21世纪信息技术产业发展的特点——光子挑战电子，电子联盟光子，本文主要内容关键词为：光子论文,电子论文,信息技术论文,产业发展论文,世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、信息技术产业仍然是21世纪的主流产业
有人认为，生物技术产业与纳米技术产业将是21世纪的主流产业。这种观点不完全准确。尽管这两种技术在21世纪将会以较快的速度发展，但从产业的规模上看，他们都不可能赶上或超过信息技术产业，以及信息技术产业对社会工业化的推动作用，在21世纪中，继续推动信息技术产业的发展仍是重中之重。
二、光电子技术产业是发展信息技术产生的主导产业
20世纪下半叶微电子技术产业是推动信息技术产业发展的主导产业，但进入21世纪以来这一主导产业地位已逐渐向光电子技术产业转移。这是因为，微电子技术产业已日趋成熟与饱和。尽管它还有进一步发展的余地，向深亚微米加工方向发展，但代价甚大。我国在微电子技术发展方面已落后西方40余年，向深亚微米方向发展差距更大，还因为，信息技术今后主要解决向多样化方向发展，微电子技术的上述发展方向无助于解决多样化问题。因此认为，不宜将上述微电子技术的发展当作首要任务。
在21世纪，宜将光子电子技术结合的产业发展作为主导方向，将光子与电子共同作为信息载体，有助于提高信息技术的指标，也有助于解决信息技术的多样化的问题，更能满足社会需要。
发展光电子技术的加工难度实际上比发展深亚微米电子技术的加工难度低，较易上去。当前，只需将微米尺度的微电子加工技术移用于光电子技术的加工技术就可使光电子技术有长足的发展。
将光子技术引入与电子技术结合共同发展的渠道，有助提升信息技术的指标与多样化，从这个意义上讲，我们应当重视光子技术的研究。但决不能认为光子技术将取代电子技术，或是认为，光子技术或光学技术可以独立地形成自己的工业体系。至少从今后的50年来看，没有哪种光源或哪种光探测器可以离开电子技术而独立存在。因此，在21世纪中光子技术是很重要的，但只能结合电子技术的发展而发展。
目前，我国正在兴起的“光谷”建设，实际上是光电子工业基地的建设，而不是光子工业基地或光学工业基地建设，否则会引起导向错误。
21世纪信息技术发展的最大特点是电子技术与光子技术的结合发展。孤立地发展电子技术与光子技术都不会取得好的效果。
三、光子挑战电子，电子联盟光子
电子与光子都是信息的重要载体。电子技术的突出优点是可高度集成化与多样化，因而受到人们的青睐。但发展至今，在不少方面已显示出它的局限性。如电子传输信息的速度不如光子快；电子载波能力不如光子大，两者均相差约一千倍。因而，利用光子技术可以大大地扩大信息传输容量。电子带负电，具有相互排斥性；而光子为中性，具有高度的相容性，即具有天然的并行处理与互联能力，用一个简单的透镜就可以以光速速度连接物象之间的上百万的像素。因而利用光子技术可以大大地提高信息处理的速度。电子可以在金属导线中顺畅地流动，但不能在绝缘介质中自由地传递；而光子却可以在绝缘介质中自由地通行。特别地，光子技术已找到了在室温下可长距离以极低损耗传递光子的“超导”线一氧化硅波导光纤，这为长距离通信开辟了途径。而室温下的电子超导线还在艰苦的寻找中。由于光的波长比电磁波的波长短得多，因此，用光波记录信息比用电磁波记录的密度要高得多。光子还有一个十分重要的特点是，它可以与各种绝缘体和半导体介质中的电子态和声子态发生能量上的共振相互作用。利用这种作用可以实现光的辐射，产生光的显示，光的接收与光的存储等信息变换作用。20世纪60年代初各种激光器的发明，为解决高光强、高亮度、高相干性的光子源开辟了途径，启动了光子技术的蓬勃兴起，打开了光子技术应用的广阔领域。可见光与人眼的特殊相互作用，使人类沟通了与现实世界的直接联系，给人类的生活与工作创造了十分便利的条件；同时，人们每日从家庭电视机的显示屏上通过眼睛可以看到五彩缤纷的景象与国内外即时发生的万千信息。显然，人眼是一种特殊的，十分重要的光接收器。说到显示屏，我们还应注意到，各种显示屏上发生的是反映各种颜色的不同频率的光子流构成的图像。在这里，尽管电子在幕后起看“支撑”的作用，但在屏前表演的主角却是光子。因此，光子技术在显示技术上无疑地起着主角的作用。
总之，光子作为信息载体的功能，在许多方面是电子所不及或缺少的。因此，从科学的发展上来看，光子技术必将越来越多地参与信息技术，对电子技术的“霸主”地位形成挑战。光子挑战电子，一般地不是在排除电子的作用，而是两者优势互补，相辅相成。我们都知道，光与物质的作用，主要表现在光子与电子的相互作用上。在半导体激光器与LED中是电子的注入能量转变为光子的能量；在各种光接收器中则是入射光子的能量转变为电子的能量。在这些场合中光子与电子表现得特别地密切。它们是天然的“盟友”。电子联盟光子，顺理成章。
除此以外，目前光子器件还都存在体积庞大、能耗大、集成度低等缺点，它们还都需要借助电子技术工艺来完善与改造光子技术本身。就当前的技术发展状况来看，在今后的半世纪内，我们还看不到没有电子参与作用的光源和光探测器，也就是说它们都是不能独立与电子技术以外的。
我们都知道，一百年前，电与磁是各自平行地发展着。法拉第电磁感应定律的发现，紧密地沟通了两者的联系。在之后的年代里，电与磁的联盟，对现代技术的发展起了巨大的推动作用。在当今世纪，电子与光子的联盟，也必将会对信息科学技术与信息社会的发展产生深远的影响！
四、何谓光电子技术产业，哪些最为重要
光电子技术产业可分为四类：
1、在一个元件中发生电子能量向光子能量的转换或向反的转换（如光电探测器：CCD、CMOS、光伏电池等）。
2、在一个元件中复合了电子材料与电光材料功能的元件（如MEMs、TFT-LCDs、LCOS等 ）；
3、在一个器件中组合了光子器件与电子器件的作用（如显示器、光谱仪、数码相机与电视机等）；
4、在一个系统中组合了光子器件与电子器件的作用（如光通信系统）。
优先发展第1、2类光电子材料与器件最为重要，它是后两类光电子技术产业发展的基础与基石。前后倒置，不利于我国光电子技术产业的长远稳步发展。上述1、2类的材料与器件应当优先发展，这样才有持续发展的后劲。
光电子技术是跨世纪时期的“Emerging”技术，当前其最为活跃方面有：LED及其应用器件；光通讯技术与器件；光盘（存储）技术；（微）显示器；CCD，CMOS与数码相机；激光应用技术（材料的精密加工）；太阳能光伏电池与热水器；其它（光合作用，光催化，光洁净，储能发光材料，激光计量，激光诊断与治疗等）。
可以说光电子技术与器件是十分多样的，但大多还须要有一个发展的时间与进一步的努力，才能有大规模的应用。
五、我国怎么办？
光电子技术是20世纪末，21世纪初的“emerging”技术。国人应充分认识光电子技术产业是21世纪的主导产业，及早行动，尽快部署，选好选准项目，迎头而上。有人认为，我国光电子产业现在基本上是弱势，没有优势，因而不宜上。这一看法不一定正确。任何事物的发展，都是从无到有，由小到大；不能说原来没有，永远只能是没有；不启动，也就永远没有优势；启动了，会逐渐形成优势。否则，会像我国的微电子工业的发展一样，在上世纪60年代的时候，由于看不准，犹豫不决，延误了近40年，而今把它放在“十五”第一任务，计划作巨大的投资。实际上这已经延缓光电子产业的投入。强调迎头而上，但决不是可以一挥而就，需要官、产、学、研四个方面协同，需要长久艰苦的努力长时的孵化与培育，持续的投入。