光电子器件范文

论文摘要：光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。

如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论：“21世纪具有代表意义的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。

1世界光电子技术和产业的发展

光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的总产值将达2000亿美元。

Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出：“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去年增加23%；1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司进入的可能。

2我国的光电子技术和产业

近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位。

国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。

掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。

但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。

光电子器件范文

【关键词】电子元器件技术光滑工件验收方法测量器具

1验收原则与安全裕度

在工件的生产加工中，我们需要对生产出的产品进行尺寸上的验收，并淘汰不合格的产品。在国家规定的标准中，工件的验收原则通常是，只定义规定尺寸界限内的产品为合格产品。该原则在一定程度上增加了工件的加工难度，但是却提高了工件的合格率。

通过该原则来看，仅仅是定义尺寸界限为验收的标准线，那么由于测量误差（不确定度）等原因的存在，也难免会出现误收的情况。所以，我们通常采用规定安全裕度A的方式，来抵消测量不确定度产生的影响。在国家规定的标准中，对安全裕度的值有具体的规定，一般是工件自身公差值的0.1倍。增加了安全裕度后，也就是将尺寸界限进行了一定程度的内缩，如图1所示。

确定安全裕度A值的方法有两个：

1.1内缩方式

当确定采用内缩方式时，我们将工件验收的极限尺寸从初始的最大极限尺寸和最小极限尺寸，分别向其公差带内缩一个安全裕度A进行确定，数值A规定为工件公差的1/10，具体数值可查阅相关手册。

1.2无内缩方式

此方法要求相对宽松，即工件验收的极限尺寸等于最大极限尺寸和最小极限尺寸，安全裕度A值等于零。

2验收方法的选择

选择合适的验收方法，要综合多种因素来考虑，如被测量尺寸功能要求、测量的不确定度、公差等级及工艺能力指数等。

（1）有内缩验收方法的要求相对严格，适用的情况有：尺寸的公差等级较高、尺寸偏向边的偏态分布尺寸、尺寸符合包容要求且Cp（工艺能力指数）≥1时的最大尺寸极限一边的验收。所对应的孔和轴其验收的极限分别为：

孔验收极限尺寸，如图2所示：

上验收极限=最小极限尺寸-A

下验收极限=最大极限尺寸+A

轴验收极限尺寸，如图3所示：

上验收极限=最大极限尺寸-A

下验收极限=最小极限尺寸+A

（2）无内缩验收方法的要求相对宽松，适用的情况有：一般尺寸（含非配合尺寸）、尺寸符合包容要求其最小尺寸极限一边的验收、尺寸非偏向边的偏态分布尺寸及Cp（工艺能力指数）≥1时。其验收的极限为：

上验收极限=最大极限尺寸

下验收极限=最小极限尺寸

3测量器具的选用

3.1不确定度U

在工件的测量中，由于是在不稳定的环境等因素中进行的，会受到一些内在误差（如仪器不完善、未校准等）和不定误差（如湿度、温度、压力等）的存在，工件测量的真值是无法被准确测出的。即便是通过一些列技术手段修正后，也无法准确得出测量的真值，因为误差本身是不可能消除的。

因此就必然存在了测量中的不确定度（测量的极限误差），不确定度U主要包括u1（测量器具的不确定度）和u2（测量方法的不确定度），其三者的关系式为U2=u12+u22，而u1=2u2，代入得出u1≈0.9U。通过转换后可以简化成，测量器具的不确定度u1是工件产生误收和误废的主要因素。u1值越大则产生误收和误废的概率也就越大，反之则越小。因此，我们在选择测量器具的时候，依据测量器具不确定度u1的允许值进行判断是很重要的。

3.2测量器具选用方法

测量器具的选择原则都是依据相关的标准，而游标卡尺、比较仪、千分尺以及指示表的不确定度u1'，则是选用原则的重要因素，具体的选用原则有以下情况：

（1）u1'≤u1，该原则在选用测量器具时，依据的是测量器具不确定度的允许值，来确保测量结果的可靠性。

（2）0.4u1'≤u1，该原则的前提是，当使用的标准器具和工件形状相同时，所用千分尺的不确定度u1'减到百分之四十。

（3）0.6u1'≤u1，该原则的前提是，当使用的标准器具和工件形状不同时，所用千分尺的不确定度u1'减到百分之六十。

4结束语

在实际生产中，对于验收方法和测量器具的选用，我们在保证质量和性能原则的前提下，还需要综合考虑到一些技术和经济方面的指标。主要包括以下几个方面：

4.1成本要求

我们在保证测量工件能满足使用要求的前提下，应尽可能的选用一些操作相对方便，价格相对低廉，使用寿命相对较长的测量器具，以便达到到节约成本的要求。

4.2精度要求

我们在选用测量器具的时候，必须能够满足工件测量时的最低精度要求，工件的精度要求一般取决定于其公差值。在规定的标准中，测量器具的不确定度一般为工件公差值的0.1～0.33，精度要求低时选用0.1，精度要求高时选用0.33。

4.3适用要求

我们在选用测量器具的时候，应该要适应工件的结构、材质、尺寸、位置等。对于一些刚性和硬度等相对较低的工件，应选用非接触式测量；对于一些尺寸较大的工件，应选用上置式测量器具。

参考文献

[1]谢云峰.胡义华.互换性与技术测量[M].长春：东北师范大学出版社，2014（07）.

[2]刘玉慧.机械零件尺寸的检测与验收[J].现代制造技术与装备，2007（05）.

[3]赵丽娟.机械几何量精度设计与检测[M].北京：清华大学出版社，2014（07）.

光电子器件范文篇3

[关键词]纳米电子器件；纳米电子技术；纳米电子器件分类；纳米电子设备加工技术

中图分类号：TN405文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）02-0074-01

引言

根据摩尔定律，当价格恒定时，集成电路上的元器件数目，每经过18到24个月便会增加一倍，性能也会提升一倍。但是在未来的几十年内，在继续提高计算器的运算能力和存储能力等方面将面临严峻的挑战，这其中既有技术性的工艺限制，也有原理性的理论限制。主要有：（1）当电子器件的大小尺寸处于微米级别时，电子主要表现为粒子性，而当大小尺寸为纳米级别时，电子主要表现的却是波动性，此时的电子器件将在完全不同的原理下工作；（2）当器件尺寸减小到纳米级别时，该系统产生的热起伏将会限制电子器件的性能，致使其无法正常运行。

纳米电子技术和电子器件的出现及发展有望打破这种困局，同时也为微电子技术的发展提供了新的思路和转机。本文将阐述纳米电子技术和纳米电子器件的分类及指出在纳米电子领域中所面临的和亟待解决的问题。

1纳米电子技术与纳米电子器件

纳米电子技术是指在纳米尺寸级别内构建纳米和电子器件，进而完成量子计算机和量子通信系统之间的信息计算及传导与处理的相关技术，纳米电子技术发展的核心是纳米电子器件。纳米电子技术正处于高速发展时期，其最终目标是为了利用最前沿的物理理论和工艺手段，打破原有的大小尺寸及技术极限，依照全新的设计理念制造纳米电子器件，构建电子系统，使得该系统的信息存储和处理能力走上新的台阶，实现革命性的突破。

纳米电子器件指使用纳米级别的加工和制造技术（如光刻工艺、外延、细微加工、自组装生长和分子合成技术等），设计并制备而成的具有纳米级别的尺度和某些特定性能的电子器件。当前人们通过纳米电子材料和纳米光刻技术，已设计出多种纳米电子器件，例如电子共振隧穿器件、金属基、单电子晶体管、半导体、单电子静电计存储器及逻辑电路、金属基单电子晶体管存储器、通过硅纳米晶体制造的存储器、聚合体电子器件、纳米硅微晶薄膜器件和纳米级浮栅存储器等

2纳米电子器件的分类

国内外对纳米电子器件分类有着不同的看法。根据目前纳米电子技术的发展和对未来发展前景的估测，有一种看法将纳米电子器件从广义分成8类：（1）纳米CMOS混合电路，有纳米CMOS电路及半导体共振隧道效应混合电路，单电子纳米开关电路和纳米CMOS电路，还有碳纳米管电路和纳米CMOS电路，人造原子电路和纳米CMOS电路，DNA电路和纳米CMOS电路；（2）纳米存储器，例如隧道型静态随机存储器、单电子存储器、超高容量纳米存储器和单电子量子存储器等；（3）纳米集成电路，有纳米光电电路及纳米电子集成电路；（4）纳米传感器，例如量子级别的隧道传感器；（5）单分子器件，例如单电子开关、分子线、电化学分子电子器件、单原子点接触器件、量子效应分子电子器件等；（6）单电子器件，例如电容耦合和电阻耦合单电子晶体管、单电子泵、单电子箱、单电子陷阱、单电子泵和单电子结阵列等等；（7）量子效应器件，例如量子点器件、谐振隧道器件和量子干涉器件等等；（8）纳米级别的CMOS器件，例如异质结MOSFET、双极MOSFET、绝缘层上硅MOSFET、和低温MOSFET等等。以上分类中，纳米传感器、存储器、纳米集成电路、纳米级CMOS器件和纳米CMOS混合型电路等均作为一种完全独立的器件类型。但是否应该将这些纳米级别的CMOS器件、传感器或者纳米集成电路纳入纳米器件的范畴，当前还未有定论。

3纳米结构制备和加工技术

无论是研究纳米电子技术，还是制作纳米电子器件都是非常复杂的。本文仅对纳米电子器件的制备进行简单的探索，提供一些思路和建议。

3.1光刻技术

电子束光刻、光学光刻与离子束光刻统称为三束光刻技术，机理是通过曝光掩模、刻线等物理化学工艺将设计的器件图形结构传递到介质或单晶表面上，形成功能图形的加工技术。目前，随着光刻技术线宽的不断缩减，电子束光、刻光学光刻与离子束光刻等技术已在纳米CMOS器件、纳米CMOS混合集成电路、纳米集成电路等加工领域去的较好应用效果，并逐渐在纳米电子器件加工方面获得了应用。

3.2外延技术

原子层外延、分子束外延金属、有机化学汽相淀积与化学束外延技术统称为外延技术，是一种在基体上生长纳米薄膜的纳米制造技术，可用于纳米集成电路上的硅基半导体材料和纳米半导体结构，均用于器件的加工与制备。

3.3分子自组装合成技术

自组装是依靠分子间非共价键力自发将无序状态结合成稳定的聚集体的过程，可以发生在不同的尺度上。自从80年代有人提出分子器件的概念至今，人们已从当年的LB技术发展到了如今的分子自组装技术，同时从双液态隔膜技术发展到了SBLM技术，现已在加工具有特定功能的分子聚集体、分子组装有序分子薄膜等方面取得了丰硕的成果。目前，国际上已开始研究超分子自组装合成技术。

3.4SPM技术

自从1982年第一台扫描隧道显微镜（STM）诞生，以及后来各种扫描探针显微镜发明以来，人类对微观纳米世界的认识翻开了新的一页。现今的扫描探针显微镜（SPM）的横向分辨率可达0.1nm，纵向分辨率可达0.01nm，不仅可以进行观测高分辨率的三维成像，还可对材料表面结构的不同性质进行研究。因此，这已不仅是一种简单的微观测量和分析的工具，更是一种非常重要的微观操纵与加工工具。

3.5特种超微细加工技术

还有另外一些特殊的超微细加工技术，可用于制备和加工纳米电子器件：包括纳米碳管构建FET；通过机械控制裂隙连接电极技术制备Au原子线；以介孔材料、纳米碳管、DNA分子为模板，电火花加工、制备量子线、电化学加工及超精密复合加工、电解射流加工等技术等。

4展望

纳米技术目前的发展现状是非常可观的，具有一定的社会意义。其作为一项具有应用性、高性能和巨大潜力的科技成果，在一定程度上对人们的生活起到重要的作用。纳米电子技术是以许多现代自然科学技术为基础的科学，研究涉及混沌物理、量子力学、基础化学、分子生物学等现代科学和计算机技术、核分析技术、扫描隧道显微镜技术和微电子等多种现代技术，并与机械学、生物学、认知科学等学科相互融合，这种融合发展必然会引发各行业各领域的科学技术发展，对于人类而言，不仅可以改善生存环境，提高生活水平，并且还将从根本上造福全人类。

参考文献：

[1]王敏，简述纳米电子器件与纳米电子技术研究分析，中国科技投资，2013（36）：P221.

[2]肖蓉，纳米技术在电子器件上的应用与发展，建筑遗产，2013（7）.