光電子技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
一、光電子學(Optoelectronics)技術是光學技術和電子學技術的融合,靠光子和電子的共同行為來執(zhí)行其功能。上世紀60年代激光技術的產(chǎn)生,極大地推動了光電子技術的發(fā)展。
以往把光電子學技術和產(chǎn)業(yè)歸于電子 ..
四、光存儲最早的形式為縮微照相,從本世紀初開始,經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展,成為文檔資料長期存儲的主要方式。60年代初激光出現(xiàn)后,激光全息技術受人注目,因為它能實現(xiàn)三維圖像存儲,具有更大的存儲容量。但是,由于不能進行實時數(shù)據(jù)存取,且不能與計算機聯(lián)機,因此皆不能與磁存儲相比。光盤存儲技術是本世紀70年代 開拓出來的。光盤存儲集成系統(tǒng)中,光盤機和光盤片是核心器件。在光盤機中光學讀、寫頭是關鍵元件。在目前物鏡離記錄介質(zhì)較遠,屬于遠場光存儲的范圍內(nèi),記錄點的大小決定于用作記錄的激光波長和聚焦物鏡的數(shù)值孔徑。為提高存儲密度,激光波長向短波方向發(fā)展。第一代光盤存儲用GaAlAs半導體激光器,輸出激光波長為0.78mm (近紅外),5寸光盤的存儲容量為0.76GB(千兆字節(jié)),即CD系列光盤;第二代用GaAlInP激光器,波長為0.65mm (紅光),光盤容量為4.7GB,即數(shù)字多功能光盤(DVD)系列;第三代光盤存儲即將興起,使用GaN半導體激光器,波長為0.41mm(藍光),存儲容量為27GB,為高密度數(shù)字多功能光盤即HD-DVD光盤(藍碟)。由此可見,半導體激光器的發(fā)展起了重要作用。
對可錄和可擦重寫光盤存儲,可錄和可擦重寫的過程由存儲介質(zhì)所決定。例如,利用光-熱過程,使磁性薄膜的記錄的磁疇產(chǎn)生反轉,稱磁光光盤;利用光-熱過程使半導體合金薄膜的晶態(tài)與非晶態(tài)產(chǎn)生可逆變化,稱相變光盤。所以,存儲介質(zhì)、多層膜設計和制膜工藝等為發(fā)展高密度光盤的關鍵。 聲視信息領域的發(fā)展促進了光盤存儲技術,上世紀80年代激光唱片和激光唱機的興起,包括聲響唱片CD和激光視盤LD,發(fā)展之迅速出人意料。作為一種新興的信息存儲手段,光存儲技術在計算機外存設備的應用上也在很快地成長和發(fā)展著。上世紀80年代后期出現(xiàn)的磁光盤(MO)技術和90年代初期出現(xiàn)的相變光盤(PC)技術都在與磁存儲技術激烈競爭,已占據(jù)了一部分過去屬于磁存儲技術的應用場合。近年問世的激光視盤(VCD),也已進入千家萬戶?射汣D(CD-R)已代替軟盤,發(fā)展勢頭迅猛。為了爭奪新一輪家庭多媒體娛樂產(chǎn)品的霸主地位,DVD系列光盤將與高密度磁盤作新的競爭。 隨著聲視(A/V)領域高分辨電視和廣播(HD-TV,HD-DVB)的推出,更高存儲密度和數(shù)據(jù)傳輸率的光盤存儲系統(tǒng)將更快出現(xiàn),目前正準備應用HD-DVD的技術,不僅下載和播放HD-TV和HD-DVB,同時用作高分辨的數(shù)碼相機、數(shù)碼攝影機和錄像機以及數(shù)碼電影。光盤的信息存儲密度達到10Gbit/cm2。 目前光存儲技術在存儲密度和數(shù)據(jù)傳輸速率方面還不能滿足信息科學發(fā)展的需要,需要發(fā)展超高密度超快速光存儲技術。首先從光的遠場記錄發(fā)展到近場記錄。打破光斑尺寸受光的衍射極限的限制。使光盤的存儲密度達到100 Gbit/cm2;另一發(fā)展方向為從目前的二維存儲發(fā)展到三維,即將用多層存儲的方案。作為三維存儲的全息光存儲技術近年來有了復興,即向圖像數(shù)字化方向發(fā)展。全息光存儲技術具有可并行傳輸和處理,因此數(shù)據(jù)傳輸率可達到Gb/s,可以成為兩種存儲系統(tǒng)之間的快速緩沖數(shù)據(jù)存儲的手段。利用波長多功能(頻疇),時間多功能(時疇)以及位相角度等多功能可以發(fā)展多維光存儲,這也是超高密度光存儲的另一重要途徑。光存儲密度提高到1T bit/cm2是走向2010年的目標。 五、用光電轉換技術將各種形式的信息,(如文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖象和活動圖象)作用于人的視覺而使人感知的手段為光電顯示技術。最常用的靜止信息的顯示手段有打印機、復印機、傳真機和掃描機等,已成為大家熟知的光電輸出和輸入設備。為提高分辨率以及輸入和輸出的速度,需要發(fā)展高靈敏和穩(wěn)定的感光材料和傳感元件。 顯示器是光電顯示系統(tǒng)中的核心。自上世紀初出現(xiàn)陰極射管(CRT)以來,它一直是活動圖象的主要顯示手段。CRT技術一直在發(fā)展,特別在擴大尺寸和提高分辨率方面有顯著的進展。本世紀內(nèi)它繼續(xù)成為光電顯示的主要集成系統(tǒng)。 近二三十年來,平板顯示技術有較快的發(fā)展,它主要避免了CRT的龐大體積。平板顯示技術主要指液晶顯示技術(LCD)、場致放射顯示技術(FED)、等離子體顯示技術(PDP)和發(fā)光二極管顯示技術(LED)等。在高清晰度電視、電視電話、計算機(臺式或可移動式)顯示器、汽車用及個人數(shù)字化終端顯示等應用目標的推動下,顯示技術正向高分辨率、大顯示容量、平板化、大型化方向發(fā)展。 液晶顯示的主要優(yōu)點為功耗低、工作電壓低、體積小易于攜帶,易于彩色化,屬非自發(fā)光型顯示;不足之處為顯示視覺小,對比度和亮度受環(huán)境的影響較大,響應速度較慢。目前以薄膜晶體管(TFT)液晶顯示器為主,其中TFT-LCD的對角線尺寸已可做到40英寸。液晶材料一直是關注的對象,已從雙扭向列型(TN)液晶發(fā)展到超雙扭向列型(STN)液晶,為提高響應速度,又開發(fā)了鐵電型(FE)液晶,其響應時間在微秒級。 |
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