光电子技术

　　光电子技术，其全称是光电子信息技术，该技术的核心内容是进行电能和光能的转换，是科学技术中的一种全新的技术，其涵盖了材料科学、精细加工、半导体材料以及固体物理等，是多个领域的综合体。

光电子技术发展史

　　光学的发展历程古老又漫长，电子学的发展则相对较短。光电子学作为这两个学科的交叉点是一门新型的学科。19世纪麦克斯韦的经典电磁理论证明了光的电磁性。1917年爱因斯坦提出了光的辐射与吸收。

　　在20世纪60年代以前光学与电子学仍然是两门独立的学科。直到1960年世界diyi台激光器诞生，激光的发明对人类的社会活动产生了广泛而深刻的影响。作为高技术的研究成果，它不仅广泛应用于科学技术研究的各个前沿领域，而且已经在人类和生活的许多方面得到了大量的应用，与激光相关的产业已经在形成了超过千亿美元的年产值。

　　70年代以来，半导体激光器和光纤技术的突破，促进了光线传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展，从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科之间的相互渗透，形成了一个边沿的研究领域，即光电子学。

光电子技术的发展现状

　　1、国内发展现状

　　我国的光电子技术发展起步较晚，但是在我国的发展十分迅速，已经达到世界先进水平，与Z先发展光电子技术的发达国家之间的差距不断缩小，已经达到接近水平。

　　光电子技术在国内取得如此大的成就，主要受益于我国政府对科学技术的重视和大力投入。在电子领域的各个方面，我国皆取得了不错的发展成绩，许多方面达到了世界的先进水平，比如在光收发模块、探测器等一些光电子器件上，水准很高，技术水平相当先进，市场份额占比不论是国内还是世界范围内，都有极大的竞争力。

　　在我国，光电子技术的发展存在明显的地区差异性，光电子技术的先进发展主要集中在我国的几个发达地区，比如珠江三角洲地区、长江三角洲地区以及渤海湾地区，这主要是由目前我国区域经济发展现状决定的。另外，在这些发达的地区，高等院校较多，研究所也多，给光电子技术的研发和发展提供了巨大的技术力量保障。

　　2、国外发展现状

　　国外的光电子技术的发展和应用参差不齐，Z为先进的是美国、日本以及欧洲一些国家。

　　尤其是美国，特别看重光电子技术在未来的发展和应用，并将光电子技术列为21世纪Z为重要的战略性技术之一，并进行了大量的研究投入。日本在光电子技术方面，近些年来发展十分迅猛，在国际市场上占据着重要地位。欧洲地区的光电子技术发展和应用，以德国Z为先进和典型，德国对光电子技术的投入研究较早，进行了大量的研究，因此积累了许多宝贵的研究成果和发展经验，技术基础十分强大。

　　随着化的深入发展，“地球村”理念逐步形成，使范围内的人类更加紧密地联系在一起，信息通信十分便捷和快速，并对未来的信息产业提出了更高的需求。光电子技术在信息产业方面所做出的重大贡献，对于信息交流的促进有着关键的作用。

　　另外，当今世界的互联网技术发展迅速，俨然已经成为互联网的时代。在高速发展的互联网环境下，对信息传输的需求无论是数量上还是效率上，都有着更高的要求，为了满足这个巨大的要求，发展光电子技术无疑是Z佳选择。

光电子技术的方向和热点

　　光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注，反过来又进一步促进了光电子技术及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息处理等。光电子技术不断地向前发展，特别是近年来，出现了很多新的发展趋势和研究热点。

　　1、激光及全息技术

　　多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成了多个应用技术领域，比如光电技术、激光YL与光子生物学、激光加工技术、激光检测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、激光化学、量子光学、激光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、激光武器等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。

　　激光全息三维图像的研究已经进行了40多年，在经济、生活领域已具有多种应用。传统的全息摄影技术本质上是一种模拟的非实时性的繁琐的纯光学技术，近年来兴起的数字信息处理技术及有关器件设备(计算机、数码摄像机、CCD器件、新型液晶显示屏、空间光调制器、因特网等)和自动化控制技术不断冲击着传统的全息摄影技术，一些全息公司(如美国斑马图像公司等)推出了数字激光全息图，使它有了新的发展。

　　2、大容量光存储技术

　　现代化信息社会对大容量、高速度的存储系统有着日益增长的需求。传统存储使用的磁盘技术发展相当成熟，但是它遇到两方面的困难：一是尺寸限制，二是信噪比难以提高。

　　光盘作为存储介质和光电子技术的使用，是大幅度提高存储容量的出路。采用短波长的半导体激光器，可以大幅度降低介质写读斑的大小，提高存储容量。

　　为进一步提高存储容量，一方面使用更短波长的的激光器进行光斑压缩;另一方面，也可通过改变存储介质和存储方法来提高存储量。与此同时，发展新型的集成激光器面阵和高密度半导体低维结构高速空间光调制器也将促进高密度存储技术的发展。

　　近场光学存储，以超衍射分辨为特征，从根本上克服了点存储的密度极限限制，无疑是光盘存储的重要发展方向。其技术难点集中在近场距离的控制上，通过适当的技术手段，保持头盘间距能够限制在近场范围之内，近场存储有望成为下一代盘式存储的主要技术手段。

　　3、光互连、光计算技术

　　在因特网迅速发展的今天，信息快速入网和出网的分派能力决定系统所传输的巨大信息量能实时利用的有效性。相对于光信息传输器件来说，光信息交换互连技术器件的发展不如光信息传输的发展快，因此有必要加强对光交换技术的研究。

　　光互连技术的内容主要包括光交换网络和电子计算机的光互连，这是在信息光学中Z有广泛应用前景的研究领域。在光交换网络的光互连中，还应多研究在集成光学中的光波导交换开关、自由空间光学中的多级交换网络。

　　在电子计算机的光互连中，还应多研究芯片间的自由空间和波导光互连，插件板之间的自由空间和波导光互连，多处理器之间的自由空间或光纤互连及并行计算机的光学总成等。

　　以数值计算为目的的光计算研究分为专用性的光计算系统和通用性的光计算系统两大领域，数值的光学处理又分为模拟量编码和数字量编码两种。专用性计算系统主要包括以光学矩阵运算为主导的光学代数运算器通用的光计算系统的算法和体系，主要借助于已有的并行计算机的算法和体系。

　　在光互连和光计算领域的研究方面，国外的研究人员已经开始研究在路由器中用全光学矩阵开关来取代原有的电开关，并在光计算方面也取得了进展。

光电子技术的应用领域

　　1、信息领域

　　当今时代，是一个信息化高速发展的时代，无论是现在还是未来，都离不开信息化的支撑。在信息化发展过程中，信息传输和处理流量正呈现质的增长，传统的电子技术已经无法满足当今时代巨大的信息传输和处理。

　　而光子技术的应用，与电子技术进行wan美的融合，并产生全新的光电子技术，能够极大扩大信息容量和信息传输速率，比起传统的电子技术优势巨大，能够有效促进信息产业的快速发展。

　　当前在信息领域已经开始大范围开展光电子技术的应用，并取得了极好的影响效果，为信息产业的蓬勃发展带来了更多的可能和广阔空间，提升了信息领域的发展潜力。

　　2、能源领域

　　能源是地球上赖以生存的重要发展来源。在过去的许多年发展中，世界对能源的需求巨大，依靠传统能源取得了良好的发展成效。但是与此同时，世界发展在能源方面也逐渐显现出诸多发展瓶颈，主要是传统能源的枯竭，以及世界对环境保护的呼声越来越大。

　　当前的主要办法就是进行清洁能源的生产和利用。如何研发出既清洁环保，又能够GX利用的新能源，成为当今世界能源研究的主要议题。

　　光电子技术，能够将光能转化成热能的这一伟大功能，使得其在新能源领域备受关注，具有极大的新能源产业潜力，市场前景十分广阔。目前在世界范围内，尤其是在一些发达国家中，利用光电子技术获取新能源的方式已经得到应用，在我国也已经进行了初步的应用。

　　3、汽车领域

　　汽车是当今世界Z主要的交通工具之一，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对汽车的市场需求不断扩大。在汽车领域，人们开始越来越注重汽车的整体功率、能耗、舒适度以及外观等因素，这就意味着需要更加先进的汽车生产技术。

　　光电子技术在汽车领域的应用，使得汽车的功率转化大大提升，并且通过光电子技术，能够对汽车生产材料进行高精度的加工，极大提升了汽车的整体质量和舒适度，减少汽车在使用中的损耗。

　　4、环境领域

　　地球环境是人类生存的基本条件，保护环境，是人类共同的责任。步入21世纪以来，世界范围内的工业生产已经到了一个相对成熟的水平，与此同时，工业的生产和发展对环境造成了极大的损耗，比如逐渐出现的变暖问题和厄尔尼诺现象等，给地球环境造成了恶劣的影响。

　　人们对生活质量的要求越来越高，环境保护意识越来越强，亟须研发出能够遏制环境逐渐恶化的先进技术。在这种情况下，光电子技术给环境保护和污染治理带来了全新的希望，其通过高精度传感器的制造，能够对环境中污染物的浓度进行准确的测量，并进行有效的治理与防护。

　　5、军事领域

　　一个国家的军事基础，是一个国家安全力量的巨大保障。光电子技术在军事领域的应用，能够极大加强国防军事力量，并有着广阔的应用前景。

　　通过光电子技术，能够制造先进的激光制导武器，目前，这方面许多发达国家正在加大力度进行研发和应用。另外，光电子技术能够形成更加有效的图像传感器，使得单兵作战更加强化，得到许多国家的重视。

　　6、YL领域

　　随着生活水平的提升，人们越来越开始注重YL健康。光电子技术在YL领域的应用主要是通过激光来ZL一些以传统ZL手段难以解决的疾病，比如通过激光进行角膜的切除手术和ZL，能够帮助人类矫正视力。随着光电子技术在YL领域中的应用，以相关设备进行手术，能够使手术更加jing准，治LX果更好，提升手术的成功率和稳定程度。

光电子技术的发展趋势

　　光电子技术已经不再停留于过往简单的光发射、调制、传输和传感活动的单向功能状况，目前已经充分汲取光子学、电光学的系统理论，大部分光电子部件集中分布在不同导体设备和光探测器内部，对于集成模块产生收发效果，同时连接调制器和波长变换器等创新形式的装置结构，简单来说，光电子产业是由相关基础设施和技术支撑的综合产业形式。

　　1、显示技术规格的优化

　　在光电子技术现状的引导下，内部研究人员应该集中一切力量对信息显示模式做出调整。根据过往实际数据研究，人们不同感官潜能对外界信息的获取途径上，以视觉功能Z为突出，不同信息结构都应该利用显示形式展现，显示模式的转变和强化已经成为这门技术领域不可或缺的基准内容。

　　面对夜视、激光以及全信息技术的争相涌现，和波导光学和集成光学的调整和延展目标，我国内部实力积攒效果仍旧不足。显示功能涉及产业形式比较繁多，是一门综合性技术产业，加上我国研究活动起步较晚，因此与外国先进技术差距较大。

　　我国的显示技术在工艺模式和关键部件生产环节中不够科学、系统，同时缺乏规模化的配套能力，部分部件和材料还是需要从外国进口得来。所以，必须加大对显示技术的创新和掌握能力，争取在Z短时间内完成该功能的振兴和发展工作。

　　2、创新应用趋势的分析

　　面对光电子产业迅猛发展局势和应用前景，不同国家分别将光电子技术分划到各自的综合发展方案当中，形成全范围的竞争形势，在美国ZD研究作用下，也已经建立若干个光子学研究部门，而我国在武汉地区也开始兴建“ZG光谷”规划ZX，经过一定时期的补充，在光电子产业的分析和应用层面上也达到了跻身世界先进队列的资格。

　　目前世界型光电子产业格局主要呈现以下发展趋势：

　　①全光网方向和光通信容量高速增长，并成为主流发展特征形势;

　　②光显示效果也向真彩色、高清晰度、平面化转变;

　　③光存储技术也将全新形式的技术和材料收取，转变为高密度、高速率的存储模式和系统形态;

　　④而光输入出产品则呈现高速化、低成本特征，光器件就向小型化、集成模块化过渡;

　　⑤激光技术利用超短波长、微加工优势完成与其它学科的融合，整体应用范围十分壮大。

　　在整个光子信息处理行业中，全光电子通信部件和集成器具等都将成为未来光电子行业的重要支持因素。这种产业体制早晚会替代传统电子规模形式，并一跃成为本世纪Z大规模的行业领域，为我国综合国力的发挥创造更多的基础条件。