光电产业全国现状课件

1、光电子产业全国现状及思考 王双保 徐智谋 纲 要 1.“光谷热”在中华大地兴起 2. 光电子学和光电子产业 3. 厦门光电产业的基础和条件 4. 发展我国光电产业的战略思考1.“光谷热”在中华大地兴起 1.1)2000年首先建立“武汉 .中国光谷” 信息光电子 投入135亿 形成590亿东湖开发区 能量光电子 投入45亿 形成190亿20012005 存储传感光电子 投入40亿 形成160亿 软件与商务 投入20亿 形成110亿 共投入240亿 形成1050亿1.2)2000年12月建立“广东光谷”广州中心，珠江三角洲腹地，510年建成光电子产业带，支柱产业 四个中心：测试、交易、研发、服务建

2、立 11个主攻方向：光纤、DWDM、芯片、晶体、信息处理、显示、加工、医疗 五大措施：管理服务，多层社会化投入，人才，研发生产环境，政策 1.3)其它省市也纷纷建立“光谷”或光电产业基地 (1)长春“光谷”：长春光机所、长春物理所(2)北京“中关村”：半导体所、北大、清华(3)上海“光电工业区”：浦东、曹河烴、各所、大学(4)重庆“光谷”：重庆大学、44所等(5)山东“光电工业区”：山东大学(6)福州“光电工业区”：物构所、华科、光学晶体 863光电子成果转化基地：北京：机制改造，海特、福创上海：浦东 蓝色LED，DWDM泸光片长春：LD泵浦绿色激光器，计委1000万元拨款、2800万元贷款深

3、圳：官产学研，飞通，收发模块，CATV接受组件，99年销售4500万元、创汇500万元、利税1200万元，EDFA，DWDM，蓝色LED。石家庄：汇能立德，高亮度LED，投1亿，年销1.8亿，利润6千万 武汉：武邮知识产权，收发模块，99年销2亿，占30；华中SOA 1.4)什么是“光谷”？什么是光电产业？“光谷”是从“硅谷”引申而来。“硅谷”是美国加州以加州大学为核心发展起来的产学研相结合的微电子学研究基地和微电子产业的基地。“光谷”是产学研相结合的光电子学研究基地和光电子产业的基地。“电子学”：研究电子的运动、作用和应用的科学。电学 电子学 电子技术 电子工程 电子产业“光子学”：研究光子

4、的运动、作用和应用的科学。光学 光子学 光子技术 光子工程 光子产业“光电子学”：研究光子和电子的运动、相互作用和应用的科学。（光子和电子难以分开，相互作用和转化）“光电子产业”：是光电子学在各个领域中应用时所形成的工业。（通信、显示、能量、医疗、娱乐.)2. 光电子学和光电子产业： 2.1)光电子产业的分类：从应用领域分类：(1)信息光电子产业：光（纤）通信、光电转换(2)能量光电子产业:大功率激光器和激光加工(3)显示光电子产业：LDE、LEC、摄像、成像(4)医疗光电子产业：各种医疗设备、元器件(5)娱乐光电子产业：各家电、音响、娱乐设备(6)军事光电子产业：各种军用光电设备。从结构领域

5、分类：(1)光电材料：光学、半导体、电磁学，光纤.(2)光电元器件：各种有源元件、无源元件(3)光电整机：各种光电器件的整机(4)光电工程系统：由各种光电器件整机组成的工程系统 產品介紹光電元件 ： 發光元件 雷射二極體、發光二極體受光元件 光二極體與光電晶體、電 荷耦合元件、 接觸式影 像感測器、太陽電池複合元件 光耦合器、光斷續器 下一張產品介紹光電顯示器 ：液晶顯示器(LCD)發光二極體顯示幕(LED Display)真空螢光顯示器(VFD)電漿顯示器(PDP)有機電激發光顯示器(OELD或OLED)場發射顯示器(FED)下一張產品介紹光輸出入： 影像掃描器條碼掃描器雷射印表機傳真機影印

6、機數位相機下一張產品介紹光儲存： 裝置 消費用途、資訊用唯讀型、資訊用可讀寫型 媒體 唯讀型、可寫一次型、可讀寫型 下一張產品介紹光通訊 ：光通訊零組件 光纖、光纜、光主動元件、光被動元件 光通訊設備 光纖區域網路設備、電信光傳輸設備、有線電視光傳輸設備、光通訊量測設備 下一張產品介紹雷射及其他光學應用 ：雷射本體 工業雷射 醫療雷射 光感測器 下一張產品介紹LCD產品種類：TN(第一級)：七五時期以TN為主，是培養後期LCD廠主要技術來源。 STN-LCD(第二級)：八五時期為立研發基礎，TN型顯示器的進階。TFT-LCD(第三級)：九五時期以TFT為攻關主力，與一、二級的驅動方式不同。下一

7、張2.2)光电产业国际市场分析（单位：亿美元）：1999年：1800亿 显示：43.8 通信：18.7、增速22.3激光：18亿（2003年达30亿），总增长率：15。中国：50亿美元 专家预计10年内全球光电子产业达5000亿美元产值，成为全球最大产业2.3)发展光电产业的必要性光子和电子性质的比较0 (不带电) -e (1.6*1019库仑) 电荷 玻色子 费米子 粒子特性 不具有高度空间局域性 具有高度空间局域性 空间特性 具有时间可逆性 具有时间不可逆性 时间特性 在真空中为光速C3*1010cm/s 小于光速C 传播速度 h/c m 运动质量 0 M0 (9.1*10-31 g)静止

8、质量 光子 电子 特征 光子传递信息的特点：（1）极快的响应时间可用于超高速、宽带通信：光子静止质量为零、在真空中以光速运动，不受电路中RCL时间常数的限制。光子响应时间可短达1015秒，即fs量级，而电子器件及系统最快的响应时间为109秒，即ns量级，两者相差100万倍。这在将来的光计算机等关键技术中将发挥巨大作用。1990年美Bell实验室完成世界第一台数字光处理器中光开关速度达10亿次/秒。正推广2.4Gb/s的光通信系统，并向10 Gbit/s迈进，在开发100Gbit/s。（2）传输信息容量大： 光子传输信息时具有时间可逆性、不具有高度空间局域性，使它可以形成向前和向后的共轭波，以补

9、偿光纤传输中所产生的崎变和失真。利用这方法可实现孤子传输，理论上可实现无损耗通信。 目前光纤通信正从第二代1.31微米波段零色散单模光纤向第三代1.55微米波段低损耗色散单模光纤作换代发展。传输容量从1978年的10Gb/s.km 以每年10倍速度提高，1986年达1Tb/s.km。理论已证明，一个光子在室温下可携带30bit的信息量并随温度的下降而以指数形式增加，以至达到无限值。所以，理论上可以讲：“光子通信有望借助一个光子将无穷多信息传输给无穷多受信者”。 （3）高抗干扰、高可靠性： 光子不带电荷，光纤不和受外界电磁波相互作用，光纤通信具有高抗干扰、高可靠性。 光子与光子之间不容易发生交互

10、作用，光束可以在光纤中交叉通过而互不影响，这个特性被利用来波分复用，使在一根光纤实现多波长通信，大大提高了光纤的通信容量和利用率。（3）高抗干扰、高可靠性： 光子不带电，光纤不受外界电磁波作用，光纤通信具有高抗干扰、高可靠性。光子之间不交互作用，光束可在光纤中交叉通过而互不影响。这个特性被利用来波分复用，一根光纤实现多波长通信，大大提高了光纤的通信容量和利用率。(4)光储存具有储存量大、速度快、密度高、误码率低的优点 总之，超高速、抗干扰、大容量、高可靠性是光子技术的特点。 必须指出：至今完全脱离电子的全光子过程、光子技术和光子产业还未实现。 其原因：1.光子技术还不成熟，实现全光信息技术 上

11、还有各种困难。2.电子和光子是一对具有高度互补的“孪生兄弟”： 电子能态的改变导致光子的发射，而光子被物质 吸收将引起电子系统能态的变化产生自由的电子。 光子学和电子学的关系也是如此，它们实际上总 是互相依存、互相补充、互相促进的。 所以通常将光子学和电子学结合在一起称为光电子学； 因它主要应用于信息领域所以又称为信息光电子学。 由它所发展的技术和产业简称为光电技术和光电产业。 4. 信息光电子学的应用： 信息光电子学以光和电相结合的崭新技术进行信息的 收集、加工、发射、传输、接收、提取、储存、显示和分配等， 在工农业、科技、军事和生活等几乎所 有领域都有广泛的应用。信息光电子产业将实现通信、

12、科技、国防、教育现代化，带动工业革命、技术革命、军事装备革命，从而影响人类的生活和整个国民经济的发展。 各种 应用系统：计算机网络、光纤通信、CATV网等整机：光发射机、接收机收发机、中继站等器件：有源元件：LD、LED、PIN等 无源元件：耦合器、储存器、光波导等 材料：半导体材料、光介质材料、激光材料等 光电技术和应用金字塔 信息光电子技术和应用金字塔目前信息光子技术在向微光子技术、光电集成技术方向迅速发展。它们代表了信息光子技术在微光、光纤通信、光计算、光信息储存等领域的应用。 1微光子技术的发展： 2光电集成技术的发展： 3光纤技术的发展： 4光盘技术的发展：1微光子技术的发展： 微加

13、工 - 微工程 - 微电子、微机械、微光学 自聚焦透镜的出现为微光学发展奠定基础 阵列光学元件的发展开拓了微光学在信息领 域的广泛应用 集成微光学器件是微光学发展的新方向2光电集成技术的发展：微电子 - IC 光电子 - OEIC 微光子- PIC 超晶格理论 能带工程 量子效应光电器件 光电器件“革命” 超薄材料技术态密度阶梯分布 - 激子存在 - 非线性光学效应 - 多功能光电器件： 量子阱激光器、垂直腔面激光器、自电光效应器件、 光开关、光储 存、光逻辑 介质光栅发射器 - DFB激光器- 为PIC发展奠定基础各种OEIC器件：LD+PD（探测器） PD+GR（光栅） LD+MD (调制

14、器) PD+WG（光波导） LD+OA (光放大器) PD+AP（放大器）LD+GR（光栅） PINFET，PINHBT LD+WG（光波导）PINHEMT, SMSHEMT 3光纤技术的发展：光纤应用：通信介质、传感器、激光器、 医疗、 艺术 光纤发展方向：低损耗、多功能化光介质：损耗20dB/km 降到0.2dB/km以下 多模光纤：偏注入技术、中心注入技术， 1Gb/s、2km 单模光纤：低成本化，0.2$/km 特殊光纤：掺稀土、色散管理、宽带色 散补偿、大面积、多芯、全 波、塑料 我国光纤产业：光纤芯生产严重不足，光缆产品过剩4光盘技术的发展： 光盘储存的优点： 高速、高储存密度、高

15、可靠性、高适应性光盘储存的发展方向： 短波全光光盘、三维立体储存3. 厦门光电产业的基础和条件 半导体材料和芯片研制与生产：三安电子：投资约2亿人民币，MOCVD，超净厂房 生产GaN基蓝色宽带材料、InGaAlP高亮度红、黄材料 生产高亮度蓝色LEDs、高亮度红、黄光、白光LEDs 将生产InP基材料，高效率太阳电池，探测器等 是我国目前GaN基蓝色宽带材料和器件投入最大的厂商厦门联创：进行各种专用集成电路的电子自动化设计、委托代工等 在国内已经有一定影响厦大微机电中心：投资约7千人民币，建立了超净硅平面工艺研制线 进行MEMS、传感器、IC、光电器件芯片的设计和研制厦大光子中心：投资约2千

16、人民币，建立MOCVD、超真空CVD设备 进行蓝色激光器、硅基发光器件、GeSi/Si 、光电器件芯 片的设计和研制 光电显示芯片的封装：华 联 电 子、光 莆 光 电、哈 特 光 电 ： 封 装 各 种 发 光 二 极 管、 数 码 管 、 光电耦合器、 遥控器等。 华联电子是国内最大的发光二极管封装厂家之一，产 品 部分出口； LCD冷阴极背光源：液晶显示屏光纤通信芯片的封装： 三优光机电封装长波长 PIN光电探测器、PIN-TIA探测放大组件； 德佳光电子封装半导体激光器（650nm等）光纤和无源元件： 安特光电子、 光缆厂、奥凯光电、鸿协光缆等。 生产各种光纤耦合器、衰减器、分路器、光

17、纤跳线、光纤接口、各种规格的石英光纤、光缆、鸿协光缆、塑料光纤接口、塑料光纤跳线等。 安特光电子在无源元器件方面是全国有一定的知名度。 鸿协光缆是全国较早开发塑料光纤及其元器件的厂商。光存储元器件：DVD福建光盘、厦新、万利达等CD、DVD技术 其它：瑞华电子、巨茂光电、CMOS等光通信整机：福信集成光电子：光纤收发器、光纤网卡、集线器 是全国最早开发光纤收发器的企；厦华电子：手机、移动通信光纤直放站；瑞科电子：移动通信光纤直放站；显能光电：有线电视光接收机、双向光工作站、光纤 收发器等。 总之，厦门已经有了光电产业产生和研制的基础， 有些企业已经在国内占有一席之地。 但是大部分企业还处于起步阶段、投资不 大、规模较小、技术力量薄弱。 政府重视和支持不够！4.加速发展我国光电产业的建议：1. 应充分认识它在四化过程中的重要性， 抓住机遇，加大投入力度2. 应认真借鉴微电子产业的经验