光子科学

包括光的产生，发射，传输，调制，信号加工，开关，放大和识别

光子科学（photonics）包括光的产生，发射，传输，调制，信号加工，开关，放大和识别。光子科学特别强调光具有粒子和波动双重性。它覆盖了整个光谱波段的技术应用；从日常生活到新近进展的科学都要应用到光子科学。由于它的应用广泛，故仍在不断发展中。

简介

光子科学（Photonics）包括光的产生，发射，传输，调制，信号加工，开关，放大和识别。光子科学一词强调光既不是粒子，也不是波--它具有二者的性质。它覆盖了整个光谱频段的技术应用；从紫外经可见到近，中和远红外。但所有应用都几乎在可见和近红外光范围。1960年初研究半导体光发射体和1970年研究光纤后，光子科学才派生出来。

发展历史

“光子科学”由光子演生而来；它的出现是1960年晚期用来描述目的在使光演示其功能的研究领域；传统上完全落在电子学的典型范畴；如远程通讯，信息加工等。

光子科学作为领域是从1960年研究激光开始的。随后的发展包括1970年的激光二极管，传送信号的光纤和参饵的光纤放大器。这些研究形成20世纪后期电信革命的基础和提供以后互联网的结构。

1980年光纤维传输数据为电信网络采用后，光子科学就被普遍使用。

2001年间，光子科学大部集中在电信方面。但它覆盖了科学和技术应用的很大范围；包括激光制造，生物和化学传感，医学诊断和治疗，显示技术和光计算。

各种非电信的光子科学应用呈快速增长，部分原因在许多公司已看出它的新应用领域。光子科学将还会得到进一步的发展。

与其它领域关系

经典光学

光子科学和光学关系密切。但光学比发现光被量子化早（爱因斯坦于1905年解析光电效应）。光学工具包括折射透镜，反射镜和各种光学组元。它们都先于1900年出现。经典光学的关键原理，如慧更斯原理，马克斯威方程和波方程都和光的量子化无关。

现代光学

光子科学和量子光学，光机械（Optomechanics）,电光学，光电子学和量子电子学有关。但每个领域由于内容和公司和市场不同，其意义也略有不同。量子光学往往注重基本研究；而光子科学则注重应用研究和发展。

光子科学的注重点在：

。光的粒子性质；

。用光子产生信号加工器件的潜在技术。

。光的实际应用

。模拟电子学

光电子学意味具有电和光功能的器件或线路。即薄膜半导体器件。电光项目使用较早，特别围绕非线性电光相互作用的应用，即如普克尔盒的晶体调制器，但也包括图像传感器。

新领域

光子科学和新出现的量子信息科学有关。量子信息用光子科学的方法。其它新学科包括光-原子学，它的器件兼有光和原子的器件，它们用精确报时，导航和度量衡；极化学（Polaritonics）和光子科学不同处在于它的基本信息载体是极化子，在300千赫兹至10太赫兹频率范围工作。

应用

光子科学的应用是普及的；包括从每日日常生活到最新科学的几乎所有领域；即光探测，电信，信息加工，照明，度量衡，谱仪，全息，医学（手术，视力修正，胃镜，健康监测）军用技术，激光材料加工视觉艺术，生物光电子学，农业和机器人。如同1948年发现第一个晶体管后，电子学哪样地迅速扩大应用哪样，光子科学的独特应用不断出现在新的方面，半导体光科学器件在经济方面的重要应用包括光数据记录，光纤电信，激光打印（在静电复印基础上），显示和高功率激光光泵。光子科学潜在的应用很广，并包括化学合成，医疗诊断，芯片上的通讯，聚变能量。这里举几种有兴趣的附加例如下：

。消费设备：条码扫描器。打印机，CD/DVD/Blu射线器件，远程控制器件

。电信：光纤通信，光学降压转换到微波器。

。医药：弱视矫正，激光手术胃镜，去除纹身。

。工业制造：激光焊接，打孔，切割和各种表面加工

。施工：激光练级，激光测距，智能结构。

。航空：光子科学缺少活动部分的陀螺仪。

。军事：红外传感器，命令，控制和导航研究和营救，布雷和扫雷。

。娱乐：激光表演，全息艺术。

。信息加工：

。度量衡：时间和频率测量。测距。

。光子科学计算：时间分布及计算机和打印线路板间或光电子积分线路间的通信。将来：量子计算。

研究综览