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關閉窗口 光子技術帶來信息革命
信息技術是信息化社會的主要技術支撐。目前信息技術的核心是建立在半導體材料基礎之上的微電子技術。由于強烈的需求，微電子技術以驚人的速度發展。根據“摩爾定律”，半導體元件的集成度以每18個月翻一番的速度發展，電子和微電子技術正在走向物理上和技術上的極限(如速度極限、密度極限)，這些不可逾越的技術極限對信息技術的進一步發展提出了重大挑戰。
以光子代替電子作為信息的載體是長期以來人們的一個共識，因為光子技術具有高傳輸速度、高密度及高容錯性等優點。然而，由于光子不像電子一樣易于控制，長期以來，光信息技術僅僅在信息傳輸(光通信)中得到應用，而且是最基本的信息功能。而信息處理的核心部分則依然依賴微電子技術。
光子晶體(又稱光子禁帶材料)的出現，使人們操縱和控制光子的夢想成為可能。從材料結構上看，光子晶體是一類在光學尺度上具有周期性介電結構的人工設計和制造的晶體。與半導體晶格對電子波函數的調制相類似，光子帶隙材料能夠調制具有相應波長的電磁波———當電磁波在光子帶隙材料中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調制，電磁波能量形成能帶結構。能帶與能帶之間出現帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內的光子，不能進入該晶體。光子晶體和半導體在基本模型和研究思路上有許多相似之處，原則上人們可以通過設計和制造光子晶體及其器件，達到控制光子運動的目的。
迄今為止，已有多種基于光子晶體的全新光子學器件被相繼提出，包括無閾值的激光器，無損耗的反射鏡和彎曲光路，高品質因子的光學微腔，低驅動能量的非線性開關和放大器，波長分辨率極高而體積極小的超棱鏡，具有色散補償作用的光子晶體光纖，以及提高效率的發光二極管等。光子晶體的出現使信息處理技術的“全光子化”和光子技術的微型化與集成化成為可能，它可能在未來導致信息技術的一次革命，其影響可能與當年半導體技術相提并論。
實現微電子向光子技術順利過渡
光子禁帶理論自1987年被美國科學家提出后，立即引起了美國等西方國家學術界、產業界和軍界的密切關注，各國政府機構和一些跨國公司紛紛投入開展有關的理論、材料和器件的研究工作。據不完全統計，與光子晶體有關的技術專利目前已達上千余項。國外一些大公司已開發出了多種光子晶體器件產品，其中光子晶體光纖等產品已進入了產業化階段。
光子晶體的出現，為信息技術新的飛躍提供了一次歷史性的機遇。正如20世紀中葉半導體的發現對此后半個世紀世界經濟產生巨大影響一樣，光子晶體的研究、開發和應用可能為未來若干年世界經濟的發展提供一個新的生長點。
近年來，我國政府和科技界對光子晶體的研究也給予了相當的重視，光子晶體研究先后得到了國家“973計劃”和“863計劃”的支持，我國科學工作者在光子晶體材料的基礎研究方面取得了一些令人矚目的研究成果，如復旦大學資劍教授課題組首次發現的孔雀羽毛中的光子帶隙結構，中國科學院物理研究所張道中教授提出的準晶結構光子晶體，以及我們首次提出的基于鐵電陶瓷相變和電光效應的可調帶隙光子晶體等均在國際同行中產生了一定的影響。然而，作為一類有重大應用背景的材料，僅僅停留在學術研究方面是遠遠不夠的。吸取我國半導體工業發展的經驗與教訓，我們應該盡早將支持重點轉向相關材料與器件的應用開發上。由于光子晶體的制備需要實現納米-亞微米尺度的有序結構，其設備價格非常昂貴，因此相關的加工技術將成為相關產業的瓶頸。
目前，國外一些大企業正在試圖將已有的半導體集成電路工藝用于光子晶體材料和器件的制造。目前我國大規模集成電路產業正處于迅速增長階段，從技術戰略上考慮，可以將發展新一代集成電路技術與光子晶體技術統籌規劃，在集成電路制程基礎上發展光子晶體制程，不僅可以節約大量的資金投入，還可能實現兩大類信息技術的合理銜接，實現微電子技術向光子技術的順利過渡。
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