光信息科学技术的发展方向

【专家解说】：光信息科学与技术 本专业培养具有扎实的数学、物理、电子和计算机的基础知识，系统地掌握光学信息处理技术、现代电子学技术和计算机应用技术的基本技能，能在光通信、光学信息处理、以及相关的电子信息科学、计算机科学等信息技术领域、特别是光机电算一体化产业从事科学研究、产品设计和开发、生产技术或管理的面向二十一世纪的高级专门人才。 培养要求:本专业学生主要学习光信息科学与技术的基本理论和技术，熟悉光学、电子学技术和计算机技术，受到科学实验与科学思维的训练，具有本学科及跨学科的科学研究与技术开发的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力: 1.掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握光信息科学的基本知识和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规; 5.了解光信息科学与技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及信息产业发展状况; 6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 开设的主干课程: 高等数学、线性代数、普通物理、普通物理实验、机械制图、机械设计基础、数学物理方法、计算机原理及应用、计算机程序设计、电路理论、模拟电子线路、数字逻辑电路、信号与线性系统、自动控制原理、电子测量技术、数字信号处理、数字图像处理技术、全息技术、光学设计、光信息处理、激光原理等。 授予学位:理学学士 “光信息科学与技术”专业就业领域-- 光电子产品与技术领域 全世界光电子技术产业的市场规模己达1万亿美元。国外光电子产业主要在美国、西欧和日本。近十年来，中国的光电子技术产品市场的年增长率，始终保持在两位数的高速增长势头。随着信息光电子技术、激光加工技术、激光医疗与光子生物学、激光全息、光电传感、显示技术等光电技术的快速发展以及光电科技与数字技术、多媒体技术、机电技术等领域的结合与渗透，我国已经形成以下市场可观、发展潜力巨大的光电子产业。1. 光电子材料与光电元器件(原子物理、量子力学、固体物理、半导体物理、光电功能材料与器件、激光原理、光学、非线性光学等 (1)、我国的光学与光电子材料研究已进入应用和产业化的发展阶段。 其中: 在半导体光电子材料方面:在我国，用于集成电路(IC)和太阳能电池单晶硅(Si)年产量约为400吨。用于光电子器件的GaAs单晶、用于LED和LD的InP单晶和用于红、绿色LED的GaP芯片材料已实用化。用于蓝光LD和蓝、绿光LED和GaN、SiC等宽禁带半导体材料正在研发中。 在激光晶体材料方面:华北光电技术研究所研制的Nd:YAG晶坯性能指标达到国际先进水平。华博技术有限公司的YAG激光棒年批量生产能力为3000根。中国已成为矾酸钇(YVO4)晶体的生产出口大国。中国科学院福建物质结构研究所研制成大尺寸YVO4单晶，并加工成偏振晶体器件。北京烁光特晶体科技有限公司已建成年产200公斤YVO4 单晶生产线。上海光机所研制的掺钛蓝宝石激光晶体也已经出口美国、日本、俄罗斯等国家。我国研制的Nd:YAG和Nd:YVO4激光晶体，其主要技术指标达到国际先进水平，出口产品数量约占国际市场1/3。 在非线性光学晶体方面:我国研制的偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)等优质的非线性光学材料，系国际首创，用于激光光源在可见光区的频率转换。用于激光倍频、光参量振荡、电光调Q和声光、电光器件的铌酸锂(LN)单晶中国的年生产能力约为10 吨。 光电子材料发展的重点为:高功率、可调谐、LD泵浦和新波长激光晶体等;超高亮度(LED)、半导体激光器(LD)用GaAs ,Gap,GaN基外延材料等;STN，TFT显示器用液晶材料等;用于密集波分复系统的G.655非零色散位移光纤及大尺寸光纤预制棒等。 (2)、光学元器件包括:光学仪器，光电检测仪器，光学遥感、遥测仪器，机器人视觉，光学检测和测量、夜视和侦察,微光夜视仪，红外夜视仪，高分辨率的成像卫星，侦察相机, 高灵敏探测器平面阵列(FRA)，快速三维模型测量;计量学(定位，位置，线度，准直);机器视觉(特征，方位和缺陷);光学传感器(成分，温度，PH值探测等)。 1. 光通信与光纤传感器件(光电传感技术、光纤通信原理与技术、光通信实验等) 这里可包括光纤光缆，光电子材料，集成光电子器件，光电元、器件，光纤通信器件(光纤无源器件，光纤有源器件)，光纤传感器件，光纤激光器，光端机，光纤通讯机及设备，光纤数据传输设备;光纤陀螺仪;光纤控制的相控阵雷达，光纤地面和卫星通信系统等等。我国现有光纤通信企业320余家，其中光纤光缆193家，光电器件46家，光缆材料和配套件企业22家，通信专用仪表9家，光通信传输设备50家。产值240亿元，销售额262亿元。“十五”期间中国光通信产业发展重点为光传输、光接入、光传送网产品、光纤光缆和光电器件五个方面。 2. 激光器件及应用(光学、物理光学、非线性光学、激光原理和技术、光信息处理等) 包括激光器件(光纤，半导体、固体、气体、准分子及其它)，激光加工，激光全息，激光医疗仪器，激光测距，激光雷达，激光跟踪，激光制导，光学陀螺仪，交通控制系统，光导航设备与系统，目标指示器，干扰发射机和通信设备等。目前我国从事激光技术研究、激光应用产品研制生产的单位约有400余家(不含激光音像设备生产单位)，全国激光产品市场年销售额约为32.4亿元人民币(此数据不包括激光音像设备、激光通信工程、激光条码检测及激光二次效益如激光医疗收入等)。 3. 光信息输入与存贮(电工电子技术、计算机技术、光学基础) 随着计算机、网络技术和数字媒体技术的发展，光输出入类设备，如扫描仪、打印机、复印机、传真机和数码相机等办公自动化设备，以及光存储类产品，如CD-ROM、CD-RW和DVD-ROM光盘机，以及记录用的CD-R 光盘机和可重复读写型的CD-RW 光盘机，迅速地进入了人们的生活和工作。各种新型的办公消费、娱乐类的光电产品将成为21世纪人们生活中的必需品。 数码相机产业市场发展迅速:国家计委已确立重点发展数码相机(DSC)产业的计划，进军数码相机市场。目前在于组织力量，研发数码相机的关键零部件、核心技术及配件;重点项目包括:彩色显示器、专用IC、高性能球面镜片及印表机、碳粉等。 目前中国从事数码相机的研发、生产的厂家有:凤凰数码、喜马拉雅、海鸥、方正科技、紫光、联想集团、朝华科技、华旗资讯、TCL、先科、明基(BenQ)等。目前国内已有30多个品牌，大多集中在家用市场。 国外公司陆续在中国内地投资设立数码相机生产线，这些公司包括:美能达(Minolta)、尼康(Nikon)、宾得(Pentax)、松下(Panasonic)、三星(Samsung)、惠普(HP)、爱普生(Epson)、 三洋公司、索尼(Sony)公司、奥林巴斯公司(Olympus)、柯达公司(Kodak) 、佳能公司(Canon)、 富士胶片公司(FujiFilm)等。 扫描仪市场稳定增长:扫描仪是计算机的重要外设产品之一，已成为光电产品中技术工艺成熟、市场应用稳定增长的重要产品。目前全球扫描仪的著名品牌Microtek、HP、AGFA、UMAX、Acer、EPSON、Canon等早已陆续进入中国国内市场，与此同时，台湾地区的代工生产厂商的生产基地也都全部转移到了内地，北大方正、清华紫光等国内单位研发的扫描仪也正成为扫描仪市场中重要品牌。 研发生产扫描仪的厂商拥有扫描器生产技术和影像处理技术，因此包括数码相机、PC Camera等相关产品都是目前扫描仪厂商谋图发展的替代产品。为了适应多功能PC外围光电输入/输出设备应用市场的需求，今后扫描仪产品必将向着多功能复合应用方向发展。 4 . 光显示材料与设备(电路基础、模拟电路、数字电路、微机原理与接口技术、光学等) 我国显示器领域发展良好: 在液晶显示器(LCD)方面:我国液晶显示器产量占世界产量的25 %。中国液晶行业年销售额约为53.52亿元。 我国已能生产满足宽温度低阈值等特殊要求的TN液晶材料，STN液晶材料已开始批量生产，结束了完全依靠进口的局面。国内的薄膜晶体管(TFT)用液晶材料仍处于实验室研制阶段。我国液晶材料年生产能力已超过40 吨。国内主要的企业有4家:北京清华亚王液晶材料有限公司、西安现代化学研究所、石家庄实力克液晶公司和烟台万润精细化工有限公司。 偏振片已进入稳定的批量生产阶段，现有两家生产企业，广东福地日合偏光器件有限公司和深圳市深纺乐凯光电子材料有限公司，年销售75万平方米，销售额超过6000万元。 ITO导电玻璃是液晶三大材料之中发展最快的，生产厂家已超过10家，其中规模最大的是深圳莱宝真空技术有限公司。年生产ITO玻璃376万平方米，销售总值约6亿元。STN用导电玻璃已大部分满足国内需求。生产导电玻璃的成套设备已具备实现国产化的能力。 此外，掩膜版、背光源、取向剂、封接胶、光刻胶以及其他LCD相关材料的国内自给率有了很大的提高。即不完全统计，从事这方面生产的企业有7家，实现产值1.69亿元。 中国现有LCD生产厂家约60家， 2003年北京市京东方科技集团有限公司以3.8亿美元成功收购韩国现代显示技术株式会社的TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器件)核心技术，已经在北京经济技术开发区建设TFT-LCD产业基地，未来10年，TFT-LCD将在家电、电脑、数码相机、手机等行业得到广泛应用。 日本、韩国、台湾等向中国大陆加快转移STN-LCD、TFT-LCD生产线，已建成的或开始建设已达14条线，大多数为STN-LCD生产线，也有TN 和彩色STN生产线。 在发光二极管(LED)方面:近年来我国LED产业呈现稳步增长趋势，国内与LED研究、开发、生产有关的单位有300多家，大多数企业生产普通LED(指芯片为GaP、GaAlAs的发光二极管)。年产量达120亿只，销售额约40多亿元。目前国内普通LED芯片能批量生产的企业只有一家--联创光电公司，年产约20亿只，联创光电公司将向LED下游产品扩展，发展红、绿、蓝三基色全彩显示屏、LED白光照明、LED交通等产品，届时联创光电将成为国内产品层次最多、规模最大的LED厂家。 LED显示屏生产企业约有几十家。中国正在成为全球传统LED的生产加工供应基地之一。 中国生产的红、绿、橙、黄发光二极管产量约占世界产量的12 %，蓝色发光二极管已研制成功。 在等离子体显示器(PDP)方面:等离子体显示器(PDP)研究开发取得较大进展， 已经开始生产42英寸PDP屏。 在其他类型显示器方面方面:如真空荧光显示(VFD)、有机EL(OLED)、场发射(FED)等均在科研生产中取得进展。“十五”期间中国发展显示器投资了380亿元。 5 . 红外产品(电工电子技术、计算机技术、光学基础) 近几年来，我国的红外产品市场发展迅速。随着工业自动化的发展，热故障与热漏泄诊断的逐步推广，以及技术安保体系的建立，红外测温仪、热像仪和热电视等产品的市场稳步增长。全国主要红外产品年销售额约为8亿5千万元人民币。 6. 照明与能源(原子物理、半导体物理、量子力学、固体物理、电工电路技术、光学基础) 高亮度高效金属卤化物灯、硫二聚物(微波放电)灯和发光二极管LED光源将逐步取代白炽灯，实现照明上的革命。发光材料，发光二极管与发光元器件; 发展太阳能电池，地球上的能源愈来愈短缺，美国预计到2050年，太阳能源将占能源的一半。 光全息与全息存储(光学、物理光学、非线性光学、光信息处理、激光原理与技术) 本专业应用范围越来越广泛，前景可以说是相当好