
【计】 optoelectronics
photoelectron
【化】 optical electrons; photoelectron
【医】 photoelectron
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
光电子学(Optoelectronics)是电子学与光学交叉融合的前沿学科,主要研究光与电信号的相互转换机制及器件应用。根据《中华人民共和国国家标准·光电子术语》(GB/T 18903-2021),其核心内容包括光子发射、传输、调制和检测技术,涉及半导体激光器、光电探测器、光纤通信等基础领域。
该学科的理论基础建立在麦克斯韦电磁方程组与量子力学框架之上,其核心能量转换公式可表示为: $$ P = eta cdot frac{hc}{lambda} cdot I $$ 其中$P$为光功率,$eta$为转换效率,$h$为普朗克常数,$c$为光速,$lambda$为波长,$I$为电流强度。该公式揭示了光电转换过程中能量参数间的定量关系。
在工程应用层面,光电子器件已广泛应用于5G通信基站(如25Gbps DFB激光器)、医学成像(OCT光学相干断层扫描)和新能源领域(光伏电池效率优化)。美国光学学会(Optica)发布的《2030光电子技术路线图》指出,硅基光子集成电路和量子点发光器件将成为下一代技术突破方向。
光电子学是光学与电子学交叉融合的技术学科,主要研究光与电子的相互作用及其在信息、能量转换等领域的应用。以下是其核心内容的系统梳理:
光电子学以光波(包括X射线、紫外光、可见光和红外线)为载体,研究光信号与电信号之间的相互转换及处理技术。其本质是利用光子与电子的耦合效应,实现光发射、控制、传输和检测等功能。例如,发光器件将电能转化为光能(如激光器),而光检测器件则将光能转换为电信号(如光电二极管)。
基础理论
包括光的波粒二象性、光吸收与发射机制、激光振荡原理、非线性光学效应等。例如,激光器通过受激辐射实现光放大,是光电子系统的核心器件。
关键技术方向
光电子学与纯光学或传统电子学的区别在于:前者聚焦光与电的耦合过程,而后者分别研究光传播或电路设计。现代光电子系统的发展推动了信息技术革命,例如5G通信中光模块的核心技术即源于此领域。
如需更深入的技术细节,可参考北京交通大学《光电子学》慕课课程。
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