光电信息工程专业方向介绍

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1、1光电信息工程专业方向介绍钱政qianzheng@buaa.edu.cn仪器科学与光电工程学院2011.10.20仪器科学与光电工程学院2一、专业概述二、专业内涵三、他山之石3专业概述——实例说明地球的形状？尺寸？亚里士多德埃拉托色尼地球：39360km（40076km）地日距离：1.47亿公里（1.49亿公里）激光测量方法喜帕恰斯及地月距离的测量4专业概述——专业概况仪器科学与技术电子科学与技术光信息科学与技术光学工程精密仪器及机械测试计量技术及仪器物理电子学光学工程本科专业研究生学科光学技术与光电仪器光电子技术光电信息技术是由光学、光电子、微电

2、子等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。光电信息工程5专业概述——古代希腊光学阿基米德欧几里得凹面镜成像罗马死光直线传播反射定律6专业概述——古代中国光学墨子（约公元前468-前376年）墨经的八条光学资料（世界光学史上最早的光学记录）影子生成的道理光线与影子的关系如何确定影子的大小光线的直线传播光反射特性平面镜反射现象凹、凸面镜反射现象沈括（公元1031-1095年）梦溪笔谈中国科技史上的坐标凹面镜、凸面镜成像凹面镜-放大；凸

3、面镜-缩小；平面镜-不变7专业概述——光学历史8专业概述——光学历史开普勒惠更斯牛顿菲涅耳麦克斯韦爱因斯坦9一、专业概述二、专业内涵三、他山之石10专业内涵——激光器历史激光：LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation（Laser）。激光是光的受激辐射。辐射理论(1917)：提出了受激辐射的概念，预测到光可以产生受激辐射放大。Tolman(1924)：具有粒子数反转的介质具有光学增益（产生激光的基本条件）TownesProkhorov1953年：分别独立报导了第一个微波受激辐射放大器Maiman

4、：1960年7月7日正式演示了世界第一台红宝石固态激光器Schawlow1981年诺贝尔奖11专业内涵——激光器应用12专业内涵——激光器应用2009年，美国海军首次使用舰载激光武器击落无人机。美国机载大功率激光器平台13专业内涵——光电成像CCD和CMOS波义耳和史密斯基尔比和万拉斯CCD：电荷藕合器件图像传感器，使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号。专用图像传感器，成像质量好，但耗电量大、工艺复杂、像素提升难度大CMOS：互补性氧化金属半导体，和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。耗

5、电量低、制造工艺简单、便于集成、便于并行处理，但成像会有噪声14专业内涵——光电成像自上世纪60年代首次实现火星探测开始，迄今为止，一共进行了38次火星探测，成功17次。火星的探测取得了大量有价值的成果。火星探测可以划分第一次高潮、宁静期、第二次高潮三个阶段：第一次高潮（1960~1975年）：前苏联“火星探测器”系列、“火星号”系列和“宇宙号”系列；美国1964~1971年“水手号”系列和1975年“海盗-1、2”探测器。火星探测宁静期（1976~1992年）：约17年时间内只有前苏联1988年进行了火卫1的探测。第二次高潮（1992年~现在）：1

6、992年美国发射了“火星观察者”探测器，相继于1996年发射了“火星全球勘测者”探测器和“火星探路者”探测器，特别是进入21世纪以来，美国、欧空局等都实施了火星探测，并制定了详细的探测规划，目前已经完成发射的有美国的火星奥德赛轨道器勇气号/机遇号探测器，火星侦察轨道器以及欧空局的火星快车等探测器，掀起了火星探测的又一次高潮。15专业内涵——光电成像16专业内涵——光电成像机遇号（2004年）降落地火星上存在水的证据（1幅2004年，2幅2008年）机遇号勇气号凤凰号萤火1号火星人（2004年）17专业内涵——光电成像海湾战争中应用的红外热成像技术红外

7、相机拍摄的远东豹在医学诊断中的应用18专业内涵——光纤通信贝尔：1876年发明电话，1880年，利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1960~1970，麻省理工学院利用He-Ne激光器和CO2激光器进行了大气激光通信试验，因介质不稳定、损耗大而停止。1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信—光纤通信的基础。1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。

8、把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。1986年达到0.154dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限。197