我國光電子技術與產業的發展中國科學院廣州電子技術研究所王天及2/4/20231摘要簡明闡述我國光電子技術的發展歷程和光電子產業發展的現狀指出光電子科學技術和產業在促進國家經濟和科學技術持續發展中的巨大作用及其發展趨勢為加速建立和發展我國的光電子產業，必須抓住機遇，加強基礎建設著重分析以廣州為中心創建“廣東光谷”的有利條件。2/4/20232要目

前言21世紀光電子技術和產業光電子技術的發展歷程及光電子產業的形成構成光電子產業的五大產業的現狀和發展趨向抓住機遇,加速發展我國的光電子產業2/4/20233前言光子學的內涵光子學Photonics(也稱光電子學)是研究以光子作為信息載體和能量載體的科學，主要研究光子的產生、運動及其轉化的規律。光子技術(亦稱光電子技術)包括光子的產生、傳輸、控制和探測。2/4/20234光子學和光子技術的迅猛發展光子學和光子技術在信息、能源、材料、航天航空、生命科學和環境科學技術中的應用必將促進光子產業(亦稱光電子產業)的迅猛發展，而應用的熱點則在光通信領域，這對全球的信息高速公路的建設以及國家經濟和科技持續發展起著舉足輕重的推動作用。光子學&光子技術Photonics2/4/20235光子時代已經到來!目前,國內外正掀起一股“光子學”的熱潮，一些國家把大量資金投入光子學及光子技術的研究與開發。許多以光子學命名的研究中心、實驗室與公司如雨后春筍般地建立起來。光子時代已經到來!光子技術將引起一場超過電子技術的產業革命，將給工業和社會帶來比電子技術更為巨大的沖擊，預測到2010年，我國光子信息處理器件產值可達與電子信息器件產值相比擬的程度，而到21世紀中期，其規模和影響,光子產業將超過電子產業。

2/4/20236光電子產業是21世紀的支柱產業展望未來，光子學與電子學將更緊密合作，互為補充，相互促進，把未來信息社會推向新的發展階段，為人類美好的未來作出更偉大的貢獻。光電子產業2/4/2023721世紀光電子科技和產業光電子科學技術和產業在促進國家經濟和科學持續發展中起著巨大的作用。一些發達工業國家對光子學的發展給予充分的重視，紛紛將其列入國家科學技術發展規劃并投入巨大財力。2/4/20238美國美國政府已將光子學確定為國家發展的重點；國防部和能源部把光子學列為當前20項關鍵技術之一，把通信與計算機的未來研究與發展納入光子學的范疇。為此，已建立了若干個光子學技術中心，如以南加州大學為核心的美國5所著名大學聯合建立了光子工藝中心。2/4/20239德國、澳大利亞與日本德國政府已確定光子學是21世紀初對保持德國在國際市場上先進地位至關重要的九大關鍵技術之一。日本早在1981年通產省就雄心勃勃地聯合13家大公司投入13億美元組建了光子技術研究所。澳大利亞集中10個重要單位的力量成立了光子聯合研究中心，重點開拓信息技術和新產品。2/4/20231021世紀將是光子的世紀世界光電子產業總產值已經超過1700億美元，據美國光電子產業振興協會預計，這一數字到2003年底將達到2000億美元，到2010年，預測將超過4500億美元。20世紀是微電子的世紀，21世紀將是光子的世紀。2/4/202311光電子產業在全世界的產值22/4/202312光子21世紀將是光子的世紀現代信息技術的發展是與電子和光子學科與技術的發展密切相關的，光子作為信息和能量的載體，產生了信息光子學和能量光子學;信息光子學和能量光子學都在按自己的規律和市場需求向前發展，形成了一個現代光電子學科和光電子產業;電子技術和光子技術的相配合衍生的光電子技術是未來信息技術的核心并將在眾多科學技術領域中起領軍作用。信息光子學能量光子學能量的載體信息的載體2/4/202313光電子信息產業是未來國際競爭的制高點光電子信息產業是適應未來社會發展的戰略產業。作為信息和能量載體的光電子，在信息的光顯示、光存儲和激光上，已經形成了新興的光電子工業，對人類社會的經濟建設、社會變革、國家安全乃至整個社會發展起著難以估量的關鍵作用。

光電子信息產業是未來國際競爭的制高點。

2/4/202314光電子科學是21世紀最尖端科學技術光電子科學在科學技術的發展中起著巨大的推動作用；光電子科學技術涵蓋眾多學科與技術：光子學光學和光學工程電子學和微電子技術

材料科學和技術

計算機科學技術生命科學及技術

2/4/202315

光子學在創造科學技術的最新記錄

誰在光電子產業方面取得優勢，誰就將在21世紀的尖端科技中奪魁。項目內容

最大的功率、能量密度

激光輸出脈沖功率已經超過13PW=l3X1015W;聚焦強度達l05PW/cm2;可產生億度以上的高溫。能焊接、加工和切割最難熔的樹料最低的溫度

激光冷卻可將原子冷到20nk，接近絕對零度;量子冷卻到基態，為量于光學和量于力學的實驗研究準備了條件；量子計算機將是能力最大的計算機

最短光脈沖

在780nm已產生4fs脈沖，等于該波長光1.5個周期進入強場物理領域

最密的刻劃

制造最小的光機電一體化設備；加工最小光學和機械零件從微米到幾十微米，集成光機電一體化系統可小到幾毫米;大規模集成線路的線寬已達0.8um；已研制成功0.13um的集成電路;最大的信息量

已達到3T目標；通信傳輸容量已達Tbit/s，運算速率已達Tbit/s，三維立體存儲密度達Tbit/cm3。最保密的通信系統

光量子通信是最安全的通信系統;在常規的通信線路上進行量子保密通信，通信距離已達55km

2/4/202316光電子技術是軍事上的主流技術光電子科學技術使國防軍事具有快速反應和準確攻擊的能力，是國防軍事現代化的重要支柱。近10年來規模較大的局部戰爭及其應用光電子技術的情況：2/4/2023171991年初的海灣戰爭1991年初的海灣戰爭，以美國為首的多國部隊首先用衛星上的光電遙感儀器獲取了伊拉克和科威特境內的地面部署情報，戰爭中采用裝備了紅外前視儀和激光制導航彈的飛機進行夜襲，取得了驚人的效果。2/4/2023181995~1996年

的波黑戰爭1995~1996年的波黑戰爭，其出動的飛機裝備了夜間低空導航和目標偵察紅外系統等光電裝備構成對塞族的很大威脅。2/4/202319科索沃戰爭中的

光電子技術前幾年的科索沃戰爭，在戰爭中應用大量光電子技術，如用于武器控制的光電精確制導(紅外制導，電視制導，靈巧炸彈等)，造成慘重破壞．以上充分反映光電子高新技術的奇特威力。紅外制導及靈巧炸彈2/4/202320激光核聚變激光核聚變不僅可以作為未來能源，它還有重要的軍事應用價值。它可以模擬氫彈的爆炸過程，代替既費錢又不安全的空中或地下核試驗，來改進核武器的性能。激光核聚變裝置示意圖2/4/202321光電子科學技術與軍事技術光電子技術為軍事提供既快又準的信息。目前激光致盲武器已裝備部隊，艦載和機載激光反導武器已開始走出實驗室。戰術防空和戰區防御激光武器可望在21世紀初初步達到實戰要求。光電子科學技術已經成為信息時代軍事技術的一個重要支柱。2/4/202322激光熱核聚變和激光對原子的冷卻為物理學提供了極端物理條件激光熱核聚變2/4/202323光電子產業是高新技術的支柱產業

光電子產業是21世紀市場潛力巨大、產值迅猛增長的高新技術支柱產業。光電子產業將成為21世紀世界上最重要的產業之一，并成為衡量一個國家經濟發展和綜合國力的重要標志。近階段光子學在下述6個方向取得重大的進展，并展示其應用的光明前景，給21世紀光電子產業帶來巨大發展潛力。2/4/202324(1),半導體超晶格材料和量子阱結構與器件半導體超晶格材料和量子阱結構與器件的研究得到了迅速發展。例如使量子阱激光器的閾值電源電流密度已降到l0^-4/cm2量級，極大地降低了功耗;量子阱超晶格材料由于存在室溫激子，使量子效應器件具有重要的非線性光學特性，據此可制作光開關、光存儲、光邏輯等多種功能的量子效應器件。耦合式GaAs/AlGaAs多量子阱紅外探測器結構

2/4/202325(2),諧振量子電動力學效應的發現和垂直腔面發射二維激光器的問世

由于諧振量子電動力學效應的發現和垂直腔面發射二維激光器的問世使諧振腔理論和器件取得突破性的進展，可使在lcm2的芯片上制作100萬個激光器成為可能。2/4/202326VCSEL（垂直腔面發射激光器）垂直準直光束輸出內置ALGaN/GaN分布式布拉格反射鏡量子阱InGaN激活介質P-GaNTi/Al/Au環接觸分布式布拉格反射鏡SiO2絕緣層Ti/Aln-接觸電流傳播層2/4/202327垂直腔面發射激光器其閾值電流可降至幾十微安，這將完全改變目前激光器大體積、高能耗、低效率的狀況，從而產生難以估量的影響。又如垂直腔面發射激光器列陣是光子學器件在集成化上的一個突破。有利于發揮光子的并行操作能力，對光通信、圖像信號處理、模式識別和神經網絡、激光打印、光存儲讀/寫光源、光互連和光顯示等方面起到從根本上改變面貌的重大作用。2/4/202328VCSEL的應用，垂直腔面發射激光器是光通信中的一種深具潛力的固體激光源，被稱為新千年最重要的光通信器件。從光驅到多維光導網絡，從DVD播放器到動作感應裝置，從信息技術到工業生產乃至激光醫療等的應用中，VCSEL都能發揮出驚人的作用。2/4/202329(3),非線性導波光學

非線性導波光學的發展在光纖通信上導致幾項重大成果:摻稀土光纖放大器光纖孤子通信高密度波分復用(DWD)技術利光纖光柵技術采用上述技術的光通信系統，傳輸速率可達100Gbit/s以上，將加速全球信息高速公路的實現光波導光束分離2/4/202330(4),光子晶體和光子材料

最近光子晶體和光子材料有了新進展和新突破；用光子晶體可制成各種光子控制器件。有機聚合物在光電子領域的應用取得突破性進展。例如第一個聚合物光子集成回路也于兩年前問世，可實現1一12個表面法線二維光互聯。光子晶體2/4/202331(5),光子集成

光子集成是21世紀光子器件發展的必然趨勢。與集成電路的發展相似，本來的光子器件(無論是III-V族半導體光子器件、聚合物光子器件，還是微光子器件和硅基光電子器件)也必然以集成為方向才能滿足科技迅速發展的需要。利用二元光學方法，可逆行光學功能集成，初步實現了分束、整形、陣列、校正、掃描、相干合成和光互連等功能。光子集成二元光學2/4/202332(6),光的壓縮態在對光子的控制上,光的壓縮態利用光子數態是將噪音壓縮到低于量子噪聲，為超高精度、超微弱信號測量和保密通信帶來新的前景。壓縮態光場是指描述光頻電磁場的某一正交分量起伏低于標準量子極限。目前對壓縮態光場研究的重點集中在如何進一步提高其壓縮度，向實用化發展，并將它盡快應用于量子測量及量子信息等前沿學科。將它用于連續變量的量子保密通訊。山西大學壓縮態光場實驗裝置2/4/202333光電子科技的發展歷程及光電子產業的形成光和光子進入人類活動舞臺并己走進市場電和電子大家都很熟悉:電燈、電話、電影、電視、電子管、電子學…光和光子在日常生活中也與我們密切相關：黑暗的夜晚要有燈光，近視者要帶眼鏡，看遠方物體要用望遠鏡，看微小物體要用顯微鏡----2/4/202334光子學走進市場到20世紀60年代以后，光子學及其相關技術開始進入人類活動的舞臺;近20多年逐步走進市場的如:光筆，光盤VCD、DVD，光纖通信，激光醫療，激光加工；辦公自動化設備激光打印機、掃描儀、傳真機;激光測距，激光制導，激光武器等。2/4/202335

電學和光學都是具有悠久歷史的學科電學在19世紀就以電氣化的面貌推動著人類社會的進步，在20世紀又以電子學和微電子學為龍頭的學科技術將人類帶入信息社會。20世紀60年代激光問世了，激光的問世對光學及其它科學技術和社會生活產生了革命性的影響。電學和光學是緊密相聯的。電學(含電子學)和光學(含光子學)在表面看來是兩個獨立的學科。其實兩者的內在聯系非常密切。2/4/202336光子學一發展到現階段的光學

近半個世紀以來，由于激光的發明,低損耗光纖的研制成功和半導體光電器件的發展，使光學迅速進入近代高新技術舞臺，并對近代科學技術和人類社會生活產生巨大的影響。光學在發展過程中出現了若干新的學科名稱，如量子電子學、光電子學、光波技術等。這些學科名稱其本質和內涵是相容的，因此，國際上擬用覆蓋學科范圍更為廣泛的光子學加以概括，如同電子學是發展到現階段的電學那樣。其對應的產業可名為光子產業或光電子產業。激光的發明低損耗光纖的研制成功半導體光電器件的發展光學迅速進入近代高新技術舞臺2/4/202337世界上第一臺紅寶石激光器1960年5月15日，休斯公司的年輕的美國物理學家梅曼在實驗中的重要發現。他的實驗裝置里有一根人造紅寶石棒。突然，一束深紅色的亮光從裝置中射出，它被命名為Laser，是英文“受激輻射光放大”大縮寫，這就是激光。激光和激光器的問世，被稱為20世紀最重大的科學發現之一。

TheodoreHaroldMaiman

BornJul1119272/4/202338光與光子學\電與電子學之比較1光與光子學電與電子學屬性電子光子波長3cm—30cm~500nm頻率10MHz—10GHz500THz能量40nev—40pev2ev傳輸損失高（銅線中）低（光纖中）粒子相互作用高無（低）2/4/202339光子器件與電子器件性能比較2性能光子器件電子器件信息載體特性和傳輸方式玻色子,中性,具有時間可逆性，無空間局域性，在自由空間或光纖中傳輸費米子，帶基本電荷，具有時間不可逆性和空間局域性，無線電波在自由空間或金屬導體中傳輸信息處理速度⒈開關速度⒉響應時間⒊并行處理能力⒋通道傳輸能力10-12s-10-15s(ps-fs)光子不帶電荷,傳輸時不產生相互作用，有高度的平行處理能力10-11s平行處理能力差2/4/202340光子器件與電子器件性能比較3頻率（頻帶寬度和信息容量）3×

1011-6×

1016Hz>1000倍以上，高4~5個數量級3×108-3×1011Hz傳輸速度光波在真空中傳輸速度為光速，不受RC時間常數限制無線電波特別在金屬導線傳輸，則受RC時間常數限制抗干擾能力無電磁干擾抗干擾能力差信息存儲能力可實現三維光存儲磁存儲光子器件電子器件性能2/4/202341光子學與電子學相互促進信息科技和產業的發展，對光子學技術的需求與日俱增，必然促進光于子業的迅速形成和迅猛發展。盡管光子學有著如此巨大的發展潛力，但作為系統和整機，作為光電轉換的諸多應用，電子學和電子技術仍將起著巨大的作用。光子學與電子學將更加緊密合作、互為補充、相互促進，把未來信息社會推向新的發展階段。2/4/202342形成光電子產業的技術基礎

光子技術是主要研究光(特別是相干光)的產生、傳輸、控制和探測的科學技術。通過光子技術將光子學的研究成果轉化為生產力，發展多層次和多類型的光子產業。光電子技術的進一步產業化必須建立堅實的技術基礎。2/4/202343光電子技術所涉及多方面的內容(1),作為光子產生、控制的激光技術各種激光裝置的設計制造技術、光放大技術、光調制、光開關、光濾波、光耦合、光穩頻、光變頻、光鎖模、光限模、光調制與解調等技術。2/4/202344兆兆赫激光器將送往太空Coherent公司與美國宇航局噴氣噴射實驗室合作共同研制成第一臺兆兆赫激光器，這臺激光器將送往太空。頻率為2.5兆兆赫輻射源輻射功率為31兆瓦，重量只有21千克的激光器，它在太空軌道上的工作期限應超過5年。研究地球大氣低層化學成分的第一顆衛星，衛星上的激光振蕩器研究大氣中會破壞地球臭氧層的氫氧基分布狀況。2/4/202345(2),光子傳輸的波導技術光纖制作與應用技術、有源利無源光波導技術、光纖通信網及相關的光電器件、光纖傳感技術、非線性聚合物波導互聯技術。單通道傳送速度為2.5Gbit/秒（上圖）不用鏡頭便可將光線傳送到光纖（下圖）2/4/2023461310nm的VCSEL激光收發器模塊輸出的信號通過單一模式的光纖發送到接收端，然后用示波器來測定接收到的激光波形。在激光收發器模塊中使用了振幅為1310nm的VCSEL。演示證實最大傳輸距離為17km。初步設想的用途為支持10Gbit/秒的SONET/SDH（OC-192）和以太網等領域。

2/4/202347(3)光子探測和分析作為光子探測和分析的光子檢測技術光譜分析技術、激光光譜技術、光計量技術、光電探測技術和遙感技術。2/4/202348量子加密通信量子加密通信使用光的最小單位——光子進行數據交換。0和1的位串被轉換成光子狀態。光子通過光纖發送，在接收端檢測光子，再轉換成0和1的位串。（1）采用適合長距離光傳輸的1550nm長波段、（2）提高光子檢測器的精度，成功地實現了長途傳輸。在2000年的傳輸距離為1km，2002年中期達到了59km。2/4/202349量子加密通信的特點使用量子加密通信的特點是，即使光子在傳輸線路中被竊聽也不存在被解密的可能性，并且還可以檢測出是否有人試圖竊聽光子信號。不過由于傳輸速度很慢，最快也只有數kbps，因此目前比較現實的還是將其用于密碼密鑰的交接。此次三菱電機以7.2bps的傳輸速度成功進行了87km的量子加密通信。2/4/202350光計算技術、光互連、光神經網絡、光學模擬運算、光信息處理、激光雷達、激光測距、光制導和光陀螺。光陀螺(4),光計算與信息處理技術:2/4/202351(5),光子存儲信息的光存儲技術:作為光子存儲信息的光存儲技術:磁光記錄、三維存儲技術、發展短波長激光器件。010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010011001001100100110010101001001001001010100110010011001001100100110010011001001102/4/202352(6),光子顯示技術:無源液晶顯示、有源液晶顯示、電致發光、場致發光、等離子體平面、陰極射線管、三維全息顯示、激光投影顯示、硅芯片上液晶顯示等。LCOS2/4/202353激光熱核聚變激光材料加工處理、激光分離同位素、激光熱核聚變、光誘導化學反應與氣相沉積、激光育種與遺傳變異、激光醫學診斷與治療。(7),利用光子與物質相互作用的光子加工與光子生物醫學技術:2/4/202354高功率光纖激光器2/4/202355激光醫學診斷與治療膠囊型內窺鏡的問世最近國外出現一種膠囊型內窺鏡，與一般的內窺鏡比較，可完全避免病人在檢查過程中所產生的苦痛。這種帶有攝像機的膠囊型內窺鏡其直徑0.9cm，長2.3cm，被病人吞下后，可在食道、胃、十二指腸、小腸、大腸等處拍攝圖像。2/4/202356膠囊型內窺鏡膠囊型內窺鏡完成攝像任務后，內窺鏡便隨著排泄物排到體外。膠囊型內窺鏡使用CCD或CMOS攝像機，所需的電能由自身電池或從體外用微波形式輸送，其運行速度和方向等均可以從體外來控制。所拍攝的圖像也使用微波傳送到體外的控制裝置里，使用記錄、顯示系統或打印機獲取圖像。2/4/202357微型內窺鏡的內部結構：1、光學圓蓋2、透鏡固定環3、透鏡4、照明發光二極管5、互補金屬氧化物半導體成像器6、電池7、專用集成電路8、天線膠囊型內窺鏡結構2/4/202358膠囊內窺鏡進入胃和小腸光、機、電微系統集成在一個膠囊內“膠囊”被患者吞服后就會隨著消化道的不斷蠕動向前推進，通過微型攝像機拍攝數字圖像，并通過微波技術把照片傳送出來，8小時內能向數據記錄儀傳送近5-6萬幅圖片。2/4/202359膠囊內窺鏡在體內對病變噴射藥物醫生可通過體外遙控“膠囊”旋轉方向、鏡頭焦距、噴藥倉和取活檢倉閥門等。

這種膠囊照相機的造價在100美元左右，而用于遙控和監視的儀器及相應軟件包的價格大約１萬多美元。2/4/202360MOEMS

Micro-Opto-Electro-MechanicalSystems

微光學、微電子、微機械的結合產生出一類新的應用范圍很廣的器件-微型光機電系統(MOEMS)

MOEMS使光電子儀器朝微小型化、智能化與網絡化方向發展使我們又面臨一個新的考驗，也是我們光電子技術發展的一個機遇。MOEMS的構成MOEMS2/4/202361MOEMS技術MOEMS技術與其相應的微電子機械系統（MEMS）技術不同，MOEMS技術是受當代光學產業迅速發展的推動，而MEMS則主要是通過傳統的半導體工藝的應用和進展而得到發展。微光機電系統技術2/4/202362衛星導航探測的MOEMS芯片由于微系統和器件微型化領域的產業需求，導致微光學和微電子學相結合，實現微光學元件與微電子器件集成在同一基片上，而形成微光電子機械系統（MOEMS）技術;MOEMS技術具有微型化、智能化、重量輕、成本低、高可靠、長壽命、批量生產、軍民兩用等突出優點，它將導致光電子革命化，在未來幾年內，MOEMS技術可望發展成為幾十億美元的產業。

用于衛星導航探測的MOEMS芯片2/4/202363構成光電子產業的五大產業的現狀和發展趨向光電子產業的分類光電子產業可分四大類產業：信息，能量，消費，軍事。光電子產業信息能量消費軍事2/4/202364按光電子產業的國際產值統計及產業的層次，分為五大類:光電子材料與元件，傳統光學(光學器材)，光信息(光資訊)，光通信，激光器與激光應用。光電子材料與元件傳統光學光信息光通信激光器與激光應用2/4/202365光電子產業示意圖1工業農業國防環保科研航空航天醫療光電子產業傳統光學產業光信息(光資訊)產業光通信產業激光產業(能量、醫療)光電子產業光學材料與元件激光器與激光系統光學加工電子技術電工技術光學鍍膜光電集成計算機自動化技術應用玻璃熔煉晶體生長各種材料制備工藝工藝技術2/4/202366光電子產業分類表1⒈光電材料與元件⑴平面顯示元件①液晶顯示器件②發光二極管列陣顯示器件③熒光屏④電致發光顯示器件⑤等離子體顯示器⑵光電元器件①發光二極管②光探測元件（含光傳感器）③太陽電池⑶光子材料①特種光學玻璃②特種光學塑料③特種光學晶體④特種光學材料⑤光子晶體⒉光學器材產業⑴望遠鏡⑵顯微鏡⑶照相機(4)光學檢驗及測量儀器(5)透鏡、反射鏡等2/4/202367光電子產業分類表2⒊光信息（光資訊）產業⑴光輸入和輸出設備①圖像掃描儀②表格閱讀機③文字識別機④條碼掃描儀⑤數碼照相機⑥激光打印機⑦復印機⑧傳真機⑵光存儲①設備A.光盤機B.光卡機②光存儲介質A.CDB.VCDC.LDD.CD-ROME.MOF.DVDG.CD-RH.其他2/4/202368光電子產業分類表3⒋光通信產業⑴系統和設備①光纖傳輸設備②光纖區域網絡設備③光纖通信檢測與監控設備④光纖信息施工設備⑤終端設備⑥光纖CATV系統⑵元器件①單模、多模光纖②光纖連接器③光有源器件A.光放大器B.光源—光纖耦合器C.光源—探測耦合器④光無源器件A.光耦合器B.光開關C.光衰減器D.光隔離器E.分光器F.波分復用器等2/4/202369光電子產業分類表4⒌激光器與激光應用⑴激光器①半導體激光器②CO2激光器③固體激光器④氣體激光器⑤染料激光器⑥準分子激光器⑵激光應用①激光工業應用②激光醫療應用③激光軍事應用④科研應用2/4/202370光電子產業五大產業的市場值比較圖2/4/202371光電子產業總體情況基本歸納和估計5現狀發展趨勢國內國外尚處于起步階段，發展不平衡。特點：⒈研究項目少，產品種類不多⒉引進設備加工產品,但產品檔次不高⒊光纖通信引進設備,系統及元器件多,接近國外水平。也有國產元器件、系統和設備，但品種不全。一些生產設備逐步國產化發展階段。特點：⒈產品更新換代快⒉小企業多,競爭劇烈⒊科研成果多，發展余地大⒋發展規模，管理模式尚無定論⒌國家規劃發展，控制核心技術⒈繼續向高精尖技術方向發展⒉技術綜合和密集程度不斷提高⒊產品不斷面向世界市場，以合作求發展2/4/202372光電子產業典型產品和技術發展趨勢1產業產品名稱現狀發展趨勢國內國外⒈光電材料與元件產業單晶硅砷化鎵2英寸4、8英寸12、16、21英寸LED

紅色500mcd藍色研制各種顏色大于1000mcd發展多種應用白光照明平面顯示器件PDPFEDELLEDVFDTFT-LCDPDPFEDELLEDVFDLCDOS在硅芯片上的液晶微反射式投影技術上海與美國AuioraSystems公司合資成立上海華顯公司特點：高分辨率、低成本、圖像亮度高、重量輕、耗電省、價格便宜2/4/202373光電子產業典型產品和技術發展趨勢2⒉光學器材產業照相機傳統相機，數碼相機研制數碼相機，自動相機（90萬-150萬像素）數碼相機的應用提高分辨率（600萬像素以上）光譜儀光柵棱鏡OMAOSA與數字技術結合，有數據處理功能⒊光信息（光資訊）產業光盤CVDDVDROMDVD、CP-RW、CD-R、CD-WMO-RW高密度可擦寫2/4/202374光電子產業典型產品和技術發展趨勢32/4/202375光電子產業典型產品和技術發展趨勢42/4/202376光電子產業典型產品和技術發展趨勢52/4/202377光電子產業典型產品和技術發展趨勢62/4/202378光電子產業典型產品和技術發展趨勢7⒌激光產品泵浦LD2瓦LD陣列100瓦到千瓦大功率全固化激光器光刻機0.5μm0.18μm0.13μm發展倍頻固體紫外激光X-射線光刻到0.05μm2/4/202379

抓住機遇，

加速發展我國的光電子產業世界光電子還處在技術發展階段，市場機會在持續增長，盡管我國光電子有關產業基地的光電子器件、部件和子系統等產品已經占領了國內市場比較大的份額，并初步具備同國外大公司競爭的能力。但國外競爭者早已盯住我國這一廣闊的光電子市場，企圖打進入并占領我國下幾代技術市場。如果不把握機會迎接挑戰，在毫無市場保護的情況下，可能在4~8年以后，我國的光電子科研和產業就可能步微電子的后塵，落后于西方發達國家。2/4/202380光電子產業化我國現在的光電子技術仍主要處于跟蹤研究和小批量生產階段，光電器件和部件產品有相當部分不配套，不能滿足整機和系統的要求;光電子產業化、規模化所需的生產技術也還沒突破。2/4/202381光電子產業的多種方式發展我國光電子產業需要多種方式并存，包括大型企業或金融界進入光電子領域，或者根據光電子技術發達的地區(如北京、上海、長春、廣州、合肥、西安、成都等)建立不同規模的產業實體，如長春地區以長春光機所為主體的有關大型企業組建光電子聯合生產基地(光電子產業園)，就是一個例子。還有由研究項目成長為公司等多種類型。2/4/202382發展光電子產業的熱潮目前我國光電子產業進入關鍵時期，我們已加入了WTO，要抓住這一大好機會加速發展；在國內光電子信息專業人才十分緊缺的情況下，先要抓住人才的培養和聚集；從整個形勢看，我國已經和正在形成了一個加速發展光電子產業的熱潮，地處南疆的廣東也不例外。2/4/202383我國面臨光電子技術產業

發展的最好時機作為一個高端科學技術與產業的光電子不僅可為國家創造新的經濟增長點，而且還為中國今后的經濟發展開辟了一個新的途徑。我國有龐大的市場，因此在一定時期內可以保持高速的經濟增長。但我們一直是按發達國家的游戲規則在發展。產品多限于低附加值范圍和中下游。有些具有戰略意義的產品與技術仍受制于人。今后我們必須在一些戰略性行業里取得國際上的領先地位。2/4/202384器件產品是代表一個國家技術水平的關鍵我國在通訊領域內常常是自己搞系統，而器件依靠進口。在光電子技術中，器件產品是代表一個國家技術水平的關鍵。隨著光子集成、光電子集成技術的發展，器件與系統之間的界限正在模糊化，將大量的光電器件、光電子器件和電子器件集成在一個很小的芯片上，甚至將相當復雜的含有這些器件的通信、信息系統集成在一個很小的芯片上，巳逐漸成為可能。2/4/202385我國及時有效的行動通信、信息系統的發展對光電子的器件及其集成技術的依賴程度將越來越高。這就使得單純搞系統的做法變得越來越沒有發展空間。另外，很多光電器件的發展目前在國際上仍然處在初期階段。我國及時有效的行動，完全可以在國際市場上取得領先的地位。光子芯片（PhotonicChips）在晶圓片的規模上，結合有激光器件，電子器件，和無源光學元件等

的集成。2/4/202386國內光電子產業基地基本情況

我國光電子產業基地發展迅速，目前共有13個光電子產業基地我國光電子技術在電子材料、器件、工藝和應用等方面實現了飛躍發展，奠定了堅實的技術基礎并取得了一批高水平的研究成果。其中有些達到世界先進水平，如量子阱材料和器件、光電集成（OEIC）和光子集成（PIC）技術，有些技術距離國際先進水平只有2～3年的差距，對國內光電子產業的形成和整體實力的加強發揮了重要作用。

2/4/202387我國光電子產業基地分布示意圖1長春北京西安重慶武漢廣州上海合肥南昌無錫福州浙江2/4/202388國內主要城市光電子產業發展比較1地域強勢領域科研教育實力2001年產值優勢與特點上海光通信產業光顯示產業微電子產業光通信和激光技術基礎雄厚，有上海光機所，上海交通大學、復旦大學等在光電子技術方面處于國內領先的院校。約210億RMB漕河涇、嘉定、松江等地區的光電子企業相對較集中，已初步形成上海光電子產業鏈，光通信和光顯示產業在國內具有相對優勢。武漢光通信產業激光加工產業光通信和激光技術基礎雄厚，有武漢郵科院，華中科技大學等在光電子技術方面處于國內領先的院校。

約187億RMB(含軟件)長飛(連續十年光纖光纜產銷量全國同行業第一)楚天激光(全國最大的專業激光產品制造商)；華工科技(具高校背景的上市公司，擁有“華工圖象”等多個知名品牌)。廣州光顯示產業光電材料產業光儲存產業有中山大學、華南師大、華南理工大學、暨南大學、廣東工業大學、廣州大學等在光電子技術方面處于國內領先的院校。

約120億RMB科學城成為國內外知名的光電子產業園區。吸引大批外資或合資企業，如光寶、依利安達、恒光電子、高科通信等，形成了光顯示、光存儲產業群。深圳光通信產業激光加工產業集中了全國各地的光電子人才，有深圳大學等從事光電子技術研究和開發的院校。

約120億RMB全國最大的光通信產業基地，擁有一批著名的本土企業，如華為、中興等等；另外，激光方面有大族。2/4/202389續上表2地域強勢領域科研教育實力2001年產值優勢與特點長春光顯示、激光設備、傳統光學精密儀器設備產業軍用光電子領域光電子基礎雄厚，有長春光機所、長春理工大學、（原長春光機學院）等光電子專業院校。

約70億RMB全國主要的液晶生產基地；全國最大的光電編碼器生產基地；是世界生產532nm全固態綠激光器系列產品最大供應商，激光加工設備、軍用光電設備力量雄厚。北京微電子、數控機床、智能儀器儀表、醫療設備、電子專用設備、激光技術、機器人等產業光通信和激光技術基礎雄厚，有中國科學院、清華大學、北京大學等在光電子技術方面處于國內領先的院校。科研院所、高校集中，在半導體激光器、光學儀器、光通信器件、激光加工等方面擁有優勢，有“大恒光電子”等上市公司。南京蘇州昆山（江蘇）光通信、光顯示產業光電子學、激光技術基礎雄厚，東南大學、蘇州大學等在光電子技術方面處于國內領先的院校。臺灣、日本、韓國等光顯示、光存儲企業搬至南京、蘇州、昆山。如三星、LG、友達、法爾勝等。寧波溫州蕭山（浙江）光通信、光器件、光材料產業光學儀器儀表產業光電子學、激光技術雄厚，有浙江大學等在國內光電子技術方面處于國內領先的院校逐步形成富有特色的光電子產業特色園區，如富陽市的光信息傳輸材料產業、寧波的光電子器件出口加工業、蕭山的光材料產業、浙西的光配件產業、溫州的光電能產業等。2/4/202390武漢光谷“武漢光谷”位于武漢東湖高新技術產業開發區內，2001年被國家計委批為全國唯一的“國家光電子產業基地”。目前占地面積30多平方公里，計劃擴展到50平方公里。在光纖光纜、光電器件、激光、通信系統、軟件等幾方面均有很好的產業基礎，培養了一批骨干企業，如長飛、烽火、武漢電信器件公司、太空通信、華工科技、楚天激光、團結激光。據開發區管委會經濟發展局提供的數據，目前“武漢光谷”的光電子信息企業達480多家，2001年產業產值120億元，比2000年增長50.8%。2/4/202391長春光谷長春的光電子產業帶主要由華禹光谷股份有限公司和中科院長春光電子產業園區組成，重點發展以液晶顯示為主的光顯示、光儀器儀表、激光器。雖然長春的光電子企業還在起步階段，產業水平（不包括軍工部分）較低，但由于具有強大的研發實力和現有的產業基礎，如吉林彩晶的年產36萬片TFT－LCD生產線、吉林紫晶的STN－LCD液晶模塊生產線、長春半導體擁有全國最大的發光二極管生產規模、新產業光電子公司的藍綠激光器，因此長春的光電子產業發展潛力還是很大的。2/4/202392上海的光電子產業上海的光電子產業主要集中在漕河涇新興技術開發區內，以發展光機電、光纖通信和激光產業為主，2001年，開發區的光電子產業銷售收入達48.9億元，占開發區銷售額近三分之一。區內共吸納了光通信公司、晶谷微電子、杜邦光掩膜、美國朗訊等國內外近百家光電子企業和研究機構。開發區正規劃建設面積為2.2萬平方米的光電子有源器件企業基地，促使有源器件關鍵技術從研發階段走向規模化生產。上海市政府已決定在嘉定國家級高新區創建上海光電子科技產業園，規劃面積為4.8平方公里，由科研開發區和光電子產業區兩部分組成，主要吸納光顯示、光通訊、光存儲、特種光纖光纜、激光加工和激光醫療等光電信息產業項目，注重與中科院合作，重點吸引臺灣光電子產業和創業投資者落戶。2001年，上海光電子產業總產值約210億元人民幣。2/4/202393長江三角洲長江三角洲是目前我國光電子產業發展最快的地區也是我國最重要的光電生產、研發、應用基地。在上海、蘇州、南京一帶已形成了一個強大的光電子產業帶。長三角的城市群中尤以蘇州為中心，通過近幾年的發展，蘇州已經成為中國光電子產業的龍頭地區，并面向長三角南京、杭州等地輻射。

2/4/202394以蘇州為核心的光電產業鏈以蘇州為核心的光電子產業鏈匯集了世界大型光電產業集團的生產和研發基地。擁有世界著名的臺資企業4000多家，有日資企業2000多家、歐美企業2000多家；蘇州光電子信息產品制造業已形成了光電及外部設備、光通訊類產品、電子元器件以及光電子材料四大門類幾十個產品的規?；a能力；蘇州工業園區、蘇州高新區、昆山和吳江經濟技術開發區四個生產基地，匯粹了國內光電子產業的最新技術，是國內最大的光電子產業生產基地和最強大的光電產業帶，集聚了明基、仁寶、飛利浦、三星、日立、夏普、愛普生、朗迅、友達光電、阿爾卡特、旭電、羅技、亨通集團等規模巨大的知名跨國公司及大企業集團。2/4/202395浙江的光電子產業浙江的光電子產業近年來以平均30%的增長率快速發展，目前已成為我國光電子產業大省?，F從事光電子產品生產的企業已有200多家，2001年的光電子產業總產值超過40億元。浙江正逐步形成富有特色的光電子產業特色園區，如富陽市的光信息傳輸材料產業、寧波的光電子器件出口加工業、蕭山的光原材料產業、浙西的光配件產業、溫州的光電能產業等等。浙江在光通信、光器件、光材料以及光能量轉換器等方面已形成系列產品。其中光纖光纜生產企業數量和規模居全國第2位，2001年總產值超過10億元。在光學儀器與光學加工產業領域，浙江具有國內領先的規模，中低檔照相機鏡頭占世界市場的一半以上份額。2/4/202396北京光機電一體化產業基地北京在通州區為主的開發區建立光機電一體化產業基地，計劃投資200億元，其中100億元用于基地、園區和項目建設，100億元用于科技攻關、產品開發和技術引進、合資合作等，達到年產240億元的規模。重點發展微電子、數控機床、印刷機械、智能儀器儀表、醫療設備、電子專用設備、激光技術、機器人等產業。2/4/202397山東光電子產業在山東省自行研制投產的光電子材料、光通信產品中，不少是國內獨家生產、世界上只有少數幾個國家能夠生產的產品。如由蔣民華院士研究開發的高亮度、超高亮度發光二極管系列新材料，覆蓋了紅、橙、黃、綠波段，技術指標達到國際先進水平；激光偏光器件產品的主要技術指標不僅達到當前世界同類產品的先進水平，而且實現了產品的標準化、系列化和商品化，幾乎承擔了我國高科技發展所需要激光偏光器件的全部供應任務；研發的光纖光纜、光通信器件、光端機等產品主要指標均達到國際先進水平，尤其是自主研發的光電轉換器件，性能指標達到世界同類產品的領先水平。2/4/202398山東省正在積極建設一批大項目山東省的華光光電子股份有限公司投資7330萬元建設國內最大的高亮度發光二極管外延和管芯科研生產基地，今年可形成年產紅色、橙色、黃色、綠色高亮度發光器件外延片４萬片、管芯６億粒的批量生產能力；國內最大的發光二極管后封裝企業之一的魯星工貿有限公司，今年正在建設年產8640萬只藍光二極管生產基地；陽谷電纜集團投資4.5億元，正在建設國內最大的光纖預制棒和光纖絲生產基地；星海電子設備有限公司正在抓緊建設國內唯一的光電轉換器件生產基地；青鳥華光科技股份有限公司正建設光端機生產基地，這是目前光通信領域技術最先進的產品之一。2/4/202399重慶的光電子技術與產業重慶將在該市的北部建立以光電子、新材料等新技術產業的科技新城，已被科技部批準為國家西部開發的重點項目。計劃投資100億元，2010年時達到500億元科工貿收入。光電子產業包括光通訊技術及網絡產品、圖像、光機電一體化產品，光電材料與元器件、光存儲等。2/4/2023100西安、福州、南昌、無錫、合肥西安計劃開發40多個項目，投資30億元，重點發展光電一體化儀器，光電轉化和光通訊技術。福州光電園區，重點是光通訊器件；南昌的全套LED生產基地；無錫的石英晶片生產基地；合肥的光子科學島等。2/4/2023101光電子產業市場與技術趨勢分析一、全球市場分析全球光電市場總額從1996年的1075億美元上升到2000年的1766億美元，相當于微電子產業產值的60%，2001年是1730億美元。2002年約1900億美元。中國光電子產業約占全球市場的5%。2001年，全球光電子產業下降2%，這是光電產業發展以來首次出現的回落。其中光通信產業下降約15.6%,光存儲產業下降3.7%。雖然整個光電子產業2001的下降不大，但所造成的心理影響遠大于實際的經濟影響.2/4/2023102趨勢分析32001年較2000年2%其中光通信15.6%光存儲3.7%其它2/4/2023103趨勢分析目前，我國光電子產業基地發展迅速，共有13個光電子產業基地，到2010年，全球光電子產值預計達4500億美元，我國將有500多億美元的產值，占世界市場的10%左右。未來十年我國光電子產業平均年增長將達到20%。2/4/2023104二、技術趨勢分析光電子技術在未來5－10年主要發展如下：光電材料：光子晶體，新型光纖，新型光源材料（高亮度LED材料），新型顯示材料，光學元件加工等。光器件：配合IT技術的發展，開發新一代的高清晰度的數碼相機，以及開發新型的，與具有信號處理功能的光學儀器。2/4/2023105趨勢分析光信息：開發新型的顯示器件（新型液晶顯示器LCD，等離子顯示器，OLED顯示器，高亮度LED顯示器等）和存儲器件，以及開發新型光源。光通信：大容量、超長距離光纖通信系統，全光網絡，光纖接入網，光量子通信等，相配套的光源、光接收器件和其它有源/無源光器件，以及相應的新技術等。激光：發展高功率CO2激光器、半導體激光器，半導體泵浦固體激光器、光纖激光器及其在各領域中的應用。

2/4/2023106廣州市光電子產業的發展目標發展目標在現有的基礎上，瞄準世界一流技術，高起點引進一批國際國內知名企業進入科學城，扶持一批已具規模的龍頭企業，至2007年，爭取形成2-3家年產值規模超100億元、5－10家超50億的光電子企業“航空母艦”；全市光電子產業總產值達550－650億元，年增長速度28%－35%，創造就業機會11－13萬個。至2010年，廣州市光電產業綜合實力排在全國城市前三名。2/4/2023107廣州市光電子產業的發展戰略優先發展光顯示、光存儲產業，積極發展光通信、激光加工產業，推動整個光電產業跨躍式發展優先發展光顯示、光存儲產業，廣州不僅有基礎、實力，而且可以形成強大的產業群，帶動相關產業鏈的發展，起到“龍頭”的作用。2/4/2023108在光通信產業方面的發展在光通信產業方面，自主創新的光纖功能一體化DWDM/CWDM接入網系統技術，廣州市已有一定的基礎，并且擁有自主知識產權。以太網的光纖傳輸設備是接入網系統的重要部分，是目前光纖到戶的主流設備，預計2003年有50億的市場容量，且處于快速增長期，也是發展我市裝備工業的樓宇成套設備的重要組成部分。2/4/2023109廣州激光技術的應用十分廣泛廣州地區對激光技術的應用非常廣泛。近三年來，全國激光產品銷售市場，廣東排第二名。在“十五”期間，廣州把發展裝備工業作為新經濟增長點，即“三大支柱”、“七大重點”、“八大金剛”產業，以及在微加工、輕工行業、全息制品、醫療美容等方面，都滲透著激光技術的應用。激光技術為改造傳統產業和推動新興產業將發揮重要作用。2/4/2023110光電子產業已經成為廣州市高新技術產業的重要組成部分㈠廣州的光電產值居全國前五名㈡廣州光電子產業已經具備一定產業基礎，形成了自身特色㈢廣州地區教育與科研不斷發展，擁有較雄厚的技術儲備力量2/4/2023111廣州市光電子產業發展的優勢

1、倍受業界關注的“廣東光谷”2、已經形成良好的運行機制3、新一輪的產業結構調整，為光電子產業騰出巨大的發展空間4、擁有廣交會、留交會兩個重要平臺5、具有良好的區域經濟環境、發達的資本市場和顯著的外向型經濟6、擁有一批具有知識產權、近期可產業化的成果，具備一定的前沿成果儲備2/4/2023112廣州光顯示、光存儲產業初成氣候廣州光顯示、光存儲產業群初步形成從產品分類來看，從事光電材料與器件、光存儲行業的企業有46家，約占29.1%，而且有一批規模較大、成長性能較好的企業，如廣州三盛、依利安達、光寶集團、廣州恒光、廣州颯特、廣東龍馬、廣州樂華、廣州亮達、普光科技等企業，已經初步形成以液晶顯示（LCD）、發光二極管（LED）、紅外顯示、等離子顯示（PDP）、太陽能顯示為主的光顯示產業群和以光盤為主的光存儲產業群。2/4/2023113廣州近期可產業化的科研成果

1、FED平板顯示器技術的研制和產業化中山大學顯示材料與技術省重點實驗室在許寧生教授的帶領下從1996年開始從事大面積陰極和場發射器件的研究。目前，已經研制出幾種類型的可大面積低成本制備的冷陰極材料。開發出一種采用碳納米管冷陰極的超大屏幕顯示用的發光管。正在研制采用可印制技術的FED平板顯示器。目前，場發射發光管正在某公司一起開展其產業化工作，投資規模估計在1000萬以上。2/4/20231142、藍色發光二