⑴ 光電子材料
光電子材料
optoelectronic material
在光電子技術領域應用的，以光子、電子為載體，處理、存儲和傳遞信息的材料。光電子技術是結合光學和電子學技術而發展起來的一門新技術，主要應用於信息領域，也用於能源和國防領域。已使用的光電子材料主要分為光學功能材料、激光材料、發光材料、光電信息傳輸材料（主要是光導纖維）、光電存儲材料、光電轉換材料、光電顯示材料（如電致發光材料和液晶顯示材料）和光電集成材料。
（一）新型光電子材料及相關基礎材料、關鍵設備和特種光電子器件
1、光電子基礎材料、生長源和關鍵設備
研究目標：突破新型生長源關鍵制備技術，掌握相關的檢測技術；突破半導體光電子器件的基礎材料制備技術，實現產業化。
研究內容及主要指標：
1) 高純四氯化硅(4N)的純化技術和規模化生產技術(B類，要求企業負責並有配套投入)
2) 高純(6N)三甲基銦規模化生產技術(B類，要求企業負責並有配套投入)
3) 可協變(Compliant)襯底關鍵技術(A類)
4) 襯底材料制備與加工技術(B類)
重點研究開發外延用藍寶石、GaN、SiC等襯底材料的高標拋光產業化技術（Epi-ready級）；大尺寸（>2"）藍寶石襯底材料制備技術和產業化關鍵技術。藍寶石基GaN器件晶元切割技術。
5) 用於平板顯示的光電子基礎材料與關鍵設備技術(A類)
大面積(對角線>14〃)的定向排列碳納米管或納米棒薄膜生長的關鍵技術; 等離子體平板顯示用的新型高效熒光粉的關鍵技術。
2、人工晶體和全固態激光器技術
研究目標：研究探索新型人工晶體材料與應用技術，突破人工晶體的產業化關鍵技術，研製大功率全固態激光器，解決產業化關鍵技術問題。
研究內容及主要指標：
1) 新型深紫外非線性光學晶體材料和全固態激光器(A類);
2) 面向光子/聲子應用的人工微結構晶體材料與器件 (A類);
3) 研究開發瓦級紅、藍全固態激光器產業化技術(B類)，高損傷閾值光學鍍膜關鍵技術(B類)，基於全固態激光器的全色顯示技術(A類);
4) 研究開發大功率半導體激光器陣列光纖耦合模塊產業化技術(B類);
5) Yb系列激光晶體技術(A類)。
3、新型半導體材料與光電子器件技術
研究目標：重點研究自組裝半導體量子點、ZnO晶體和低維量子結構、窄禁帶氮化物等新型半導體材料及光電子器件技術。
研究內容及主要指標：
1) 研究ZnO晶體、低維量子結構材料技術，研製短波長光電子器件 (A類)
2) 自組裝量子點激光器技術 (A類)
3) Ⅲ-Ⅴ族窄禁帶氮化物材料及器件技術(A類)
4) 光泵浦外腔式面發射半導體激光器(A類)
4、 光電子材料與器件產業化質量控制技術(A類)
研究目標：發展人工晶體與全固態激光器、GaN基材料及器件表徵評價技術，解決產業化質量控制關鍵技術。
研究內容：重點研究人工晶體與全固態激光器、GaN基材料及器件質量監測新方法與新技術，相關產品測試條件與數據標准化研究。
5、光電子材料與器件的微觀結構設計與性能預測研究(A類)
研究目標：提出光電子新材料、新器件的構思，為原始創新提供理論概念與設計
研究內容：針對光電子技術的發展需求，結合本主題的研製任務，採用建立分析模型、進行計算機模擬，在不同尺度（從原子、分子到納米、介觀及宏觀）范圍內，闡明材料性能與微觀結構的關系，以利性能、結構及工藝的優化。解釋材料制備實驗中的新現象和問題，預測新結構、新性能，預報新效應，以利材料研製的創新。低維量子結構材料新型表徵評價技術和設備。
（二）通信用光電子材料、器件與集成技術
1、集成光電子晶元和模塊技術
研究目標：突破並掌握用於光電集成(OEIC)、光子集成(PIC)與微光電機械(MOEMS)方面的材料和晶元的關鍵工藝技術，以典型器件的研製帶動研究開發工藝平台的建設和完善，探索集成光電子系統設計和工藝製造協調發展的途徑，促進晶元、模塊和組件的產業化。
研究內容及主要指標：
1) 光電集成晶元技術
(1)速率在2.5Gb/s以上的長波長單片集成光發射機晶元及模塊關鍵技術(A類)
(2) 高速 Si基單片集成光接收機晶元及模塊關鍵技術(A類)
2) 基於平面集成光波導技術的OADM晶元及模塊關鍵技術(A類)
3) 平面光波導器件的自動化耦合封裝關鍵技術(B類)
4) 基於微光電機械(MOEMS)晶元技術的8′8以上陣列光開關關鍵技術(A類)
5) 光電子晶元與集成系統(Integrated System)的無生產線設計技術研究(A類)
2、 通信光電子關鍵器件技術
研究目標：針對干線高速通信系統和密集波分復用系統、全光網路以及光接入網系統的需要，重點進行一批技術含量高、市場前景廣闊的目標產品和單元技術的研究開發，迅速促進相應產品系列的形成和規模化生產，顯著提高我國通信光電子關鍵器件產業的綜合競爭能力。
研究內容及主要指標：
(1) 速率在10Gb/s以上的高速光探測器組件(PIN-TIA) 目標產品和規模化生產技術，直接調制DFB-LD目標產品和規模化生產技術，光轉發器(Transponder)目標產品和規模化生產技術；(均為B類，要求企業負責並有配套投入)
(2) 40通道、0.8nm間隔EDFA動態增益均衡關鍵技術(A類)；
(3) InGaNAs高性能激光器研究(A類)；
(4) 光波長變換器關鍵技術和目標產品(B類)；
(5) 可調諧激光器目標產品(A類)；
(6) 用於無源光網路(EPON)的突發式光收發模塊關鍵技術和目標產品(B類)。
3、光纖製造新技術及新型光纖
研究目標：研究開發並掌握具有自主知識產權的光纖預制棒製造技術；研究開發新一代通信光纖，推動光纖通信系統在高速、大容量骨幹網以及接入網中的應用。
研究內容和主要指標：
1) 光纖預制棒製造新技術(B類，要求企業負責並有配套投入)；
2) 新型特種光纖(A類)。
（三）面向信息獲取、處理、利用的光電子材料與器件
1．GaN材料和器件技術
研究目標：重點突破用於藍光激光器襯底的GaN體單晶生長技術。
研究內容及主要指標：
大面積、高質量GaN體單晶生長技術。
2、超高亮度全色顯示材料與器件應用技術
研究目標：研究開發用於場致電子發射平板顯示器（FED）材料和器件結構，以及超高亮度冷陰極發光管製作和應用的關鍵技術。
說明：等離子體平板顯示器和高亮度、長壽命有機發光器件（OLED）和FED的產業化關鍵技術將於"平板顯示專項"中考慮。
研究內容及主要指標：
1) 超高亮度冷陰極發光管製作和應用的關鍵技術(A類);
2) 研製FED用的、能夠在低電壓下工作的新型冷陰極電子源結構、新型冷陰極電子發射材料(A類)。
3、超高密度光存儲材料與器件技術
研究目標：發展具有自主知識產權的超高密度、大容量、高速度光存儲材料和技術，達到國際先進水平，為發展超高密度光存儲產業打下基礎。
研究內容及主要指標：
1) DVD光頭用光源和非球面透鏡等產業化關鍵技術(B類)；
2) 新型近場光存儲材料和器件(A類)。
4、光感測材料與器件技術
研究目標：以特殊環境應用為目的，實現感測元器件的產業化技術開發；研究開發新型光電感測器。
研究內容及主要指標：
1) 光纖光柵溫度、壓力、振動感測器的產業化技術(B類，要求企業負責並有配套投入);
2) 銻化物半導體材料及室溫無製冷紅外焦平面探測器技術(A類);
3) 大氣監測用高靈敏紅外探測器及其列陣(A類) ;
4) 基於新概念、新原理的光電探測技術(A類);
5、新型有機光電子材料及器件
研究目標：研究開發新型有機半導體材料及其在光顯示等領域的應用。
研究內容及主要指標：：
1) 有機非線性光學材料及其在全光光開關中的應用(A類);
2) 有機半導體薄膜晶體管材料與器件技術(A類)。
⑵ 光電信息處理方法
近代光電信息處理技術上的飛躍是光通信、光網路、光存儲、光顯示和多媒體技術的出現。其主要關鍵技術是微電子、光電子、光纖、計算機、通信與網路、大規模存儲、大面積高分辨顯示、多媒體等技術。
微電子技術
微電子技術是光電子信息處理技術的前提。以0.25μm COMS工藝技術為主流的微電子技術已進入大生產，0.1～0.025μm COMS器件在實驗室中已制備成功。表1為美國國家半導體協會預測。
光纖與光通信技術
全世界光纖敷設長度正以2000km/h的速度增長。光纖帶寬每6個月翻一番。單根光纖的傳輸容量在今後15年中將增加1000倍。2.5～10b/s光信息傳輸系統已實用化。Tb/s(1012bit/s)的傳輸速度已實驗成功。隨著未來光纖1390nm水吸收峰障礙的消除，將實現1280～1625nm、帶寬達40THz的光通信窗口。長距離大容量單信道通信最高速率為10Gb/s。2005年傳輸速率需達數百Gb/s，2010年傳輸速率應達1Tb/s。
光通信方面，光學時分復用(OTDM)、光學波分復用(OWDM)、碼分多址(CDMA)、光學高密度波分復用(ODWDM)均已實用化或正在解決實用化問題。1998年，朗迅公司用100信道的光學波分復用和10Gb/s單通道速率實現了400km、1Tb/s的大容量通信。
當前區域網的交換速率達40Gb/s，2005年達1Tb/s，2010年達5Tb/s。國際上許多著名的計算機公司都或多或少的開展計算機區域網光互連的研究和開發，如IBM、HP、MEC、Sun Microsystems、Micro Optical Devices、Digital Optics Corporation。
微處理器技術
計算機微處理器技術是信息處理的基礎。在未來的幾年內，微電子技術將推動微處理器飛速發展，計算機中互連密度和長度成數量級地提高。
大規模信息處理技術基礎
運算量極大的信息處理工作，如大量圖片、信息的高速處理等，往往採用巨型機。
海量並行計算機
利用多個處理器晶元並行工作，可有效提高計算速度。日本總結第五代（並行、智能）計算機失敗的原因是：硬體不困難，關鍵在軟體。美國解決了並行軟體問題，做出了海量並行計算機，1991年已做到6萬個處理器並行工作。1995年做到100萬個處理器並行工作。有人估計2010年將可做到1000億個處理器並行工作。這個數目與人腦神經元的數目大致相同。可認為該種計算機將可模擬人腦高速實時地思維和工作。
美國能源部作為模擬核實驗工作的一部分，計劃在2004年研製出100Tb/s的超級計算機。IBM公司、MIT、NASA的噴氣動力實驗室以及加拿大McGill大學的代表對互連的需求作了專題討論。IBM公司的A.F.Benner認為在這種計算機中採用光互連的主要優點是簡單密集的封裝和非常高的帶寬距離乘積，MIT的L.Rudolph建議用光纖環路延遲解決高速信號的緩存，NASA的T.Sterling建議用光學TDM和WDM組合增加通道的通信容量，McGill大學的T. Szymanski則提出「智能化的光學網路」，並介紹了他們採用光電子COMS技術實現這種網路的工作。
Delaware大學提出全光互連用於大規模並行處理，報導了一個靈活的大規模並行處理全光方案，有250通道，信息傳輸能力為250Gb/s。建立了完全可調的發射和接收陣列。其實際上可隨機地達到250×250交叉開關(crossbar switch)，在單層次系統上可連接500個處理器。復用和解復用足夠快，能滿足大規模並行處理的要求。這種交叉開關能提供每秒2.5Gb個包連接。一個多層系統可提供數千到數百萬個同時的包連接，控制的復雜性增加了。計算機模擬證明了單層和兩層的開關控制方案。又提出一種「導向器」令牌用作多通道快速匯流排(E-Bus)，其可實現包交換。相信該系統用OEIC技術實現是可行的。
光互連網路與計算機機群系統
光互連在近幾年裡取得很大的進展，光互連的應用已由LAN進展到系統之間的互連網路(system area network，簡稱SAM)。光纖鏈路在計算機集群(Clusters)系統中的應用，將產生第一代光互連高性能並行計算機系統。
計算機集群是採用工作站或微機做計算節點，通過網路連接形成高性能並行計算平台。Clusters或稱為NOW(networks of workstations)和COW(clusters of workstations)。由於採用商品計算機做處理器節點，具有價格便宜、易更新性和可擴展性優勢，有很高商業前景，Clusters已成為並行計算機(MPPI機)一個重要的體系結構，美國IBM公司的SP系列和中國的曙光2000等均採用這種結構。Clusters主要採用Ethernet、FDDI等區域網絡。由於LAN技術發展的目的不是支持這種並行處理系統，較大的通信開銷(overheads)和網路延遲(latancy)阻礙了計算機集群系統功能的發揮。雖然Gb/s Ethernet的出現可以改善帶寬，但並行系統更需要的是減少網路延遲。
在Clusters網路中，主要問題是增加帶寬，減少通信開銷和網路延遲。光互連是實現計算機集群系統網路最理想的技術之一。將WDM技術引入計算機互連中，可以實現全光交換節點。因而，光互連的應用對NOW結構的高性能計算機發展有重要的現實意義。寬波長間隔波分復用(coarse WDM即CWDM)將密集波分復用(DWDM)的0.4～0.8nm波長間隔拓寬到20nm以上，並將通信中的典型波長窗口1530nm～1550nm延伸為1310nm～1560nm整個波段，其主要的應用對象是Gb/s Ethernet網路。CWDM主要用於短距離的LAN的傳輸，採用寬波長間隔，降低了對無源器件製作成本和光電子器件的波長穩定性等要求，可以有效地降低成本，這正適應了計算機網路發展的需求。
光控飛行
(fly-by-light即FBL，亦稱為光飛行)
光控飛行即在飛行和飛行器中採用光信號控制整個系統，這是光纖技術和光互連技術的新應用。在這方面McDonnell Aerospace提出一個FLASH計劃，即實現一種FLASH型飛行光控制系統。該研究所發表了下述論文：「飛機的光纜隱線：光飛行控制網路的物理層」，「FLASH光飛行飛機控制系統的研製」，「運輸機的FLASH光飛行飛機控制系統的研製」，「FLASH光纖數據匯流排文件學習」，「軍用戰術光飛行飛機控制系統的實驗研究」，「光飛行飛機控制系統的經濟效益集成實驗研究」，「用神經網路處理對光飛行(FBL)飛機控制系統進行故障診斷」，金屬線控制飛行轉換為光飛行的過程和解決方法」等等。此外，美國Berg Electonics研究所、HiRel Connector研究所、Honeywell研究所、Raytheon飛機研究所等也發表了一些成果。
大面積、高分辨顯示技術
與可視化緊密聯系的顯示技術是信息處理必須的手段。高解析度電視(HDTV)顯示約為1000線，今後會出現超高解析度電視(UDTV)顯示大於1000線甚至可達4000～5000線，顯示質量會大幅度增高，當然要求計算機的速度也會更高。今後計劃的HDTV顯示的情況如表4。在未來的超高解析度顯示中平面顯示和全息顯示將起重要作用。
表1 計劃的HDTV顯示的情況
年 份 類 別 解析度 像素數量
1993年 HDTV 1000線 1150×1920個像素
2000年 UDTV-0 1000線 1080×1920個像素
2003年 UDTV-Ⅰ 2000線 2106×3840個像素
2005年 UDTV-Ⅱ 3000線 3240×5760個像素
2010年 UDTV-Ⅲ 4000線 4320×7680個像素
大規模存儲技術
光存儲是當前存儲技術最有生命力的技術，而且在不斷發展中。光碟技術中採用燒孔(burnning hole)技術，可使存儲量增加上千倍。美國Xerox研究中心預計2020年可實現一個原子存儲一位計算機信息。存儲技術與當前出現的納米技術是相關的，它是建立在分子電子學基礎之上的。
此外，有光全息存儲，DARPA在5年內開發出容量為1萬億位數據，存儲速率1000Mb/s。已達到160000幀在LiNbO3晶體中，密度為40～100Gb/in2，適於直接存取圖像。近場光存儲用 Co/Pt多層磁光膜，其線寬10～50nm、密度1000Gb/in2。光學雙光子雙穩態三維數字記錄能達到Tb/cm2的體密度、40Mb/s傳輸率， San Diego達100層的記錄方法。
⑶ 什麼是光存儲
光存儲是由光碟表面的介質影響的，光碟上有凹凸不平的小坑，光照射到上面有不同的反射，再轉化為0、1的數字信號就成了光存儲。
光碟只是一個統稱，它分成兩類，一類是只讀型光碟，其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD- Video、DVD-ROM等；另一類是可記錄型光碟，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、 Double layer DVD+R等各種類型。 隨著光學技術、激光技術、微電子技術、材料科學、細微加工技術、計算機與自動控制技術的發展，光存儲技術在記錄密度、容量、數據傳輸率、定址時間等關鍵技術上將有巨大的發展潛力。在下一個世紀初，光碟存儲將在功能多樣化，操作智能化方面都會有顯著的進展。隨著光量子數據存儲技術、三維體存儲技術、近場光學技術、光學集成技術的發展，光存儲技術必將在下一世紀成為信息產業中的支柱技術之一。
光存儲的原理
無論是CD光碟、DVD光碟等光存儲介質，採用的存儲方式都與軟盤、硬碟相同，是以二進制數據的形式來存儲信息。而要在這些光碟上面儲存數據，需要藉助激光把電腦轉換後的二進制數據用數據模式刻在扁平、具有反射能力的碟片上。而為了識別數據，光碟上定義激光刻出的小坑就代表二進制的「1」，而空白處則代表二進制的「0」。DVD盤的記錄凹坑比CD-ROM更小，且螺旋儲存凹坑之間的距離也更小。DVD存放數據信息的坑點非常小，而且非常緊密，最小凹坑長度僅為0.4μm，每個坑點間的距離只是CD-ROM的50%，並且軌距只有0.74μm。 CD光碟機、DVD光碟機等一系列光存儲設備，主要的部分就是激光發生器和光監測器。光碟機上的激光發生器實際上就是一個激光二極體，可以產生對應波長的激光光束，然後經過一系列的處理後射到光碟上，然後經由光監測器捕捉反射回來的信號從而識別實際的數據。如果光碟不反射激光則代表那裡有一個小坑，那麼電腦就知道它代表一個「1」；如果激光被反射回來，電腦就知道這個點是一個「0」。然後電腦就可以將這些二進制代碼轉換成為原來的程序。當光碟在光碟機中做高速轉動，激光頭在電機的控制下前後移動，數據就這樣源源不斷的讀取出來了。
⑷ 光存儲介質都有哪些
尼康 Coolpix 4500 ，有效像素: 400萬像素
光學變焦倍數: 4倍光學變焦
感測器類型: CCD感測器
感測器尺寸: 1/1.8英寸
液晶屏尺寸: 1.5英寸
最大解析度: 2272×1704
存儲介質: CF卡,CFⅡ卡,微硬碟,隨機附帶16M CF
⑸ 光儲存是怎麼回事
最常見的就是光碟。上面用激光燒錄信息，通過反射率的變化，得出0,1序列。
⑹ 近場光學的介紹
近場光學1是研究距離物體表面一個波長以內的光學現象的新型交叉學科。基於非輻射場的探測與成像原理，近場光學顯微鏡突破常規光學顯微鏡所受到的衍射極限，在超高光學解析度下進行納米尺度光學成像與納米尺度光譜研究。近場光學顯微鏡在超高解析度光學成像，近場局域光譜，高密度數據存儲，在生命科學，單分子光譜，量子器件發光機制等領域中有著廣泛應用。
⑺ 近場光學的近場光學顯微鏡的基本類型
近場光學顯微鏡 的主要目標是獲得與物體表面相距小於波長K的近場信息， 即隱失場的探測。雖然已經出現了許多不同類型的近場光學顯微儀器， 但它們有一些共同的結構。如同其他掃描探針顯微鏡( STM、AFM…)， 近場光學顯微鏡包括： ( 1)探針，(2) 信號採集及處理，(3)探針-樣品間距 z-的反饋控制，(4) x-y 掃描及(5) 圖像處理。這里(4)(5)是已經成熟的掃描探針顯微技術。採用計算機控制電子線路，微區的掃描一般由壓電技術來實現，控制精度可以優於0. 01nm，豐富的圖形處理方法可以將數字圖像做平滑、濾波、襯度、亮度處理， 傅里葉變換濾波等。而(1), (2), (3)則與其他技術有區別。
(1) 探針：與 STM 中的金屬探針和 AFM 的懸臂探針不同的是, 這里一般採用介電材料探針，可以發射或接受光子，尖端尺度在10～100nm，以能夠將收集到的光子傳送到探測器， 探針可用拉細的錐形光纖， 四方玻璃尖端，石英晶體等製成，探針的核心問題是小尺度和高的光通過率。
(2) 信息探測：由於光子信息均來自於納米尺度區域，信號強度一般很低( ～nw/ cm2), 因而需經光電倍增管、光二極體、光子計數或電荷耦合器件(CCD)將光信號轉換為電信號而放大。同時利用調制-鎖相放大技術抑制雜訊。以提高信噪比。
(3) 探針-樣品間距控制: 理想的調控方法應當是與光信號的探測完全獨立的機制，以使待測信號不受到干擾，避免引入復雜性。而實際方案中則難於避免這一問題，目前常用的方法有：i)隱失場調控：利用隱失場強度隨 z-增加而指數下降關系，將探針放入隱失場里，控制范圍0～K/ ( 30～40)，這種方法中，探測光信號與調控信號有較強相互影響。ii) 切變力調控：當以本徵頻率振盪的探針靠近樣品表面時( < 50 nm)，由於振盪的針尖與樣品間作用力( Van derWaals，毛細力，表面張力等)，其振盪幅度及相位均會有較大變化，利用這個變化可以將探針控制在 z= 5～20 nm 范圍，比較成熟的方案有切變力調控方式，雙束干涉[，共振音叉和超聲共振方式等。
與 STM 中的電子隧道效應相比，光的傳播特性使近場光學顯微鏡有新的特點；首先光子很容易向遠處傳播，因此易與觀察物以外的物體或缺陷發生反射、衍射，這些相互作用將使所觀察場的真實情況改變。因此，要找到一種完全獨立的探針-樣品間距控制方法；其次，如前面所述。在近場區域， 傳播分量與非傳播分量是共存的， 因而實際強度與 z -的關系並不是理想的指數衰減形式。在許多文獻中描述的完美的指數衰減僅能出現在理想平面中, 而實際上這些實驗分布已經被傳播場所調制。