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光子学与光子技术发展战略报告
前言 1
光学简介 3
光学的发展简史 3
光学的研究内容 7
光学的进步和发展 8
第一章光子学的发展与战略地位 13
13
光子学与电子学 15
光子具有的优异特性 16
光子学与电子学的相互补充、共融与促进关系 18
第二章光子学的重要分支学科及其发展(基础光子学) 23
基础光子学 23
量子光学 23
光量子信息科学 29
分子光子学 32
超快光子学 37
光子学器件 44
光子学器件的分类 44
新型激光器 48
信息光子学 57
光纤光子学 57
光通信技术 65
光子信息处理技术 72
光子存贮技术 79
光子显示技术 84
集成光子学与微结构集成光学 87
集成光子学与微结构光子学的内涵与意义 87
半导体集成光子学与微结构集成光学研究现状与发展趋势 99
2. 5 生物医学光子学 106
生物光子学 107
医学光子学 111
第三章光子学发展战略 123
光子学发展战略目标 123
发展光子学及技术的有利条件 123
光子学发展战略目标 124
发展光子学的战略部署与举措 124
光子学与光子技术的近期优先研究领域 125
确定光子学与光子技术优先研究领域的依据 125
关于光子学与光子技术的优先研究领域 126
前言
随着现代科学技术的飞速发展,人类历史即将进入一个崭新的时代—信息时代。其鲜明的时代特征是,支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展,并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。作为信息科学的基础:电子学与电子技术将由微电子学与技术向纳米电子学及分子电子学与技术发展;与此同时,近年来,一个新兴学科—光子学(PHOTONICS)已经峭然兴起,它继电子学之后,又为信息科学的发展提供了一个重要的可靠基础。
对于光子学与光子技术的峭然兴起,世界上技术发达国家,如美国、西欧、日本等都在战略上给以高度重视。在欧洲、美洲、澳洲以及亚洲等地先后兴建起越来越多的光子学专门科研机构与组织,定期和不定期地举办各类学术交流会议;有越来越多的高等院校已开设出光子学专门课程;光子学领域的研究经费投入量与相应的科研成果的也在明显地逐年扩大;随着光子技术的发展,光子以其所具有的极快响应速度、极大信息容量和极高信息效率在推动信息科学发展中显示出越来越大的竞争力。光子产业在商品市场的份额在逐年增加,已倍受产业界关注。不难看出,光子学已经形成一个新兴的独立学科,光子技术作为信息科学的支撑技术将与电子技术相互渗透、补充,并发挥越来越重要的作用。
此篇“光子学与光子技术发展战略报告”是国家自然科学基金委员会政策局在“九五”优先资助领域的基础上安排的软课题,由信息科学部组织队伍开展战略研究所取得的结果。光子学与光子技术发展战略研究软课题于九六年底立项,课题组由王启明院士、董孝义教授牵头,由十五位各分支学科的专家组成。在开展研究的过程中进行了大量调查工作。于一九九七年五月和九月分别在福建、山西召开两次研讨会形成了“战略研究”的基本框架。因此,这份“战略研究报告”是我国光子学、光子技术首次在大范围内开展的深入战略研究成果,是众多科学家集体劳动智慧的结晶。
在此值得一提的是南开大学有一批卓有学识的教授,十分关注光子学的发展,他们多次发表有见地的综述性文章,在此次战略研究中发挥了重要作用。
为了使战略研究的结果能发挥更大的作用,在软课题立项时,我们就提出明确的要求,具体的指导思想是:在总结我委已经完成的各学科发展战略研究经验的基础上,选择“九五”优先资助领域中有较大突破可能的少数项目开展深入研究;研究重点应着眼于全国的宏观决策上,而不要过份偏重于专业内容的调查;在具体方针上,要选好突破口,强调有所为, 有所不为,其总体战略部署争取作到可以指导我国“九五”计划或更长一段时间内的光子学研究工作。在这一思想指导下,本战略中所提出的重大、重点项目的建议,将是信息科学部光学与光电子学“九五”期间的重要立项依据。根据我委管理办法的规定,只要在学科专家评审会通过,这些项目就可以在近期内得以实施。从这一角度来说,这一战略有可能成为我国第一部光子学指导性的实施纲领。
众所周知,光子学是一门新兴学科,对于它的内涵以及它与传统光学的关系等,在学术界尚有某些不同见解。因此,我们认