光電子產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展趨勢(shì)

3/3光電子產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展趨勢(shì)光電子產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展趨勢(shì)

光通信經(jīng)歷了自由空間光通信和光纖通信兩個(gè)重要發(fā)展階段。早期的自由空間光通信(Freespaceopticalcommunication,即FSO)曾掀起了全世界的研究熱潮,但當(dāng)時(shí)的器件研究技術(shù),系統(tǒng)

技術(shù)和大氣信道光傳輸特性本身的不穩(wěn)定性等諸多客觀(guān)因素阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。隨著近年來(lái)大功率半導(dǎo)體激光技術(shù)、自適應(yīng)變焦技術(shù)、光波窄帶濾波技術(shù)、光源穩(wěn)頻技術(shù)、信號(hào)壓縮編碼技術(shù)和光學(xué)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)制作及安裝校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展和成熟,自由空間光通信又重新浮出了水面,且比早期激光大氣通信具備更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和更明確的應(yīng)用目標(biāo)。FSO將是今后構(gòu)筑電信網(wǎng)不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)。

2.3光電顯示日新月異

目前顯示技術(shù)主要有兩種方式:陰極射線(xiàn)管(CRT)和平板顯示(Flatpaneldisplay,即FDP)。從技術(shù)發(fā)展水平看,CRT每個(gè)像素的性能價(jià)格比要比其它顯示器件高得多。每當(dāng)CRT采用新技術(shù),就能提高它的附加價(jià)值,因此它不會(huì)在短期內(nèi)消失。FPD種類(lèi)較多,按實(shí)現(xiàn)媒質(zhì)和工作原理分為:液晶顯示(LCD)、等離子體顯示(PDP)、電致發(fā)光顯示(ELD)等。LCD主要在微型和中小屏幕占優(yōu),PDP由于制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,易于制作大屏幕,是發(fā)展多媒體顯示,壁掛式電視和高清晰度電視(HDTV)最有競(jìng)爭(zhēng)力的顯示技術(shù)。

2.3.1液晶顯示(LCD)是光電產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)

由于面板的應(yīng)用多元化,由以往的PC用面板-LCD監(jiān)視器面板、擴(kuò)展到LCDTV及手機(jī)等中小尺寸產(chǎn)品。應(yīng)用面多元化后,面板價(jià)格逐漸擺脫周期性大幅振蕩的局面,而呈現(xiàn)穩(wěn)定小幅波動(dòng),2003年面板在需求緊俏的情況下,每月價(jià)格僅呈現(xiàn)3~5美元的小漲。04年仍有近三成的獲利空間。TFTLCD面板的三大應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣P記本電腦、LCD監(jiān)視器及LCDTV。全球2004年出貨量將達(dá)到113億片,2003年增長(zhǎng)36%,若考慮面板尺寸的放大,2004年面板需求將超過(guò)45%。PC面板需求強(qiáng)勁,2004年將比2003年上升16%。半年LCDTV面板開(kāi)始進(jìn)入快速成長(zhǎng)期,這個(gè)每年近2億臺(tái)的、比PC大上一倍、尺寸更大的市場(chǎng),將是往后幾年TFT面板成長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。目前LCD的發(fā)展方向是大角度、高亮度、高對(duì)比度和高掃描速度。

2.3.2發(fā)光二極管(LED)顯示技術(shù)日益成熟,應(yīng)用趨于穩(wěn)定

LED構(gòu)造的核心是利用磷化稼或砷化稼等半導(dǎo)體發(fā)光材料芯片組成的PN結(jié)。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)也是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)之一,被稱(chēng)為光明產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體照明等采用發(fā)光二極管(LED)作為新光源,耗電率僅為普通白熾燈的1/10,但壽命卻可以延長(zhǎng)100倍,此外還具有環(huán)保和免維護(hù)等特點(diǎn)。如果以半導(dǎo)體燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈和熒光燈,將會(huì)對(duì)能源和環(huán)保產(chǎn)生巨大的影響。高亮度LED被廣泛用于汽車(chē)工業(yè)、交通信號(hào)顯示、手機(jī)及筆記本電腦的背光源和直接代替白熾燈。盡管目前大多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)尚處在研究和小批試制階段,但因其技術(shù)日趨成熟,市場(chǎng)日漸穩(wěn)定,故其發(fā)展速度較快,尤其是珠三角地區(qū),己有相當(dāng)數(shù)量的LED企業(yè)存在。

2.3.3等離子體顯示器(PDP)具有強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)能力

等離子體顯示是利用氣體放電產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的平板顯示的統(tǒng)稱(chēng)。按PDP所施驅(qū)動(dòng)電壓的不同,PDP可分為交流等離子體顯示板與直流等離子體顯示板兩類(lèi)。后者因其光電和環(huán)境性能優(yōu)越,是PDP技術(shù)的主流。PDP比其它平板顯示更適合大畫(huà)面的顯示。等離子體顯示器這幾年已逐漸走向市場(chǎng),等離子體電視也異軍突起,成為其它電視強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。2002年由于世界杯的舉辦使PDP的市場(chǎng)保持良好的勢(shì)頭,03年加上北美市場(chǎng)及歐洲市場(chǎng)等全球范圍內(nèi)的需求增長(zhǎng),在這種情

況下,日本、韓國(guó)、臺(tái)灣都開(kāi)始了增產(chǎn)計(jì)劃。除了PDP面板外,在LCD的大型化、投影電視的價(jià)格等方面,超薄電視市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈。

平板顯示技術(shù)是二十一世紀(jì)光電子學(xué)三個(gè)最大應(yīng)用領(lǐng)域之一,民用產(chǎn)品從街頭廣告牌到床頭時(shí)鐘,軍用產(chǎn)品從星載偵查相機(jī)到單兵頭盔都會(huì)用到。它是全球最大的產(chǎn)業(yè)之一,銷(xiāo)售額達(dá)數(shù)千億美元,PC和TV顯示器全球產(chǎn)量增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁,手機(jī)彩屏也是顯示業(yè)中最火爆的市場(chǎng)之一,中國(guó)的年需

求量巨大,出口勢(shì)頭也異常迅猛。

3不斷涌現(xiàn)的光電子新奇產(chǎn)業(yè)

3.1現(xiàn)代光子學(xué)說(shuō)與古老中醫(yī)理論/結(jié)婚0)光子中醫(yī)學(xué)技術(shù)

光子居然與風(fēng)馬牛不相及的、相距十萬(wàn)八千里的古老的中醫(yī)神秘/結(jié)婚0!光子中醫(yī)學(xué)技術(shù)是指在中醫(yī)理論指導(dǎo)下,將光子學(xué)理論和技術(shù)應(yīng)用到中醫(yī)預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)與保健等領(lǐng)域,從細(xì)胞、器官及整體水平研究機(jī)體發(fā)射和接受光信息的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并進(jìn)行定性、定量和半定量分析的系統(tǒng)性學(xué)科。它屬于光子學(xué)和中醫(yī)學(xué)的交叉學(xué)科。目前已經(jīng)有診斷中的超弱輻射技術(shù);激光穴位照射治療;激光中醫(yī)信息治療儀;中藥光敏劑的光動(dòng)力療法等的應(yīng)用。

3.2孫大圣變蚊成真)微光電機(jī)系統(tǒng)(Microopticalelectr-i

calmechanicalsystem,即MOEMS技術(shù))__5西游記6中孫悟空變成小蚊蟲(chóng)鉆進(jìn)妖怪的體內(nèi)其實(shí)只是一種幻想。然而,膠囊型微型內(nèi)窺鏡的應(yīng)用卻是真的把龐大的光學(xué)顯微放大系統(tǒng)縮小成蚊子大小的膠囊,以深入到體內(nèi)對(duì)人的內(nèi)臟進(jìn)行醫(yī)學(xué)觀(guān)察和探測(cè),使孫悟空變蚊的幻想成為現(xiàn)實(shí)。這是MOEMS技術(shù),它是在同一硅片上將透鏡、反射鏡、光束分光器等微光組件、微定位器和控制電路等單元集成在一起,實(shí)現(xiàn)光學(xué)平臺(tái)的微型化。這種器件的優(yōu)點(diǎn)在于體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、可靠性高、能耗低、靈敏度高、多功能和智能化、低成本和不干擾周?chē)ぷ鳝h(huán)境等,適于大批量生產(chǎn)。這一技術(shù)使原來(lái)復(fù)雜而龐大的光電系統(tǒng)成倍、成幾十倍地縮小,效率卻成倍、成幾十倍地提高。原來(lái)我們殺牛要用牛刀,可現(xiàn)在我們用殺蚊子的刀同樣可以把牛殺死。MOEMS技術(shù)在光通訊、傳感、光控制、航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,被譽(yù)為21世最具代表性的技術(shù)。其器件主要有:2D微鏡光開(kāi)關(guān),VCSEL可調(diào)諧激光器、光衍射調(diào)制器、光柵光閥投影顯示器、膠囊型微型內(nèi)窺鏡等。

3.3納米技術(shù)又冒出怪名詞)納米光子學(xué)技術(shù)

隨著光電技術(shù)的發(fā)展,納米技術(shù)中又冒出了一個(gè)古怪名詞:納米光子學(xué)技術(shù)。其主要研究?jī)?nèi)容有:(1)納米光器件:開(kāi)關(guān)、邏輯門(mén)、存儲(chǔ)單元、量子態(tài)控制器;(2)納米器件的藕合:解決納米單元之間近場(chǎng)能量藕合傳遞問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)高效的無(wú)接觸連結(jié);(3)外部連結(jié):解決納米光器件與外部微光子器件的輸入一輸出問(wèn)題;(4)納米近場(chǎng)光學(xué)中的新穎現(xiàn)象及功能集成問(wèn)題;(5)光子晶體、納米結(jié)構(gòu)及量子點(diǎn)的制備;(6)全光信息處理器等。

3.4光比刀鋒利)光纖激光器在微加工和醫(yī)療中的應(yīng)用

機(jī)床刀具切鐵如泥,鋒利無(wú)比。然而,它們?cè)诩す饷媲爸荒芡漤?xiàng)背,自嘆不如。激光束可以聚焦得非常細(xì),能量密度非常高,且具有可調(diào)可控等優(yōu)點(diǎn),利用它可以給生物體最細(xì)的細(xì)胞做手術(shù),可以切世界上最硬的金剛石,因此在微細(xì)加工和醫(yī)學(xué)中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。主要包括:(1)激光打標(biāo):半導(dǎo)體芯片、集成電路、電子器件、工具和醫(yī)療器件、手機(jī)、計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)、儀器面板、服裝紐扣、食品包裝等都有應(yīng)用;(2)激光雕刻:幾乎可以對(duì)任何固體材料進(jìn)行雕刻,如塑料、木材、陶瓷、金屬等;(3)激光微機(jī)械加工:可對(duì)毫米量級(jí)大小的工件進(jìn)行加工,切割、焊接、打孔,精度可達(dá)微米的量級(jí),主要應(yīng)用于醫(yī)療器件、超精細(xì)電路等;(4)激光醫(yī)療、美容;(5)工業(yè)加工:用于汽車(chē)、艦船、航空器制造業(yè)中的切割、焊接、打孔等;(6)材料表面硬化處理;(7)激光特性修正:用于LCD顯示器、存儲(chǔ)器、電阻電容等電子器件;(8)激光清洗和更新:用于電子、半導(dǎo)體器件、藝術(shù)品等;(9)激光快速成型:如激光選區(qū)燒結(jié)、直接金屬成型;(10)激光鍍膜;(11)軍事、導(dǎo)彈防御應(yīng)用;(12)科學(xué)研究:如用于光譜儀器等。然而,目前國(guó)內(nèi)光電技術(shù)的發(fā)展與國(guó)外相比仍有很大差距,如何整合國(guó)內(nèi)光電子產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)分工,集中資源開(kāi)發(fā)高端產(chǎn)品,達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),通過(guò)團(tuán)結(jié)協(xié)作進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng),把中國(guó)制造的光電子產(chǎn)品推向國(guó)際市場(chǎng),是我國(guó)光電子企業(yè)實(shí)現(xiàn)共贏(yíng)的必由之路!

PhotoelectronIndustryanditsDevelopmentalTendency

YANGYong-chang,WANGKai,WUHui-feng

(DepartmentofElectronicEngineering,GuilinAstronavigationCollege,541000,Guilin,Guangxi,China)

Abstract:Photoelectronindustryprovesanincreasinglydevelopingh-itechandh-iaddedvalueindustryinthe

presentandquitealongtimeinthefuture.Datingbacktothedevelopmentalhistoryofphotoelectron,theessay

systematicallyintrod