前言：中文期刊网精心挑选了光学光电子概念范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
光学光电子概念范文1
中国科学院半导体研究所“宽带微波信号产生与传输的光子技术”项目摘得2016年中国光学工程学会科技创新奖一等奖的桂冠。消息一出，人们在关注和热议这项创新成果的同时，对于其背后的科研团队，也是好奇心泛滥。
据了解，完成这项科研成果的牵头单位，是中科院半导体研究所微波光电子团队，由祝宁华研究员组建于1998年，是集成光电子学国家联合重点实验室和中国科学院固态光信息技术实验室的重要组成部分，目前有核心成员16人，在读博士和硕士研究生30余人，主要致力于光电子技术相关领域的研究。
可以说，这是一支硕果累累的研究团队――至今为止，他们研制的高速激光器、高速探测器、窄线宽激光器等系列产品在中国电科集团、航天集团等50余家大型知名企业成功应用，好评连连；他们在高速模拟直调激光器的研究上已经达到了国际领先水平；他们出版了3部专著，发表了200余篇高质量学术论文，仅获得的国家授权发明专利就有近百项。
也可以说，这是一支低调的科研队伍――在有点事儿就要“上热搜”、“上头条”的今天，他们瞄准国家重大任务需求，专注探索前沿基础科学和高新技术。就连这次获奖，除了象征性地发了通稿之外，媒体上就再没见关于他们的过多描述。
这种“犹抱琵琶半遮面”的神秘感，更是增加了人们的好奇和猜测，他们为什么如此低调？他们究竟在研究什么？
瞄准行业缺口
事实上，微波光电子团队的研究对象―微波光电子技术、高速光电子技术―并不像人们想象的那样神秘，严格来说都属于光电子技术的交叉方向，目前在很多领域都有广泛应用。而这种交叉融合的方式，也是近年来光电子技术的发展趋势。
光电子技术，确切地应该称为信息光电子技术，是光子技术和电子技术结合而成的高新技术，涉及光显示、光储存、激光等领域，是未来信息产业的核心技术，也是我国的先导产业，在国防工业、能源、汽车、信息技术等产业的发展中发挥着战略性的作用。
1998年，受中科院“百人计划”感召，祝宁华举家从德国回到中国，并在中科院半导体所组建微波光电子研究团队。此后近20年，这支队伍在祝宁华的带领下，逐渐成为我国光电子技术领域的代表性研究团队之一，并在高速半导体激光器等光电子器件及应用研究领域不断取得创新突破，有效提高了我国光电子器件及应用技术的发展水平。
最为称道的成绩之一，是他们提出了高速光电子器件动态特性精确测试方法。祝宁华表示，芯片高频特性的精确测试，一直是困扰业界的老大难问题之一。“因为光电子芯片的尺寸非常小，长度仅有200～300微米，波导宽度仅有2～6微米，这使得芯片与测试夹具尺度之间相差了数百倍，并且芯片与测试仪器本身还存在严重的阻抗失配（激光器3～8欧，探测器和调制器数百欧），所以在原来的技术水平下，要想实现精确测试难度非常大。”
微波光电子团队在祝宁华带领下，针对这一难题开展研究攻关，有效解决了微波矢量网络分析仪校准中的相位不确定性、校准方程相关性、频率限制等关键问题。这一突破让扣除测试仪器和夹具的影响变为可能，为获得较为准确的高频特性参数奠定了基础。
据悉，光电子器件高频响应测试主要分为两类―采用微波网络分析仪测量器件在某一驱动信号幅度和不同频率下的响应特性，以及采用误码分析仪测量器件在不同驱动信号幅度和某一速率时的响应特性。
据祝宁华介绍，一直以来，业界都没有能适用于不同频率和不同驱动幅度下响应特性的测试方法和分析模型。意识到这一需求缺口，微波光电子团队在前期所获突破的基础上继续展开研究，首次提出了激光器动态P-I特性曲线/曲面的概念，并给出了相应的测试方法。一系列测试证明，采用该方法商用仪器能够获得器件特性的直观描述，从理论上解决了工作参数优选的问题，为获得最佳高频响应特性提供了技术保证。
大胆决策创新
正所谓“蛇无头而不行，鸟无翅而不飞”，每个队伍都有其灵魂人物，并且作为队伍的核心，其实力也极其重要。对于微波光电子团队来说，这个人无疑是祝宁华，他专注科研、淡泊名利的精神一直感染着团队里的每一个人。
在从事高速光电子学理论、器件及系统研究的30多年里，祝宁华修正了光电子器件的模场理论，建立了器件优化设计分析模型，提出了一系列测试和封装设计方法，组织了光电子领域发展战略规划的研究和实施，为我国光电子学的发展作出了重要贡献。
多年来，微波光电子团队之所以能够频频在光电子研究领域取得创新和突破，一定程度上与祝宁华这个带头人多次敢为人先的大胆决策息息相关，封装技术的创新就是一个很好的例子。
封装技术，是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术，也可以是指半导体集成电路芯片用的外壳，发挥着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，同时也是沟通芯片内部与外部的桥梁―芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，对于很多集成电路产品而言，封装技术是非常关键的一环。
TO封装是激光器比较常用的一种成本较低的封装技术，一直以来业界普遍认为，这项技术只适合封装低速率半导体激光器。祝宁华却不这么认为，他向863专家组提出了研制高速TO激光器的大胆建议。
随后，他带领团队展开攻关，提出了一种光电子芯片本征动态特性参数提取方法，可以扣除芯片电极和封装所引入寄生参数的影响。同时，他们还提出了封装设计潜在带宽分析的概念，据此发展了封装寄生参数影响的综合评估技术，为芯片及模块的优化设计提供了有效手段。
这些创新的设计思路后来被微波光电子团队成功应用于激光器、探测器和调制器的封装设计中，研制出10Gb/s和40Gb/s数字通信激光器模块，并与华为、中兴、光迅、海信等公司合作，开发了一系列高速光收发模块，近五年累计创造了近20亿元的新增销售。
与此同时，祝宁华长期从事高速激光器的理论和实验研究，在意识到这一光电子器件的发展前景时，他在我国率先提出了研究高速激光器的建议，并从1998年开始，先后主持研制了2.5GHz、10GHz、18GHz高速激光器相关项目，使我国在该领域的技术水平从起步到跟踪发展再到国际领先，为我国多个重大型号任务中核心元器件的自主可控做出了贡献，相关成果获2013年度国家技术发明二等奖。他将这些研究整理成《光电子器件微波封装和测试》、《光纤光学前沿》等专著并出版，为我国光电子器件产业的发展提供了指导和借鉴。
超前布局规划
多年来，微波光电子团队都能够在激烈竞争中抢占先机，对所处行业未来的发展趋势进行预判，并提早部署研究计划。这已经成为他们的制胜法宝。最具代表性的，就是他们对光电子发展趋势的预判。
众所周知，全球已经步入信息经济时代，信息产业成为了许多国家的支柱产业。而光电子技术的发展在很大程度上决定着信息产业的发展水平。祝宁华介绍说，高速光电子器件在光通信系统的各个层次都有重要应用，如高速光传输、大容量光交换、宽带光接入和微波光子技术等，是实现高速光信息生产、传输、放大、探测、处理等功能的器件，是宽带通信网络的核心，而激光器则是光通信系统的“心脏”。
祝宁华很早之前就曾指出，随着光网络和光通信技术向大容量、低功耗和智能化方向发展，为实现更高速、更宽带光通信传输系统，光电子集成将会成为高速光电子器件的发展趋势之一，同时也是突破速率和能耗两大制约光通信技术未来发展瓶颈的有效途径，而高速激光器的研制也会成为行业焦点。
意识到这一发展方向的重要性，2009年左右，祝宁华组织实施了“信息光电子学”系列研讨会，以及863计划和基金委“十二五”、“十三五”光电子领域发展战略规划研究，促成了多个863主题项目和国家基金委重大项目的立项，积极推动了高速光电子集成芯片的发展。
不仅如此，祝宁华还带领微波光电子团队针对高速光电子集成器件在国内率先开展深入探索研究，取得了突破性进展。他们提出了光电子集成芯片阵列三维封装技术，解决了光电子集成芯片封装过程中面临的微波阻抗严重失配、模场失配和串扰等难题。美国光学学会刊物OPN以《中国光子集成》为题对微波光电子团队的相关研究进展做了大篇幅封面报道，进一步提升了我国在这一前沿领域的国际影响。
成绩证明实力
在过去的近20年，祝宁华带领的这支队伍在高速光电子器件领域的研究中，为我国实现了一个又一个创新突破，但他们却很少对外提及。对他们来说，科研需要沉浸其中，而他们有限的时间只够用来投入研究，再无暇顾及其他。所以这些年，这支队伍证明自己实力的方式“简单”、“粗暴”―不断创新、不断突破，不断刷新成果记录：
他们在光通信和光网络的核心器件高速光波导调制器的研制方面，采用保角变换法和点匹配法，很好地解决了以有限元为代表的常用数值计算法难以精确描述光调制器电极边缘效应的难题，确保了光波和微波传输特性测试分析的精确度，为器件设计和制备提供了有效保证。
他们首次将变分理论用于光波导传输特性分析，有效解决了采用数值分析法进行优化设计时面临的异常困难，建立了光波导基膜和高阶模场分布的解析表达式，并在此基础上获得了导模数目和模式传播常数等参数，在不同结构的光波导分析中成功应用，相关成果荣获中国科学院自然科学三等奖。业内评价称：“该方法表达式简单、参数确定方便、精确度高，为完善光波导理论体系作出了重要贡献。”
他们创新性地提出基于频率分束法的光外差技术，将光谱结构分析从光域转到电域，解决了传统Michelson干涉仪光谱分析法存在的光束发散、透镜振动等限制问题，将光谱分辨率由105提高到了1017。借助这一方法，他们研究了光波列（构成光谱的基本单元）的线宽和长度，以及时间和频率分布规律，建立了半导体激光器超精细光谱结构模型。同时，基于该理论，他们还提出了非对称耦合腔的单片集成激光器机构，能够将线宽压榨到35KHz以下，比常规DFB激光器小了2个量级。航天五院测试后确认其满足航天定标要求，意味着我国在该类核心器件的研发上实现了自主可控。
他们还大胆提出频率相干性概念，完善了波长不同的两束光相干性描述，明确双光束拍频产生微波信号的频谱线宽取决于光束相干性，与光束本身光谱线宽无关，以及两个单片集成激光器的输出光也具有频率相干性，并首次实现了基于微波光子技术的单片集成窄线宽微波源芯片，具有体积小、调谐范围大、不需要微谐振器等特点。
这种可调谐激光器在5微秒内实现了DC～40GHz的快速扫频，与传统电子学微波源技术相比，大大拓宽了频带快读，扫频速率提高了3个量级。这一突出成果一经发表，便立刻获得了UrekAlert和总参某部的高度关注，认为该方法为实现高效电子对抗装置及系统提供了可能。
…………
在科研上，这支队伍的表现其实很高调―提出大胆建议的是他们，提前判断发展趋势的是他们，打破国外禁运限制的也是他们，这些华丽的成果是他们非凡实力的最佳佐证。低调，只是为了屏蔽一切干扰和杂念，心无旁骛地沉浸在科研的世界中。
对于光电子技术的未来，祝宁华表示，光电子技术发展至今，已经对国家的发展产生了重要影响，大到军工、航天、国防等领域，小到家用电器的信号传递、灯光照明等。全球光电子技术产业的市场规模已超1万亿美元，我国的光电子技术产品市场也始终保持着两位数的高速增长，市场可观、潜力巨大。
光学光电子概念范文2
【关键词】光电子技术；教学方法；电子教案；形象教学
0引言
随着科学技术的快速发展，人类社会已进入信息化时代。作为信息技术两大支柱之一的光电子技术已成为科学研究领域的一颗璀璨的新星。光电子技术是由光学和半导体电子学结合形成的一门高新技术学科。
微纳加工技术的不断进步促使新型光电材料的研究加快，为光电子器件的实现提供基础。进入信息时代以来，信息材料由电子信息材料、微电子信息材料向光电子信息材料转变。光电子技术不仅使信息技术有了突破性进展，而且被广泛应用于光电显示、照明、军事、生物医学、光电探测、光电储存、高精度光谱分析等领域，因此光电子技术受到了研究所及企业的广泛关注，促使很多高校开设光电子技术这门课程[1]。光电子技术作为我国的战略性产业结构的重点领域，作为新兴的尖端行业需要大量的专业性人才，正需要高校不断地输送人才。如何培养专业知识强、综合素质高、实践能力优异的人才，是当前光电子技术课程教学的热点话题。
经济的发展和科技的进步使多媒体技术应用在课堂教学，给传统课堂教学带来了根本性变革[2]。多媒体技术在教学上的运用是通过电子教案、模拟交互过程、网络多媒体教学[3]、仿真工艺过程等实现的。目前，国内高校主要采用电子教案和形象教学的教学方法，利用其简便、虚拟、灵动等特点有效地引导学生学习。本文结合自己的教学方法和他人先进的教学经验，广泛搜集学生的反馈意见，探讨该课程的电子教案和形象教学的教学方法，为提高学生学习的主动性、积极性提供帮助。
1电子教案教学
2001年，国家教委关于提高高校教学质量的要求。经过十几年的教学改革，高等学校中电子教案已经普及。电子教案已作为教学中一种必不可少的教学手段。电子教案与传统板书有很大的不同，其主要的区别就是电子教案不仅教师自己上课要看，而且内容要投影到屏幕上让学生也能看到。电子教案包括了教师上课的全部板书、板画及一些用语言难以表达的动感情景。结合电子教案和黑板书写，可以增大课堂容量，让学生在美妙、舒适的环境中学习知识，增强学习效果，所以电子教案备受广大师生的青睐。在传统教学中，教师需花费大量时间用于黑板教学。电子教案使教师在授课时能够节约时间，从而给学生足够的独立思考时间，进而巩固所学知识点，增强学生的学习乐趣。利用电子教案可以清晰地展现一些抽象的概念，让学生对知识的认知由感性认知升华到理性认知。
在传统教学和电子教案教学中，教师的主导作用是教学过程能够高效率进行的保障。充分利用电子教案教学和传统教学的优势，形成以教师为主体，电子教案为辅助的模式进行教学。在课堂教学过程中，教师的主导作用通过引导、点拨、启发等方式来实现，这是电子教案无法替代的。
电子教案除了向同学们展示书本中的内容，还可把最新的科技成果引入课堂。从光电产业的最新科研成果中提炼出与课本知识点相关联的内容，吸引学生的注意力，激发学生对光电子技术课程的兴趣。在利用电子教案教学过程中，部分教师过分依赖电子教案和现代教学设施，只是轻轻地点击鼠标，面对着屏幕讲课，最终不能达到授业解惑的目的。所以，需发挥教师的主导作用，以电子教案作为一种途径，最终提高教学质量[4]。
2形象教学
在光电子技术课程学习过程中，逻辑推导内容较多，要求以大学数学为基础，并具备物理学、光通信、材料学等多学科的知识体系，致使部分学生对其缺乏兴趣，最终影响到教学的效果。在教学过程中，如何摆脱枯燥、乏味的理论讲解，提高学生学习的兴趣，加深对知识的理解和巩固，是教师需要认真思考的问题。教师可以运用形象教学，深入浅出地分析知识点，从而达到事半功倍的效果。形象教学就是将抽象的理论和概念用语言重新表述，通过形象、趣味性的比喻，促进学生对知识的理解。
以光电子技术课程中雪崩光电二极管为例，其机理就是发生雪崩效应。在雪崩二极管中的雪崩效应抽象而且不易理解，教师可基于对雪崩二极管机制的理解制成生动、辅助理解的PPT图画，启迪学生的思维。在讲授的过程中，教师也可结合生活知识对知识进行类比。比如登山时，决不能顺着山边向下扔石子儿：（1）有击中他人的可能，从而对其生命构成威胁；（2）有可能引发雪崩。虽然一枚小石子只能撞动几块差不多大小的石头，但当有足够数量的石头翻滚起来时，就可能会使大块的岩石松动下滑。最终，这一颗小小的石子就能引发一场雪崩。上述比较形象，学生也容易掌握。
综上所述，形象教学不仅可以提高课堂的教学气氛，而且有助于学生理解知识及培养学生的想象力和创新意识。在教学过程中，为了向同学们更有效地展现教学内容，教师可以将电子教案和形象教学结合起来，更有利于直接揭示问题的实质，加深学生对知识的理解和掌握[5]。
光学光电子概念范文3
本章内容包括光的直线传播、棱镜、光的色散、光的反射、光的折射、法线、折射率、全反射、临界角、透镜(凸、凹)的焦点及焦距、光的干涉、光的衍射、光谱、红外线、紫外线、X射线、y射线、电磁波谱、光电子、光子、光电效应、等基本概念，以及反射定律、折射定律、透镜成像公式、放大率计算式，光的波粒二象性等基本规律，还有光本性学说的发展简史。
二、基本方法
本章涉及到的方法有：运用光路作图法理解平面镜、凸透镜、凹透镜等的成像原理，并能运用作图法解题;根据透镜成像规律，运用逻辑推理的方法判断物象变化情况。
光学光电子概念范文4
【关键词】电子信息材料;低碳经济;发展;应用
社会的发展速度越快，对自然界的伤害也就越大，而电子方面的材料对生活空气的污染也越来越严重。因此，必须要建立节能环保的生产概念，必须保证低碳生活，并且社会已经有了明确的态度，必须要控制污染，减少能源的浪费，做到经济环保。而伴随着时间的推移，电子信息材料的使用需求越来越大，进而影响了社会的生态平衡。那么，要想在这一种材料中实施低碳经济，如何去做呢？
一、电子信息材料在低碳经济中的发展
1、光电子材料。这种材料主要包含了液晶的元素，它在电子信息的生产中，使用非常的频繁。液晶的这种材料，主要是用于电器类的显示屏，而这一种材料可以在电流经过时，将液晶这种材料进行改变，并将其液晶的序列进行重新排布。而当再一次经过电流时，电气的显示屏是不会被屋外的光线穿透的，这也就符合了社会低碳经济的理念。曾经的电气显示屏，危害大，且消耗量也大。而如今的液晶显示屏，已经很好的解决了这些问题，并且还可以对显示屏的色度进行调和。另外，它还是一种非线性的材质，一般情况下，液晶的材料都是处于软凝聚的形式，所以，它才可以很好的进行光学反应中的折变反应，而对于电流较低时，电子设备就会发挥很强的功效，由此，可以看出，这一种材料在未来的发展中，占据重要的位置。而根据光学反应中的原理得知，要想影响液晶材料的性能，运用光学反应，对其进行干扰，让液晶的材料很好的对电气的显示屏进行反射。总的来说，就是将光电子材料的某一性质用到液晶材质中，研究出低碳的电子显示屏材料。因此，在未来科技的领域中，电子信息技术还是存在着很大的进步空间的，只有通过不断的完善它的不足之处，才能更好的满足社会的各项需求。2、集成电路和半导体。根据现在社会的需求，电子信息材料的集成电路和半导体，是非常重要的基础材料，主要属于多晶硅。而现在在各行各业中，使用最多的就是集成电路和半导体材料，就像现在的西门子，差不多改良后的西门子，都包含了这一种材料。它主要制作的流程就是将HCL也就是盐酸和纯度非常高的硅的粉末进行反应，并且在进行混合时，需要设定合适的温度，然后反应出三氯氢硅，再利电子信息材料在低碳经济中的发展应用张鹏宇河北正定中学高三在校学生用化学中分馏的方法，进行提纯，最后再进行还原反应的操作，获取纯度更高的多晶硅。它便是以后电子信息材料中不可获取的元素。并且，西门子还通过集成电路和半导体材料，对其他零碎的部件也进行了全面的改良，获取了非常不错的结果。同时，也减少了很多能源的损耗。
二、电子信息材料在低碳经济中的应用
2.1电子信息材料在集成电路中的运用
由于现在科技发展的速度越来越快，所以现在的集成电路和半导体材料的使用，也越来越广泛，也成为了环氧模塑料中非常重要的生产材料，并且，根据这一种的材料的性质，能够非常方便的完成整个生产过程，同时也能够很好的做到节能减排，尽可能的保持低碳经济的生活。
2.2电子信息材料在光电子中的使用
光电子的使用，主要是将一些有用的信息进行传递，所以，对于电子信息材料的使用上，主要是为了对其他部件指令，因此，在其他行业的电子材料使用中，也被广泛的使用。当然，现在为了更好的满足低碳生活的需求，很多电子材料的功能都被不断的改进，并进行高度集中，尽可能的发挥自己最有效的功能，并且减少对生活环境的污染。
2.3电子信息材料在新型部件中的使用功能
为了更好的减少对环境的污染，就必须先对电子信息的材料进行全面的检测，必须保证所使用的电子信息材料所消耗的能源是非常少的，并且污染性不大。因此，开始针对这一项问题，使用新型部件，希望尽可能的既满足电子信息材料的使用功能，也能很好地满足绿色环保的需求。而为了有效的满足这一项需求，就必须将电子材料的面积进行扩大，并对其所包含的的部件进行智能化设计，尽可能的减少一些耗费能源的部件的使用，但同时又能保证材料本身的作用。
三、结语
综上所述，低碳经济已经成为电子信息材料使用的理念，也是必须要解决的一项难题。根据现在先进的科学技术，不断的对电子信息材料进行改善，希望尽可能的达到环保的要求。另外，在电子信息材料的低碳经济理念的发展中，要不断的纳入新的科技理念和科学技术，才能达到理想中的状态。
参考文献
[1]陈海燕.电子信息材料在低碳经济中的发展应用思路研究[J].无线互联科技,2014,(10):177.
[2]史博娟,占胜发,曹坤阳,邹细雁.低碳经济背景下信息产业的发展研究[J].科技广场,2014,(06):118-126.
[3]谢芳,刘兴纲,董孝斌.关于电子信息产业的低碳明天与生态文明建设的思考[J].生态经济(学术版),2011,(01):161-163.
[4]王泽填.基于低碳经济的我国电子信息制造业发展研究[J].福建论坛(人文社会科学版),2010,(09):25-28.
光学光电子概念范文5
关键词： 发光二极管 封装 固晶 TracePro 教学模型
1.引言
《LED封装与检测技术》是高职光电子技术专业一门重要的专业核心课，在LED封装的固晶环节教学中，涉及很多复杂、难懂的光学概念和规律，通过专业的光学设计软件TracePro软件进行仿真分析，以图像的形式进行描述，达到更直观的仿真效果，利用其光线追迹功能，可以将微观光学变化图形化，便于学生理解。本教学模型将TracePro软件引入LED封装检测技术中，通过改变LED芯片位置参数，模拟LED灯的光通量和光路变化，针对LED固晶品质对LED封装效果的内在影响进行分析，从而弥补学生光学理论基础的不足。本教学模型不仅能够丰富LED封装实训教学手段，激发学生学习LED封装的兴趣，而且能够降低实训废品率，节省耗材。
2.研究内容
2.1 LED封装固晶品质检测引入TracePro软件的可行性
TracePro软件是一款基于蒙特卡罗法的非序列光线追迹软件，是第一套结合真实固体模型、强大的光学分析功能、资料转换能力强极易上手的使用界面的模拟软件。TracePro软件普遍用于照明系统、辐射分析、光学分析及光度分析。TracePro软件具有处理复杂几何问题的能力，可定义和追迹数百万条光线，它以实体对象构建光路系统，并通过计算反射、折射、吸收和衍射等行为模拟光线与实体表面的作用，能够对真实场景进行计算和显示。
在LED封装固晶品质检测中，可以利用TracePro软件建立实体模型，在实训室获得光源和仪器的相关光学参数，按照实验光路进行模拟。使用方法概分为：
（1）建立几何模型
（2）设计光学材质
（3）定义光源参数
（4）进行光线追迹
（5）分析模拟结果
对应的固晶参数，通过软件界面直接进行设计和调节。模型和参数设置好之后，就可以进行光学追迹、模拟实验现象和调整固晶参数，完成对实验结果的分析。通过这些环节，学生在学习基础光学理论的同时，深入了解了LED封装固晶品质检测的过程，从而将教学与实践有机结合了起来。
2.2固晶品质仿真设计与应用分析
2.2.1固晶合格LED的发光模拟
LED封装对固晶工艺有着严格的要求，首先，固晶位置必须位于碗杯正中心，胶体高度要在芯片高度的1/2～1/3处；其次，LED支架选择要合适，需要根据芯片种类和预期出光效果进行选择；最后，固晶工具要保持清洁，在固晶过程中不可以引入杂质。
根据LED固晶工艺要求及LED尺寸、芯片参数，利用TracePro软件建立合格固晶模型。
2.2.1.1建立LED模型。LED主要由底座、反射碗杯、LED芯片、散射器（Diffuser）组成，如图1所示。反射碗杯位于底座中间，芯片位于碗杯底部正中间。
图1 LED模型基本结构，其中A：底座 B：LED芯片 C：散射器 D：反射碗杯
2.2.1.2设定LED参数。
LED灯底座尺寸为3×3.4×0.9mm，碗杯层尺寸为3×3.4×0.9mm，反射碗杯底面半径为0.65mm，顶部半径1.2mm，碗杯顶部加了一个使LED发光均匀的散射器，半径为1.2mm，厚度为0.01mm。芯片尺寸为0.4×0.4×0.15mm，芯片发光波长为546.1nm，总光线数100。
2.2.1.3模型建立过程中的基本假设。
（1）Diffuser是一个无损失的理想的朗伯发射器；
（2）碗杯内表面是无任何损失的理想反射器；
（3）LED是一个理想的反射扩散器。
2.2.1.4光线追迹。选中光线追迹选项，模拟计算芯片发射光线经碗杯反射和散射器散射后的出光路径，如图2所示。
图2 固晶品质良好的LED发光模拟图
从图2结果可以看出芯片正好位于碗杯正中央，芯片发光以芯片法线为轴线呈对称球状分布，碗杯壁对于光线反射是均匀对称的，出射光线基本都向中心会聚。
2.2.2芯片位置偏离中心时的发光模拟
芯片固晶位置不在碗杯的正中心，可以通过改变芯片相对碗杯中心的位置模拟。将芯片分别沿X轴和Y轴方向移动0.3mm，对应固晶固偏的情况，此时发光效果如图3所示。随着芯片的偏移，LED发光不再呈轴对称分布，经过与芯片距离较近的反射壁反射的光线数量增多，光线主要集中在芯片偏移的方向上。
图3 芯片偏离碗杯中心的LED发光模拟图
2.2.3点胶量过多时的发光效果模拟
固晶时如果点胶量过多，就会使芯片相对碗杯高度增高，通过改变芯片位置坐标中的Z轴坐标，可以改变芯片相对碗杯底部的高度，模拟点数量过多情况下发光模拟，如图4所示。芯片高度变高后芯片发出的光有很大一部分没有经过碗杯壁的反射通过散射器发射出去，导致LED发光会聚性变差，呈分散分布。
图4 点胶量过多LED发光模拟
2.2.4LED支架选择不合适时的发光模拟
不同型号的LED支架最主要的差别是反射碗杯壁倾斜度不同，通过修改碗杯尺寸可以模拟不同型号支架固晶后的效果，将碗杯顶部半径由原来的1.2mm改为1mm，碗杯的倾斜度变小，模拟结果如图5所示。碗杯壁倾斜度减小后，芯片发出的光线经杯壁反射的角度变小，导致出射光线变得发散，LED灯光线会聚性变差。
图5 支架选择不合适LED发光模拟
2.2.5LED固晶引入杂质后发光模拟
LED固晶引入杂质，可以看成在LED碗杯中多了一些杂质颗粒。通过在碗杯中加入7个直径为1mm的球体，模拟杂质对LED发光的影响，如图6所示。通过光线追迹可以看到芯片发出的光线遇到颗粒后会发生散射，导致光线变得杂乱无章，最后通过散射器出射的光线分布散乱无规则，发光的准直性变差。
图6 固晶过程中引入杂质的LED发光模拟
三、结语
在《LED封装与检测技术》的固晶环节教学过程中，专业光学设计软件TracePro的引入为LED封装教学开辟了新的途径。本教学模型借助TracePro软件模拟了不同固晶品质下LED发光效果，其中的微观变化可以用图形化方式展示在学生面前。基于TracePro软件的光学仿真具有良好的可控性和观测方便等特点，学生可以根据根据封装过程中发生的实际问题，自行建立仿真教学模型，找到问题原因并想办法解决，提高分析问题、解决问题的能力。
参考文献：
[1]唐小村.基于TracePro的光学仿真实验教学.实验技术与管理[J].实验技术与管理，2013（1）.
[2]齐坤，陈旭.大功率LED封装界面材料的热分析[J].电子与封装，2007（6）：8-12.
[3]刘峰，黄镇，陈丽，等.基于LED的均匀照明投影光路设计[J].广东工业大学学报，2012.29（3）：73-80.
[4]张永林，狄红卫.光电子技术[M].北京：高等教育出版社，2005：31-35.
[5]汪巍.基于透射型自由曲面理论的均匀照明设计方法研究[D].浙江：浙江大学，2006.
光学光电子概念范文6
关键词：半导体材料 量子线 量子点材料
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和gaas激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
一、硅材料
从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（cz-si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后cz-si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（ic’s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ulsi生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅ic’s的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，soi材料，包括智能剥离（smart cut）和simox材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和soi材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅mos集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、sio2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高k介电绝缘材料（如用si3n4等来替代sio2），低k介电互连材料，用cu代替al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ulsi的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和dna生物计算等之外，还把目光放在以gaas、inp为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容gesi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
二、gaas和inp单晶材料
gaas和inp与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前，世界gaas单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（vgf）和水平（hb）方法生长的2-3英寸的导电gaas衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的si-gaas发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的si-gaas集成电路生产线。inp具有比gaas更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的inp单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
gaas和inp单晶的发展趋势是：（1）增大晶体直径，目前4英寸的si-gaas已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的si-gaas也将投入工业应用。（2）提高材料的电学和光学微区均匀性。（3）降低单晶的缺陷密度，特别是位错。（4）gaas和inp单晶的vgf生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。
三、半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（mbe，mocvd）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
1.ⅲ-v 族超晶格、量子阱材料。gaaias/gaas，gainas/gaas，aigainp/gaas；galnas/inp，alinas/inp，ingaasp/inp等gaas、inp基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（hemt），赝配高电子迁移率晶体管（p-hemt）器件最好水平已达fmax=600ghz，输出功率58mw，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（hbt）的最高频率fmax也已高达500ghz，hemt逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。
2.硅基应变异质结构材料。硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米si/sio2），硅基sigec体系的si1-ycy/si1-xgex低维结构，ge/si量子点和量子点超晶格材料，si/sic量子点材料，gan/bp/si以及gan/si材料。最近，在gan/si上成功地研制出led发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，gesi/si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。si/gesi modfet和mosfet的最高截止频率已达200ghz，hbt最高振荡频率为160ghz，噪音在10ghz下为0.9db，其性能可与gaas器件相媲美。
