光電子學(xué)與光子學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-11-17
光電子學(xué)與光子學(xué)的視頻教程
從零開(kāi)始學(xué)散熱——常見(jiàn)電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)分析和解決思路實(shí)例分析總結(jié)
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光電子學(xué)與光子學(xué)的實(shí)例教程
圖六
（a） 單層MoS2壓電電子學(xué)器件
（b ）壓電電子學(xué)效應(yīng)對(duì)單層MoS2的非對(duì)稱(chēng)調(diào)制
（c） 壓電光電子學(xué)效應(yīng)對(duì)光電流的調(diào)制機(jī)理
【成果七】壓電光子學(xué)：從基礎(chǔ)，到材料及應(yīng)用
香港理工大學(xué)郝建華教授和日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所徐超男教授（共同通訊）合作在MRS Bulletin上發(fā)表了題為“Piezophotonics: From fundamentals and materials to applications”的綜述論文。文章系統(tǒng)總結(jié)了壓電光子學(xué)效應(yīng)的基本原理，材料的選擇到應(yīng)用。壓電光子學(xué)是材料的壓電性質(zhì)和光激發(fā)的耦合效應(yīng)。金屬激活離子可以在這過(guò)程中扮演重要作用。首先作者介紹了壓電光子學(xué)的基本原理包括力致發(fā)光；其次介紹了有代表性材料的具體應(yīng)用，譬如基于壓電光子學(xué)效應(yīng)的磁場(chǎng)耦合多色發(fā)光等；最后文章對(duì)近年有代表性研究和工作進(jìn)行了總結(jié)和介紹，為新型壓電光電子學(xué)器件，磁光學(xué)傳感，非破壞性環(huán)境監(jiān)測(cè)，新型光源和顯示技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供重要參考和思路。(Hao, J., & Xu, C. (2018). Piezophotonics: From fundamentals and materials to applications. MRS Bulletin, 43(12), 965-969.)
圖七
（a）壓電光子學(xué)和磁致發(fā)光的耦合示意圖
（b）壓電光子學(xué)效應(yīng)所用的金屬離子常用元素
（c） 壓電光子學(xué)效應(yīng)發(fā)光的能級(jí)圖
（d）多場(chǎng)激發(fā)的發(fā)光示意圖
展開(kāi) 如圖三所示，在幾種不同層數(shù)結(jié)構(gòu)中的最優(yōu)到達(dá)情形中，出口波導(dǎo)都會(huì)聚了比大部分其他波導(dǎo)更高的光強(qiáng)，而經(jīng)典情形是當(dāng)出口節(jié)點(diǎn)達(dá)到最優(yōu)時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)的光強(qiáng)實(shí)現(xiàn)平均分配，因而最優(yōu)到達(dá)效率非常低。
研究人員進(jìn)一步分析了量子行走和經(jīng)典隨機(jī)行走在六方粘合樹(shù)結(jié)構(gòu)上的“快速到達(dá)”表現(xiàn)隨著結(jié)構(gòu)層數(shù)的量化關(guān)系。量子最優(yōu)到達(dá)效率始終比經(jīng)典最優(yōu)到達(dá)效率高一個(gè)多數(shù)量級(jí)。而且對(duì)于最優(yōu)到達(dá)效率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)演化長(zhǎng)度，量子算法和經(jīng)典算法分別需要與粘合樹(shù)層數(shù)呈線(xiàn)性及平方關(guān)系的演化長(zhǎng)度。也就是說(shuō)，量子算法對(duì)于“快速到達(dá)”問(wèn)題在更大的任務(wù)尺寸上具有更大的優(yōu)勢(shì)。
圖三：結(jié)構(gòu)復(fù)雜度不斷增大的量子“快速到達(dá)”實(shí)驗(yàn)結(jié)果
金賢敏研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)理論創(chuàng)新、高精度的芯片制備、單光子級(jí)的注入和成像等一系列努力，最終首次在復(fù)雜六方粘合樹(shù)結(jié)構(gòu)“快速到達(dá)”問(wèn)題中成功實(shí)現(xiàn)量子加速優(yōu)勢(shì)。光量子集成芯片中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果在最優(yōu)到達(dá)效率及最優(yōu)演化長(zhǎng)度兩方面都吻合的很好，這與研究團(tuán)隊(duì)過(guò)去三年所發(fā)展的飛秒激光直寫(xiě)制備三維光量子集成芯片的精準(zhǔn)工藝是分不開(kāi)的。
金賢敏研究團(tuán)隊(duì)所發(fā)展的基于三維光子集成芯片的大規(guī)模量子演化系統(tǒng)，使得研發(fā)各種物理系統(tǒng)可擴(kuò)展的專(zhuān)用光量子計(jì)算原型機(jī)成為可能。同時(shí)，這種粘合樹(shù)結(jié)構(gòu)很容易讓人聯(lián)想到計(jì)算機(jī)科學(xué)中的二元樹(shù)或決策樹(shù)，若能將量子算法運(yùn)用到計(jì)算機(jī)科學(xué)中的優(yōu)化、管理、及信息搜尋等各種實(shí)際問(wèn)題中去，有望極大地推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。還有望用來(lái)解決許多跨學(xué)科交叉的科學(xué)問(wèn)題并衍生新興研究領(lǐng)域，比如與實(shí)驗(yàn)室天文學(xué)模擬、量子人工智能[Physical Review Letters 120, 240501 (2018)]、量子拓?fù)?em>光子學(xué)[arXiv:1810.01435 (2018)]、生物醫(yī)藥及成像等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的綜合性研究。
展開(kāi) 光電子學(xué)（optoelectronic或optronics）絕不僅僅是光子學(xué)的一個(gè)子領(lǐng)域，而是光學(xué)和電子學(xué)交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵學(xué)科，推動(dòng)著通信、成像、傳感和能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。盡管光電子學(xué)位于兩個(gè)物理領(lǐng)域的交叉地帶，但同時(shí)又具有其獨(dú)特的器件體系，主要涉及光的發(fā)射或探測(cè)。
就此而言，光電器件（optoelectronic devices）要么使用光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電輸出，要么采用電輸入并將其轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。光電器件也可以歸類(lèi)為能量轉(zhuǎn)
這類(lèi)器件對(duì)于許多高科技行業(yè)都至關(guān)重要，包括汽車(chē)、軍事和國(guó)防、航空航天、能源、醫(yī)療、消費(fèi)類(lèi)電子和電信行業(yè)。
當(dāng)今的一些主要光電組件包括：
光電二極管
激光二極管
發(fā)光二極管（LED）和micro-LED
光敏電阻
太陽(yáng)能電池（光伏器件）
光纖電纜
光電晶體管
光電探測(cè)器
在這些行業(yè)中，光電器件廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括：
攝像頭
醫(yī)療成像/醫(yī)療傳感器（內(nèi)窺鏡等）
醫(yī)療診斷（心率監(jiān)測(cè)器等）
激光雷達(dá)和其他汽車(chē)傳感器
顯示器
遠(yuǎn)程制導(dǎo)系統(tǒng)
激光
日常電子產(chǎn)品，從智能手機(jī)和智能手表到LED照明、咖啡機(jī)和現(xiàn)代家用電器
光敏開(kāi)關(guān)設(shè)備
激光打印機(jī)
“光電子學(xué)”與“電子學(xué)和光學(xué)”
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電子學(xué)和光學(xué)系統(tǒng)，使用電子來(lái)傳輸電磁信息信號(hào)。光電子學(xué)與傳統(tǒng)電子學(xué)有所不同，因?yàn)樗€包含來(lái)自光的信息，涵蓋紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外波長(zhǎng)。
不同于對(duì)光進(jìn)行被動(dòng)調(diào)制的純光學(xué)系統(tǒng)（如反射鏡、透鏡和濾光片），光電器件會(huì)主動(dòng)地轉(zhuǎn)換光信號(hào)和電信號(hào)，從而為攝像頭、光纖、激光和光電探測(cè)器等技術(shù)提供支持。這些器件能夠更直接地與穿過(guò)光學(xué)元件的光波的電磁場(chǎng)相互作用，例如與偏振相互作用。
展開(kāi) ——Timothy Creazzo, Phase Sensitive Innovation公司”
AIM Photonics和Analog Photonics通過(guò)AP_SUNY PDK 4.0a的統(tǒng)計(jì)學(xué)緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。
圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計(jì)60多個(gè)）
?
行業(yè)需求
廣闊的商業(yè)市場(chǎng)對(duì)制造成本和可擴(kuò)展性的需求驅(qū)動(dòng)著設(shè)計(jì)流程的不斷成熟。近年來(lái)，光子工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）的推出顯著提高了光子設(shè)計(jì)的抽象水平和生產(chǎn)力，這是通過(guò)采用先進(jìn)的光電子集成電路級(jí)設(shè)計(jì)流程才得以實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動(dòng)化工具CML Compiler。
為了滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)提高良率、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的需求，支持統(tǒng)計(jì)學(xué)功能的PDK和設(shè)計(jì)流程變得尤其重要。準(zhǔn)確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復(fù)原型迭代的費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)周期，提高良率，最大化投資回報(bào)。
AP_SUNY PDK套件
AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了支持統(tǒng)計(jì)模型的PDK套件，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
展開(kāi) ——Timothy Creazzo, Phase Sensitive Innovation公司”
AIM Photonics和Analog Photonics通過(guò)AP_SUNY PDK 4.0a的統(tǒng)計(jì)學(xué)緊湊模型，最大化光子芯片的可制造性。
圖1：部分AP_SUNY v4.0a CML中的INTERCONNECT緊湊模型（共計(jì)60多個(gè)）
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行業(yè)需求
廣闊的商業(yè)市場(chǎng)對(duì)制造成本和可擴(kuò)展性的需求驅(qū)動(dòng)著設(shè)計(jì)流程的不斷成熟。近年來(lái)，光子工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）的推出顯著提高了光子設(shè)計(jì)的抽象水平和生產(chǎn)力，這是通過(guò)采用先進(jìn)的光電子集成電路級(jí)設(shè)計(jì)流程才得以實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)流程包括使用Ansys Lumerical的光電子集成電路仿真工具INTERCONNECT以及緊湊模型自動(dòng)化工具CML Compiler。
為了滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)提高良率、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的需求，支持統(tǒng)計(jì)學(xué)功能的PDK和設(shè)計(jì)流程變得尤其重要。準(zhǔn)確模擬工藝制造偏差可以降低高昂的反復(fù)原型迭代的費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)周期，提高良率，最大化投資回報(bào)。
AP_SUNY PDK套件
AIM Photonics、NY CREATES、Analog Photonics和Ansys Lumerical 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了支持統(tǒng)計(jì)模型的PDK套件，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
展開(kāi) 
光電子學(xué)與光子學(xué)的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
光電子學(xué)與光子學(xué)的最新內(nèi)容
在過(guò)去的幾十年中，電子和光子學(xué)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，顯著改進(jìn)了數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。
表面等離子體光子學(xué)描述了在金屬-電介質(zhì)界面上對(duì)光信號(hào)進(jìn)行納米級(jí)（十億分之一米）操作。受光子學(xué)的啟發(fā)，表面等離子體光子學(xué)利用了金屬納米結(jié)構(gòu)的獨(dú)特屬性，使得在近原子尺度下傳輸光信號(hào)成為可能。
在同一半導(dǎo)體芯片上集成傳統(tǒng)的光子學(xué)和電子學(xué)與表面等離子體光子學(xué)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可創(chuàng)造出超高速的計(jì)算機(jī)芯片和光通信器件
<p>Ansys光學(xué)與光子學(xué)解決方案提供功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和驗(yàn)證仿真軟件，可幫助設(shè)計(jì)師更快地開(kāi)發(fā)出卓越的光學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)提升產(chǎn)品的性能、可靠性和良率。在最新發(fā)布的2026 R1 新版本中，通過(guò)簡(jiǎn)化的雜散光分析工作流程，Ansys Zemax OpticStudio 與 Ansys Speos for NX 之間強(qiáng)大的光學(xué)設(shè)計(jì)交換 (ODX) 以及實(shí)用的 NEST 容差，推動(dòng)了光學(xué)和光子工程的發(fā)展；Synopsys
Ansys | 什么是光電子學(xué)？1個(gè)月前
光電子學(xué)（optoelectronic或optronics）絕不僅僅是光子學(xué)的一個(gè)子領(lǐng)域，而是光學(xué)和電子學(xué)交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵學(xué)科，推動(dòng)著通信、成像、傳感和能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。盡管光電子學(xué)位于兩個(gè)物理領(lǐng)域的交叉地帶，但同時(shí)又具有其獨(dú)特的器件體系，主要涉及光的發(fā)射或探測(cè)。
就此而言，光電器件（optoelectronic devices）要么使用光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電輸出，要么采用電輸入并將其轉(zhuǎn)換為光信號(hào)
寫(xiě)在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場(chǎng)……這些術(shù)語(yǔ)是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術(shù)原理和演進(jìn)趨勢(shì)，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專(zhuān)題，邀您一起探索仿真世界。本專(zhuān)題將以“一期一會(huì)”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計(jì)及電磁仿真、光學(xué)、光子學(xué)、半導(dǎo)體、自動(dòng)駕駛、汽車(chē)
聚碳酸酯(PC)是一種常用的工程塑料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)性能。PC在加工、貯存和應(yīng)用中都會(huì)與空氣接觸，外部環(huán)境極易對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響，使得材料發(fā)生不同程度的老化，影響其性能和服役壽命。
因此，本文基于高分子材料的老化動(dòng)力學(xué)模型k=f(I)·f(H)·f(T)，式中f(I)為輻照對(duì)材料損傷的函數(shù)描述，f(H)為濕度對(duì)材料損傷的函數(shù)描述，f(T)為溫度對(duì)材料損傷的函數(shù)描述，老化速率
2024年10月17日-19日，由中國(guó)電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)主辦的“2024年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議”在桂林召開(kāi)，本次會(huì)議以“跨域協(xié)同創(chuàng)新·機(jī)電賦能新質(zhì)”為主題，圍繞機(jī)械電子領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)、工程應(yīng)用等方向，邀請(qǐng)了中國(guó)工程院院士段寶巖、中國(guó)科學(xué)院院士張衛(wèi)紅、中國(guó)工程院院士陳學(xué)東等知名專(zhuān)家學(xué)者作報(bào)告。來(lái)自全國(guó)各高校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)的500多名行業(yè)專(zhuān)家及學(xué)者濟(jì)濟(jì)一堂，天洑受邀參加并發(fā)表主題報(bào)告。
<p>當(dāng)前，Ansys 2024 R2版本已正式發(fā)布，其最大亮點(diǎn)便是通過(guò)幫助客戶(hù)超越單一物理場(chǎng)仿真的限制，獲得對(duì)當(dāng)今復(fù)雜產(chǎn)品性能的多維度洞察，進(jìn)而重新定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)的邊界。</p><p>Ansys 2024 R2新版本的增強(qiáng)功能更是<strong>專(zhuān)注于縮短運(yùn)行時(shí)間，擴(kuò)展容量，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和提供硬件靈活性。</strong>這也使得Ansys多物理場(chǎng)仿真比以往更易于訪(fǎng)問(wèn)，且功能更強(qiáng)大。</p><p>
本小節(jié)將從流體動(dòng)力學(xué)方面來(lái)闡述熱設(shè)計(jì)。
進(jìn)行熱設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的理論是傳熱學(xué)和流體力學(xué)。傳熱學(xué)主要研究熱量傳遞的基本形式、傳熱機(jī)理以及傳熱計(jì)算方法。而流體力學(xué)主要研究流體流動(dòng)特性和流動(dòng)時(shí)阻力計(jì)算等。數(shù)值求解溫度場(chǎng)是基于流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果上的，流體流動(dòng)滿(mǎn)足三大守恒定律，包括質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒。
為了充分理解自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流的傳熱，有必要對(duì)流體動(dòng)力學(xué)有一個(gè)基本的了解。
流體是指任何沒(méi)有形式的物質(zhì)
Ansys Lumerical是業(yè)界領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具，其擁有完整的光子學(xué)仿真解決方案，支持全套光子學(xué)器件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真。器件和系統(tǒng)級(jí)工具無(wú)縫協(xié)作，讓設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ο嗷プ饔玫墓鈱W(xué)、電氣和熱效應(yīng)進(jìn)行建模仿真。產(chǎn)品之靈活的互操作性支持將多物理場(chǎng)仿真和光子電路仿真與第三方EDA工具相結(jié)合的各種工作流程，以幫助優(yōu)化產(chǎn)品性能、最大限度地降低物理原型制作成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
Ansys Lumerical是業(yè)界領(lǐng)先的光子學(xué)仿真工具，其擁有完整的光子學(xué)仿真解決方案，支持全套光子 學(xué)器件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)仿真。 器件和系統(tǒng)級(jí)工具無(wú)縫協(xié)作，讓設(shè)計(jì)人員能夠?qū)ο嗷プ饔玫墓鈱W(xué)、 電氣和熱效應(yīng)進(jìn)行建模仿真。
產(chǎn)品之間靈活的互操作性支持將多物理場(chǎng)仿真和光子電路仿真與第三方EDA 工具相結(jié)合的各種工作流程， 以幫助優(yōu)化產(chǎn)品性能、 大限度地降低物理原型制作成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間
