光电子产业及其发展趋势

3/3光电子产业及其发展趋势光电子产业及其发展趋势

光通信经历了自由空间光通信和光纤通信两个重要发展阶段。早期的自由空间光通信(Freespaceopticalcommunication,即FSO)曾掀起了全世界的研究热潮,但当时的器件研究技术,系统

技术和大气信道光传输特性本身的不稳定性等诸多客观因素阻碍了其进一步发展。随着近年来大功率半导体激光技术、自适应变焦技术、光波窄带滤波技术、光源稳频技术、信号压缩编码技术和光学天线的设计制作及安装校准技术的发展和成熟,自由空间光通信又重新浮出了水面,且比早期激光大气通信具备更坚实的基础和更明确的应用目标。FSO将是今后构筑电信网不可缺少的一项技术。

2.3光电显示日新月异

目前显示技术主要有两种方式:阴极射线管(CRT)和平板显示(Flatpaneldisplay,即FDP)。从技术发展水平看,CRT每个像素的性能价格比要比其它显示器件高得多。每当CRT采用新技术,就能提高它的附加价值,因此它不会在短期内消失。FPD种类较多,按实现媒质和工作原理分为:液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、电致发光显示(ELD)等。LCD主要在微型和中小屏幕占优,PDP由于制作工艺相对简单,易于制作大屏幕,是发展多媒体显示,壁挂式电视和高清晰度电视(HDTV)最有竞争力的显示技术。

2.3.1液晶显示(LCD)是光电产业竞争的焦点

由于面板的应用多元化,由以往的PC用面板-LCD监视器面板、扩展到LCDTV及手机等中小尺寸产品。应用面多元化后,面板价格逐渐摆脱周期性大幅振荡的局面,而呈现稳定小幅波动,2003年面板在需求紧俏的情况下,每月价格仅呈现3~5美元的小涨。04年仍有近三成的获利空间。TFTLCD面板的三大应用领域为笔记本电脑、LCD监视器及LCDTV。全球2004年出货量将达到113亿片,2003年增长36%,若考虑面板尺寸的放大,2004年面板需求将超过45%。PC面板需求强劲,2004年将比2003年上升16%。半年LCDTV面板开始进入快速成长期,这个每年近2亿台的、比PC大上一倍、尺寸更大的市场,将是往后几年TFT面板成长的主要动力。目前LCD的发展方向是大角度、高亮度、高对比度和高扫描速度。

2.3.2发光二极管(LED)显示技术日益成熟,应用趋于稳定

LED构造的核心是利用磷化稼或砷化稼等半导体发光材料芯片组成的PN结。半导体照明产业也是21世纪最具发展前景的产业之一,被称为光明产业。半导体照明等采用发光二极管(LED)作为新光源,耗电率仅为普通白炽灯的1/10,但寿命却可以延长100倍,此外还具有环保和免维护等特点。如果以半导体灯代替传统的白炽灯和荧光灯,将会对能源和环保产生巨大的影响。高亮度LED被广泛用于汽车工业、交通信号显示、手机及笔记本电脑的背光源和直接代替白炽灯。尽管目前大多数国内企业尚处在研究和小批试制阶段,但因其技术日趋成熟,市场日渐稳定,故其发展速度较快,尤其是珠三角地区,己有相当数量的LED企业存在。

2.3.3等离子体显示器(PDP)具有强劲的竞争能力

等离子体显示是利用气体放电产生发光现象的平板显示的统称。按PDP所施驱动电压的不同,PDP可分为交流等离子体显示板与直流等离子体显示板两类。后者因其光电和环境性能优越,是PDP技术的主流。PDP比其它平板显示更适合大画面的显示。等离子体显示器这几年已逐渐走向市场,等离子体电视也异军突起,成为其它电视强有力的竞争对手。2002年由于世界杯的举办使PDP的市场保持良好的势头,03年加上北美市场及欧洲市场等全球范围内的需求增长,在这种情

况下,日本、韩国、台湾都开始了增产计划。除了PDP面板外,在LCD的大型化、投影电视的价格等方面,超薄电视市场的竞争会更加激烈。

平板显示技术是二十一世纪光电子学三个最大应用领域之一,民用产品从街头广告牌到床头时钟,军用产品从星载侦查相机到单兵头盔都会用到。它是全球最大的产业之一,销售额达数千亿美元,PC和TV显示器全球产量增长势头强劲,手机彩屏也是显示业中最火爆的市场之一,中国的年需

求量巨大,出口势头也异常迅猛。

3不断涌现的光电子新奇产业

3.1现代光子学说与古老中医理论/结婚0)光子中医学技术

光子居然与风马牛不相及的、相距十万八千里的古老的中医神秘/结婚0!光子中医学技术是指在中医理论指导下,将光子学理论和技术应用到中医预防、诊断、治疗、康复与保健等领域,从细胞、器官及整体水平研究机体发射和接受光信息的运动规律,并进行定性、定量和半定量分析的系统性学科。它属于光子学和中医学的交叉学科。目前已经有诊断中的超弱辐射技术;激光穴位照射治疗;激光中医信息治疗仪;中药光敏剂的光动力疗法等的应用。

3.2孙大圣变蚊成真)微光电机系统(Microopticalelectr-i

calmechanicalsystem,即MOEMS技术)__5西游记6中孙悟空变成小蚊虫钻进妖怪的体内其实只是一种幻想。然而,胶囊型微型内窥镜的应用却是真的把庞大的光学显微放大系统缩小成蚊子大小的胶囊,以深入到体内对人的内脏进行医学观察和探测,使孙悟空变蚊的幻想成为现实。这是MOEMS技术,它是在同一硅片上将透镜、反射镜、光束分光器等微光组件、微定位器和控制电路等单元集成在一起,实现光学平台的微型化。这种器件的优点在于体积小、重量轻、性能稳定、可靠性高、能耗低、灵敏度高、多功能和智能化、低成本和不干扰周围工作环境等,适于大批量生产。这一技术使原来复杂而庞大的光电系统成倍、成几十倍地缩小,效率却成倍、成几十倍地提高。原来我们杀牛要用牛刀,可现在我们用杀蚊子的刀同样可以把牛杀死。MOEMS技术在光通讯、传感、光控制、航天、生物医疗等领域有广泛的应用前景,被誉为21世最具代表性的技术。其器件主要有:2D微镜光开关,VCSEL可调谐激光器、光衍射调制器、光栅光阀投影显示器、胶囊型微型内窥镜等。

3.3纳米技术又冒出怪名词)纳米光子学技术

随着光电技术的发展,纳米技术中又冒出了一个古怪名词:纳米光子学技术。其主要研究内容有:(1)纳米光器件:开关、逻辑门、存储单元、量子态控制器;(2)纳米器件的藕合:解决纳米单元之间近场能量藕合传递问题、实现高效的无接触连结;(3)外部连结:解决纳米光器件与外部微光子器件的输入一输出问题;(4)纳米近场光学中的新颖现象及功能集成问题;(5)光子晶体、纳米结构及量子点的制备;(6)全光信息处理器等。

3.4光比刀锋利)光纤激光器在微加工和医疗中的应用

机床刀具切铁如泥,锋利无比。然而,它们在激光面前只能望其项背,自叹不如。激光束可以聚焦得非常细,能量密度非常高,且具有可调可控等优点,利用它可以给生物体最细的细胞做手术,可以切世界上最硬的金刚石,因此在微细加工和医学中得到了越来越多的应用。主要包括:(1)激光打标:半导体芯片、集成电路、电子器件、工具和医疗器件、手机、计算机键盘、仪器面板、服装纽扣、食品包装等都有应用;(2)激光雕刻:几乎可以对任何固体材料进行雕刻,如塑料、木材、陶瓷、金属等;(3)激光微机械加工:可对毫米量级大小的工件进行加工,切割、焊接、打孔,精度可达微米的量级,主要应用于医疗器件、超精细电路等;(4)激光医疗、美容;(5)工业加工:用于汽车、舰船、航空器制造业中的切割、焊接、打孔等;(6)材料表面硬化处理;(7)激光特性修正:用于LCD显示器、存储器、电阻电容等电子器件;(8)激光清洗和更新:用于电子、半导体器件、艺术品等;(9)激光快速成型:如激光选区烧结、直接金属成型;(10)激光镀膜;(11)军事、导弹防御应用;(12)科学研究:如用于光谱仪器等。然而,目前国内光电技术的发展与国外相比仍有很大差距,如何整合国内光电子产业,实现专业分工,集中资源开发高端产品,达到优势互补,通过团结协作进入国际市场,把中国制造的光电子产品推向国际市场,是我国光电子企业实现共赢的必由之路!

PhotoelectronIndustryanditsDevelopmentalTendency

YANGYong-chang,WANGKai,WUHui-feng

(DepartmentofElectronicEngineering,GuilinAstronavigationCollege,541000,Guilin,Guangxi,China)

Abstract:Photoelectronindustryprovesanincreasinglydevelopingh-itechandh-iaddedvalueindustryinthe

presentandquitealongtimeinthefuture.Datingbacktothedevelopmentalhistoryofphotoelectron,theessay

systematicallyintrod