光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),它集中了固體物理、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就,成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科,對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)、科技和國(guó)防都具有重要的戰(zhàn)略意義。
科學(xué)界預(yù)測(cè),到2005年,光子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將達(dá)到電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值水平,到2010年,以光電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)將形成5萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,到2010年至2015年,光子產(chǎn)業(yè)可能會(huì)取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)。光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命和進(jìn)步。?我國(guó)在激光科研領(lǐng)域并不落后,但達(dá)到應(yīng)用的還是不多,特別是在微電子、汽車、機(jī)械制造這些領(lǐng)域,激光技術(shù)還沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。我國(guó)的光電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的地區(qū)是湖北、北京、上海等省市。武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)50平方公里范圍內(nèi),目前聚集了武漢郵電科學(xué)研究院、華中科技大學(xué)、武漢大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院武漢物理所等各類科研機(jī)構(gòu),有科技人員10萬(wàn)余人,其中近三分之一的科技人員從事光電子信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。廣東省與美國(guó)朗訊科技公司已宣布將共同投資一百二十億元人民幣建設(shè)“廣東光谷”。東北的長(zhǎng)春和上海浦東新區(qū)也相繼開始建設(shè)“光谷”和“光電子工業(yè)園”。
但這只是新產(chǎn)業(yè)的開頭,為了搶占21世紀(jì)高新技術(shù)的制高點(diǎn),就必須有豐富的人才資源,營(yíng)造良好的投資創(chuàng)業(yè)環(huán)境,高度聚合教育、科研、人才、資金和市場(chǎng)等各種資源和要素,組合啟動(dòng)大批項(xiàng)目,加快發(fā)展光電子產(chǎn)業(yè),建設(shè)集研究開發(fā)、人才培養(yǎng)、生產(chǎn)制造和市場(chǎng)拓展于一體的光電子產(chǎn)業(yè)帶。武漢作為中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)基地,在這點(diǎn)上是很有優(yōu)勢(shì)的,而激光產(chǎn)業(yè)正是光電產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù),掌握了尖端的激光技術(shù),也就可以使自己在光電產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中成功。
激光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,如激光醫(yī)療及激光檢測(cè)方面美國(guó)占首位,美國(guó)也是最早將高功率激光器引入汽車工業(yè)的國(guó)家,在激光材料加工設(shè)備方面,德國(guó)走在了世界前列。面對(duì)光電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,世界發(fā)達(dá)國(guó)家正在動(dòng)員國(guó)家力量加速光電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)競(jìng)相將光電子技術(shù)引入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃,美國(guó)還在亞利桑那州的亞利桑那大學(xué)建立了“美國(guó)光谷”。?我國(guó)在光電子技術(shù)方面是與國(guó)際水平差距較小的一個(gè)領(lǐng)域,與發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跬瑫r(shí)起步。1960年,世界第一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世,第二年,我國(guó)第一臺(tái)紅寶石激光器就研制成功了。此后我國(guó)激光技術(shù)迅速發(fā)展,特別是在改革開放后,以激光為特色的光電子信息產(chǎn)業(yè)作為一支產(chǎn)業(yè)新軍迅速崛起。武漢、廣東?、上海、長(zhǎng)春提出的“中國(guó)光谷”的概念,從實(shí)際操作來(lái)看,這些“光谷”從經(jīng)濟(jì)、科技以及社會(huì)效益,都取得了重要成就和巨大進(jìn)步。
作為激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要載體,激光企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)就是要隨時(shí)掌握最先進(jìn)的激光及其應(yīng)用技術(shù),了解市場(chǎng)動(dòng)態(tài),開發(fā)相關(guān)的適合市場(chǎng)需要的產(chǎn)品。
激光技術(shù)水平主要表現(xiàn)在于激光器技術(shù)水平及基于此的應(yīng)用。固體激光器根據(jù)其能量大、峰值功率高、結(jié)構(gòu)緊湊、牢固耐用等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療、科研等方面。但是傳統(tǒng)的固體激光器通常采用高功率氣體放電燈泵浦,其泵浦效率約為3%到6%。泵浦燈發(fā)射出的大量能量轉(zhuǎn)化為熱能,不僅造成固體激光器需采用笨重的冷卻系統(tǒng),而且大量熱能會(huì)造成工作物質(zhì)不可消除的熱透鏡效應(yīng),使光束質(zhì)量變差。加之泵浦燈的壽命約為300小時(shí),操作人員需花很多時(shí)間頻繁的換燈,中斷系統(tǒng)工作,使自動(dòng)化生產(chǎn)線的效率大大降低,但如果采用二極管泵浦的固體激光器,則可以很好的避免這一點(diǎn)。湖北光通光電系統(tǒng)有限公司已經(jīng)成功的掌握了大功率全固化固體激光器的核心制造技術(shù),并制定了大功率全固化固體激光器的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如果將此技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展,必然會(huì)給激光技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)革命性的變革。
要適應(yīng)新環(huán)境下的應(yīng)用,固體激光器就必須向著全固化、超短脈沖、短波長(zhǎng)的方向發(fā)展,目前也取得了一定的成績(jī),上海光機(jī)所強(qiáng)光光學(xué)開放研究實(shí)驗(yàn)室成功建立了5.4太瓦(1012w)/46飛秒(10-15s)級(jí)小型化超強(qiáng)超短激光裝置,重復(fù)頻率每秒10次,穩(wěn)定可靠,工作臺(tái)面占地不到10平米,光束質(zhì)量?jī)?yōu)良,具備提供1018~1019w/cm2量級(jí)的超高超快強(qiáng)場(chǎng)能力。日本一技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)短波長(zhǎng)的紫外線可制造線寬為0.07微米的半導(dǎo)體元件,實(shí)用化后可將存儲(chǔ)元件的信息存儲(chǔ)容量提高60倍?,F(xiàn)在的半導(dǎo)體元件加工技術(shù)多采用波長(zhǎng)為250納米的紫外線激光在線路板上曝光,能夠蝕刻線寬為0.25至0.15微米的半導(dǎo)體元件。由日本政府和企業(yè)聯(lián)合組成的超尖端電子技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn),使用波長(zhǎng)為13納米的紫外線可加工線寬為0.07微米的精細(xì)半導(dǎo)體電路。