ＸＸ打电话、玩电脑、看电视，也许在不久的将来，会演变成打光话、玩光脑、看光视。是的，这个说法现在听来有些奇怪，然而就在你我不知不觉当中，光子时代已慢慢移近了。电子时代大部分高档耐用消费品都冠以一个“电”字，光子时代的产品，当然也将带着一个“光”字。仔细想想，近些年来，DVD、摄像机、光扫描仪、光纤等等日常用品已悄然渗入我们的生活中，只是我们并没有想到，这些和生活息息相关的日用品就是光子技术与电子技术结合的光电一体化产品。

ＸＸ从上世纪40年代末，晶体管的发明就已经推动了电子技术的蓬勃兴起和信息技术的发展，人类迎来了电子时代。20世纪90年代以来，光通信技术、光盘技术与遥感技术才开始广泛地投入使用，尤其世界范围内信息高速公路基础设施建设的实施，使电子技术受到了光子技术的重大挑战！ 　　而事实上，我们只要稍加留意，就会发现许多“电器”商品已不是单纯的电子商品，而是光子技术与电子技术结合的光电产品，如电视机、传真机、复印机、激光打印机等等。自从人类进入硅时代以来，电脑芯片都是以相同的方式工作：数据流以电子的形式穿梭在电脑的集成电路上。随着硅制电脑芯片运行速度越来越快，芯片制造商们发现，自己已经临近硅材料的绝对物理极限，要想在电脑技术上取得突破性进展，就必须使用新材料，或者新方式来传输数据。而最有希望成为硅制电脑芯片替代产品的，莫过于使用光电技术制造的电脑了。没有什么比光子的速度更快，使用光子来传输数据可以使电脑的运行速度成指数倍上升。单单从技术的角度来看，电子与光子都是信息的重要载体，光子与电子相辅相成。但是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，载频能力不如光子大，两者相差约千倍；电子带负电，具有相互排斥性，而光子具有高度的相容性，因而利用光子技术可以大大地提高速度；电子可以在金属导线顺畅地流动，但不能在绝缘介质中自由地传递，而光子则可以在绝缘介质中自由地通行等等。特别是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”线氧化硅波导光纤，这为长距离通信开辟了途径。所以我们可以预测：21世纪人类文明将由电子时代步入光子时代。光子挑战电子，不是在排除电子，而是两者优势互补，相辅相成。

ＸＸ新兴的光子产业首先在通信领域找到了突破口。由于采用光子传输信息，能够获得比电子传输更高的效率，因此，光子通信大有取代电子通信的趋势。全光通信是一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信。在全光通信系统中，图像的话音信息直接变换为光信号，并在传输媒体中传输。由于不要求光电变换，所以信号失真小，能够在100 摄氏度以上的高温环境中连续工作，是理想的通信方式。目前的光纤通信实际上是一种“电光通信”或者叫“半光通信”，因为在通信过程中还有电信号的参与，还有电信号与光信号的相互转换。而在全光通信中，电不参与通信过程而仅仅作为一种能源存在。打电话时，发话端送出的声音直接变成光能，到了受话端再将光能直接变回声能。现在的“声电互变，电光互变”两步走，将由“声光互变”一次性完成，通信系统将从电子世界跃入到光子世界，通信业因此将发生一场天翻地覆的革命。

ＸＸ同时，光子技术更能够运用在医学、电气、汽车、印刷业方面，并且能够极大地改变了传统产业的面貌。自从1962年红宝石激光器首先应用于眼科，开拓了激光医疗的新领域以来，激光医学研究和激光医疗仪器产业有了很大发展。此外，激光加工技术在电子、电气、汽车、机械制造、冶金及石油行业得到广泛应用，比如，在电子工业中，主要运用在电阻微调、刻蚀等方面的微细加工；在机械制造业中，主要应用于材料切割、焊接等；在钢铁冶金工业中主要应用于大型轧辊的表面硬化、钢板及硅钢片的焊接等。 

　　早在50年代，科学家们就开始了制造光子电脑的尝试，直到80年代中后期，才可以说有了决定意义的突破。90年代中期以来，光子电脑的研究成果不断涌现，其中最显著的是欧共体和法国、德国、英国以及意大利等国合作研究与开发成功的世界上第一台光子电脑，其运算速度要比目前速度最快的超级电脑快千多倍，并且准确无误。如今，美国的许多大学和研究中心以及日本的许多科学家都在研究光脑，还有一些科学家在试验将传统的电子转换器和光子结合起来，制造一种“杂交”光电脑。这种仪器能更快地处理信息，而又可克服目前巨型机的一大痼疾——内部过热。而一台光脑只需要一台电脑所需能量的一小部分就能驱动，从而大大减少机器产生的热量。光脑的许多关键技术，如光存储技术、光互连技术、光电子集成电路等已获得突破。以前科学家也曾经有过这样的实验结果：用最先进的电脑与人脑相比较，在逻辑判断、识别事物和推理的能力方面也还差得很远。其中一个重要因素就是电脑的工作速度太低。但是，提高电子计算机的速度有极限，人们想到用光来代替电。光子比电子轻巧，光学计算机又被称作“光脑”。从理论上讲，光学计算机的运算速度每秒可高达一万亿次，存贮容量可达一百亿亿二进制信息位。 

ＸＸ有趣的是光脑有和人脑相似的容错性。人脑的最大优点是，不会因为部分大脑细胞坏了而不工作。实际上我们的大脑每天都有许多细胞死去，而电脑则不行，有一个零件坏了或程序中有一个小错误都不能正常运行。有趣的是光脑系统中某个元件损坏了或出错了，不会影响计算的最终结果。一台光脑所需能量比电脑小的多。但是如果一个小小的电脑迷问我们，到底光脑怎样优于电脑呢？我们应该如何用简单易懂的答案解释呢？众所周知，对于电脑来说，电子是信息的载体，它只能通过一些相互绝缘的导线来传导。因此，尽管现今的电脑运算速度不断提高，但电脑的能力极限还是隐约可见的，那就是在最佳情况下，电子在固体中的运行速度也远远不如光速。而且，无论微电路中的电流多么微弱，随着装配密度的提高，散发热量也在不断增加，使导体之间产生电磁作用，从而制约了电脑的运行速度。光子却不需要导线，即使在光线相交的情况下，它们之间也丝毫不会相互影响。和电子相比，光子的速度永远等于光速，还具备电子所不具备的频率和偏振等，从而使它的“载息能力”得以大大扩张。同时，超高速电脑只能在低温状态工作，而光脑在室温下即可开展工作，信息存储也比一般电脑大。和电脑相比，光脑的“无导线计算机”传递信息的平行通道其密度实际上是无限的。一枚直径5分硬币大小的棱镜，通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。

ＸＸ目前，科研工作面临的迫切任务是最大幅度地增加光脑的运算能力。在今后的研制过程中，专家们所面临的困难有几个方面：随着无导线计算机能力的提高，要求有更强的光源；此外，光脑装置迟早得从试验模型转为工业产品，并且必须保障其在市场消费中能同普通电脑有力地展开竞争。 美国的光导元件系统公司，目前正和美国国家航空航天局太空飞行中心合作，开发使光子从A点到达B点的新方法，从而制造出一种使用光子来传输数据的集成电路块。这是以光子代替电子、光互连代替导线互连的全光数字电脑。同时，以光硬件代替了电子硬件、光运算代替了电运算，其运算速度可比普通电脑快整千倍，功率也为普通电脑望尘莫及。

ＸＸ光电子时代即将改变人类的生产生活方式，随着光电子时代的到来，电脑将通过光电子技术更紧密地连接在一起，人们上网的速度将比现在快上百倍。通过这种网络，可视电话、远程教学和医疗、虚拟办公等等将普遍成为日常生活的一部分。

国际光电产业资讯 编译  www.optoelectrocn.com