光电子技术(论文)_光电子论文
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光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。
光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能。
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).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.中国盟掺铒光纤放大器(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 1.55mDFB 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.我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域, 与世界发达国家几乎同 时起步.但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限, 而国际上光电子 产业已经进入加速发展阶段, 留给我们的时间只有三到五年, 如果我们不在目前产业化的技 术发展阶段进入,就会失去大好时机.机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的 力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人.如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力, 就会给外国竞争者提供进 入并占领下几代技术市场的机会.因而在关键器件,部件等方面,要通过引进社会资金和风 险投资,知识产权入股,开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研 人员成果转化.只要贯彻有“有所为,有所不为”的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破 行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一 定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模 经济 ,取得我国 在该领域应有的市场份额.1
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