光电产业分类课件

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,光電原理,高分子材料系,蕭倨南教師,98學年度第2學期,光電原理高分子材料系,1,第1章,光電工業概論,第1章光電工業概論,2,第1章 光電工業概論,1.1 光電科技,1.2 光的功用,1.3 光電的運作,1.4 光電工業,第1章 光電工業概論1.1 光電科技,3,1.1 光電科技,1.光電科技：,由光而來，以光學和電子學為基礎，而相互結合與應用的科學及技術。,1.1 光電科技 1.光電科技：,4,1.1 光電科技,2.光電名詞:,美國,Electro-Optics Technology,(光電科技),日本、歐洲,Opto-electronics Technology,(光電子科技),法國,Photonics Technology,(光子科技),1.1 光電科技2.光電名詞:,5,1.1 光電科技,3.,光電學科關係：,光學,光電科技 量子光學,光子科技,光電子科技 量子電子學,電子學,1.1 光電科技 3.光電學科關係：,6,1.1 光電科技,4.光電發展與各項科技關係：,縱向,上游：基礎研究,中游：技術開發,下游：工業產品的生產與銷售,1.1 光電科技4.光電發展與各項科技關係：,7,1.1 光電科技,橫向突破電子及機械的極限,資訊、電訊、機械加工、自動化、,能源、材料處理、化工、醫療、,國防、家電用品等。,1.1 光電科技 橫向突破電子及機械的極限,8,1.1 光電科技,1.1 光電科技,9,1.1 光電科技,5.光電科技分類：,(1)傳統光學 照像機、望遠鏡、,光學器材、鏡片等。,(2)雷射,(3)光電子 發光二極體、光檢測器、,液晶顯示器等。,(4)光纖,(5)電子光學 電視影像管、電子顯微鏡等。,1.1 光電科技5.光電科技分類：,10,1.1 光電科技,6.光電技術特色：,(1)將電磁波的應用從微波的領域經紅外線,伸展到可見光及紫外線區域。,(2)能處理空間問題從靜態影像到多媒體,視訊。,(3)能處理相位訊息從靜態影像到立體,影像。,(4)已進入微小化、積體化及趨向主動化。,1.1 光電科技6.光電技術特色：,11,1.2 光的功用,1.電磁波,1.2 光的功用1.電磁波,12,1.2 光的功用,1.2 光的功用,13,1.2 光的功用,電磁波：電磁幅射以波的形式運動，各種電磁波速度在真光、空氣中皆以光速 3x10,8,m/s。,可見光：人類視網膜對電磁波有反應的區域，其在眼睛引起不同的靈敏度感覺是為顏色，最靈敏的波長在0.56微米。而單頻波稱單色波。,紫外線：太陽為主要來源，和高層大氣的原子相互作用產生離子，在地表90km大氣中形成電離層。,1.2 光的功用電磁波：電磁幅射以波的形式運動，各種電磁波速,14,1.2 光的功用,紅外線：由分子及熱物體所產生，可用於追縱、搜索、幅射線測定、光譜放射線測定、熱像儀。,微波：由電子儀器產生，或熱物體產生。,無線電波：由振盪電路產生，用為電視機、收音機、行動電話的廣播系統。,1.2 光的功用紅外線：由分子及熱物體所產生，可用於追縱、搜,15,1.2 光的功用,2.光學發展史,(1)啟蒙時期：15世紀末16世紀初。,(2)幾何光學時期：,藉反射、折射定律之研究，發明望遠鏡、顯微鏡等光學儀器。,(3)光波動時期：,研究干涉、繞射、偏振等現象，以確認光是電磁波的一種。,1.2 光的功用2.光學發展史,16,1.2 光的功用,(4)量子光學時期：,確立光的粒子性及波動性，並發現光電效應等光波動性的應用。,(5)現代光學時期：,1960年成功製成第1台紅寶石雷射，接著光碟機、CD、全像術、光纖陸續問世。20世紀末，光電池、光電感測所須的發光二極體、光電晶體、雷射半導體元件的發展。,1.2 光的功用 (4)量子光學時期：,17,1.2 光的功用,3.,光能做什麼,(1)傳遞資訊,光纖通信、影像電話、紅外線傳輸、,紅外線監視器、頭配顯示器。,(2)量測,光學干涉、光纖感測、偏極光量測、全像,量測、疊紋量測、經緯儀、雷射測距、紅外線,測溫儀、雷射雷達。,1.2 光的功用3.光能做什麼,18,1.2 光的功用,(3),讀取,光碟機、光電基因晶片、電子式掃描、,電視監視器、光學尺。,(4),寫,雷射印表機、雷射修阻器。,(5)切割、熔接,雷射加工、雷射醫療。,1.2 光的功用 (3)讀取,19,1.2 光的功用,(6),傳送,室內外照明、掃描器導光板、LCD背光板、,汽車反光板。,(7),發電,太陽電池、雷射核融合。,(8),瞄準,光學對正、飛彈導引、光電精密機械定位。,1.2 光的功用 (6)傳送,20,1.2 光的功用,4.光的性質,(1),子,(Particle models),1621:W.Snell(英):折射(Snells Law),1637:R.Descartes(法):折射,反射,1664:P.Fermat觀察,(a)自然界遵最短距為,(b)光速有限,Fermat Principle 為幾何光學基楚礎,1704:I.Newton:鏡,色散現象,(Dispersion),1.2 光的功用4.光的性質,21,1.2 光的功用,(2)波動(wave theory),1665:F.M.grimaldi:繞射,R.Hooke:干涉,1779:C.Huygens:惠斯第二波前,1802:T.Young:雙狹縫干涉,1815:A.Fresnel:繞射,偏極光反射(Fresnel eq.),橫波(transverse wave),1.2 光的功用(2)波動(wave theory),22,1.2 光的功用,(3)量子論,：,波雙重性(particle-wave duality),波動,E=h P=h/,波傳播：1.干涉 2.繞射 3.偏振,子,=E/h =h/p,與物質互作用：1.光發射 2.光吸收 3.光電效應,1.2 光的功用(3)量子論：波雙重性(particle,23,1.2 光的功用,5.光學的研究方向,(1)幾何光學(光學系統設計)：光學儀器,(2)波動光學(物理光學)：,繞射(傅氏光學)：光學訊息處理,偏極(晶體光學)：非線性光學,干涉(干涉、疊紋、全像術)：精密,量測儀器,1.2 光的功用5.光學的研究方向,24,1.2 光的功用,(3),量子光學：非線性光學、雷射光譜學、,超短脈衝技術,(4)光電子學：雷射檢測、光纖檢測,1.2 光的功用 (3)量子光學：非線性光學、雷射光譜學,25,1.3 光電產品類型,1.光電產業分類,(1)光通訊,光纖通訊及紅外線傳輸。,(2)光資訊,光碟機、光碟片、影像掃描器、數位相機、,雷射印表機。,(3)雷射加工,切割、鑽孔、銲接、電阻修整、雕刻、熱處理、,表面披覆。,1.3 光電產品類型1.光電產業分類,26,1.3 光電產品類型,(4),光電檢測及控制,光學檢測、雷射檢測、光纖檢測、機器視覺、,地球環境監視、光纖陀螺儀、雷射陀螺儀。,(5)雷射醫療,外科及眼科手術、臉部斑點去除、內視鏡。,(6),光電元件及材料,發光二極體、雷射二極體、檢知器、液晶顯示器、,太陽電池。,1.3 光電產品類型 (4)光電檢測及控制,27,1.3 光電產品類型,(7)光學元件及器材,透鏡、錂鏡、面鏡、塑膠鏡片、照相機、,攝影機、光學儀器。,(8)微機電,微小光學元件、數位微小鏡片元件、,微干涉儀。,1.3 光電產品類型 (7)光學元件及器材,28,1.3 光電的運作,1.光電元件,(光電材料、磊晶片、發光元件、感光元件、太陽電池等),(1)發光元件：電能轉換光能，適可見光譜、,紅外線光的發光二極體、,雷射二極體、電漿發光元件。,1.3 光電的運作1.光電元件,29,1.3 光電的運作,(2),受光元件：光能轉換電的訊號，適可見光,、紅外線的有機二極體、接觸,式影像感測器、光電晶體、,電荷耦合元件、太陽電池等。,(3)複合元件：光耦合器、光斷續器等。,1.3 光電的運作 (2)受光元件：光能轉換電的訊號，適可,30,1.3 光電的運作,2.系統,由若干具有一定功能相互關聯,元件,或,模組,組合而成，以完成某一特定需要。,如機車引擎系統,元件：汽缸、活塞、電源線、螺絲等,模組：火星塞等。,1.3 光電的運作2.系統,31,1.3 光電的運作,3.,光電系統,光源以照射於目標或由目標自行幅射，,多個鏡片組成光學系統，,光電轉換的檢知器，,電子訊號的放大處理及資料傳輸，,儲存及分析等。,1.3 光電的運作3.光電系統,32,1.3 光電的運作,光電系統方塊圖,1.3 光電的運作光電系統方塊圖,33,1.3 光電的運作,4.,微光機電系統,又稱智慧型系統。,利用,矽,微加工將微小機械結構、,電子與光學性質整合在,單一半導體晶片,。,具有獨特能力，開展將光學元件與次系統整合成精緻、價廉的形式潛力。,1.3 光電的運作4.微光機電系統,34,1.3 光電的運作,微系統,集微型機構、微型感測器、微執行器、信號處理、控制電路、控制介面、通訊和電源等。,矽,微加工技術,矽的強度、硬度、楊式係數同鐵，密度同鋁，熱傳導率同鎢。,在一片矽片上同時製造成千個微系統元件或微系統。,1.3 光電的運作微系統,35,1.3 光電的運作,微系統特色,矽為主要材料，具優良機械和電氣性質。,體積小、重量輕、省電、慣性小、反應快。,1.3 光電的運作微系統特色,36,1.3 光電的運作,微系統的技術領域和學科關係,1.3 光電的運作微系統的技術領域和學科關係,37,1.4 光電工業,1.工業分類(,光電科技工業協進會,),(1)光電,使用性質,不同，分為,七大領域,：,a.光電材料與元件 b.光電顯示器,c.光學元件與器材 d.光輸入,e.光儲存 f.光纖通訊,g.雷射及其他光電應用,1.4 光電工業1.工業分類(光電科技工業協進會),38,1.4 光電工業,(2)依照,產品性質,，分為,五個項目,：,a.光資訊包括光碟機、影像掃描器、傳真機、,雷射印表機等。,b.光電元件包括發光二極體、液晶顯示器、,光耦合器等。,c.光學器材包括相機、鏡片、投影機、幻燈片、,望遠鏡等。,d.光纖通訊包括光纖、光傳輸系統之接受器,及連接器等。,e.光電應用包括光電檢測與控制、雷射加工與,醫療等。,1.4 光電工業(2)依照產品性質，分為五個項目：,39,1.4 光電工業,2.未來市場發展具有潛力和空間的產品：,(1)發光二極體。,(2)液晶顯示器：,包括TN、STN-LCD及TFT-LCD等。,(3)數位相機。,(4)光儲存器：,a.光碟機：,包括CD-ROM型光碟機，CD-RW型光碟機,及DVD光碟機。,b.光碟片：,包括CD-R光碟片，CD-RW光碟片及,DVD光碟片。,1.4 光電工業2.未來市場發展具有潛力和空間的產品：,40,1.4 光電工業,3.發展性產品產業結構和概況,(1)發光二極體,（Light Emitting Diode,LED）：,a.可見光LED：,（a）下游產業概況：,材料：晶粒。產品：燈泡型LED、,數字顯示LED、點矩陣顯示LED。,（b）中游產業概況：,材料：磊晶。產品：晶粒。,(c）上游產業概況：,材料：As、Ga、In、P。產品：單晶、磊晶片,1.4 光電工業3.發展性產品產業結構和概況,41,1.4 光電工業,b.紅外光LED：,(a）lamps：,應用在遙控器與電子零件方面,（b）零組件：,可作為光斷續器、光耦合器。,（c）數據傳輸模組：,應用在電腦周邊跟行動電話。,1.4 光電工業 b.紅外光LED：,42,1.4 光電工業,(2)液晶顯示器：,上游：液晶面版之原料及機器設備,中游：液晶面版製造與模組組裝,下游：液晶面版之應用產品,1.4 光電工業(2)液晶顯示器：,43,1.4 光電工業,尺寸,顏色,應用,TN,扭轉向列型,1-3吋,單色,計算機、手錶、家電遙控器、呼叫器、遊戲機,STN,超扭轉向列型,1-10吋,單色、彩色,PDA、掌上型電腦、行動電話,TFT,薄膜電晶體,6