光电传感器技术的新发展及应用(1)

李朝辉

摘要：近年来光电传感器技术得到了较大的发展，本文首先介绍了光电传感器的新应用，并且阐述了光电传感器技术在光电子材料、关键设备方面，在通信用光电子材料、器件与集成技术方面，在面向信息获取、处理和利用的光电子材料方面所要取得的进步。

关键词：光电传感器;新应用：新发展

1 引言

光电传感器又称光传感器，是将光信号转换为电信号的一种传感器，敏感波长在可见光（O.38～O.76“m）附近，包括红外线（0.76～1000p 1TI）和紫外线波长（0.005～0.4/1）。常见的光电传感器有光电管、光敏电阻、光敏晶体管、光电耦合器、颜色传感器、红外光传感器、紫外线传感器、光纤传感器和CCD图像传感器。

2光电传感器技术的新发展

随着测控系统自动化、智能化的发展，要求传感器准确度高、可靠性高、稳定性好.而且具备一定的数据处理能力，并能够自检、自校、自补偿。目前各国科学家正在按下列技术途径开发研究。

（1）新材料的开发应用

新材料的开发应用主要有以下几个方面：a）光电子基础材料、生长源和关键设备目标：突破新型生长源关键制备技术，掌握相关的检测技术：突破半导体光电子器件的基础材料制备技术，实现产业化。研究内容及主要指标：高纯四氯化硅（4N）的纯化技术和规模化生产技术;高纯（6N）三甲基铟规模化生产技术;可协变（Compliant）衬底关键技术：衬底材料制各与加工技术：用于平板显示的光电子基础材料与关键设备技术。b）人工晶体和全固态激光器技术目标：研究探索新型人工晶体材料与应用技术，突破人工晶体的产业化关键技术，研制大功率全固态激光器，解决产业化关键技术问题。研究内容及主要指标：新型深紫外非线性光学晶体材料和全固态激光器;面向光子/声子应用的人工微结构晶体材料与器件;研究开发瓦级红、蓝全固态激光器产业化技术，高损伤阈值光学镀膜关键技术（B类），基于全固态激光器的全色显示技术;研究开发大功率半导体激光器阵列光纤耦合模块产业化技术;Yb系列激光晶体技术。c）新型半导体材料与光电子器件技术目标：重点研究自组装半导体量子点、ZnO晶体和低维量子结构、窄禁带氮化物等新型半导体材料及光电子器件技术。研究内容及主要指标：研究Zn0晶体、低维量子结构材料技术，研制短波长光电子器件;白组装量子点激光器技术：Ⅲ一V族窄禁带氮化物材料及器件技术;光泵浦外腔式面发射半导体激光器d）光电子材料与器件产业化质量控制技术目标：发展人工晶体与全固态激光器、GaN基材料及器件表征评价技术，解决产业化质量控制关键技术。研究内容：重点研究人工晶体与全固态激光器、GaN基材料及器件质量监测新方法与新技术，相关产品测试条件与数据标准化研究。e）光电子材料与器件的微观结构设计与性能预测研究目标：提出光电子新材料、新器件的构思，为原始创新提供理论概念与设计。研究内容：针对光电子技术的发展需求，结合本主题的研制任务，采用建立分析模型、进行计算机模拟，在不同尺度（从原子，分子到纳米、介观及宏观）范围内，阐明材料性能与微观结构的关系，以利性能、结构及工艺的优化。解释材料制各实验中的新现象和问题，预测新结构、新性能，预报新效应，以利材料研制的创新。低维量子结构材料新型表征评价技术和设备。

（2）利用新的加工技术

a）超高亮度全色显示材料与器件应用技术目标：研究开发_【{j于场致电子发射平板显示器（FED）材料和器件结构，以及超高亮度冷阴极发光管制作和应用的关键技术。说明：等离子体平板显示器和高亮度、长寿命有机发光器件（OLED）和FED的产业化关键技术将于“平板显示专项”中考虑。研究内容：①超高亮度冷阴极发光管制作和应用的关键技术;③研制FED用的、能够在低电压下工作的新型冷阴极电子源结构、新型冷阴极电子发射材料。b）超高密度光存储材料与器件技术目标：发展具有自主知识产权的超高密度、大容量、高速度光存储材料和技术，达到国际先进水平，为发展超高密度光存储产业打下基础。研究内容：①DVD光头用光源和非球面透镜等产业化关键技术：②新型近场光存储材料和器件。C）光传感材料与器件技术目标：以特殊环境应用为目的，实现传感元器件的产业化技术开发，研究开发新型光电传感器。研究内容：①光纤光栅温度、压力、振动传感器的产业化技术;②锑化物半导体材料及室温无制冷红外焦平面探测器技术;③大气监测用高灵敏红外探测器及其列阵;④基于新概念、新原理的光电探测技术;d）新型有机光电子材料及器件目標：研究开发新型有机半导体材料及其在光显示等领域的应用。研究内容：①有机非线性光学材料及其在全光光开关中的应用;②有机半导体薄膜晶体管材料与器件技术。

（3）利用新的测量原理和方法

谐振式传感器输出的数字量，可以直接和微机及接口总线连接，不用A/D转换器。另外，光纤传感器、化学传感器、生物传感器等新型传感器，为智能传感器提供了新的信息来源。

（4）光电传感器的智能化发展

目前国内外学者普遍认为，智能光电传感器是由传统的光电传感器和微处理器相结合而构成的，它充分利用计算机的计算和存储能力，对传感器的数据进行处理，并能对它的内部行为进行调节，使采集的数据最佳。智能光电传感器的功能有：自补偿能力，自校准功能，自诊断功能，数值处理功能，双向通信功能，信息存储和记忆功能，数字量输出功能。随着科学技术的发展，智能传感器的功能将逐步增强，它将利用人工神经网、人工智能、信息处理技术，使传感器具有更高级的智能.具有分析、判断、自适应、自学习的功能、可以完成图像识别、特征检测、多维检测等复杂任务。

3结论

总之，近年来光电传感器技术得到了较大的发展，同时也有利地推动着各个技术领域的发展与进步。有理由相信：当光电传感器技术产生较快的发展时，必将为信息技术领域及其他技术领域的新发展、新进步带来新的动力与活力。

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河南工学院 河南 新乡 453003