通過本課程的學習，要求掌握的主要內容：

2、描述光場的麥克斯韋方程、波動方程、光波的表示與傳播特性、高斯光束的特性等； 激光產生的基本條件、激光器的基本結構和輸出特性； 平面介質波導中的光傳播特性、光波導的物理光學分析、光纖基本知識； 光通信無源與有源器件，包括半導體激光器、光纖連接器、光纖耦合器、光纖隔離器、偏振控制器、光纖激光器以及光纖放大器等； 光調制技術，包括晶體光學基礎、光在晶體中的傳播、電光以及聲光調制器等； 光電探測技術，包括光探測器性能參數、探測方式、物理效應以及光電探測器的種類。.學時安排章節 主要內容學時安排1導論22光學基礎知識和光束傳播規律23激光原理與技術44光波導技術基礎65光通信無源有源器件66光調制技術4

3、7光電探測技術2.緒論 光子技術與電子技術相結合的光電子技術主要研究光與物質中的電子相互作用及其能量相互轉換的相關技術，以光源激光化、傳輸波導化、手段電子化、現代電子學中的理論模式和電子學處理方法化為特征，是一門新興的綜合交叉學科。.光電子技術發展史年代60年代70年代80年代90年代技術成就激光器的問世低損耗光纖的實現、半導體激光器的成熟超大功率量子阱陣列激光器的出現光纖無源和有源器件的出現相關應用為光與物質相互作用的研究提供了一個極其有效的工具導致以光纖通信、光纖傳感為代表的光信息技術蓬勃發展導致半導體雙穩態器件的發展為光纖通信產業的發展提供了網絡物理層的基礎.信息光電子技術與器件光電子器

4、件光源器件光傳輸器件光控制器件光探測器件光存儲器件光盤光驅光盤塔調制器偏轉器光開關光雙穩器件光電導型光伏型熱伏型各種傳感器相干光源非相干光源光學元件光波導光纖.光電子技術應用光纖通信、傳輸光信息處理分光分析光應用計算光空間傳輸長距離、大容量、寬帶數字通信模擬通信局域網通信太陽光的光纖照明光盤存儲器、全息照相存儲器光視頻盤、光音頻盤二維信息處理匹配濾波器信息處理器、激光打印機、傳真機光計算機短距離簡單圖象通信光遙感、光開關光在線檢測激光雷達、激光陀螺、激光傳感光纖傳感系統精密測量、全息測量、在線測量同步激光超精密分光分析大氣污染氣體分析、醫用氣體分析同位素濃度測定、同位素分析激光診斷微等離子體超

5、快過程分析.光學雙穩態1969年Szoke首先提出光學雙穩態： 器件在一定的輸入范圍內，對給定的輸入存在著兩個穩定的輸出狀態。. 非線性法布里-珀羅標準具是典型的光雙穩器件，由非線性光學材料和反饋光腔構成。實現雙穩態的兩個必要條件：1、光學非線性2、反饋機制機理：在強光的作用下，介質的非線性參數（非線性吸收系數或非線性折射率）發生變化，從而引起透射光強發生變化，光強的變化進一步引起非線性參數的變化。在光腔的反饋作用下，這種變化形成正反饋過程，因而產生光學雙穩態。.光雙穩器件的分類光雙穩器件是一種具有反饋的非線性光學系統，根據反饋方式可分為本征型和混合型。本征型光雙穩器件直接將部分光信號作為反饋

6、調控參量，非線性地控制器件的輸出；混合型光雙穩器件是先將反饋光信號轉換成電磁信號，再以電磁信號作為反饋調控參量來控制器件的輸出。區別：區別：兩者都需要一定的非線性機制，但實現本征型雙穩運轉時，對介質的光學非線性有很高的要求，而混合運轉則依靠外部電路等機構就能實現，一般僅需一個具有非線性透射或反射功能的光學元件和相應的反饋電路，對介質的非線性要求不高。. 通常光學雙穩態使用波長固定的激光器作為光源，也可以使用可調諧激光器實現所謂的頻域光學雙穩。 頻域光學雙穩可理解為：當非線性調制曲線和反饋曲線均在頻域上時，利用可調諧光源實現不同的波長對應兩個穩定而有區別的輸出狀態，或者兩個穩定而有區別的輸出狀態

7、對應不同波長的光學雙穩。.頻域光學雙穩器舉例基于可調諧環形腔光纖激光器實現電光混合頻域雙穩的光路原理圖 理論上濾波器可由任意在頻域上具有非線性透射率的光學濾波器構成。從濾波器輸出的光強信號經光纖耦合器取樣后輸入反饋電路，經光電探測器轉換成電壓信號，再經放大器A放大后加在PZT上調制光纖激光器的輸出波長，實現 電 光 反 饋 控 制 。.利用交叉增益飽和機制實現雙穩的半導體環形腔光纖激光器光路原理圖不同的波長經過保偏光纖后對應不同的偏振態，而偏振不同的光在SOA內的增益是不同的。可以通過控制SOA抽運電流或控制入射光強來實現兩個穩態之間的切換。當SOA抽運電流先達到波長1的閾值電流時，開始產生波

8、長1的激光，繼續增大SOA的抽運電流，在達到波長2的閾值電流時由于波長1的競爭作用，波長2的增益低于腔的損耗，此時不能產生波長2的激光。雙穩態裝置處于低態。繼續增加抽運電流，由于在SOA中對波長1的光出現增益飽和現象，此時開始有波長2的激光產生，雙穩器件輸出切換到高態。此時若減少SOA的抽運電流時，雙穩態輸出又會切換到低態，從而實現兩個穩定而有區別的輸出狀態對應不同波長的頻域光學雙穩過程。.利用介質飽和吸收機制實現雙穩態的環形腔光纖激光器光路原理圖飽和吸收是介質對輸入的小信號具有較強的吸收而對大信號吸收較弱。在激光器中，小信號的增益決定激光的閾值。基于飽和吸收光學雙穩態的機理是在達到激光閾值的

9、過程中，由于小信號因介質的吸收而衰減較大，因此對小信號增益輸出的抽運功率要比大信號高很多。對于一定的波長，在增加抽運功率的過程中，當小信號的增益等于腔內損耗時，雙穩態輸出由下穩態躍遷到上穩態，當降低抽運功率到一定程度時，峰值增益會低于腔內的損耗，激光不能維持振蕩，此時雙穩態輸出由上穩態躍遷回下穩態。.類型調諧光源工作參數及優缺點應用領域混合型可調諧染料激光器僅從原理上驗證了頻域光學雙穩態的可行性。由于體積龐大、調諧困難而不實用。可實現光學雙穩態、多穩態、光存儲、光開關。可調諧半導體激光器結構緊湊，但波長調諧范圍小，調諧精度不高（易受溫度影響）。開關速度較快，在微秒量級。光學邏輯和尋址式光纖傳感器。環形腔摻鉺激光器體積小，波長調諧范圍較寬，調諧精度高。開關速度較慢，在毫秒量級。高精度數字型光纖傳感、光開關、光纖激光功率穩定器和光纖激光頻率穩定器。本征型半導體光纖環形腔激光器體積