光电子技术概述

第一节　光电子技术概述

一、光电子技术在经济和科技发展中的作用

光电子技术对信息高速公路的建设具有举足轻重的推动作用

光电子技术在国家经济建设和科技发展中起着巨大的推动作用。如通过激光输出的脉冲能量，目前已达到13拍瓦（1拍瓦＝1×10¹⁵瓦），差不多是一个天文数字。再把激光用光学系统聚集，在焦点位置上的功率强度可达到10⁵拍瓦，温度非常高，可把最难熔的金属熔化，把所有硬壳物质气化。同样，用光电子技术也可取得最高的压强，得到最短的光脉冲。用光电子方法还可以做到最精密的刻画。例如，刻一条线做集成电路，要把这条线刻得越窄越好。线刻得越窄，集成电路体积就越小，就越紧凑化、小型化。如今，用激光的方法可使线条窄到0．18微米，最近用准分子激光可达到0．1微米，估计最终可达到50纳米。现在，应用光电子技术可得到最大的信息容量。从发展的角度看，如能制成光子计算机，它的速度要超过电子计算机。通信的保密安全是一个非常重要的问题。在目前阶段，用光电子方法做成光子通信系统是最安全的。另外，用光电子技术还可以得到最低的温度，可以把原子冷却到接近绝对零度。

光电子技术对传统产业的技术改造、新兴产业的发展、产业结构的调整优化也都起着巨大的促进作用。比如，激光加工对传统机械加工是一个很重要的升级，是一项全新的技术。汽车、轮船制造使用激光技术后，质量、产量都大大提高。另外，光电子技术还具有精密、准确、快速、高效等特点，有助于全面提高工业产品的加工水平，大幅度提高产品的附加值和竞争能力。同时，光电子技术派生出了许多新兴科学技术和高新技术产业，极大地推动了高新技术的发展和产业结构的调整优化。

在国防上，光电子技术也起着很重要的作用，可以说是国防现代化的重要支柱。在现代战争中已有大量光电子技术得到应用，如用于武器控制的光电精确制导，在战争中起着重要的作用。在作战时，光电子技术可以提供既快又准的信息，它将使己方看得更清楚、反应更快、打得更准，生存能力更强。在近十来年几次大的战争中，光电子技术都具有不可替代的作用。

不仅如此，在科学研究方面，利用光电子技术也创造了很多新的成果。美籍华裔科学家——朱棣文和李远哲，一位利用激光冷却并捕捉原子，另一位用分子束的激光探测研究化学反应动力学，分别获得了诺贝尔物理学奖和诺贝尔化学奖。

二、光电子技术的发展历程

众所周知，光是生命的源泉，它为人类提供青山绿水的生活环境和丰富的衣食住行的资源，光使我们能目睹五彩缤纷的世界，电和光带领人类进入高度发达的信息时代。但对人类来说，对电和光的了解经历了一个逐步推进的过程。电和电子大家都很熟悉，比如电话、电灯、电视、电子管等，然而对光子和光子技术就比较陌生，过去对光甚至有一种崇拜的意味。提起光想到最多的是黑暗中要有灯光，看远方的物体要用望远镜，看小的东西要用显微镜等。直到20世纪60年代以后，光子技术才开始慢慢地走进人类生活的舞台。现在大量使用的光笔、光盘、激光打印机、扫描仪、传真机、激光测距、激光医疗、激光加工、激光武器等都应用了光子技术。

电和光带领人类进入信息时代

在信息科技领域，20世纪的电子学确实做出了巨大的贡献，但其信息属性的局限性，使其无论在速度、容量还是在空间相容性上都受到很大限制，而光子的信息属性却表现出巨大的发展潜力和明显的优越性。从电子器件和光子器件的性能比较中，可以看出光子器件是发展趋势。在信息处理速度上，电子器件的响应时间最短也只能达到10^－11秒，而光子器件可达到10^－15～10^－12秒。同时，光子在通常情况下互不干涉，具有并行处理信息的能力，在光计算中可大幅度提高信息的处理速度。另外，在存储能力、传播速度、抗干扰能力等很多方面，光子器件弥补了电子器件的很多不足，为信息技术的发展提供了新的可能性。因此，进入21世纪，作为光子技术与电子技术结合体的光电子技术将把信息社会推向新的发展阶段。