Physics 版 (精华区)

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标  题: 光电子技术和产业--封松林
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月17日19:05:13 星期二), 站内信件


光 电 子 技 术 及 产 业
封 松 林
（中国科学院半导体研究所）
一、引  言
    光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、
光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备，预期还会在未来的光计算中发挥重
要作用。
    如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速
发展，改变了人们的生活方式，使得知识经济初见端倪，那么随着信息技术的发展，大
容量光纤通信网络的建设，光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出：“
90年代，全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展，谁在光电子产业方面取
得主动权，谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评
论：“21世纪具有代表意义 的主导产业，第一是光电子产业，第二是信息通信产业，第
三是健康和福利产业……”，可以断言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类
科学技术的革命。
二、世界光电子技术和产业的发展
    光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料，光纤已经成为通信网的重要传
输媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，到20世纪末将达到85%，但从目
前光纤通信的整体水平来看，仍处于初级阶段，光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出
来。目前，各种新技术层出不穷，密集波分复用技术（DWDM，在同一根光纤内传输多路
不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力）、掺铒光纤放大器技术（EDFA，可将
光信号直接放大，具有输出功率高、噪声小，增益带宽等优点）已取得突破性进展并得
到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中，光电技术的比例将从过去比重不到10%达
到90%。一种全新的、无需进行任何光 电变换的光波通信——“全光通信”，由于波分
复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展，也日趋成熟，将在横跨太平洋和大西洋的通信
系统上首次使用，给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器
件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业，对国民经济
的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计，到2003年，光电子产业的
总产值将达2000亿美元。
    Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求，为满足需求的增
长，人们可以铺设更多的光纤，或靠提高单路光的信息运载量（现在主干网可以分别工
作在2.5Gbps和10Gbps，并已有40Gbps的演示性设备）。但更主要的方法却是靠发展波分
复用技术，增加光纤内通光的路数（光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps）。波分
复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公
司的报告指出：“信号传输用 1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元，比去
年增加23%；1.48μm信号放大用激 光器1999年市场份额达到1.6亿美元，比去年增加33
%；980nm信号放大用激光器销售额达2.9 亿美元，比去年增长121%。整个激光器市场的
份额1999年达18亿美元，预期2003年将达到30 亿美元”。美国通信工业研究公司（CIR
）的研究预测，北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61
亿美元，约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2
004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化，但是全光交换将在几
年内成为市场主流，报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据，但仍有创新性公司
进入的可能。
三、我国的光电子技术和产业
    近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进
的进展，在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离，个别领域还处于世界领先地位
。
    国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统（如激光器、探测器、光收
发模块、EDFA、无源光器件）等已经占领了国内较大的市场份额，初步具备同国外大公
司竞争的能力，在毫无市场保护的情况下，靠自己的力量争得了一席之地，市场营销逐
年有较大的增长，个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研
究发展基地和本领域高 技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白，打破国外产品
在市场上的垄断地位，同时争取进入国际市场。
    掺铒光纤放大器（EDFA）是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件，国内企业产
品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。
808nm大功率激 光器及其泵浦的固体绿光激光器，670nm红光激光器已产品化和商品化并
批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件，90%使用国产器件，国
产1.55μmDFB激光器 战胜了国外器件，占领了100%的国内市场。
    但是，我们应当认识到在我国光电子技术发展中，光电子器件、部件虽是光通信、
光显示、光存储等高技术产业的关键部分，但在整个系统和设备成本中所占的比重较小
，其产值较低，目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段，光电子产业所需的规模
化、产业化生产技术目前还未有实质突破；国内研究生产的光电器件和部件有相当部分
还未能满足整机和系统的要求，导致国外器件占据国内市场相当多的份额；在机制上仍
未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。
    我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域，与世界发达国家几
乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限，而国际
上光电子产业已经进入加速发展阶段，留给我们的时间只有三到五年，如果我们不在目
前产业化的技术发展阶段进入，就会失去大好时机。机不可失，时不再来，到产业化后
期时将要花数倍的力量才能弥补，也许会彻底失去时机，受制于人。
    如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力，就会给外国竞争者提
供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面，要通过引进社会
资金和风险投资，知识产权入股、开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步
伐，鼓励科研人员成果转化。只要贯彻有“有所为，有所不为”的方针，狠抓创新和高
技术成果转化，打破行业界限，按市场机制联合国内相关研究和开发单位，共同作好光
电子产业化的工作，就一定能发展我国的光电子事业，有望在研究上取得突破，在产业
上形成规模经济，取得我国在该领域应有的市场份额。（摘自 中国科学院《2000高技术
发展报告》）

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