光電傳感器技術(shù)的新發(fā)展及應(yīng)用(1)

李朝輝

摘要：近年來光電傳感器技術(shù)得到了較大的發(fā)展，本文首先介紹了光電傳感器的新應(yīng)用，并且闡述了光電傳感器技術(shù)在光電子材料、關(guān)鍵設(shè)備方面，在通信用光電子材料、器件與集成技術(shù)方面，在面向信息獲取、處理和利用的光電子材料方面所要取得的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：光電傳感器;新應(yīng)用：新發(fā)展

1 引言

光電傳感器又稱光傳感器，是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器，敏感波長在可見光（O.38～O.76“m）附近，包括紅外線（0.76～1000p 1TI）和紫外線波長（0.005～0.4/1）。常見的光電傳感器有光電管、光敏電阻、光敏晶體管、光電耦合器、顏色傳感器、紅外光傳感器、紫外線傳感器、光纖傳感器和CCD圖像傳感器。

2光電傳感器技術(shù)的新發(fā)展

隨著測控系統(tǒng)自動化、智能化的發(fā)展，要求傳感器準(zhǔn)確度高、可靠性高、穩(wěn)定性好.而且具備一定的數(shù)據(jù)處理能力，并能夠自檢、自校、自補(bǔ)償。目前各國科學(xué)家正在按下列技術(shù)途徑開發(fā)研究。

（1）新材料的開發(fā)應(yīng)用

新材料的開發(fā)應(yīng)用主要有以下幾個方面：a）光電子基礎(chǔ)材料、生長源和關(guān)鍵設(shè)備目標(biāo)：突破新型生長源關(guān)鍵制備技術(shù)，掌握相關(guān)的檢測技術(shù)：突破半導(dǎo)體光電子器件的基礎(chǔ)材料制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。研究內(nèi)容及主要指標(biāo)：高純四氯化硅（4N）的純化技術(shù)和規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù);高純（6N）三甲基銦規(guī)?；a(chǎn)技術(shù);可協(xié)變（Compliant）襯底關(guān)鍵技術(shù)：襯底材料制各與加工技術(shù)：用于平板顯示的光電子基礎(chǔ)材料與關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)。b）人工晶體和全固態(tài)激光器技術(shù)目標(biāo)：研究探索新型人工晶體材料與應(yīng)用技術(shù)，突破人工晶體的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，研制大功率全固態(tài)激光器，解決產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)問題。研究內(nèi)容及主要指標(biāo)：新型深紫外非線性光學(xué)晶體材料和全固態(tài)激光器;面向光子/聲子應(yīng)用的人工微結(jié)構(gòu)晶體材料與器件;研究開發(fā)瓦級紅、藍(lán)全固態(tài)激光器產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，高損傷閾值光學(xué)鍍膜關(guān)鍵技術(shù)（B類），基于全固態(tài)激光器的全色顯示技術(shù);研究開發(fā)大功率半導(dǎo)體激光器陣列光纖耦合模塊產(chǎn)業(yè)化技術(shù);Yb系列激光晶體技術(shù)。c）新型半導(dǎo)體材料與光電子器件技術(shù)目標(biāo)：重點(diǎn)研究自組裝半導(dǎo)體量子點(diǎn)、ZnO晶體和低維量子結(jié)構(gòu)、窄禁帶氮化物等新型半導(dǎo)體材料及光電子器件技術(shù)。研究內(nèi)容及主要指標(biāo)：研究Zn0晶體、低維量子結(jié)構(gòu)材料技術(shù)，研制短波長光電子器件;白組裝量子點(diǎn)激光器技術(shù)：Ⅲ一V族窄禁帶氮化物材料及器件技術(shù);光泵浦外腔式面發(fā)射半導(dǎo)體激光器d）光電子材料與器件產(chǎn)業(yè)化質(zhì)量控制技術(shù)目標(biāo)：發(fā)展人工晶體與全固態(tài)激光器、GaN基材料及器件表征評價技術(shù)，解決產(chǎn)業(yè)化質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)。研究內(nèi)容：重點(diǎn)研究人工晶體與全固態(tài)激光器、GaN基材料及器件質(zhì)量監(jiān)測新方法與新技術(shù)，相關(guān)產(chǎn)品測試條件與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化研究。e）光電子材料與器件的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能預(yù)測研究目標(biāo)：提出光電子新材料、新器件的構(gòu)思，為原始創(chuàng)新提供理論概念與設(shè)計(jì)。研究內(nèi)容：針對光電子技術(shù)的發(fā)展需求，結(jié)合本主題的研制任務(wù)，采用建立分析模型、進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，在不同尺度（從原子，分子到納米、介觀及宏觀）范圍內(nèi)，闡明材料性能與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以利性能、結(jié)構(gòu)及工藝的優(yōu)化。解釋材料制各實(shí)驗(yàn)中的新現(xiàn)象和問題，預(yù)測新結(jié)構(gòu)、新性能，預(yù)報新效應(yīng)，以利材料研制的創(chuàng)新。低維量子結(jié)構(gòu)材料新型表征評價技術(shù)和設(shè)備。

（2）利用新的加工技術(shù)

a）超高亮度全色顯示材料與器件應(yīng)用技術(shù)目標(biāo)：研究開發(fā)_【{j于場致電子發(fā)射平板顯示器（FED）材料和器件結(jié)構(gòu)，以及超高亮度冷陰極發(fā)光管制作和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。說明：等離子體平板顯示器和高亮度、長壽命有機(jī)發(fā)光器件（OLED）和FED的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)將于“平板顯示專項(xiàng)”中考慮。研究內(nèi)容：①超高亮度冷陰極發(fā)光管制作和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù);③研制FED用的、能夠在低電壓下工作的新型冷陰極電子源結(jié)構(gòu)、新型冷陰極電子發(fā)射材料。b）超高密度光存儲材料與器件技術(shù)目標(biāo)：發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超高密度、大容量、高速度光存儲材料和技術(shù)，達(dá)到國際先進(jìn)水平，為發(fā)展超高密度光存儲產(chǎn)業(yè)打下基礎(chǔ)。研究內(nèi)容：①DVD光頭用光源和非球面透鏡等產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)：②新型近場光存儲材料和器件。C）光傳感材料與器件技術(shù)目標(biāo)：以特殊環(huán)境應(yīng)用為目的，實(shí)現(xiàn)傳感元器件的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)，研究開發(fā)新型光電傳感器。研究內(nèi)容：①光纖光柵溫度、壓力、振動傳感器的產(chǎn)業(yè)化技術(shù);②銻化物半導(dǎo)體材料及室溫?zé)o制冷紅外焦平面探測器技術(shù);③大氣監(jiān)測用高靈敏紅外探測器及其列陣;④基于新概念、新原理的光電探測技術(shù);d）新型有機(jī)光電子材料及器件目標(biāo)：研究開發(fā)新型有機(jī)半導(dǎo)體材料及其在光顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用。研究內(nèi)容：①有機(jī)非線性光學(xué)材料及其在全光光開關(guān)中的應(yīng)用;②有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管材料與器件技術(shù)。

（3）利用新的測量原理和方法

諧振式傳感器輸出的數(shù)字量，可以直接和微機(jī)及接口總線連接，不用A/D轉(zhuǎn)換器。另外，光纖傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器等新型傳感器，為智能傳感器提供了新的信息來源。

（4）光電傳感器的智能化發(fā)展

目前國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為，智能光電傳感器是由傳統(tǒng)的光電傳感器和微處理器相結(jié)合而構(gòu)成的，它充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲能力，對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并能對它的內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，使采集的數(shù)據(jù)最佳。智能光電傳感器的功能有：自補(bǔ)償能力，自校準(zhǔn)功能，自診斷功能，數(shù)值處理功能，雙向通信功能，信息存儲和記憶功能，數(shù)字量輸出功能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器的功能將逐步增強(qiáng)，它將利用人工神經(jīng)網(wǎng)、人工智能、信息處理技術(shù)，使傳感器具有更高級的智能.具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的功能、可以完成圖像識別、特征檢測、多維檢測等復(fù)雜任務(wù)。

3結(jié)論

總之，近年來光電傳感器技術(shù)得到了較大的發(fā)展，同時也有利地推動著各個技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。有理由相信：當(dāng)光電傳感器技術(shù)產(chǎn)生較快的發(fā)展時，必將為信息技術(shù)領(lǐng)域及其他技術(shù)領(lǐng)域的新發(fā)展、新進(jìn)步帶來新的動力與活力。

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