軍事光電子技術(shù)論文(2)
軍事光電子技術(shù)論文篇二
光電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
[摘 要]綜述了光電子學(xué)的產(chǎn)生及其發(fā)展，提出了光電子技術(shù)的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。光電子學(xué)是由光學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科，涉及光顯示、光存儲(chǔ)、導(dǎo)波光學(xué)、材料科學(xué)的科研成就。光電子學(xué)以光學(xué)研究為核心，以電子學(xué)研究為支撐，它不僅全面兼容電子技術(shù)，而且規(guī)避了電子作為信息載體存在電磁串?dāng)_和路徑延遲的缺點(diǎn)，在當(dāng)今信息時(shí)代愈發(fā)占有重要位置。
[關(guān)鍵詞]光電子技術(shù) 技術(shù)創(chuàng)新 實(shí)際應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X(2015)10-0202-02
1 引言
當(dāng)今人類處于信息時(shí)代，信息滲透于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動(dòng)、醫(yī)療衛(wèi)生、國防軍事乃至日常生活的哥哥方面。在空間科學(xué)、生命科學(xué)、遙感測繪等領(lǐng)域中都擁有大量科學(xué)信息要求在有限的時(shí)間、空間、甚至實(shí)時(shí)的進(jìn)行準(zhǔn)確處理。信息技術(shù)的支撐學(xué)科是電子學(xué)和光學(xué);光電子學(xué)則是由光學(xué)和電子學(xué)交叉形成的新興學(xué)科，對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展將起到至關(guān)重要的作用。
光電子學(xué)是光學(xué)技術(shù)和電子學(xué)技術(shù)的融合，靠光子和電子的共同行為來執(zhí)行其功能，是世紀(jì)之交繼微電子技術(shù)之后迅速興起的一個(gè)高科技領(lǐng)域，在當(dāng)今信息時(shí)代愈發(fā)占有重要的關(guān)鍵地位。
2 光電子技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展
光學(xué)的發(fā)展歷程古老又漫長，電子學(xué)的發(fā)展則相對(duì)較短。光電子學(xué)作為這兩個(gè)學(xué)科的交叉點(diǎn)是一門新型的學(xué)科。19世紀(jì)麥克斯韋的經(jīng)典電磁理論證明了光的電磁性。1917年愛因斯坦提出了光的輻射與吸收。在20世紀(jì)60年代以前光學(xué)與電子學(xué)仍然是兩門獨(dú)立的學(xué)科。直到1960年世界第一臺(tái)激光器誕生，激光的發(fā)明對(duì)人類的社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響。作為高技術(shù)的研究成果，它不僅廣泛應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)研究的各個(gè)前沿領(lǐng)域，而且已經(jīng)在人類和生活的許多方面得到了大量的應(yīng)用，與激光相關(guān)的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在全球形成了超過千億美元的年產(chǎn)值。[1]70年代以來，半導(dǎo)體激光器和光纖技術(shù)的突破，促進(jìn)了光線傳感、光纖傳輸、光盤信息存儲(chǔ)與顯示、光計(jì)算以及光信息處理等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，從深度和廣度上促進(jìn)了光學(xué)和電子學(xué)及其他相應(yīng)學(xué)科之間的相互滲透，形成了一個(gè)邊沿的研究領(lǐng)域，即光電子學(xué)。
3 光電子技術(shù)的方向和熱點(diǎn)
光電子學(xué)一經(jīng)出現(xiàn)就引起了人們的廣泛關(guān)注，反過來又進(jìn)一步促進(jìn)了光電子技術(shù)及光電子技術(shù)的發(fā)展。光電子技術(shù)包括光的產(chǎn)生、傳輸、調(diào)制、放大、頻率轉(zhuǎn)換和檢測以及光信息處理等。光電子技術(shù)不斷地向前發(fā)展，特別是近年來，出現(xiàn)了很多新的發(fā)展趨勢和研究熱點(diǎn)。
3.1 激光及全息技術(shù)
多年來，激光技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展迅猛，已與多個(gè)學(xué)科相結(jié)合形成了多個(gè)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，比如光電技術(shù)、激光醫(yī)療與光子生物學(xué)、激光加工技術(shù)、激光檢測與計(jì)量技術(shù)、激光全息技術(shù)、激光光譜分析技術(shù)、非線性光學(xué)、超快激光學(xué)、激光化學(xué)、量子光學(xué)、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光分離同位素、激光可控核聚變、激光武器等。這些交叉技術(shù)與新的學(xué)科的出現(xiàn)，大大地推動(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。激光全息三維圖像的研究已經(jīng)進(jìn)行了40多年，在經(jīng)濟(jì)、生活領(lǐng)域已具有多種應(yīng)用。 傳統(tǒng)的全息攝影技術(shù)本質(zhì)上是一種模擬的非實(shí)時(shí)性的繁瑣的純光學(xué)技術(shù)，近年來興起的數(shù)字信息處理技術(shù)及有關(guān)器件設(shè)備(計(jì)算機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、CCD器件、新型液晶顯示屏、空間光調(diào)制器、因特網(wǎng)等)和自動(dòng)化控制技術(shù)不斷沖擊著傳統(tǒng)的全息攝影技術(shù)，一些全息公司(如美國斑馬圖像公司等)推出了數(shù)字激光全息圖，使它有了新的發(fā)展[3]。
3.2 大容量光存儲(chǔ)技術(shù)
現(xiàn)代化信息社會(huì)對(duì)大容量、高速度的存儲(chǔ)系統(tǒng)有著日益增長的需求。傳統(tǒng)存儲(chǔ)使用的磁盤技術(shù)發(fā)展相當(dāng)成熟，但是它遇到兩方面的困難：一是尺寸限制，二是信噪比難以提高。
光盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)和光電子技術(shù)的使用，是大幅度提高存儲(chǔ)容量的出路。采用短波長的半導(dǎo)體激光器，可以大幅度降低介質(zhì)寫讀斑的大小，提高存儲(chǔ)容量。
為進(jìn)一步提高存儲(chǔ)容量，一方面使用更短波長的的激光器進(jìn)行光斑壓縮;另一方面，也可通過改變存儲(chǔ)介質(zhì)和存儲(chǔ)方法來提高存儲(chǔ)量。與此同時(shí)，發(fā)展新型的集成激光器面陣和高密度半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)高速空間光調(diào)制器也將促進(jìn)高密度存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展。近場光學(xué)存儲(chǔ)，以超衍射分辨為特征，從根本上克服了點(diǎn)存儲(chǔ)的密度極限限制，無疑是光盤存儲(chǔ)的重要發(fā)展方向。其技術(shù)難點(diǎn)集中在近場距離的控制上，通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，保持頭盤間距能夠限制在近場范圍之內(nèi)，近場存儲(chǔ)有望成為下一代盤式存儲(chǔ)的主要技術(shù)手段。[4]
3.3 光互連、光計(jì)算技術(shù)
在因特網(wǎng)迅速發(fā)展的今天，信息快速入網(wǎng)和出網(wǎng)的分派能力決定系統(tǒng)所傳輸?shù)木薮笮畔⒘磕軐?shí)時(shí)利用的有效性。相對(duì)于光信息傳輸器件來說，光信息交換互連技術(shù)器件的發(fā)展不如光信息傳輸?shù)陌l(fā)展快，因此有必要加強(qiáng)對(duì)光交換技術(shù)的研究。
光互連技術(shù)的內(nèi)容主要包括光交換網(wǎng)絡(luò)和電子計(jì)算機(jī)的光互連，這是在信息光學(xué)中最有廣泛應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域。在光交換網(wǎng)絡(luò)的光互連中，還應(yīng)多研究在集成光學(xué)中的光波導(dǎo)交換開關(guān)、自由空間光學(xué)中的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。
在電子計(jì)算機(jī)的光互連中，還應(yīng)多研究芯片間的自由空間和波導(dǎo)光互連，插件板之間的自由空間和波導(dǎo)光互連，多處理器之間的自由空間或光纖互連及并行計(jì)算機(jī)的光學(xué)總成等。
以數(shù)值計(jì)算為目的的光計(jì)算研究分為專用性的光計(jì)算系統(tǒng)和通用性的光計(jì)算系統(tǒng)兩大領(lǐng)域，數(shù)值的光學(xué)處理又分為模擬量編碼和數(shù)字量編碼兩種。專用性計(jì)算系統(tǒng)主要包括以光學(xué)矩陣運(yùn)算為主導(dǎo)的光學(xué)代數(shù)運(yùn)算器通用的光計(jì)算系統(tǒng)的算法和體系，主要借助于已有的并行計(jì)算機(jī)的算法和體系。
在光互連和光計(jì)算領(lǐng)域的研究方面，國外的研究人員已經(jīng)開始研究在路由器中用全光學(xué)矩陣開關(guān)來取代原有的電開關(guān)，并在光計(jì)算方面也取得了進(jìn)展。
4 光電子技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新
光電子技術(shù)具有精密、準(zhǔn)確、快速、高效等特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化起著巨大的促進(jìn)作用，大幅度提高附加值及競爭能力。
4.1 光電子技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用
美、日、歐和發(fā)展中國家都制定出龐大的光伏技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，開發(fā)方向是大幅度提高光電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，降低成本，不斷擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)。目前已有80多個(gè)國家和地區(qū)形成商業(yè)化、半商業(yè)化生產(chǎn)能力，年均增長達(dá)16%，市場開拓從空間轉(zhuǎn)向地面系統(tǒng)應(yīng)用。甚至用于驅(qū)動(dòng)交通工具。據(jù)報(bào)道，全球發(fā)展、建造太陽能住宅(光電池作屋頂、外墻、窗戶等建材用)投資規(guī)模為600億美元，到2012年還會(huì)再翻一倍達(dá)l200億美元，光伏技術(shù)制作的光電池有望成為21世紀(jì)的新能源。
4.2 光電子技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用
光電子技術(shù)使國防軍事具有快速反應(yīng)和難確攻擊的能力，它能為軍事提供既快又準(zhǔn)的信息，使己方看得更清、反應(yīng)更快、打得更準(zhǔn)、生存能力更強(qiáng)。因此光電子技術(shù)被認(rèn)為是軍事領(lǐng)域的主流技術(shù)，國防軍事現(xiàn)代化的重要支柱。
激光聚變不僅可以作為未來能源，它還有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。它可以模擬氫彈的爆炸過程，代替既費(fèi)錢又不安全的空中或地下核試驗(yàn)，達(dá)到改進(jìn)核武器的性能。目前激光致盲武器已裝備部隊(duì)，艦載和機(jī)載激光反導(dǎo)器已開始走出實(shí)驗(yàn)室。
4.3 光電子技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
用光學(xué)生物醫(yī)學(xué)儀器研究艾滋病己取得重要進(jìn)展，如利用自動(dòng)化基因順序測定器、掃描激光熒光計(jì)，科學(xué)家能夠?qū)Π滩《镜娜炕蜃黜樞驕y定。下一代艾滋病診斷技術(shù)將集中于測定外周血流中自由HIV的濃度，即病毒負(fù)荷。這種診斷測量對(duì)于發(fā)展有前途的抗艾滋病病毒新藥、蛋白酶抑制劑以及涉及聯(lián)合這些抗病毒藥物治療確定其有效性是非常重要的。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳家璧，彭潤玲.激光原理及應(yīng)用[M].前言.VII.
[2] 激光技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與創(chuàng)新[EB/OL].
[3] 何文瑤.光電子技術(shù)發(fā)展態(tài)勢分析[J].科技進(jìn)步與對(duì)策.2008，V25(9)：194.
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