光電科學(xué)與技術(shù)的前景精選(九篇)

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第1篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

生產(chǎn)制造行業(yè)的機(jī)械構(gòu)造較為復(fù)雜，通常由多個部分組成，具體有發(fā)動機(jī)以及曲柄連接、啟動和專向等。技術(shù)人員若想使機(jī)械運(yùn)行的工作效率得到顯著提升，一定要致力于采取行之有效方法改善機(jī)械性能，并使設(shè)備的重量得以適度降低，使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的效率的到有效提高。通常在生產(chǎn)制造過程中，鋼材是大多機(jī)械產(chǎn)品的主要材料。如今，類似的生產(chǎn)方式已經(jīng)逐漸顯露出頹勢。若技術(shù)人員想使設(shè)備的工作效率得到顯著提升，首要的一點(diǎn)，就是改變生產(chǎn)機(jī)構(gòu)。此外，器械生產(chǎn)的主材料也要適當(dāng)改變。目前，非金屬的高分子合成材料或者合金材料在器械生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛，此處所說的合金材料，主要是指強(qiáng)度大，重量小者。一旦器械主體的重量減輕，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的效率就會有相應(yīng)程度的提高，并使資源的利用效率以及機(jī)械的工作效率均得到有效提高。

2機(jī)電技術(shù)發(fā)展的基本特征

20世紀(jì)60年代，機(jī)電技術(shù)誕生之后，眾多問世不久的生產(chǎn)制造技術(shù)慢慢應(yīng)用到生產(chǎn)和生活的諸多領(lǐng)域，致使相關(guān)產(chǎn)業(yè)的變革得以更好地開展。雖然機(jī)電技術(shù)在我國的發(fā)展應(yīng)用歷史并不長，但在世界范圍內(nèi)，其對于促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)的發(fā)展以及提高人類生產(chǎn)力有著非常重要的現(xiàn)實意義。于機(jī)械工程領(lǐng)域，計算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并被應(yīng)用到機(jī)械制造工業(yè)中，乃至形成了先進(jìn)的機(jī)電技術(shù)。在這種情況下，機(jī)械產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)生了顛覆性的變革，無論是技術(shù)機(jī)構(gòu)，還是產(chǎn)品功能、構(gòu)成，以及產(chǎn)品的生產(chǎn)、管理都產(chǎn)生了較大的變化。鑒于此，工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)入了一個嶄新的階段，其從機(jī)械電氣時代逐漸過渡到以機(jī)電技術(shù)為主要模式的時代。

3機(jī)電技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展前景分析

3.1智能化的機(jī)電技術(shù)應(yīng)用前景分析

近年來，隨著信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)的智能化水平也得到顯著提升。在這種情況下，機(jī)電技術(shù)產(chǎn)品的全息性越發(fā)顯著。智能化信息處理系統(tǒng)對于機(jī)電系統(tǒng)非常重要，技術(shù)人員可以據(jù)此更好地對系統(tǒng)中的相關(guān)信息進(jìn)行處理。對于此類智能系統(tǒng)，軟件技術(shù)以及芯片技術(shù)是其中最重要的部分。在機(jī)電技術(shù)中，智能化系統(tǒng)的有效應(yīng)用能夠使層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性得到顯著提升，同時，系統(tǒng)的兼容程度也會有很大程度的提高。簡言之，對于機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，智能化技術(shù)非常重要，其可以看作是機(jī)電技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

3.2光電技術(shù)的應(yīng)用前景分析

光電技術(shù)的應(yīng)用對于機(jī)電技術(shù)有著非常重要的價值和意義，其可以使機(jī)電技術(shù)中的傳感以及動力系統(tǒng)得到顯著改善。此外，光電技術(shù)還可以有效提高機(jī)電系統(tǒng)中的信息處理能力，且有利于機(jī)電產(chǎn)品的研發(fā)。可以說，光電技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣泛。

3.3微型化的機(jī)電技術(shù)應(yīng)用前景分析

目前階段，在生產(chǎn)以及制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的過程中，蝕刻技術(shù)受到很多專業(yè)人士的推崇，通過該項技術(shù)，相關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)在實驗室研制出亞微米級的器械元件。若該項技術(shù)能夠應(yīng)用在實際產(chǎn)品中，可以為技術(shù)人員區(qū)分機(jī)械系統(tǒng)的部分裝置以及控制器提供極大便利。同時，機(jī)械與電子可以更好地結(jié)合在一起，且傳感器以及機(jī)體等裝置也可被有效整合在一起。在這種情況下，設(shè)備的體積會減小，重量也會有所減輕，且可以有效組合成自律原件?？梢哉f，以上是機(jī)電技術(shù)的一種重要發(fā)展趨勢。

3.4仿生化的機(jī)電技術(shù)應(yīng)用前景分析

綜合目前的行業(yè)狀況以及各項因素，不難看出，以后機(jī)電技術(shù)系統(tǒng)的裝置會越發(fā)依賴信息。系統(tǒng)的智能化以及自動化程度不斷提高已經(jīng)是一個不爭的事實，與此同時，其對于信息的依賴度也會有相應(yīng)提高。如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出靜態(tài)狀，裝置的穩(wěn)定性會較差；反之，若系統(tǒng)裝置呈現(xiàn)出動態(tài)狀，則裝置的穩(wěn)定性會比較強(qiáng)。以上狀況與生物習(xí)性有一定相似性，這表明生物系統(tǒng)化會成為機(jī)電技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品的一項重要發(fā)展趨勢。目前，該項系統(tǒng)還有待于研究和探索，使系統(tǒng)的仿生效果得以真正實現(xiàn)還需要更多的時間。

3.5環(huán)?；臋C(jī)電技術(shù)應(yīng)用前景分析

現(xiàn)階段，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量以及人均收入水平都得到了顯著提高。與此同時，資源也在遞減，且很多資源具有不可再生的特質(zhì)。此外，較為粗放的管理模式也為我們賴以生存的環(huán)境帶來負(fù)面影響，使環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。為此，國家相關(guān)部門應(yīng)對環(huán)境保護(hù)引起足夠的重視，廣大群眾也要樹立環(huán)境保護(hù)的意識，在生產(chǎn)和生活中秉持可持續(xù)發(fā)展的理念，以此使我國的綜合實力得到顯著提升。在此基礎(chǔ)上，機(jī)電技術(shù)可以更好地發(fā)展，在使工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益的同時，可以最大限度的降低污染，對于環(huán)境起到一定的保護(hù)效果。為更好地實現(xiàn)這一點(diǎn)，相關(guān)人員要采取行之有效的對策，致力于科學(xué)技術(shù)的革新，并對污染物進(jìn)行回收和有效處理，積極為機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用探索出可再生的新能源。

4結(jié)束語

第2篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

關(guān)鍵詞 光電子技術(shù)；發(fā)展態(tài)勢；應(yīng)用實踐；信息技術(shù)

中圖分類號：TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0005-02

光電子技術(shù)學(xué)科涉及了光學(xué)、電子學(xué)、光電子學(xué)、計算機(jī)等技術(shù)理論，是一種由多學(xué)科相互交叉并滲透形成的一項技術(shù)。光電子技術(shù)是將光子學(xué)為研究核心，電子學(xué)為研究支撐的新型技術(shù)，兼容了電子技術(shù)，而且還具有微電子技術(shù)不能相比的優(yōu)越性，有了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間。21世紀(jì)是一個光電子共同作用的時代，光電子技術(shù)的高效發(fā)展有利于促進(jìn)世界相關(guān)技術(shù)的融合、滲透，有利于各科學(xué)技術(shù)之間相互作用，更好的為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

1 光電子技術(shù)概述

光電子技術(shù)更加確切的應(yīng)該稱為光電子信息技術(shù)，實現(xiàn)光能與電能的轉(zhuǎn)換是它的核心內(nèi)容，是指利用光子激發(fā)電子或者電子躍遷來產(chǎn)生光子物理現(xiàn)象所提供的一種技術(shù)方法。光電子技術(shù)是信息技術(shù)中一個重要的硬件設(shè)備，加大了把全世界計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)系的可能性，也給和衛(wèi)星或外星聯(lián)系組成網(wǎng)絡(luò)提供了希望，是因特網(wǎng)的支柱技術(shù)。光電子技術(shù)從20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來，在眾多高新技術(shù)發(fā)展中它的發(fā)展最為迅速，在我國的眾多領(lǐng)域內(nèi)均已被應(yīng)用、推廣。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，時代的信息容量不斷增加，反映出了信息發(fā)展的高容量性以及高速度性在電子學(xué)與微電子學(xué)技術(shù)發(fā)展上的局限，而光的高頻率與高速度的信息處理特點(diǎn)逐漸在信息技術(shù)發(fā)展中取得突破性的發(fā)展，將信息的探測、傳輸、顯示、運(yùn)算、儲存和處理都使用光子與電子技術(shù)相結(jié)合來參與完成，確定了光電子技術(shù)在信息領(lǐng)域的地位。

2 光電子技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢與應(yīng)用實踐

1）在傳統(tǒng)領(lǐng)域中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。光電子技術(shù)對改造我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和發(fā)展新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)都有積極作用，對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化也有促進(jìn)作用。光電子技術(shù)具有準(zhǔn)確、快速、精密、高效等優(yōu)勢，能夠有效的提高產(chǎn)業(yè)的加工水平，增加產(chǎn)業(yè)的競爭力和附加值。以激光加工技術(shù)為例分析，激光加工技術(shù)通常應(yīng)用在我國重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，飛機(jī)、航天、汽車、通信等領(lǐng)域，其生產(chǎn)特點(diǎn)有加工效率高、速度快、變形小、質(zhì)量高、易控制，有助于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。能夠很大程度的降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，對提高國際競爭力也有重要的積極作用。

2）現(xiàn)代能源結(jié)構(gòu)中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。在美國、日本等眾多國家都制定了光伏技術(shù)的長久發(fā)展計劃。各國將提高光電池轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性為技術(shù)開發(fā)方向，逐漸降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)業(yè)效率，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前在世界范圍內(nèi)，商業(yè)化和半商業(yè)化的生產(chǎn)模式已經(jīng)有80多個國家和地區(qū)形成，增長值已經(jīng)達(dá)到16%，市場的開拓也從空間開拓轉(zhuǎn)向了地面的系統(tǒng)應(yīng)用，甚至在驅(qū)動交通工具的領(lǐng)域也逐漸被應(yīng)用。據(jù)相關(guān)報道，在世界發(fā)展中，對太陽能住宅的建造投資已經(jīng)達(dá)到了600億美元，光電子技術(shù)在建造太陽能住宅中主要是將用光伏技術(shù)制作的光電池作為住宅屋頂、墻面、窗戶等建材，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，這種新型能源的應(yīng)用規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，相關(guān)人員分析到2016年，在太陽能住宅的投資規(guī)模會擴(kuò)大一倍，投資將達(dá)1300億

美元。

太陽能光伏技術(shù)的應(yīng)用形成了一種新型能源，太陽能光纖技術(shù)發(fā)電系統(tǒng)主要是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的一種光纖效應(yīng)，主要是將太陽光輻射能轉(zhuǎn)化為電能的新型的一種發(fā)電系統(tǒng)。因世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源出現(xiàn)供不應(yīng)求現(xiàn)象，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺之間的矛盾越來越嚴(yán)重，于是世界各國逐漸的將發(fā)展目標(biāo)統(tǒng)一轉(zhuǎn)向了光伏發(fā)電，制定了長期的光伏技術(shù)發(fā)展計劃。光電子技術(shù)為光伏發(fā)電創(chuàng)造了高性能的材料與電子元件，很大程度的提高了光能的轉(zhuǎn)化率。光電子技術(shù)的不斷發(fā)展擴(kuò)大了光伏發(fā)電的應(yīng)用范圍，上到航天器，下到家用電器，大到兆瓦級電站，小到兒童玩具，都充滿著光伏電源，21世紀(jì)注定了是光伏技術(shù)的發(fā)展時代。

3）軍事領(lǐng)域中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。光電子技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢可以應(yīng)用在毀滅性武器、精密制導(dǎo)、監(jiān)測、瞄準(zhǔn)、頻譜分析等技術(shù)領(lǐng)域。光電子技術(shù)能夠提高國防的反應(yīng)能力和準(zhǔn)確攻擊的能力，為軍事領(lǐng)域提供又準(zhǔn)又快的信息。光電子技術(shù)目前已經(jīng)成為了軍事領(lǐng)域發(fā)展的主流技術(shù)，逐漸成為了國防軍事現(xiàn)代化的發(fā)展支柱。

在軍事領(lǐng)域，光電子技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個方面：①激光聚變的應(yīng)用。激光聚變是一種未來能源，它有巨大的軍用價值，它能夠模仿氫彈爆炸的過程，代替了成本高、危險性大的空中或地下核試驗，有效解決了改進(jìn)核武器的性能的難題。到目前為止，激光致盲武器已經(jīng)逐漸裝備到部隊，艦載與機(jī)載激光反導(dǎo)器也已經(jīng)走出了實驗室；②電光技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成為了軍方的核心技術(shù)。隨著世界光電子技術(shù)的快速發(fā)展，美國國防防務(wù)水平也呈遞增的形勢發(fā)展，美國平均每年用在防務(wù)光電技術(shù)開發(fā)上的費(fèi)用就能達(dá)到50億美元。

4）在硅材料中，光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。把硅當(dāng)材料制造的光電子元器件稱為硅光電子學(xué)，這是一門新興技術(shù)，具有很大的發(fā)展前景。用硅晶體當(dāng)作材料制造的光電二極管有量子效率高、響應(yīng)快、噪聲低、體積小、動態(tài)工作范圍大、壽命長等優(yōu)勢，通常被應(yīng)用在微弱、快速光信號探測等方面。硅光電子學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能夠給世界帶來更先進(jìn)的數(shù)字設(shè)備，在性能方面能得到前所未有的突破，硅光電子學(xué)是未來發(fā)展的重點(diǎn)。

5）在尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中，光電子的發(fā)展與應(yīng)用。光電子技術(shù)對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有積極作用，光電子技術(shù)所涉及到的科學(xué)領(lǐng)域都是未來發(fā)展的尖端科技，如兆兆紀(jì)元，這是1996年由惠普公司提出的，是為了滿足人類在信息時代的不斷增加的新需求，是人們想要在10到15年內(nèi)實現(xiàn)的一個夢想。具體兆兆紀(jì)元技術(shù)在傳輸技術(shù)上，每秒兆兆位千線，運(yùn)用遠(yuǎn)程的傳輸網(wǎng)絡(luò)；處理技術(shù)上，每秒運(yùn)算萬億次計算；存儲技術(shù)上，有兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)庫，有數(shù)兆兆字節(jié)的盤片驅(qū)動和數(shù)千兆位的記憶芯片。光纖傳輸?shù)娜萘?、光處理的能力和光儲存的密度都在快速提高，光電子技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢能夠充分實現(xiàn)這個夢想，

再如HIV免疫系統(tǒng)的檢測技術(shù)。相關(guān)人員已經(jīng)使用光學(xué)生物醫(yī)學(xué)儀器在研究艾滋病病毒上取得了巨大成果，有利于研制出能夠有效抵抗艾滋病病毒的新藥。在尖端的生物學(xué)實驗室中應(yīng)用光學(xué)探測，比如研究定量衍生的DNA與定量化的聚合酶鏈反應(yīng)PCR，對人類抵抗HIV病毒有非常重要的作用。

3 結(jié)束語

光電子技術(shù)在這個信息化時代的作用越來越重要，現(xiàn)如今，光電子學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到了經(jīng)濟(jì)、軍事、科技與社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，信息的傳輸、探測、運(yùn)算、顯示、處理與存儲等都需要光子技術(shù)與電子技術(shù)共同參與完成。在世界范圍內(nèi)，光電子技術(shù)現(xiàn)已被確定為是未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制高點(diǎn)，是未來經(jīng)濟(jì)建設(shè)中推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造工程、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和新產(chǎn)的發(fā)展的關(guān)鍵力量，所以各國要加強(qiáng)對光電子技術(shù)的研究，推動光電子技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍，促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的發(fā)展

進(jìn)程。

第3篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

關(guān)鍵詞：自動封口包裝機(jī)；光感傳感器；使用；維護(hù)

隨著我國食品安全認(rèn)證腳步的不斷推進(jìn)，我國食品企業(yè)正面臨著有一次的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。食品安全認(rèn)證要求食品生產(chǎn)企業(yè)在食品生產(chǎn)以及包裝過程中積極應(yīng)用自動化設(shè)備來保障食品生產(chǎn)過程對于質(zhì)量的控制，減少生產(chǎn)過程的污染，提高食品質(zhì)量安全。包裝作為食品生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，其有效的質(zhì)量控制對于企業(yè)的生存與發(fā)展有著重要的意義。自動封口包裝機(jī)是食品生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其主要依靠光感傳感器來實現(xiàn)包裝過程的自動化。自動封口包裝的應(yīng)用一方面提高了企業(yè)生產(chǎn)能力，另一方面也對企業(yè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制起到了極大的促進(jìn)作用。

1.自動封口包裝機(jī)基礎(chǔ)分析

食品企業(yè)廣泛應(yīng)用的自動封口包裝主要是進(jìn)行粉劑分裝、顆粒分裝、塊狀食品分裝等。其一般由物料儲存部分、計量組件、光感傳感器、裁刀、熱封組件等部分組成。其中光感傳感器作為整個系統(tǒng)是否同步的關(guān)鍵，其安裝、調(diào)試、使用與維護(hù)對于食品包裝的效率以及質(zhì)量都有重要的影響。食品企業(yè)常用的自動封口光感系統(tǒng)主要是光電控制結(jié)合的系統(tǒng)，在一個包裝袋內(nèi)自動定位，對準(zhǔn)光標(biāo)，減少人工調(diào)節(jié)，提高包裝材料使用率，同時具有測速功能，數(shù)碼顯示包裝速度，并可以在設(shè)定數(shù)量包裝后自動停機(jī)。食品用光感包裝系統(tǒng)要求光感傳感器與制袋系統(tǒng)同步，制袋精度高，誤差小。

2.自動封口光電控制系統(tǒng)的設(shè)計

自動封口包裝設(shè)備是通過光感傳感器來實現(xiàn)光標(biāo)定位，然后通過光控系統(tǒng)對包裝系統(tǒng)進(jìn)行同步控制，以此完成自動封口包裝。用來實現(xiàn)定位控制的光電技術(shù)可提供一種用固定標(biāo)志點(diǎn)結(jié)合線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部件來實現(xiàn)簡單可重復(fù)運(yùn)動的方法。它利用了與一對光電管并聯(lián)工作的一個功率運(yùn)放的快速響應(yīng)時間。由此實現(xiàn)的一種元件數(shù)量很少的系統(tǒng)，能在明確規(guī)定的工作環(huán)境下，具有很高的可靠性、準(zhǔn)確性以及可重復(fù)性。

2.1自動封口光感傳感器應(yīng)用的基本原理

在自動包裝過程中，由于商標(biāo)印刷誤差，薄膜變形不一，牽引輥打滑，送紙，拉紙，中封，橫封各部分速度的差異，橫封切斷位置可能偏離規(guī)定部位，甚至因誤差積累而切到商標(biāo)圖案上。為此，先進(jìn)的包裝機(jī)都配有光電跟蹤自動控制系統(tǒng)，以控制封切位置使之保持正確，保證每次都在定位標(biāo)記確定的位置處封接切斷，不致于封切到圖案上。這就是光感傳感器在自動封口控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用。隨著食品安全認(rèn)證的深入，食品企業(yè)對于包裝設(shè)備的要求越來越高，光電控制技術(shù)也必須跟上機(jī)械發(fā)展的要求進(jìn)行合理的設(shè)計與開發(fā)。

其基本原理是利用光電系統(tǒng)測定目標(biāo)的位置，然后根據(jù)光電傳感器所測位置進(jìn)行包裝袋的步進(jìn)、封口、切割。該系統(tǒng)主要由發(fā)射部分、光電探測器，信號處理電路，A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)、計算機(jī)顯示器組成，然后通過熱封、切割、包裝袋步進(jìn)系統(tǒng)等共同完成自動包裝。

2.2自動封口包裝設(shè)備光感傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計

自動封口包裝設(shè)備的光發(fā)射電路主要由光源驅(qū)動器、光源（主要是半導(dǎo)體光源，包括LED（發(fā)光二極管），LD（激光二極管）等）、光功率自動控制電路等部分組成。，用脈沖發(fā)射電路來驅(qū)動激光器，為了使半導(dǎo)體激光器克服供電電源波動、器件老化等因素的影響，確保激光器輸出功率穩(wěn)定，還必須有自動功率控制電路。接收部分主要由四象限光電探測器組成，四象限光電探測器是把4個性能完全相同的光電二極管按照直角坐標(biāo)要求排列而成的光電探測器件，目標(biāo)光信號經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后在四象限光電探測器上成像，然后通過信號放大，傳送至單片機(jī)，經(jīng)過單品機(jī)的分析后，將同步信號傳送至包裝控制的各個組件，完成自動封口包裝的全過程。

3.關(guān)于光感傳感器自動包裝機(jī)械發(fā)展前景展望

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及市場競爭的加劇，各食品生產(chǎn)企業(yè)以及自動包裝使用企業(yè)對于機(jī)械的要求也越來越高。要求新機(jī)械在自動包裝時可以提高生產(chǎn)效率，以滿貨期和降低工藝流通成本的需要，對一些產(chǎn)品，還要求包裝機(jī)械和生產(chǎn)機(jī)械相銜接。要求設(shè)備生產(chǎn)廠家可以在設(shè)備出現(xiàn)故障時能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)。另外還要求噪聲要小、包裝過程精度高、廢棄物要少。針對這樣的情況，自動化包裝設(shè)計廠家正在根據(jù)客戶的需求，不斷進(jìn)行創(chuàng)新與設(shè)計，通過將更加先進(jìn)的光感傳感器、光電控制技術(shù)等的應(yīng)用來提高自動包裝的效率與精準(zhǔn)度。

未來食品包裝過程中工藝流程自動化程度將會越來越高，幾年前，自動化技術(shù)還只占包裝機(jī)械設(shè)計的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用了微電腦設(shè)計和機(jī)電一體化控制。包裝機(jī)械自動化程度不斷提高，一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是因為包裝機(jī)械需要完成的動作復(fù)雜，多采用機(jī)械手來完成。光感傳感器的發(fā)展也為自動包裝機(jī)的發(fā)展提供的更加廣闊的空間。新的光感控制系統(tǒng)在完成傳統(tǒng)定位的工作職能外，還加強(qiáng)了對材質(zhì)及厚度的高分辨能力以及對包裝上印刷質(zhì)量缺陷的甄別，在包裝過程中，包裝材料的厚度、材質(zhì)變化以及印刷質(zhì)量問題不易為人眼所辨別，所以在包裝機(jī)械上常采用由電腦控制的攝像機(jī)和探測器來分辨。攝像機(jī)現(xiàn)已發(fā)展到能自行檢查和辨別攝像的圖片，并在顯示屏上顯示。當(dāng)前機(jī)器在加工的轉(zhuǎn)速是不能變的，今后應(yīng)根據(jù)分辨后材料的變化改變轉(zhuǎn)速，控制在最優(yōu)化狀態(tài)下工作，并且實現(xiàn)自動清理，自動消毒和自動清潔，自動剔除印刷不合格包材，減少因包材不合格出現(xiàn)的殘次品。

結(jié)論

光感傳感器的應(yīng)用為自動包裝設(shè)備開辟了一個全新的發(fā)展空間。加上計算機(jī)技術(shù)的不斷應(yīng)用，未來自動包裝設(shè)備將是集成了更多計算機(jī)技術(shù)以及光電控制技術(shù)的現(xiàn)代化包裝機(jī)械。而計算機(jī)仿真設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，為自動化機(jī)械的設(shè)計與發(fā)展提供了便利的條件，將各種機(jī)器元素以數(shù)據(jù)庫存入計算機(jī)，把圖紙數(shù)字化后輸入計算機(jī)，計算機(jī)即可自動合成為三維模型，并根據(jù)生產(chǎn)要求將實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)錄入，進(jìn)行模擬運(yùn)行?？萍嫉陌l(fā)展在自動包裝機(jī)械行業(yè)得到了充分的體現(xiàn)，也為光電控制提供了良好的發(fā)揮平臺。由光感傳感器作為核心的計算機(jī)控制自動化包裝機(jī)械將成為包裝機(jī)械發(fā)展的主要方向。

參考文獻(xiàn)

[1]王宏偉.壓力傳感器原理及應(yīng)用[J].檢測與控制，2007，6.

[2]喬金珠.鍋爐壓力自動控制系統(tǒng)淺析[J].自動控制資訊，2008，4.

[3]劉海清.自動控制――壓力傳感[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006，12.

第4篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

【關(guān)鍵詞】電子信息技術(shù) 內(nèi)涵 應(yīng)用方向 問題 發(fā)展方向

一、電子信息技術(shù)的內(nèi)涵

信息，指音訊和消息，也指通信系統(tǒng)傳輸和處理的對象，泛指人類社會傳播的一切內(nèi)容，我們也可以將其科學(xué)化地概述為對客觀世界中各種食物的運(yùn)動狀態(tài)和變化的反映，是客觀事物之間相互聯(lián)系、相互作用的表征，表現(xiàn)的是客觀事物運(yùn)動狀態(tài)和變化的實質(zhì)內(nèi)容。

電子信息技術(shù)，一般來說主要是指采用電子學(xué)的方法與手段來研究信息科學(xué)與技術(shù)，概括而言，就是說電子信息技術(shù)是研究信息的獲取、傳輸、儲存于利用等方面的內(nèi)容。電子信息技術(shù)包括傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)和信號處理技術(shù)等許多內(nèi)容，電子信息產(chǎn)業(yè)則包括通信設(shè)備制造業(yè)、軟件業(yè)以及信息服務(wù)業(yè)等多方面的產(chǎn)業(yè)。信息技術(shù)的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)水平的提高、國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)都具有重要的意義。

二、電子信息技術(shù)的應(yīng)用方向

當(dāng)前隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國在電子信息技術(shù)方面的研究也日益增多，尤其是近些年來隨著我國計算機(jī)技術(shù)的普及和信息技術(shù)的快速發(fā)展，再加上人們對于信息的需求日益加大，電子信息技術(shù)的應(yīng)用范圍也日益拓寬。當(dāng)前我國電子信息技術(shù)的應(yīng)用主要有以下幾個特點(diǎn)：

（一）智能化與自動化

在當(dāng)前科技和社會背景下，電子信息智能化和自動化是其重要特點(diǎn)。這就是指通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)來適當(dāng)?shù)啬M人類的相關(guān)思維活動和感覺行為，并對其搜集的信息進(jìn)行分析和處理。通過電子信息技術(shù)的智能化與自動化能夠節(jié)省獲取信息的時間，更加高效便捷地獲得所需要的信息，并能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行甄別，同時電子信息技術(shù)的智能化與自動化還能夠保護(hù)信息的安全，是當(dāng)前電子信息技術(shù)的重要應(yīng)用方向。

（二）數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前社會發(fā)展的重要方向，對于電子信息技術(shù)來說也不例外，通過在網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的過程中運(yùn)用數(shù)字化的技術(shù)，在這一網(wǎng)絡(luò)數(shù)字結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再對一些高端科技，如光纖通信、無線通信技術(shù)進(jìn)行整合運(yùn)用，就形成了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的電子信息技術(shù)。這種信息技術(shù)能夠加快電子信息技術(shù)的發(fā)展水平并進(jìn)一步提升其發(fā)展的層次與水平。同時，在電子信息技術(shù)的數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化能夠大大提升信息的保存水平，無論是在數(shù)量上還是在時間上，而且安全性比普通的電子信息技術(shù)要高，是當(dāng)前一種比較理想的電子信息技術(shù)發(fā)展方向。

（三）高效化與快捷化

高效化與快捷化是當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。通過使用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對信息進(jìn)行采集和處理，能夠更加快捷地實現(xiàn)信息的整合和利用。電子信息技術(shù)一方面能夠節(jié)約大量的人力和物力，另一方面能夠節(jié)約時間實現(xiàn)信心的利用，這就實現(xiàn)了電子信息技術(shù)的高效化和快捷化。

三、當(dāng)前我國電子信息技術(shù)存在的問題

（一）技術(shù)力量薄弱

雖然經(jīng)過多年的發(fā)展我國的科學(xué)技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，但是在當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展的過程中技術(shù)力量薄弱、技術(shù)人才不足仍然是制約其進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。主要是因為當(dāng)前我國培養(yǎng)的人才主要以單一型為主，所掌握的知識和技術(shù)比較單一，不能滿足當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展對于復(fù)合型人才的需求，導(dǎo)致具有多種知識和能力的高端電子信息技術(shù)人才在市場上比較短缺，制約了當(dāng)前電子信息技術(shù)的發(fā)展。

（二）發(fā)展環(huán)境不健康

發(fā)展環(huán)境不健康是制約我國點(diǎn)在信息技術(shù)發(fā)展的又一重要因素。這主要體現(xiàn)在當(dāng)前我國市場的混亂上，我國電子信息產(chǎn)品市場上假冒偽劣產(chǎn)品盛行，產(chǎn)權(quán)意識不強(qiáng)，知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)行為也非常普遍，這種市場環(huán)境導(dǎo)致電子信息產(chǎn)品的發(fā)展缺乏刺激，沒有動力，不利于電子信息技術(shù)的發(fā)展。

（三）產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)不合理

當(dāng)前我國電子信息技術(shù)的發(fā)展具有非常好的前景，市場也非常廣闊，但是當(dāng)前我國電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，因此在發(fā)展的過程中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對其造成了相當(dāng)大的阻礙，制約了我國電子計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展。

四、未來我國電子信息技術(shù)發(fā)展的方向

未來電子信息技術(shù)發(fā)展的方向主要有以下三個：首先，系統(tǒng)集成技術(shù)是一個重要的發(fā)展方向。系統(tǒng)集成電路的制造技術(shù)是電子信息技術(shù)發(fā)展中的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，是電子信息硬件產(chǎn)品中的核心，集成電路的應(yīng)用范圍非常廣闊，從計算機(jī)的CPU到IC卡的應(yīng)用，都離不開集成電路。集成電路是當(dāng)前微電子技術(shù)的時展特征，芯片面積越來越大，集成度越來越高，而尺寸卻越來越小，這是一個重要的發(fā)展方向。

其次，光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)發(fā)展的核心方向。科學(xué)家認(rèn)為，現(xiàn)代信息技術(shù)即將進(jìn)入光子學(xué)的新階段，光電子技術(shù)在本世紀(jì)將會得到飛躍的發(fā)展，光子作為信息和能量的載體，在電子信息技術(shù)的發(fā)展中具有很大的優(yōu)勢和發(fā)展前景。

再次，電子信息技術(shù)將朝向多媒體、智能化的方向發(fā)展，當(dāng)前海量存儲技術(shù)的發(fā)展以及語音、手寫、數(shù)字圖像交互技術(shù)的日益成熟，都體現(xiàn)了這一發(fā)展方向；同時，電子通信技術(shù)的個性化、綜合化也是一個重要的發(fā)展方向。

電子信息技術(shù)是科技發(fā)展和社會進(jìn)步的產(chǎn)物，反過來又刺激了科技的發(fā)展和社會的發(fā)展。當(dāng)前我國的電子信息技術(shù)發(fā)展還面對著諸如技術(shù)、發(fā)展環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等多種問題，但是我們必須要看到電子信息技術(shù)的發(fā)展有光明而遠(yuǎn)大的前景，當(dāng)前的電子信息技術(shù)將朝著智能化玉自動化，數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化，高效化與快捷化著幾個方向發(fā)展，所以我們應(yīng)該加強(qiáng)對電子信息技術(shù)的應(yīng)用以及對其發(fā)展方向的了解，更好地促進(jìn)其為社會進(jìn)步服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔成.論電子信息技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)與未來發(fā)展趨勢[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2014，（08）.

第5篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所“寬帶微波信號產(chǎn)生與傳輸?shù)墓庾蛹夹g(shù)”項目摘得2016年中國光學(xué)工程學(xué)會科技創(chuàng)新獎一等獎的桂冠。消息一出，人們在關(guān)注和熱議這項創(chuàng)新成果的同時，對于其背后的科研團(tuán)隊，也是好奇心泛濫。

據(jù)了解，完成這項科研成果的牽頭單位，是中科院半導(dǎo)體研究所微波光電子團(tuán)隊，由祝寧華研究員組建于1998年，是集成光電子學(xué)國家聯(lián)合重點(diǎn)實驗室和中國科學(xué)院固態(tài)光信息技術(shù)實驗室的重要組成部分，目前有核心成員16人，在讀博士和碩士研究生30余人，主要致力于光電子技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的研究。

可以說，這是一支碩果累累的研究團(tuán)隊――至今為止，他們研制的高速激光器、高速探測器、窄線寬激光器等系列產(chǎn)品在中國電科集團(tuán)、航天集團(tuán)等50余家大型知名企業(yè)成功應(yīng)用，好評連連；他們在高速模擬直調(diào)激光器的研究上已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平；他們出版了3部專著，發(fā)表了200余篇高質(zhì)量學(xué)術(shù)論文，僅獲得的國家授權(quán)發(fā)明專利就有近百項。

也可以說，這是一支低調(diào)的科研隊伍――在有點(diǎn)事兒就要“上熱搜”、“上頭條”的今天，他們瞄準(zhǔn)國家重大任務(wù)需求，專注探索前沿基礎(chǔ)科學(xué)和高新技術(shù)。就連這次獲獎，除了象征性地發(fā)了通稿之外，媒體上就再沒見關(guān)于他們的過多描述。

這種“猶抱琵琶半遮面”的神秘感，更是增加了人們的好奇和猜測，他們?yōu)槭裁慈绱说驼{(diào)？他們究竟在研究什么？

瞄準(zhǔn)行業(yè)缺口

事實上，微波光電子團(tuán)隊的研究對象―微波光電子技術(shù)、高速光電子技術(shù)―并不像人們想象的那樣神秘，嚴(yán)格來說都屬于光電子技術(shù)的交叉方向，目前在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而這種交叉融合的方式，也是近年來光電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。

光電子技術(shù)，確切地應(yīng)該稱為信息光電子技術(shù)，是光子技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合而成的高新技術(shù)，涉及光顯示、光儲存、激光等領(lǐng)域，是未來信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，也是我國的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在國防工業(yè)、能源、汽車、信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著戰(zhàn)略性的作用。

1998年，受中科院“百人計劃”感召，祝寧華舉家從德國回到中國，并在中科院半導(dǎo)體所組建微波光電子研究團(tuán)隊。此后近20年，這支隊伍在祝寧華的帶領(lǐng)下，逐漸成為我國光電子技術(shù)領(lǐng)域的代表性研究團(tuán)隊之一，并在高速半導(dǎo)體激光器等光電子器件及應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷取得創(chuàng)新突破，有效提高了我國光電子器件及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展水平。

最為稱道的成績之一，是他們提出了高速光電子器件動態(tài)特性精確測試方法。祝寧華表示，芯片高頻特性的精確測試，一直是困擾業(yè)界的老大難問題之一?！耙驗楣怆娮有酒某叽绶浅Ｐ。L度僅有200～300微米，波導(dǎo)寬度僅有2～6微米，這使得芯片與測試夾具尺度之間相差了數(shù)百倍，并且芯片與測試儀器本身還存在嚴(yán)重的阻抗失配（激光器3～8歐，探測器和調(diào)制器數(shù)百歐），所以在原來的技術(shù)水平下，要想實現(xiàn)精確測試難度非常大。”

微波光電子團(tuán)隊在祝寧華帶領(lǐng)下，針對這一難題開展研究攻關(guān)，有效解決了微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)中的相位不確定性、校準(zhǔn)方程相關(guān)性、頻率限制等關(guān)鍵問題。這一突破讓扣除測試儀器和夾具的影響變?yōu)榭赡埽瑸楂@得較為準(zhǔn)確的高頻特性參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。

據(jù)悉，光電子器件高頻響應(yīng)測試主要分為兩類―采用微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測量器件在某一驅(qū)動信號幅度和不同頻率下的響應(yīng)特性，以及采用誤碼分析儀測量器件在不同驅(qū)動信號幅度和某一速率時的響應(yīng)特性。

據(jù)祝寧華介紹，一直以來，業(yè)界都沒有能適用于不同頻率和不同驅(qū)動幅度下響應(yīng)特性的測試方法和分析模型。意識到這一需求缺口，微波光電子團(tuán)隊在前期所獲突破的基礎(chǔ)上繼續(xù)展開研究，首次提出了激光器動態(tài)P-I特性曲線/曲面的概念，并給出了相應(yīng)的測試方法。一系列測試證明，采用該方法商用儀器能夠獲得器件特性的直觀描述，從理論上解決了工作參數(shù)優(yōu)選的問題，為獲得最佳高頻響應(yīng)特性提供了技術(shù)保證。

大膽決策創(chuàng)新

正所謂“蛇無頭而不行，鳥無翅而不飛”，每個隊伍都有其靈魂人物，并且作為隊伍的核心，其實力也極其重要。對于微波光電子團(tuán)隊來說，這個人無疑是祝寧華，他專注科研、淡泊名利的精神一直感染著團(tuán)隊里的每一個人。

在從事高速光電子學(xué)理論、器件及系統(tǒng)研究的30多年里，祝寧華修正了光電子器件的模場理論，建立了器件優(yōu)化設(shè)計分析模型，提出了一系列測試和封裝設(shè)計方法，組織了光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的研究和實施，為我國光電子學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

多年來，微波光電子團(tuán)隊之所以能夠頻頻在光電子研究領(lǐng)域取得創(chuàng)新和突破，一定程度上與祝寧華這個帶頭人多次敢為人先的大膽決策息息相關(guān)，封裝技術(shù)的創(chuàng)新就是一個很好的例子。

封裝技術(shù)，是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)，也可以是指半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，發(fā)揮著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，同時也是溝通芯片內(nèi)部與外部的橋梁―芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產(chǎn)品而言，封裝技術(shù)是非常關(guān)鍵的一環(huán)。

TO封裝是激光器比較常用的一種成本較低的封裝技術(shù)，一直以來業(yè)界普遍認(rèn)為，這項技術(shù)只適合封裝低速率半導(dǎo)體激光器。祝寧華卻不這么認(rèn)為，他向863專家組提出了研制高速TO激光器的大膽建議。

隨后，他帶領(lǐng)團(tuán)隊展開攻關(guān)，提出了一種光電子芯片本征動態(tài)特性參數(shù)提取方法，可以扣除芯片電極和封裝所引入寄生參數(shù)的影響。同時，他們還提出了封裝設(shè)計潛在帶寬分析的概念，據(jù)此發(fā)展了封裝寄生參數(shù)影響的綜合評估技術(shù)，為芯片及模塊的優(yōu)化設(shè)計提供了有效手段。

這些創(chuàng)新的設(shè)計思路后來被微波光電子團(tuán)隊成功應(yīng)用于激光器、探測器和調(diào)制器的封裝設(shè)計中，研制出10Gb/s和40Gb/s數(shù)字通信激光器模塊，并與華為、中興、光迅、海信等公司合作，開發(fā)了一系列高速光收發(fā)模塊，近五年累計創(chuàng)造了近20億元的新增銷售。

與此同時，祝寧華長期從事高速激光器的理論和實驗研究，在意識到這一光電子器件的發(fā)展前景時，他在我國率先提出了研究高速激光器的建議，并從1998年開始，先后主持研制了2.5GHz、10GHz、18GHz高速激光器相關(guān)項目，使我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平從起步到跟蹤發(fā)展再到國際領(lǐng)先，為我國多個重大型號任務(wù)中核心元器件的自主可控做出了貢獻(xiàn)，相關(guān)成果獲2013年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。他將這些研究整理成《光電子器件微波封裝和測試》、《光纖光學(xué)前沿》等專著并出版，為我國光電子器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了指導(dǎo)和借鑒。

超前布局規(guī)劃

多年來，微波光電子團(tuán)隊都能夠在激烈競爭中搶占先機(jī)，對所處行業(yè)未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)判，并提早部署研究計劃。這已經(jīng)成為他們的制勝法寶。最具代表性的，就是他們對光電子發(fā)展趨勢的預(yù)判。

眾所周知，全球已經(jīng)步入信息經(jīng)濟(jì)時代，信息產(chǎn)業(yè)成為了許多國家的支柱產(chǎn)業(yè)。而光電子技術(shù)的發(fā)展在很大程度上決定著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。祝寧華介紹說，高速光電子器件在光通信系統(tǒng)的各個層次都有重要應(yīng)用，如高速光傳輸、大容量光交換、寬帶光接入和微波光子技術(shù)等，是實現(xiàn)高速光信息生產(chǎn)、傳輸、放大、探測、處理等功能的器件，是寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的核心，而激光器則是光通信系統(tǒng)的“心臟”。

祝寧華很早之前就曾指出，隨著光網(wǎng)絡(luò)和光通信技術(shù)向大容量、低功耗和智能化方向發(fā)展，為實現(xiàn)更高速、更寬帶光通信傳輸系統(tǒng)，光電子集成將會成為高速光電子器件的發(fā)展趨勢之一，同時也是突破速率和能耗兩大制約光通信技術(shù)未來發(fā)展瓶頸的有效途徑，而高速激光器的研制也會成為行業(yè)焦點(diǎn)。

意識到這一發(fā)展方向的重要性，2009年左右，祝寧華組織實施了“信息光電子學(xué)”系列研討會，以及863計劃和基金委“十二五”、“十三五”光電子領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃研究，促成了多個863主題項目和國家基金委重大項目的立項，積極推動了高速光電子集成芯片的發(fā)展。

不僅如此，祝寧華還帶領(lǐng)微波光電子團(tuán)隊針對高速光電子集成器件在國內(nèi)率先開展深入探索研究，取得了突破性進(jìn)展。他們提出了光電子集成芯片陣列三維封裝技術(shù)，解決了光電子集成芯片封裝過程中面臨的微波阻抗嚴(yán)重失配、模場失配和串?dāng)_等難題。美國光學(xué)學(xué)會刊物OPN以《中國光子集成》為題對微波光電子團(tuán)隊的相關(guān)研究進(jìn)展做了大篇幅封面報道，進(jìn)一步提升了我國在這一前沿領(lǐng)域的國際影響。

成績證明實力

在過去的近20年，祝寧華帶領(lǐng)的這支隊伍在高速光電子器件領(lǐng)域的研究中，為我國實現(xiàn)了一個又一個創(chuàng)新突破，但他們卻很少對外提及。對他們來說，科研需要沉浸其中，而他們有限的時間只夠用來投入研究，再無暇顧及其他。所以這些年，這支隊伍證明自己實力的方式“簡單”、“粗暴”―不斷創(chuàng)新、不斷突破，不斷刷新成果記錄：

他們在光通信和光網(wǎng)絡(luò)的核心器件高速光波導(dǎo)調(diào)制器的研制方面，采用保角變換法和點(diǎn)匹配法，很好地解決了以有限元為代表的常用數(shù)值計算法難以精確描述光調(diào)制器電極邊緣效應(yīng)的難題，確保了光波和微波傳輸特性測試分析的精確度，為器件設(shè)計和制備提供了有效保證。

他們首次將變分理論用于光波導(dǎo)傳輸特性分析，有效解決了采用數(shù)值分析法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時面臨的異常困難，建立了光波導(dǎo)基膜和高階模場分布的解析表達(dá)式，并在此基礎(chǔ)上獲得了導(dǎo)模數(shù)目和模式傳播常數(shù)等參數(shù)，在不同結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)分析中成功應(yīng)用，相關(guān)成果榮獲中國科學(xué)院自然科學(xué)三等獎。業(yè)內(nèi)評價稱：“該方法表達(dá)式簡單、參數(shù)確定方便、精確度高，為完善光波導(dǎo)理論體系作出了重要貢獻(xiàn)?！?/p>

他們創(chuàng)新性地提出基于頻率分束法的光外差技術(shù)，將光譜結(jié)構(gòu)分析從光域轉(zhuǎn)到電域，解決了傳統(tǒng)Michelson干涉儀光譜分析法存在的光束發(fā)散、透鏡振動等限制問題，將光譜分辨率由105提高到了1017。借助這一方法，他們研究了光波列（構(gòu)成光譜的基本單元）的線寬和長度，以及時間和頻率分布規(guī)律，建立了半導(dǎo)體激光器超精細(xì)光譜結(jié)構(gòu)模型。同時，基于該理論，他們還提出了非對稱耦合腔的單片集成激光器機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒕€寬壓榨到35KHz以下，比常規(guī)DFB激光器小了2個量級。航天五院測試后確認(rèn)其滿足航天定標(biāo)要求，意味著我國在該類核心器件的研發(fā)上實現(xiàn)了自主可控。

他們還大膽提出頻率相干性概念，完善了波長不同的兩束光相干性描述，明確雙光束拍頻產(chǎn)生微波信號的頻譜線寬取決于光束相干性，與光束本身光譜線寬無關(guān)，以及兩個單片集成激光器的輸出光也具有頻率相干性，并首次實現(xiàn)了基于微波光子技術(shù)的單片集成窄線寬微波源芯片，具有體積小、調(diào)諧范圍大、不需要微諧振器等特點(diǎn)。

這種可調(diào)諧激光器在5微秒內(nèi)實現(xiàn)了DC～40GHz的快速掃頻，與傳統(tǒng)電子學(xué)微波源技術(shù)相比，大大拓寬了頻帶快讀，掃頻速率提高了3個量級。這一突出成果一經(jīng)發(fā)表，便立刻獲得了UrekAlert和總參某部的高度關(guān)注，認(rèn)為該方法為實現(xiàn)高效電子對抗裝置及系統(tǒng)提供了可能。

…………

在科研上，這支隊伍的表現(xiàn)其實很高調(diào)―提出大膽建議的是他們，提前判斷發(fā)展趨勢的是他們，打破國外禁運(yùn)限制的也是他們，這些華麗的成果是他們非凡實力的最佳佐證。低調(diào)，只是為了屏蔽一切干擾和雜念，心無旁騖地沉浸在科研的世界中。

對于光電子技術(shù)的未來，祝寧華表示，光電子技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)對國家的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響，大到軍工、航天、國防等領(lǐng)域，小到家用電器的信號傳遞、燈光照明等。全球光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模已超1萬億美元，我國的光電子技術(shù)產(chǎn)品市場也始終保持著兩位數(shù)的高速增長，市場可觀、潛力巨大。

第6篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

【關(guān)鍵詞】太陽能；冰箱；研究；應(yīng)用前景

在當(dāng)前情況下，我國很多產(chǎn)品大多是由以煤、油等不可再生資源為開發(fā)對象的電力生產(chǎn)，隨著自然環(huán)境的惡化，資源的匱乏，這就要求我們不斷的開發(fā)和利用新的資源，以減小對一些常規(guī)能源的依賴。對于冰箱來說，由于其使用的特殊性，每年都要耗費(fèi)大量的電力，從而消耗大量的能源。實現(xiàn)太陽能的技術(shù)開發(fā)和研究應(yīng)用，對于冰箱產(chǎn)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展來說具有重要的意義。開發(fā)和利用太陽能冰箱，可以有效的減少對資源的消耗，同時也減少了對自然環(huán)境的污染，它是一種高節(jié)能、綠色環(huán)保的項目，所以必須大力加強(qiáng)對其的研究和開發(fā)，以便更好的服務(wù)于大眾。

1 太陽能冰箱發(fā)展的現(xiàn)狀分析

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們已經(jīng)開始加強(qiáng)了對太陽能冰箱的研究和開發(fā)，其中重要的一點(diǎn)就是開發(fā)了太陽能制冷技術(shù)，這是太陽能開發(fā)的一個重要組成部分。對于冰箱的技術(shù)來說，制冷系統(tǒng)是一大關(guān)鍵，針對這一問題，人們對太陽能制冷技術(shù)進(jìn)行了大量的研究和分析，其中研究了兩種主要的制冷方式，一種是太陽能光電制冷技術(shù)，另一種就是太陽能光熱制冷技術(shù)。對于光電制冷技術(shù)來說，它主要依靠的就是太陽能的發(fā)電，進(jìn)而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和太陽能電池來驅(qū)動電冰箱的壓縮制冷系統(tǒng)。而對于太陽能光熱制冷技術(shù)來說，其主要的研究的就是太陽能吸收式制冷以及吸附式制冷、噴射式制冷等。

對于這些制冷技術(shù)來說，都是在太陽能技術(shù)開發(fā)和研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時也具有各自的優(yōu)勢和缺點(diǎn)。對于光電制冷技術(shù)來說，其成本相對低廉，而對于光熱制冷技術(shù)來說，其發(fā)展的時間較長，技術(shù)也相對比較成熟?？傊?，在當(dāng)前的冰箱系統(tǒng)開發(fā)和研究過程中，太陽能資源已經(jīng)成為人們關(guān)注重要資源，并且結(jié)合相關(guān)的需要展開了大量的研究和分析工作，力求更好的實現(xiàn)應(yīng)用，以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 太陽能冰箱技術(shù)的研究應(yīng)用問題探討

通過上面的太陽能冰箱技術(shù)研究現(xiàn)狀分析，我們對于太陽能冰箱技術(shù)也有了一個基本的了解，其中一些主要的制冷技術(shù)也是當(dāng)前太陽能冰箱技術(shù)發(fā)展的重要組成，下面筆者就將對這幾種太陽能冰箱制冷技術(shù)展開詳細(xì)的分析和研究。

2.1 太陽能光電制冷冰箱的技術(shù)研究。對于太陽能光電制冷技術(shù)冰箱的發(fā)展來說，在當(dāng)前情況下主要有兩種，一種是太陽能光伏冰箱，另外一種就是太陽能半導(dǎo)體冰箱。對于太陽能光伏冰箱技術(shù)來說，它的產(chǎn)生和發(fā)展是在普通的壓縮式冰箱技術(shù)基礎(chǔ)之上研究開發(fā)的，一般主要是由太陽能電池以及相應(yīng)的控制器和蓄電池組成。在這項技術(shù)發(fā)展的過程中起主要作用的就是太陽能蓄電池的利用，這是該技術(shù)的關(guān)鍵。與此同時這項技術(shù)也具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，在一些實踐的檢驗當(dāng)中，在把傳統(tǒng)的冰箱進(jìn)行改進(jìn)成為光伏太陽能系統(tǒng)之后，冰箱的運(yùn)轉(zhuǎn)是處于正常狀態(tài)的。

對于太陽能半導(dǎo)體冰箱來說，相關(guān)的研究人員也進(jìn)行了大量的研究，在這個過程中相關(guān)的專家也設(shè)計出了太陽能電池驅(qū)動半導(dǎo)體冰箱的基本結(jié)構(gòu)，進(jìn)而建立起了太陽能電池驅(qū)動的半導(dǎo)體冰箱相關(guān)理論基礎(chǔ)和模型，這對于太陽能半導(dǎo)體冰箱的發(fā)展來說意義重大。

2.2 太陽能吸附式制冷冰箱技術(shù)的研究和分析。對于太陽能吸附式制冷技術(shù)的研究來說，我國從本世紀(jì)的90年代就已經(jīng)開始，但是在這個研究的過程中由于一些技術(shù)上制約，當(dāng)前仍處于實驗研究階段。該項制冷技術(shù)對于太陽能冰箱的發(fā)展來說將具有重要意義，在這個研究的過程中，由于需要制取的溫度較高，并且受到太陽能時間上的約束，導(dǎo)致其發(fā)展的相對緩慢。

對此，相關(guān)的研究和管理人員加強(qiáng)了研究和分析，從各個方面進(jìn)行了實驗和探討。其中包括系統(tǒng)循環(huán)的機(jī)理、吸附式制冷工質(zhì)對的選擇以及冰箱性能等，通過對這些關(guān)鍵技術(shù)的分析和研究，也取得了相應(yīng)的研究成果。其中一些專家還按照生產(chǎn)與使用的相關(guān)要求研制出了太陽能吸附式冰箱，同時進(jìn)行了性能的測試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)也相對穩(wěn)定。而在太陽能吸附式冰箱的研究過程中，需要把握一個關(guān)鍵的要點(diǎn)，那就是對于吸附式工質(zhì)對的選擇，這是一項相對重要的技術(shù)研究項目，在這方面需要保證相關(guān)的吸附裝置吸收量大、周期短，而其在吸附之后也不能出現(xiàn)結(jié)塊或者是膨脹的現(xiàn)象。

2.3 對于太陽能冰箱的技術(shù)研究和應(yīng)用來說，重點(diǎn)就是要做好太陽能發(fā)電裝置的研究和應(yīng)用，在這個過程中需要研究的關(guān)鍵問題就是太陽能電池的蓄電以及放電技術(shù)，在這方面太陽能冰箱的效率還不是太高，而需要的成本卻相對較高，要做好這方面的技術(shù)應(yīng)用還要克服一些難題，對此筆者進(jìn)行了相關(guān)的總結(jié)和分析：

2.3.1 高效太陽能的集熱器技術(shù)研究。對于太陽能冰箱技術(shù)的發(fā)展來說，集熱器是一項重要的轉(zhuǎn)化裝置，通過該裝置我們能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能的高效利用。因此，它對于太陽能冰箱的發(fā)展和應(yīng)用來說尤為關(guān)鍵，其應(yīng)用的效率以及成本價格直接的關(guān)系到了冰箱的實際應(yīng)用以及經(jīng)濟(jì)性。所以，在這個過程中一定要加強(qiáng)對集熱器的研究和開發(fā)，而其重點(diǎn)就是要做好表面吸收土層材料的研究和開發(fā)，例如我們可以研究出一些對于太陽輻射具有超強(qiáng)光譜吸收比的土層材料，進(jìn)而來加強(qiáng)對太陽能的吸收和轉(zhuǎn)化。這對于太陽能冰箱技術(shù)的發(fā)展來說至關(guān)重要，必須加強(qiáng)研究和應(yīng)用。

2.3.2 高效太陽能蓄能技術(shù)。對于太陽能技術(shù)的發(fā)展來說，其一般會受到外界自然條件的影響，尤其是在白天或者是黑夜，如何保證其工作狀況是進(jìn)行太陽能冰箱應(yīng)用需要克服的問題。那么，我們就需要平衡其工作狀態(tài)，加強(qiáng)對太陽能蓄能技術(shù)的研究和探討。也就是說在進(jìn)行太陽能冰箱技術(shù)研究的過程中，要做好相應(yīng)的蓄能系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)劃，從而保證其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 太陽能冰箱技術(shù)的應(yīng)用前景分析

對于電冰箱的發(fā)展來說，傳統(tǒng)的冰箱在其應(yīng)用的過程中大量的消耗了常規(guī)能源，加劇了資源的負(fù)載壓力，同時也間接的造成了對環(huán)境的污染。在新的形勢下，加強(qiáng)新能源以及清潔能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的關(guān)注，并且已成為未來發(fā)展的大趨勢，因此在這個過程中太陽能冰箱的研究和應(yīng)用是具有廣闊前景的。

但是，在當(dāng)前的情況下，對于太陽能冰箱的技術(shù)研究和應(yīng)用來說，還具有一系列的難題和制約。雖然太陽能技術(shù)具有低能耗、清潔的特征，但是在實際的應(yīng)用過程中，由于運(yùn)轉(zhuǎn)效率較低而成本較高，這樣成了其發(fā)展和應(yīng)用過程中的重要制約因素；并且對于當(dāng)前的城市居民區(qū)來說，由于受到建筑規(guī)劃設(shè)計的影響，太陽能冰箱的集熱器安裝也是一大難題；與此同時在當(dāng)前的太陽能冰箱制冷系統(tǒng)中，其系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和循環(huán)系統(tǒng)還不夠完善。這些都是需要進(jìn)一步研究的重點(diǎn)問題。

對于未來太陽能冰箱的發(fā)展來說，需要不斷的進(jìn)行技術(shù)突破和理念革新。傳統(tǒng)的冰箱大量的依賴電力資源進(jìn)行驅(qū)動，并且已經(jīng)有了相對完善的發(fā)展。作為新型的能源產(chǎn)品來說，要達(dá)到高效、節(jié)能、省電的目標(biāo)，就更要加強(qiáng)對其應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)研究，不斷的實現(xiàn)創(chuàng)新，從而克服相關(guān)的應(yīng)用難題。對于太陽能冰箱技術(shù)的研究和發(fā)展來說，它是整個冰箱產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢所在，我們一定要加大研究步伐，從而帶動冰箱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品的升級換代，最終實現(xiàn)高效、節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)，實現(xiàn)其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

第7篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

【關(guān)鍵詞】電子信息技術(shù)；應(yīng)用；特征

0.前言

現(xiàn)代社會快速發(fā)展下，電子信息技術(shù)手段逐步成為各行業(yè)領(lǐng)域之中的一大應(yīng)用主體，怎樣更加科學(xué)有效的應(yīng)用該技術(shù)手段，激發(fā)其核心潛能價值，為現(xiàn)代社會市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，則變成了當(dāng)前我們應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。

1.電子信息技術(shù)重要內(nèi)涵

電子信息技術(shù)主要是通過電子技術(shù)實現(xiàn)信息資源的獲取、傳輸、應(yīng)用以及處置。具體來講，電子信息技術(shù)涵蓋傳感技術(shù)、通信應(yīng)用、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及信號處理技術(shù)等。當(dāng)前，電子信息技術(shù)漸漸滲透到了生產(chǎn)制造通信設(shè)備、計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備以及微電子元器件、音頻視頻設(shè)備、信息設(shè)備、軟件工具、信息服務(wù)行業(yè)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等眾多產(chǎn)業(yè)之中，并漸漸獲取了各大行業(yè)的認(rèn)可以及重視。

2.電子信息技術(shù)應(yīng)用包含的問題

電子信息技術(shù)應(yīng)用階段中，雖然取得了顯著的成效，然而卻始終包含一定的不足問題。首先，電子信息技術(shù)總體力量較為薄弱。無論在人力資源或是技術(shù)力量上均存在一定的不足，此問題恰恰變成對我國電子信息技術(shù)快速發(fā)展的主要制約因素。雖然，我國一些高校在培養(yǎng)電子信息技術(shù)專業(yè)人才上下大力氣、投入了較多精力，并取得了令人可喜的成績。然而高等院校培養(yǎng)的技術(shù)人才多停留在單一型層面，他們所從事的電子信息技術(shù)研究領(lǐng)域也較為單一，因此呈現(xiàn)出了我國復(fù)合型人才技術(shù)力量薄弱的問題。另外，該類電子信息技術(shù)人才水平有限，致使行業(yè)嚴(yán)重缺乏高端水平的電子信息技術(shù)人才。這類狀況在較大層面影響限定了我國電子信息技術(shù)快速、健康運(yùn)行發(fā)展。

從環(huán)境條件上來講，由于資源匱乏，因此也對電子信息技術(shù)形成了負(fù)面影響。引發(fā)該現(xiàn)象的主體成因在于，一些假冒偽劣、質(zhì)量較差的電子信息產(chǎn)品充斥著行業(yè)市場，一些不法分子知法犯法，對知識產(chǎn)權(quán)成果進(jìn)行侵權(quán)的問題、產(chǎn)品盜版走私、非法販賣、企業(yè)單位互相之間的不良競爭等，均使行業(yè)發(fā)展陷入了惡性循環(huán)。令我國電子信息技術(shù)在世界領(lǐng)域、國際市場之中的核心競爭力不良降低，同時還縮減了電子信息技術(shù)在我國的建設(shè)發(fā)展核心潛力。因此，我們應(yīng)主力為電子信息技術(shù)手段的應(yīng)用開創(chuàng)優(yōu)質(zhì)的發(fā)展環(huán)境，方能全面激發(fā)信息技術(shù)人才最大化發(fā)揮技能水平，全面推進(jìn)電子信息技術(shù)市場的良性循環(huán)以及持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前，在我國建設(shè)的電子信息技術(shù)有關(guān)產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)存在一定的不合理性。這在一定層面使得我國生產(chǎn)的電子信息技術(shù)產(chǎn)品同世界先進(jìn)水平相比，存在較大的差距。雖然，我國建設(shè)電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有較好的發(fā)展前景，然而由于產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的不科學(xué)，影響了電子信息技術(shù)在我國的高速更新與升級。僅有積極突破以往產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)置，依照我國電子信息技術(shù)手段的內(nèi)在特征以及發(fā)展?fàn)顩r，創(chuàng)建形成更加完備合理的電子信息產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)，方能全面推進(jìn)該行業(yè)的穩(wěn)定、持續(xù)與健康發(fā)展。

3.電子信息技術(shù)應(yīng)用特征

作為計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用的主要特征，電子信息技術(shù)逐步在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)了更廣泛的應(yīng)用。例如，智能集約化應(yīng)用。可以這樣說，智能化始終為計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)進(jìn)程中的核心方向。計算機(jī)職能需要利用科學(xué)研究而實現(xiàn)，通過現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段可對人們從事的思維活動、有關(guān)感覺行為做合理適度的模擬，并就有關(guān)信息進(jìn)行集約化的處理、綜合性的邏輯分析。再者，電子信息技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化特征。現(xiàn)代社會持續(xù)廣泛的應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)過程中，網(wǎng)絡(luò)漸漸變成了計算機(jī)以及信息技術(shù)全面融合的產(chǎn)物，計算機(jī)因其高清晰度、高優(yōu)質(zhì)性的數(shù)字處理手段，透過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，完成信息資源的交流傳輸、互動以及共享應(yīng)用，進(jìn)而實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化發(fā)展的最終目標(biāo)。

高效便捷性是電子信息技術(shù)的又一應(yīng)用特征，事實上，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段最突出的特點(diǎn)便是高效便捷。在匯總集成各類重要信息資源的同時，借助計算機(jī)電子信息技術(shù)手段，可令各類管理任務(wù)均快速、優(yōu)質(zhì)、簡便的完成。

4.電子信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

4.1集成化應(yīng)用發(fā)展

電子信息技術(shù)建設(shè)發(fā)展階段中，系統(tǒng)集成電路生產(chǎn)制造手段為核心部分，其作為硬件產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)用范疇日益擴(kuò)充，涉及到計算機(jī)CPU、IC卡等領(lǐng)域。事實上，集成電路技術(shù)成為了我國研究開發(fā)高科技成果的一個典型代表，即便在世界經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域均發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。同時，系統(tǒng)集成電路技術(shù)產(chǎn)品芯片隨著面積的增長，其集成度漸漸提升，而尺寸則變得更小，系統(tǒng)功能更加完備。因此，在未來的發(fā)展進(jìn)程中，系統(tǒng)集成電路將向著細(xì)微化以及硅片大直徑的方向繼續(xù)發(fā)展延伸。

4.2光電子技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

電子信息技術(shù)由以往的光電子以及電子學(xué)階段逐步向著光電子技術(shù)快速發(fā)展。同時，后者漸漸衍生出來兩類學(xué)科，即能量光子以及信息光子學(xué)科。依照市場建設(shè)發(fā)展以及自身具備的規(guī)律特征，上述兩類學(xué)科實現(xiàn)了更大的進(jìn)步與更新，并漸漸向著創(chuàng)建現(xiàn)代化光電子信息領(lǐng)域以及光電子交叉領(lǐng)域的方向繼續(xù)發(fā)展，其規(guī)模之大、速度之快我們無不為之感嘆。

5.結(jié)語

總之，伴隨我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子信息技術(shù)正漸漸壯大。通過實踐足以證明，電子信息技術(shù)手段同總體科技水平密切相關(guān)。因此我們只有明確電子信息技術(shù)內(nèi)涵、實踐應(yīng)用特征，清晰其主體應(yīng)用方向、實踐發(fā)展中存在的問題，并明確未來的應(yīng)用發(fā)展趨勢，方能更好的為電子信息技術(shù)機(jī)構(gòu)建設(shè)、行業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)，營造完善的環(huán)境，提供充分的資源保障，令其更好的為百姓群眾、現(xiàn)代社會服務(wù)，凸顯核心優(yōu)勢，進(jìn)而實現(xiàn)可持續(xù)的全面發(fā)展。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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[2]楊清林.淺談電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].電子制作，2013（19）.

第8篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

【關(guān)鍵字】電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展

一、電子信息技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

就目前的發(fā)展來看，由于電子信息技術(shù)的發(fā)展和普及，其應(yīng)用越來越廣泛的被應(yīng)用在不同行業(yè)中，電子信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從過去的發(fā)展方向轉(zhuǎn)變到金融行業(yè)中，甚至蔓延到其他領(lǐng)域。就金融行業(yè)的發(fā)展來看，很多紙幣開始轉(zhuǎn)變成電子貨幣的交易形式，信息技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展已不是某個國家的問題，是全球性的，對電子信息技術(shù)的發(fā)展有推動作用。

二、電子信息技術(shù)的應(yīng)用

1、信息通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用。在信息網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域里，電子信息技術(shù)一般是通過信息網(wǎng)絡(luò)里的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，然后采取一系列的技術(shù)來設(shè)計數(shù)據(jù)傳遞終端設(shè)備。信息網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的作用是促進(jìn)信息的傳遞，信息網(wǎng)絡(luò)一般需要通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行支持。操作和運(yùn)行的時候，通訊網(wǎng)絡(luò)里很多都是借助電子設(shè)備來對信息進(jìn)行一定的傳遞。2、“互聯(lián)網(wǎng)＋”領(lǐng)域的應(yīng)用。如今的社會，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及，不管是工作和學(xué)習(xí)，都需要利用網(wǎng)絡(luò)。如果沒有網(wǎng)絡(luò)，社會的發(fā)展將會非常滯后。當(dāng)前這個“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，也屬于互聯(lián)網(wǎng)+各行各業(yè)的布局。也就是說，不管哪個行業(yè)和領(lǐng)域，都必須要以互聯(lián)網(wǎng)為依托，借助電子設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)，來實現(xiàn)行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。可以這樣說，“互聯(lián)網(wǎng)+”的現(xiàn)狀使得傳統(tǒng)行業(yè)的限制得到了突破，也使得更多的行業(yè)和領(lǐng)域都得到了一定的進(jìn)步和發(fā)展。也因此，其對于行業(yè)的保護(hù)是非常有利的。3、醫(yī)療電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來，醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展有顯著的提升，關(guān)鍵在于采用了電子信息科學(xué)這一高新技術(shù)，這個技術(shù)無論是對治療、管理上都有很大作用;首先在治療上，電子信息科學(xué)與技術(shù)不僅可以勘察手術(shù)進(jìn)展情況，還可以記錄全過程，還有很多相關(guān)方面的醫(yī)療設(shè)備都采用了電子信息技術(shù)；在管理層面上，電子信息技術(shù)也在醫(yī)院廣泛使用，很多醫(yī)院都開設(shè)了電子病例.便于儲存。4、汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用。在其他領(lǐng)域當(dāng)中，電子信息技術(shù)的應(yīng)用都是為了對信息進(jìn)行搜集和處理。但是在汽車電子領(lǐng)域當(dāng)中，其最重要的技術(shù)是借助電子信息技術(shù)來對汽車的發(fā)電機(jī)來實施智能化的控制和操作。汽車電子信息系統(tǒng)里有很多的網(wǎng)絡(luò)傳感結(jié)構(gòu)，比如溫度傳感器、壓力傳感器。所有的網(wǎng)絡(luò)傳感器都需要借助發(fā)動機(jī)的電子控制單元提供發(fā)動機(jī)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，再借助一定的處理來獲得相應(yīng)的結(jié)果。此外，還有中央噴射器等一系列的部件，其可以完成不同的指令。這就是汽車領(lǐng)域里的電子信息技術(shù)的應(yīng)用，其促使汽車變得更加先進(jìn)、智能。

三、電子科技在未來的發(fā)展

1、光電技術(shù)將成為發(fā)展重點(diǎn)。隨著光電子學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)提升，光電子技術(shù)開始成為電子信息技術(shù)的發(fā)展主力，就未來的發(fā)展模式看來，3D技術(shù)將會成為電子信息技術(shù)應(yīng)用顯示領(lǐng)域的主要方式，隨著3D技術(shù)的綜合性運(yùn)用，其對軟性顯示器等類型設(shè)備的設(shè)計和出現(xiàn)起到促進(jìn)作用，3D技術(shù)的出現(xiàn)能顯著提升人們的工作效率。近年來，LED技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，該技術(shù)的有效運(yùn)用關(guān)系到了電子信息技術(shù)的領(lǐng)域創(chuàng)新，也實現(xiàn)了低碳環(huán)保設(shè)計的理念，由此可見，LED技術(shù)顯著改善了人們的生活方式和生活體驗，給人們帶來更多新鮮體驗，發(fā)展前景必定是光明的。2、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)更發(fā)達(dá)?；ヂ?lián)網(wǎng)與電子信息科學(xué)技術(shù)的關(guān)系十分密切，他們不但彼此相互依存，而且還彼此促進(jìn)對方的發(fā)展，現(xiàn)階段，我國互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用范圍正不斷擴(kuò)大，電子信息科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)化，可以在一定程度上擴(kuò)大國際之間電子信息科學(xué)技術(shù)交流的范圍，加深電子信息科學(xué)技術(shù)交流的深度，打破電子信息科學(xué)技術(shù)交流在地域條件方面的限制;除此之外，電子信息科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，在網(wǎng)絡(luò)中就可以進(jìn)行資金與技術(shù)的優(yōu)化配置，降低了電子信息科學(xué)技術(shù)的交易成本;總而言之，電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化是我國在面臨互聯(lián)網(wǎng)時代的必然發(fā)展趨勢，我國電子信息科學(xué)技術(shù)人員應(yīng)該盡最大的努力對會聯(lián)網(wǎng)體系進(jìn)行構(gòu)建以及健全，使互聯(lián)網(wǎng)與電子信息科學(xué)技術(shù)之間推動作用更強(qiáng)。3、通信技術(shù)不斷壯大。通信技術(shù)的出現(xiàn)也是電子信息技術(shù)發(fā)展的成果，通信技術(shù)將會是電子信息工程未來發(fā)展的主要方向，就通信技術(shù)全面發(fā)展的當(dāng)下來看，通信技術(shù)中包含了諸多的衛(wèi)星通信傳播技術(shù)、數(shù)字化無線技術(shù)和有限技術(shù)的綜合運(yùn)用，最出名且發(fā)展良好的一個案例是中國移動通信技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前人類社會已經(jīng)離不開通信設(shè)備的支撐，因此深入研究和分析通信技術(shù)將會一直延續(xù)。

四、結(jié)語

綜上所述，為了使我國的電子信息科學(xué)技術(shù)得到更好的發(fā)展，我國電子信息科學(xué)技術(shù)人員應(yīng)該順應(yīng)世界未來的發(fā)展趨勢，努力創(chuàng)新，勇敢面對并克服電子信息技術(shù)中存在的問題，為我國電子信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造良好的氛圍。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：光電科學(xué)與技術(shù)的前景范文

關(guān)鍵詞半導(dǎo)體材料量子線量子點(diǎn)材料光子晶體

1半導(dǎo)體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀(jì)中葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了電子工業(yè)革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟(jì)格局和軍事對抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>

2幾種主要半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術(shù)正處在由實驗室向工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產(chǎn)線已經(jīng)投入生產(chǎn)，300mm，0.13μm工藝生產(chǎn)線也將在2003年完成評估。18英寸重達(dá)414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進(jìn)一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發(fā)中。

理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應(yīng)對現(xiàn)有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術(shù)的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質(zhì)的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統(tǒng)集成芯片技術(shù)等來提高ULSI的集成度、運(yùn)算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導(dǎo)體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點(diǎn)材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導(dǎo)體材料研發(fā)的重點(diǎn)。

2.2GaAs和InP單晶材料

GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點(diǎn)；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨(dú)特的優(yōu)勢。

目前，世界GaAs單晶的總年產(chǎn)量已超過200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導(dǎo)電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動通信的迫切需求，大直徑（4，6和8英寸）的SI－GaAs發(fā)展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產(chǎn)線。InP具有比GaAs更優(yōu)越的高頻性能，發(fā)展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，價格居高不下。

GaAs和InP單晶的發(fā)展趨勢是：

（1）。增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產(chǎn)，預(yù)計本世紀(jì)初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業(yè)應(yīng)用。

（2）。提高材料的電學(xué)和光學(xué)微區(qū)均勻性。

（3）。降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。

（4）。GaAs和InP單晶的VGF生長技術(shù)發(fā)展很快，很有可能成為主流技術(shù)。

2.3半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料

半導(dǎo)體超薄層微結(jié)構(gòu)材料是基于先進(jìn)生長技術(shù)（MBE，MOCVD）的新一代人工構(gòu)造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設(shè)計思想，出現(xiàn)了“電學(xué)和光學(xué)特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態(tài)量子器件的基礎(chǔ)材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應(yīng)變補(bǔ)償材料體系已發(fā)展得相當(dāng)成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管（HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達(dá)fmax=600GHz，輸出功率58mW，功率增益6.4db；雙異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達(dá)500GHz，HEMT邏輯電路研制也發(fā)展很快。基于上述材料體系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發(fā)光二極管和紅光激光器以及大功率半導(dǎo)體量子阱激光器已商品化；表面光發(fā)射器件和光雙穩(wěn)器件等也已達(dá)到或接近達(dá)到實用化水平。目前，研制高質(zhì)量的1.5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調(diào)制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅(qū)動電路所需的低維結(jié)構(gòu)材料是解決光纖通信瓶頸問題的關(guān)鍵，在實驗室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實驗。另外，用于制造準(zhǔn)連續(xù)兆瓦級大功率激光陣列的高質(zhì)量量子阱材料也受到人們的重視。

雖然常規(guī)量子阱結(jié)構(gòu)端面發(fā)射激光器是目前光電子領(lǐng)域占統(tǒng)治地位的有源器件，但由于其有源區(qū)極?。ā?.01μm）端面光電災(zāi)變損傷，大電流電熱燒毀和光束質(zhì)量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區(qū)量子級聯(lián)耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯(lián)激光器，輸出功率達(dá)5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報道了單個激光器準(zhǔn)連續(xù)輸出功率超過10瓦好結(jié)果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區(qū)縱向光耦合垂直腔面發(fā)射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質(zhì)量的新型激光器，在未來光通信、光互聯(lián)與光電信息處理方面有著良好的應(yīng)用前景。

為克服PN結(jié)半導(dǎo)體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實驗室發(fā)明了基于量子阱內(nèi)子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯(lián)激光器，突破了半導(dǎo)體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯(lián)激光器（QCLs）發(fā)明以來，Bell實驗室等的科學(xué)家，在過去的7年多的時間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進(jìn)展。2001年瑞士Neuchatel大學(xué)的科學(xué)家采用雙聲子共振和三量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)使波長為9.1μm的QCLs的工作溫度高達(dá)312K，連續(xù)輸出功率3mW.量子級聯(lián)激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠(yuǎn)紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調(diào)制器和無線光學(xué)連接等方面顯示出重要的應(yīng)用前景。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯(lián)激光器；中科院半導(dǎo)體研究所于2000年又研制成功3.7μm室溫準(zhǔn)連續(xù)應(yīng)變補(bǔ)償量子級聯(lián)激光器，使我國成為能研制這類高質(zhì)量激光器材料為數(shù)不多的幾個國家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產(chǎn)型的MBE和M0CVD設(shè)備已研制成功并投入使用，每臺年生產(chǎn)能力可高達(dá)3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產(chǎn)型MBE和MOCVD設(shè)備的成熟與應(yīng)用，必然促進(jìn)襯底材料設(shè)備和材料評價技術(shù)的發(fā)展。

（2）硅基應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標(biāo)。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發(fā)光效率就成為一個亟待解決的問題。雖經(jīng)多年研究，但進(jìn)展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結(jié)構(gòu)，Ge／Si量子點(diǎn)和量子點(diǎn)超晶格材料，Si／SiC量子點(diǎn)材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發(fā)光器件和有關(guān)納米硅的受激放大現(xiàn)象的報道，使人們看到了一線希望。

另一方面，GeSi／Si應(yīng)變層超晶格材料，因其在新一代移動通信上的重要應(yīng)用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達(dá)200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0.9db，其性能可與GaAs器件相媲美。

盡管GaAs／Si和InP／Si是實現(xiàn)光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數(shù)等不同造成的高密度失配位錯而導(dǎo)致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協(xié)變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進(jìn)展。

2.4一維量子線、零維量子點(diǎn)半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料

基于量子尺寸效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)，量子隧穿效應(yīng)和庫侖阻效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等的低維半導(dǎo)體材料是一種人工構(gòu)造（通過能帶工程實施）的新型半導(dǎo)體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎(chǔ)。它的發(fā)展與應(yīng)用，極有可能觸發(fā)新的技術(shù)革命。

目前低維半導(dǎo)體材料生長與制備主要集中在幾個比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進(jìn)展。俄羅斯約飛技術(shù)物理所MBE小組，柏林的俄德聯(lián)合研制小組和中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實驗室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點(diǎn)激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續(xù)輸出功率高達(dá)3.6～4W.特別應(yīng)當(dāng)指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點(diǎn)激光器的有源區(qū)材料結(jié)構(gòu)中引入應(yīng)力緩解層，抑制了缺陷和位錯的產(chǎn)生，提高了量子點(diǎn)激光器的工作壽命，室溫下連續(xù)輸出功率為1W時工作壽命超過5000小時，這是大功率激光器的一個關(guān)鍵參數(shù)，至今未見國外報道。

在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進(jìn)展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報道了可在室溫工作的單電子開關(guān)器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工藝技術(shù)實現(xiàn)了128Mb的單電子存貯器原型樣機(jī)的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應(yīng)用方面邁出的關(guān)鍵一步。目前，基于量子點(diǎn)的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)，單光子源和應(yīng)用于量子計算的量子比特的構(gòu)建等方面的研究也正在進(jìn)行中。

與半導(dǎo)體超晶格和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的生長制備相比，高度有序的半導(dǎo)體量子線的制備技術(shù)難度較大。中科院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料科學(xué)重點(diǎn)實驗室的MBE小組，在繼利用MBE技術(shù)和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準(zhǔn)（垂直或斜對準(zhǔn)）的物理起因和生長控制進(jìn)行了研究，取得了較大進(jìn)展。

王中林教授領(lǐng)導(dǎo)的喬治亞理工大學(xué)的材料科學(xué)與工程系和化學(xué)與生物化學(xué)系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發(fā)技術(shù)，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導(dǎo)體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現(xiàn)出高純、結(jié)構(gòu)均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達(dá)數(shù)毫米。這種半導(dǎo)體氧化物納米帶是一個理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運(yùn)現(xiàn)象和基于它的功能器件制造。香港城市大學(xué)李述湯教授和瑞典隆德大學(xué)固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領(lǐng)導(dǎo)的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導(dǎo)體量子線超晶格結(jié)構(gòu)的生長制各方面也取得了重要進(jìn)展。

低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備的方法很多，主要有：微結(jié)構(gòu)材料生長和精細(xì)加工工藝相結(jié)合的方法，應(yīng)變自組裝量子線、量子點(diǎn)材料生長技術(shù)，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術(shù)，單原子操縱和加工技術(shù)，納米結(jié)構(gòu)的輻照制備技術(shù)，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學(xué)方法制備量子點(diǎn)和量子線的技術(shù)等。目前發(fā)展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)變自組裝可控生長技術(shù)，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結(jié)構(gòu)。

2.5寬帶隙半導(dǎo)體材料

寬帶隙半導(dǎo)體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導(dǎo)率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點(diǎn)，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導(dǎo)體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍(lán)、綠光發(fā)光二極管（LED）和紫、藍(lán)、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應(yīng)用方面也顯示了廣泛的應(yīng)用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍(lán)綠光發(fā)光材料的研究熱點(diǎn)。目前，GaN基藍(lán)綠光發(fā)光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0.5W.在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達(dá)140GHz，fT=67GHz，跨導(dǎo)為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發(fā)展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業(yè)有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學(xué)方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動藍(lán)光激光器和GaN基電子器件的發(fā)展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因為它們在長波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應(yīng)用前景。

以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進(jìn)展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍(lán)綠光LED業(yè)已上市，并參于與以藍(lán)寶石為襯低的GaN基發(fā)光器件的竟?fàn)帯Ｆ渌鸖iC相關(guān)高溫器件的研制也取得了長足的進(jìn)步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價格昂貴。

II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。1991年3M公司利用MBE技術(shù)率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導(dǎo)體激光（材料）器件研制的。經(jīng)過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發(fā)展和應(yīng)用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區(qū)材料的完整性，特別是要降低由非化學(xué)配比導(dǎo)致的點(diǎn)缺陷密度和進(jìn)一步降低失配位錯和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向?qū)嵱没氨仨氁鉀Q的問題。

寬帶隙半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料往往也是典型的大失配異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，所謂大失配

異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料是指晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)或晶體的對稱性等物理參數(shù)有較大差異的材料體系，如GaN／藍(lán)寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發(fā)界面處大量位錯和缺陷的產(chǎn)生，極大地影響著微結(jié)構(gòu)材料的光電性能及其器件應(yīng)用。如何避免和消除這一負(fù)面影響，是目前材料制備中的一個迫切要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。這個問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍(lán)光LED材料和器件已有商品出售外，大多數(shù)高溫半導(dǎo)體材料仍處在實驗室研制階段，不少影響這類材料發(fā)展的關(guān)鍵問題，如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機(jī)理等仍是制約這些材料實用化的關(guān)鍵問題，國內(nèi)外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶體

光子晶體是一種人工微結(jié)構(gòu)材料，介電常數(shù)周期的被調(diào)制在與工作波長相比擬的尺度，來自結(jié)構(gòu)單元的散射波的多重干涉形成一個光子帶隙，與半導(dǎo)體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態(tài)晶體中的能帶論來描述三維周期介電結(jié)構(gòu)中光波的傳播，相應(yīng)光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態(tài)密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質(zhì)量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結(jié)合脈沖激光蒸發(fā)方法，即先用脈沖激光蒸發(fā)制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發(fā)光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個理想的3－5μm和1.5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進(jìn)展，但三維光子晶體的研究，仍是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進(jìn)展。

4量子比特構(gòu)建與材料

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越小（nm尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術(shù)限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發(fā)展基于全新原理和結(jié)構(gòu)的功能強(qiáng)大的計算機(jī)是21世紀(jì)人類面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。1994年Shor基于量子態(tài)疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。

所謂量子計算機(jī)是應(yīng)用量子力學(xué)原理進(jìn)行計的裝置，理論上講它比傳統(tǒng)計算機(jī)有更快的運(yùn)算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計算機(jī)理想極限。實現(xiàn)量子比特構(gòu)造和量子計算機(jī)的設(shè)想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個實現(xiàn)大規(guī)模量子計算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進(jìn)行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實現(xiàn)其邏輯運(yùn)算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計算機(jī)要工作在mK的低溫下。

這種量子計算機(jī)的最終實現(xiàn)依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術(shù)的發(fā)展。除此之外，為了避免雜質(zhì)對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質(zhì)）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規(guī)則的磷原子陣列等是實現(xiàn)量子計算的關(guān)鍵。量子態(tài)在傳輸，處理和存儲過程中可能因環(huán)境的耦合（干擾），而從量子疊加態(tài)演化成經(jīng)典的混合態(tài)，即所謂失去相干，特別是在大規(guī)模計算中能否始終保持量子態(tài)間的相干是量子計算機(jī)走向?qū)嵱没八匦杩朔碾y題。

5發(fā)展我國半導(dǎo)體材料的幾點(diǎn)建議

鑒于我國目前的工業(yè)基礎(chǔ)，國力和半導(dǎo)體材料的發(fā)展水平，提出以下發(fā)展建議供參考。

5.1硅單晶和外延材料硅材料作為微電子技術(shù)的主導(dǎo)地位

至少到本世紀(jì)中葉都不會改變，至今國內(nèi)各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進(jìn)口。目前國內(nèi)雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產(chǎn)6英寸的硅外延片，然而都未形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力，更談不上規(guī)模生產(chǎn)。建議國家集中人力和財力，首先開展8英寸硅單晶實用化和6英寸硅外延片研究開發(fā)，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產(chǎn)線用硅單晶材料的國產(chǎn)化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應(yīng)有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規(guī)模生產(chǎn)能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應(yīng)及時布點(diǎn)研制。另外，硅多晶材料生產(chǎn)基地及其相配套的高純石英、氣體和化學(xué)試劑等也必需同時給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術(shù)的落后局面，進(jìn)入世界發(fā)達(dá)國家之林。超級秘書網(wǎng)

5.2GaAs及其有關(guān)化合物半導(dǎo)體單晶材料發(fā)展建議

GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現(xiàn)在拉晶和晶片加工設(shè)備落后，沒有形成生產(chǎn)能力。相信在國家各部委的統(tǒng)一組織、領(lǐng)導(dǎo)下，并爭取企業(yè)介入，建立我國自己的研究、開發(fā)和生產(chǎn)聯(lián)合體，取各家之長，分工協(xié)作，到2010年趕上世界先進(jìn)水平是可能的。要達(dá)到上述目的，到“十五”末應(yīng)形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產(chǎn)能力，以滿足我國不斷發(fā)展的微電子和光電子工業(yè)的需術(shù)。到2010年，應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)4英寸GaAs生產(chǎn)線的國產(chǎn)化，并具有滿足6英寸線的供片能力。

5.3發(fā)展超晶格、量子阱和一維、零維半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的建議

（1）超晶格、量子阱材料從目前我國國力和我們已有的基礎(chǔ)出發(fā)，應(yīng)以三基色（超高亮度紅、綠和藍(lán)光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強(qiáng)MBE和MOCVD兩個基地的建設(shè)，引進(jìn)必要的適合批量生產(chǎn)的工業(yè)型MBE和MOCVD設(shè)備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基藍(lán)綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實用化研究是當(dāng)務(wù)之急，爭取在“十五”末，能滿足國內(nèi)2、3和4英寸GaAs生產(chǎn)線所需要的異質(zhì)結(jié)材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)能力。達(dá)到本世紀(jì)初的國際水平。

寬帶隙高溫半導(dǎo)體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應(yīng)擇優(yōu)布點(diǎn)，分別做好研究與開發(fā)工作。

（2）一維和零維半導(dǎo)體材料的發(fā)展設(shè)想?；诘途S半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的固態(tài)納米量子器件，目前雖然仍處在預(yù)研階段，但極其重要，極有可能觸發(fā)微電子、光電子技術(shù)新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結(jié)構(gòu)材料生長和納米加工技術(shù)的進(jìn)步，而納米結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量又很大程度上取決于生長和制備技術(shù)的水平。因而，集中人力、物力建設(shè)我國自己的納米科學(xué)與技術(shù)研究發(fā)展中心就成為了成敗的關(guān)鍵。具體目標(biāo)是，“十五”末，在半導(dǎo)體量子線、量子點(diǎn)材料制備，量子器件研制和系統(tǒng)集成等若干個重要研究方向接近當(dāng)時的國際先進(jìn)水平；2010年在有實用化前景的量子點(diǎn)激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發(fā)方面，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并在國際該領(lǐng)域占有一席之地?？梢灶A(yù)料，它的實施必將極大地增強(qiáng)我國的經(jīng)濟(jì)和國防實力。