光電子技術的發展現狀及應用探討分析

【摘要】? ? 電光子技術是光子技術和電子技術相互結合的產物，在信息、環保、能源、軍事、醫療等領域內具有相當的應用價值。為了使光電子技術能夠在今后的發展中，為各行各業做出更加積極的貢獻，本文在針對光電子技術進行總體概述的基礎上，對其國內外發展現狀及應用策略進行了系統化研究，希望可以推動此項技術的不斷向前發展。

【關鍵詞】? ? 光電子技術? ? 發展現狀? ? 應用策略

引言：

光電子技術是多個學科領域相互交叉滲透所形成的產物，融合了光子技術、電子技術、計算機技術等眾多科學領域的精華。因此，光電子技術的應用范圍非常廣泛，而且在未來發展中，還存在巨大的發展空間。基于此，有必要針對其發展現狀進行研究與分析，在此基礎上，探索其應用途徑與應用策略，力爭在更加廣闊的領域內呈現出光電子技術的優勢與價值。

一、光電子技術概述

光電子技術也可以稱之為信息光電子技術。該項技術的核心價值在于實現了電能和光能之間的相互轉換。不僅如此，在二者相互轉換的過程中，還同時關聯到半導體材料、材料科學、精細技工等多個專業領域，并且對其產生積極正面的影響。光電子技術誕生于20世紀60年代，發展至今，已經在醫療衛生、信息技術、軍事領域內表現出極高的應用價值和技術優勢。在光電子技術發展進程中，無限激光器設備發揮出極大的促進作用。通過該設備所提供的光頻波段功能，使光子和電子均得到了高效合理的利用。隨著我國科學技術的整體發展與進步，又賦予光電子技術一系列新功能，例如信息處理、信息儲存以及信息傳輸等等。光電子技術在日常生活當中也發揮出非常重要的作用，比如通過運用光電子技術加快實現了全球網絡聯機，為人們工作、學習和日常生活帶來諸多便利條件。雖然我國光電子技術的起步時間相關較晚，但其發展快速卻相當驚人。目前，電光子技術已經在國內多個專業領域內得到了開展與應用，為技術人員開拓出一片寬廣的研發空間。光電子技術在實際應用的過程中，呈現出高速、高容量等優勢特點，所以借助大數據技術的支持，可以針對海量數據進行高效處理。而這一特性，決定了光電子技術在未來發展中必將擁有更加廣闊的發展前景。

二、光電子技術的發展現狀

（一）國內發展現狀

與其他發達國家相比，我國的光電子技術的起步時間相對較晚。但是，自從改革開放以來，我國的綜合國力較以往實現了大幅度提升，國家對于前沿科學技術的重視程度越來越大，所投入科研力度也越來越大。在這種情況下，推動我國的光電子技術水平實現了迅猛發展，甚至邁入世界先進行列。目前的光電子技術，已經在多個專業領域內取得了令人眼目的應用成效。例如借助光電子技術生產的探測器、光收發模塊不僅在國內處于領先地位，在外市場上也表現非常強大的競爭力。在我國，光電子技術發展速度和整體進程會受到區域經濟水平、產業分布、政府扶持力度等因素的影響。所以，在長江三角洲地區、珠江三角洲地區和渤海灣地區，光電子技術水平明顯高于其它地區，下之相關的產業也非常集中。這些區域除了經濟發達以外，高校和科研機構也比較集中，這些都是光電子技術的持續發展的必要條件[1]。

（二）國外發展現狀

目前，世界各國光電子技術的發展水平呈現出較為明顯的不均衡狀態。比如有些發達國家由于投入研究的時間較早，資金支持和人才投入力度較大，所以目前擁有較高的技術水平。美國在很久以前，就認識到了研究光電子技術的重要性與緊迫性，并將該項技術納入到本國的戰略性技術行列當中;近幾年來，日本光電子技術水平也實現了快速發展。由日本生產的光電子器件在國際市場上表現出非常強大的競爭力;在歐洲國家當中，德國率先針對光電子技術進行了探索與研究。目前，已經獲得令人眉目的研究進展，而且其技術基礎非常扎實。隨著世界各國信息通信技術的快速發展，必然會有效促進光電子技術的進一步創新發展[2]。

二、光電子技術的應用途徑

（一）在民用領域內的應用

首先，應用于液晶顯示器。在利用光電子技術制造液晶顯示器時，會同時應用到光電子技術所特有的有源陣列、光刻技術以及光學檢測技術，不僅可以對薄膜晶體管著色濾波器的陣列進行制作，還可以使顯示器制造全過程得以監視。這樣這一來，便可以幫助管理人員發現顯示器制造工藝當中所存在的問題，并且對其進行診斷及改進;還可以利用紫外光提高液晶顯示器的密封程度，利用激光技術可以對液晶顯示器的缺陷問題進行查找與定位，使問題得到及時有效的處理。其次，應用于信息儲存。人們在采用DVD、CD等方式進行信息儲存時，主要是利用光儲存信號實現信息的儲存。而儲存量大小則由寫入的光源來決定，而且光盤儲存量與光斑之間呈反比關系;此外，最初的光電子激光器屬于氣體激光器。而伴隨著光電子技術的整體發展，衍生出半導體激光器，進而帶動VCD、CD儲存量的大幅提升[3]。

（二）在信息領域內的應用

現如今，信息技術已經成為世界各國發展社會經濟、強大綜合國力的重要推動力，在未來很長一段時期內，信息技術也必將成為影響世界經濟格局的重要因素之一。比如將海量信息加載于激光束之上，便可以實現信息的快速傳播。同時，通過激光通信所特有的光電轉換特性，可對原有的影像、聲音進行信號轉換，再利用調制器將轉換之后的信號調制成一束激光，此激光的參數會受到信號控制的影響，使信號在激光上得以加載。此后，利用發射端對此激光進行發射，與之相對應的接收端負責接收。在這個過程當中，光檢測器還針對電信號進行實時檢測，最終完成調節器對信號的還原。另外，隨著我國信息化應用程度的不斷加深，不論是信息量還是信息傳輸效率，都呈現出快速增長的態勢。為了滿足不斷提高的信息處理與傳輸需求，傳統的電子技術亟待優化與升級。隨著光子技術與電子技術的相互融合與作用，誕生了光電子技術。而光電子技術在提高信息容量和傳輸速率方面表現極高的應用價值，極大地滿足了傳統電子技術的升級需求。近幾年，光電子技術在我國信息領域內的應用范圍越來越廣泛，與信息技術相關的生產效率和工作效率均得到了大幅提升，信息產業也由此獲得更加廣闊的發展空間[4]。

（三）在能源領域內的應用

能源不僅是國民經濟發展的物質保障，更是全人類得以生存和發展的基本前提。然而，伴隨著我國城市經濟的快速發展，以及城市化進程的不斷加快，各行各業對于能源的需求量越來越大，社會生產對于能源的依賴性也越來越強。在這種情況下，很多不可再生能源都面臨著即將枯竭的境地。為此，國際環保組織向世界各國發出了環保號召，我國也將保護能源作為一項重要戰略目標，致力于研發新能源或者清潔能源，以此來降低不可再生能源的使用量。由于光電子技術可以有效地將光能轉化成熱能，所以在新能源研發領域內，具有相當高的應用價值。目前，我國部分光電子技術，已經初步完成了對新能源的獲取，并且給新能源開發與利用提供了更多種可能。相信在能源領域的未來發展中，光電子技術必將為其提供更大的技術支持[5]。

（四）在汽車工業領域內的應用

近幾年，我國汽車人均保有量越來越大，汽車已經在日常生活當中實現了普及應用。當人們在選購汽車時，對于汽車的整體功能、能耗、功率、安全舒適度和美觀程度均提出較高要求。在這種情況下，汽車工業面臨著新一輪的技術升級。很多汽車制造企業為了提高品牌競爭力，將光電子技術引進到整車生產、汽車生產材料和零部件加工過程當中。事實證明，通過光電子技術的應用，有效提高了汽車的運行功率、性能質量＼使用安全和舒適程度。更為重要的是，通過應用光電子技術，可以大幅降低汽車能耗，從而為節能環保事業做出積極貢獻[6]。

（五）在環保領域中的應用

隨著人們環境意識較以往實現了大幅提升，國家對于針對環保工作也陸續出臺了多項政策法律，力爭在工業生產和社會經濟建設中，最大限度地減少工廠廢氣、廢水的排放，為人們提供健康潔凈、永續發展的生存空間。同時，國家還提出大量資金，加大新型環保技術的研發力度，實現自身資源的可循環利用，提高清潔能量的使用率與科技含量。在這一方面，光電子技術發揮出非常重要的作用。比如借助光電子技術，生產出一款準確度極高的傳感設備。利用該設備對廢水、廢氣等污染物進行濃度檢測，可以幫助技術人員及時發現污染原，從而有針對性地進行環境治理，使遭到破壞的生態環境早日得以修復[7]。

（六）在軍事領域內的應用

軍事武器一個國家國防力量的直觀展現，只有國家擁有較強的軍事力量，才能保證社會的和諧發展，促進國家經濟水平和國際地位的穩步提升。目前，很多國家都在自身軍事領域內擴大光電子技術的應用范圍，力爭使其技術優勢得到更大程度的發揮。我國將光電子技術應用于軍事領域內，制造出激光制導武器、圖像傳感器等先進武器，使軍隊單兵作戰能力和國防實力獲得大幅提升[8]。比如利用光電子技術研發而成的激光測距儀，便可廣泛應用于飛機、坦克、火炮和艦艇當中，使這些武器裝備獲得更強的攻擊力。另外，熱攝像儀通過利用光電子技術，不僅可以在極度低溫的工作環境下正常工作，還可以使熱攝像儀獲得更高的密度，成本優勢也更加顯著;在利用飛機開展偵測工作時，發揮主要偵測作用的便是加載在飛機上的光電子預警設備。該設備可以對空間坐標、技術參數進行有效偵測，并且判斷其是否屬于危險目標，如果判斷存在危險就會第一時間進行預警，并且針對危險目標實施跟蹤，此功能在火箭、導彈的紅外預警器當中已經獲得有效應用[9]。

（七）在醫療領域內的應用

國家醫療衛生水平直接關系到人民群眾的身體健康和幸福指數，尤其在我國大力開展醫療改革的背景之下，人們的健康觀念和醫療需求都較以往實現了大幅提升。將光電子技術應用到醫療領域不中，推出了很多新型醫療手段，使以往那些難以治療的疾病獲得更多科學有效的治療方法，極大地提高了患者治愈率。比如利激光技術進行近視手術，幫助人們恢復視力。還有各種激光微創手術，減輕了患者的痛苦。通過應用光電子技術，還可以顯著提高醫療設備的精準度，提高診療效率和醫療服務水平。另外，在心臟支架手術這一類高難度的手術當中，通過應用光電子技術，可以有效降低手術難度，提高手術成功率，并且縮短手術時間。患者無需承受過多的病痛，即可重新擁有健康的體魄。因此，將光電子技術應用于醫療領域當中是非常必要的，更是造福于民的，極大地提高了人們對于醫院醫療水平的信任感，從而推動我國醫療事業的整體發展[10]。

（八）在農業及園藝中的應用

現代化農業是通過溫室大棚給農業生產提供一個可控的室內環境，達到提高產量和種植質量，縮短生產周期，擴大經濟效益等目的。然而，即使在溫室大棚當中進行農業生產，同時需要尊重植物、農作物的自然生長規律，通過光合作用促進植物生長，這也是推動現代農業可持續發展的必要因素之一。基于這一生產需求，為電光子技術在現代化農業發展中提供了極大的應用空間與發展潛力。比如在現代農業種植和園藝生產當中，通過運用光電法，有效阻斷了各類病蟲害的滋生渠道，使土壤快速恢復活力，進而為植物生長提供一個最佳的光環境和土壤環境。中外，對于現代化農業生產而言，對于植物生長過程進行精準化、最優化和智能化控制，是保證生產效益和種植質量的有效手段，更是發展現代化農業的關鍵所在。對此，將光電子技術應用于現代化農業生產當中，將賦予溫室生產更高的技術含量，不僅僅是為植物生長提供一個適宜的環境，而是實現了多種高端科技的綜合運用，為農業生產過程得到更加精準調控，最大限度規避各種農業生產中的風險因素。比如利用光電子技術可以為植物生長提供人工光源照射，這樣一來，種植人員便可以結合植物的生長規律、病蟲害防治需求對人工光源照射量、照射時長進行精準調控;或者運用計算機技術對光照強度、棚內溫度、濕度等進行智能化調控，為植物提供一個最佳的生長環境，避免植物生長受到病蟲害的影響;運用各種與光電子技術相關的新材料、新成果，可以大幅減少現代化農業生產過程中的能源消耗，達到節能降耗的目的。由此看來，將光電子技術應用于農業和園藝生產當中，可以幫助種植人員利用最少的能源和成本，生產出最好的產品[11]。

四、光電子技術的發展展望

在我國，光電子技術雖然憑借快速發展速度已經滲透到多個專業領域當中，并且表現出較高的技術應用價值。但是，相對于其技術潛力而言，在今后的發展中，必將擁有更加廣闊的發展空間。在今后的光電子技術研發工作中，要進一步朝著擴大化、集成化方向發展，向那些未曾涉及的專業領域延伸。但是，要想實現這一發展目標，僅研究光電子技術還遠遠不夠，還要針對半導體激光、相關電氣元件這些輔助材料進行同步研究，甚至推出更多種新型設備與材料。只有同步提升多個產業的發展水平，才能使光電子技術呈現出較強的適應性，相關技術研發也具備更強的可操作性[12]。具體地說，今后的光電子技術將獲得以下發展：

首先，針對各種新型激光器加大研發力度。激光器可以說是光電子技術的核心所在，正是因為激光器的誕生與應用，使現代光電子學實現了快速發展。因此，隨著各種新型激光器的問世，必將為光電子學和光電子技術的后續發展注入一股更加強大的核心動力。

其次，在今后的生命科學領域內，也將為光電子技術的發展與應用提供了廣闊空間。在當前的生物醫學領域當中，光電子技術的應用范圍已經非常廣泛，除了反映生物系統當中的光子及其生命過程，在生物學研究、醫學診斷、農業、環境、食品檢查等方面也體現也較高的應用價值。在今后的發展中，極有可能將光電子技術運用于生物系統的檢測、加工以及改造環節當中。

再者，在醫學光電子技術應用方面，其應用范圍將拓展至組織光學、醫學光譜技術、醫學成像技術、激光診斷和激光醫療技術當中，為我國醫療事業的蓬勃發展做出更多貢獻。

最后，致力開展有機聚合物光電子材料的創新研究。伴隨著材料科學的不斷向前發展，有機聚合物材料雖然是一種新型材料，但其發展快速卻非常驚人，當前的聚合物光電子學已經被越來越多的人所了解，甚至給予高度重視。很多科研機構已經致力于開展聚合物超快全光開關技術的研究，而且當前的聚合物電光調制器已經在高比特網絡、計算機平行互聯等方面取得了很大的研究進展。而聚合物光電子材料的后續發展，必將擁有更加可觀的發展前景[13]。

五、結束語

光電子技術雖然是一種新興技術，卻在實際應用中表現出非常搶眼的技術優勢，而且擁有非常廣闊的發展潛力。基于此，世界各國都積極開展光電子技術的研究，這必然會推動該項技術水平的快速提升。對于我國而言，要加大相關技術人才培養力度，積極拓寬光電子技術應用途徑，使其在更多領域內綻放出耀眼的技術之光。

作者單位：郭昊鑫? ? 長春理工大學與俄羅斯圣彼得堡國立研究型信息技術機械與光學大學合作辦學

參? 考? 文? 獻

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