光子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與應用前景

20世紀最后十年，在電子技術高度發(fā)展的基礎上，形成了一個龐大的電子產(chǎn)業(yè)，該產(chǎn)業(yè)是十年來全球經(jīng)濟增長的最重要動力之一。但隨著產(chǎn)品飽和，電子計算機產(chǎn)業(yè)開始出現(xiàn)疲憊征兆。而現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)在光子技術產(chǎn)品上找到了新出路，光子技術成為21世紀推動經(jīng)濟發(fā)展的核心技術。
這是一個高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。2001年統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2000年全球光子產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到1766億美元，而中國占了100億美元。以光子技術為核心技術研發(fā)的消費類產(chǎn)品，技術創(chuàng)新發(fā)生在歐美、而后在日本發(fā)展得更為成熟，在韓國和臺灣，完成量產(chǎn)和低價化，而產(chǎn)品由中國制造。2004年，中國的光子產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到248億美元。其中，中國內(nèi)地在消費性光驅(qū)和光通信領域里有較強的自主產(chǎn)權(quán)。LED和顯示器是即將重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。
中國分別在上海、長春、廣東建立了“光谷”，在深圳建立了“光通信科技園”，我國光子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值以兩位數(shù)速度增長。在產(chǎn)值創(chuàng)造排名中，前五位的城市分別是：深圳、上海、武漢、廣州、長春。廣東珠三角地區(qū)的光子產(chǎn)業(yè)約占全國的一半。廣東省1999年提出“廣東光谷”概念，加速了國外光子產(chǎn)業(yè)向珠三角地區(qū)的轉(zhuǎn)移，已成為全球占有重要地位的光子產(chǎn)業(yè)重要基地之一。
全球光子產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了2001、2002年的下滑之后，在2003年，全面復蘇。預計未來幾年的全球光子產(chǎn)業(yè)仍會持續(xù)以9%的速度遞增，全球光子產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將突破2820億美元。
科普走廊
未來生活光速運轉(zhuǎn)——被光子學改變的我們
何謂光子學
光子學是研究作為信息和能量載體的光子行為及其應用的科學。光子學是近代光學的新開拓，是繼電子學、光電子學之后的新興科學。它標志著將實現(xiàn)Tb(10的12次方bits)容量和Tb/s超大信息流的傳遞、存儲、處理和運算。這意味著速度與能源的雙重爆炸。
光子學是一個具有極強應用背景的學科，并由此而形成了一系列的光子技術，如光子發(fā)生技術(激光技術)、光子傳輸技術、光子調(diào)制與開關技術、光子存儲技術、光子探測技術、光子顯示技術等等。
光子計算機——信息處理“全程高速”
我們常常為了等待打開計算機里的大圖片而焦心不已，但光學計算機的出現(xiàn)則能幫助我們省掉因為長期等待耗費的時間成本。
我們現(xiàn)在使用的計算機，運算的速度要高于10億次浮點以上，但信號的傳輸速度還只為光速的0.5%。但運用光學信息處理技術的計算機就充分發(fā)揮了并列處理的優(yōu)點，它有高速處理信息的能力。
光遙感監(jiān)測——環(huán)境保護新工具
有一個鮮為人知的例子，1990年，渤海老鐵山水域發(fā)生石油污染事件，當事人被罰款300萬美元，但事后發(fā)現(xiàn)，污染范圍大大超過預期，應索賠3000萬美元。
在海洋的所有污染中，危害最大的是石油污染。我國有18000KM海洋岸線，對于如此廣袤的海洋領域，用常規(guī)的巡邏船和飛機只能對重點海域進行污染監(jiān)測，而利用氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星等衛(wèi)星中采用的光遙感手段對水體中的物質(zhì)引發(fā)的水色變化進行監(jiān)測，則能及時有效地保護海洋水體環(huán)境。
激光治療儀——傳統(tǒng)中醫(yī)新動力
激光治療儀對我們來說已經(jīng)不是個新鮮事物。但也許更多人不知道，激光技術和傳統(tǒng)的中醫(yī)學一結(jié)合，便能給這一古老的科學帶來新的動力。中醫(yī)曾經(jīng)因為無法進行非常精確定量、定性分析，而被長期排斥在精密科學之外。
比如說，中醫(yī)往往通過肉眼觀察人臉和肌膚的顏色來判斷病癥根源所在，但對于擅長運用光子學武器的人來說，借助于生物超微弱發(fā)光的成像技術則能大大豐富望診的內(nèi)容并使之精確化。同樣，光子也是能量載體，用于血管內(nèi)照射、輻照某些穴位或體表部位，簡單地說，激光針灸技術能將這種原本全靠臨床經(jīng)驗的醫(yī)術，得到有效地量化，從而便于科學求證和推廣。
永別了，3.5英寸盤——光存儲技術
我們的計算機生活，漸漸告別3.5英寸盤。這直接得益于光存儲技術。隨著光子學技術的進展，之前盛行的熱記錄方式將向光子記錄方式發(fā)展。
20世紀末期興起的光存儲，特別是光盤存儲技術將對信息的存取產(chǎn)生重大影響。21世紀光盤存儲將成為主要的計算機等外存設備。CD光盤系列和正在發(fā)展的DVD已成為多媒體技術的主要介質(zhì)，也已形成上百億美元的產(chǎn)業(yè)，數(shù)字光盤存儲技術正向更高存儲密度和更高存取速度入向發(fā)展。
最近藍光半導體激光(GaN)有新的突破，適用于光盤存儲讀寫用激光器將很快能實用化。因此到下世紀，比現(xiàn)有存儲密度高10倍K英寸光盤可存儲100億比特和存取速度高10倍，可以擦除重寫的光盤將獲得應用。