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光電子材料,在光電子技術領域應用的,以光子、電子為載體,處理、存儲和傳遞信息的材料。 光電子材料 optoelectronic material 光電子技術是結合光學和電子學技術而發展起來的一門新技術,主要應用於信息領域,也用於能源和國防領域。已使用的光電子材料主要分為光學功能材料激光材料發光材料、光電信息傳輸材料(主要是光導纖維)、光電存儲材料、光電轉換材料、光電顯示材料(如電致發光材料和液晶顯示材料)和光電集成材料。 光導纖維是光通信的[[]]傳輸材料。這種通信線路不是用一般的金屬導線和電纜,而採用像頭髮絲那樣細的透明玻璃纖維製成的電纜。玻璃纖維傳導的不是電信號,而是光信號,所以玻璃纖維又叫光導纖維。利用光導纖維進行遠距離通信的效率非常驚人,要比電纜的通信效率高10億倍以上。

光導纖維是怎樣傳輸信息的呢?大家熟悉的無線電通信,是靠電磁波在空間傳播的。光實質上是電磁波的一種,只不過它比無線電用的超短波和微波頻率高得多。玻璃纖維就是用來傳導光波的導體。但是,光在任何物質中傳導都會不斷地衰減。實驗表明:通過長1公里的光導纖維中的光束,至少要有30%在另一端出現才有實用價值,其中的關鍵問題是要有超純的質量很高的玻璃纖維材料。人們用超純石英或特種光學玻璃拉成極細的絲,直徑和一根頭髮絲差不多。這種玻璃的純度極高,雜質的含量不超過幾億分之一,它相當於在1000噸純淨物質中,落入一克的雜質。高純纖維的出現,給光纖通信事業的發展提供了極有利的條件。

用光刻技術做成的微米尺寸的微機械

光纖通信的優點是很突出的,它和普遍電纜通信相比,通信容量大、重量輕、耐腐蝕、不怕電子對抗,而且保密性好、建設費用低、施工方便,還可節省大量的有色金屬。例如,1000公里長的中同軸電纜,大約需銅五萬噸,鉛20萬噸;採用光導纖維,只需幾十公斤石英玻璃拉成1000公里的光導纖維即可。現在的光導纖維都是石英製成的,不僅加工較困難而且價格高。為此,科研人員正在設法減小有機玻璃的光衰。這樣,廉價的有機玻璃就可代替石英用於光纖,這無疑有着革命性的意義。

光纖通信不僅可以廣泛應用在郵電部門,還可應用在軍事、經濟、科學技術、文化和人民生活等各個方面。由於它的容量極大,利用它可進行超高速數據傳輸,建立起靈活高速的大規模計算機網、四通八達的電視網,並可遠距離傳送全息圖像。由於它的抗干擾能力極強,可以解決超高壓輸電網的通信聯絡,使自動化遙控裝置最終擺脫高壓電干擾。它應用在計算機、自動化系統和飛機、船舶、導彈等狹小空間的複雜控制系統中,可以避免大量電路之間的互相干擾而產生錯誤動作。

光導纖維除用於通信外,另一個重要用途是傳能,即傳輸高強度的激光。如在激光手術應用中,將激光器發射的光傳輸到需要手術的部位,尤其是內臟器官,與傳統的手術相比,把病人的痛苦減小到極限程度。對這種傳能應用來說,當激光波長在近紫外區到近紅外區時,可以用熔石英為基的低損耗光纖;當激光波長在紅外波段時,可採用重金屬氟化物玻璃光纖,也可用硫化物或鹵化物的單晶或多晶光纖。

光纖還有一個重要應用,就是製作光纖傳感器。光纖傳感器的原理是利用光纖材料的某些物理性能來探測外界物理量的變化。這類傳感器在抗干擾和高靈敏方面有明顯的優點,可用於遙感、遙測技術。所選用的材料有低損耗的熔石英玻璃和重金屬氟化物玻璃,為使這類光纖傳感器的靈敏度和選擇性能更進一步提高,人們正在發展特種光纖。[1]

光電子材料除光纖外,還有光學功能晶體材料、光電存儲與顯示材料等。本世紀,人類將從工業時代進入信息時代。信息時代到來的標誌,是實現所謂「四A革命」,即實現辦公室自動化、工廠自動化、實驗室自動化和家庭自動化。四A革命將使過去由人來完成的許多工作越來越多地由電子和光電子材料所構成的系統來完成。光電子材料在光電子技術中起着基礎和核心的作用,亦即光電子材料將使信息技術進入新紀元。[2]

參考文獻