光電傳感器技術的新發展及應用(1)

李朝輝

摘要：近年來光電傳感器技術得到了較大的發展，本文首先介紹了光電傳感器的新應用，并且闡述了光電傳感器技術在光電子材料、關鍵設備方面，在通信用光電子材料、器件與集成技術方面，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步。

關鍵詞：光電傳感器;新應用：新發展

1 引言

光電傳感器又稱光傳感器，是將光信號轉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光電傳感器技術的新發展

隨著測控系統自動化、智能化的發展，要求傳感器準確度高、可靠性高、穩定性好.而且具備一定的數據處理能力，并能夠自檢、自校、自補償。目前各國科學家正在按下列技術途徑開發研究。

（1）新材料的開發應用

新材料的開發應用主要有以下幾個方面：a）光電子基礎材料、生長源和關鍵設備目標：突破新型生長源關鍵制備技術，掌握相關的檢測技術：突破半導體光電子器件的基礎材料制備技術，實現產業化。研究內容及主要指標：高純四氯化硅（4N）的純化技術和規模化生產技術;高純（6N）三甲基銦規模化生產技術;可協變（Compliant）襯底關鍵技術：襯底材料制各與加工技術：用于平板顯示的光電子基礎材料與關鍵設備技術。b）人工晶體和全固態激光器技術目標：研究探索新型人工晶體材料與應用技術，突破人工晶體的產業化關鍵技術，研制大功率全固態激光器，解決產業化關鍵技術問題。研究內容及主要指標：新型深紫外非線性光學晶體材料和全固態激光器;面向光子/聲子應用的人工微結構晶體材料與器件;研究開發瓦級紅、藍全固態激光器產業化技術，高損傷閾值光學鍍膜關鍵技術（B類），基于全固態激光器的全色顯示技術;研究開發大功率半導體激光器陣列光纖耦合模塊產業化技術;Yb系列激光晶體技術。c）新型半導體材料與光電子器件技術目標：重點研究自組裝半導體量子點、ZnO晶體和低維量子結構、窄禁帶氮化物等新型半導體材料及光電子器件技術。研究內容及主要指標：研究Zn0晶體、低維量子結構材料技術，研制短波長光電子器件;白組裝量子點激光器技術：Ⅲ一V族窄禁帶氮化物材料及器件技術;光泵浦外腔式面發射半導體激光器d）光電子材料與器件產業化質量控制技術目標：發展人工晶體與全固態激光器、GaN基材料及器件表征評價技術，解決產業化質量控制關鍵技術。研究內容：重點研究人工晶體與全固態激光器、GaN基材料及器件質量監測新方法與新技術，相關產品測試條件與數據標準化研究。e）光電子材料與器件的微觀結構設計與性能預測研究目標：提出光電子新材料、新器件的構思，為原始創新提供理論概念與設計。研究內容：針對光電子技術的發展需求，結合本主題的研制任務，采用建立分析模型、進行計算機模擬，在不同尺度（從原子，分子到納米、介觀及宏觀）范圍內，闡明材料性能與微觀結構的關系，以利性能、結構及工藝的優化。解釋材料制各實驗中的新現象和問題，預測新結構、新性能，預報新效應，以利材料研制的創新。低維量子結構材料新型表征評價技術和設備。

（2）利用新的加工技術

a）超高亮度全色顯示材料與器件應用技術目標：研究開發_【{j于場致電子發射平板顯示器（FED）材料和器件結構，以及超高亮度冷陰極發光管制作和應用的關鍵技術。說明：等離子體平板顯示器和高亮度、長壽命有機發光器件（OLED）和FED的產業化關鍵技術將于“平板顯示專項”中考慮。研究內容：①超高亮度冷陰極發光管制作和應用的關鍵技術;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構、新型冷陰極電子發射材料。b）超高密度光存儲材料與器件技術目標：發展具有自主知識產權的超高密度、大容量、高速度光存儲材料和技術，達到國際先進水平，為發展超高密度光存儲產業打下基礎。研究內容：①DVD光頭用光源和非球面透鏡等產業化關鍵技術：②新型近場光存儲材料和器件。C）光傳感材料與器件技術目標：以特殊環境應用為目的，實現傳感元器件的產業化技術開發，研究開發新型光電傳感器。研究內容：①光纖光柵溫度、壓力、振動傳感器的產業化技術;②銻化物半導體材料及室溫無制冷紅外焦平面探測器技術;③大氣監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;d）新型有機光電子材料及器件目標：研究開發新型有機半導體材料及其在光顯示等領域的應用。研究內容：①有機非線性光學材料及其在全光光開關中的應用;②有機半導體薄膜晶體管材料與器件技術。

（3）利用新的測量原理和方法

諧振式傳感器輸出的數字量，可以直接和微機及接口總線連接，不用A/D轉換器。另外，光纖傳感器、化學傳感器、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展

目前國內外學者普遍認為，智能光電傳感器是由傳統的光電傳感器和微處理器相結合而構成的，它充分利用計算機的計算和存儲能力，對傳感器的數據進行處理，并能對它的內部行為進行調節，使采集的數據最佳。智能光電傳感器的功能有：自補償能力，自校準功能，自診斷功能，數值處理功能，雙向通信功能，信息存儲和記憶功能，數字量輸出功能。隨著科學技術的發展，智能傳感器的功能將逐步增強，它將利用人工神經網、人工智能、信息處理技術，使傳感器具有更高級的智能.具有分析、判斷、自適應、自學習的功能、可以完成圖像識別、特征檢測、多維檢測等復雜任務。

3結論

總之，近年來光電傳感器技術得到了較大的發展，同時也有利地推動著各個技術領域的發展與進步。有理由相信：當光電傳感器技術產生較快的發展時，必將為信息技術領域及其他技術領域的新發展、新進步帶來新的動力與活力。

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