光子技術(shù)是一種滲透性極強(qiáng)的綜合技術(shù)，是在現(xiàn)代集成光學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以光集成技術(shù)為核心的有關(guān)光學(xué)元、器件制造的應(yīng)用光學(xué)技術(shù)。

光子技術(shù)主要包括光子發(fā)生技術(shù)、光子存儲(chǔ)技術(shù)、光子調(diào)制和開(kāi)關(guān)技術(shù)、光子顯示技術(shù)、光子通信技術(shù)、光子探測(cè)技術(shù)等。光子技術(shù)將成為信息、生命醫(yī)學(xué)、能源等領(lǐng)域的重大支柱技術(shù)。

光子技術(shù)對(duì)信息領(lǐng)域產(chǎn)生的影響主要通過(guò)下述幾個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)：①運(yùn)算速度更快的光子計(jì)算機(jī)。②存儲(chǔ)量大的光存儲(chǔ)設(shè)備。③代替現(xiàn)行通信方式的光纖通信。

1．響應(yīng)速度快

目前電子器件及其系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間最快達(dá)10 ^{− 9}秒，即ns量級(jí)，這幾乎達(dá)到了固有極限，突破這個(gè)極限是不可能的。而由測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系得知，光子的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)10 ^{− 15}秒，即fs量級(jí)，比電子器件快6個(gè)數(shù)量級(jí)。顯然，這一點(diǎn)在未來(lái)信息時(shí)代的各種關(guān)鍵技術(shù)中將發(fā)揮出巨大作用，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)中將會(huì)促成根本性變革。1990年世界第一臺(tái)數(shù)字光處理機(jī)光開(kāi)關(guān)速度達(dá)到每秒10億次。這種高速度運(yùn)轉(zhuǎn)及其并行處理特征為其發(fā)展和應(yīng)用展示出一個(gè)十分誘人的前景。

2．傳輸容量大

光子技術(shù)的信息傳輸容量大，這一優(yōu)異特性已在現(xiàn)代光通信中得以充分體現(xiàn)。在一定意義上講，近十年中光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展就是光子技術(shù)所促成的。有人估計(jì)，光纖通信的主干線(xiàn)在世界上每年以百萬(wàn)千米的速度向前延伸。目前已完成了從第一代0．85μm波段多模光纖、第二代1．3μm波段零色散與單模光纖向第三代1．5μm波段低損耗色散位移單模光纖的換代與開(kāi)發(fā)。傳輸容量從1978年的10Gbt／s·km以每年10倍的速度增長(zhǎng)，到1986年已達(dá)1Tbt／s·km。在傳輸模式上已打破常規(guī)的IM／DD(強(qiáng)度調(diào)制／直接檢測(cè))方式，相繼推出了相干光通信、復(fù)用光通信、光孤子通信及量子通信等等。特別是近年來(lái)在光纖放大技術(shù)上的突破，使光孤子通信變成了現(xiàn)實(shí)，開(kāi)創(chuàng)了目前最前沿的傳輸系統(tǒng)，為全光和最終實(shí)現(xiàn)無(wú)限距離的超高速通信帶來(lái)了希望。量子通信又稱(chēng)為光子通信，它是一種全新的通信系統(tǒng)。理論已經(jīng)證明，一個(gè)光子在室溫下可以攜載近30bt的信息量，如果在低溫下，這個(gè)數(shù)值將隨溫度的下降以指數(shù)形式增加，從而達(dá)到無(wú)限值。因此可以講，光子通信有望借助一個(gè)光子將無(wú)窮多個(gè)信息傳送給無(wú)窮多個(gè)受信者。這將使光子學(xué)在通信領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)得以充分地發(fā)揮。

3．存儲(chǔ)密度高

光子技術(shù)在信息領(lǐng)域的存儲(chǔ)潛力令人刮目相看。近年來(lái)光存儲(chǔ)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)展，光盤(pán)以其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度高、誤碼率低、可靠性好以及適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到青睞?，F(xiàn)在一張Φ200mm的雙面光盤(pán)，其厚度不超過(guò)2．4mm，竟可存儲(chǔ)二部電影的全部聲像信息。隨著可擦除大容量光盤(pán)的普及，價(jià)格低廉、復(fù)制方便的光盤(pán)將格外受到人們的重視。特別是全光光盤(pán)一經(jīng)問(wèn)世就立即較之磁光光盤(pán)顯示出無(wú)比的優(yōu)越性。科學(xué)家們預(yù)計(jì)，光盤(pán)將在眾多種存儲(chǔ)器中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，成為21世紀(jì)繼汽車(chē)、電視、微機(jī)之后又一項(xiàng)令人關(guān)注的重要發(fā)明。特別值得提到的是，利用光子學(xué)方式可能實(shí)現(xiàn)的三維立體存儲(chǔ)，其容量之大，令人驚嘆不已，一旦關(guān)鍵技術(shù)取得突破，其無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)便會(huì)即刻顯露出來(lái)。

4．微型化和集成化

20世紀(jì)40年代是第一代微光子技術(shù)趨千成熟的時(shí)期。這一領(lǐng)域涉及到梯度折射率光學(xué)、二元光學(xué)、纖維光學(xué)等許多分支。已研究出的許多元器件；包括自聚焦微透鏡陣列、光纖面板與微通道板、軟X射線(xiàn)光刻及光互連用微小光學(xué)器件陣列等，真是五光十色。另外，在有元器件方面，僅就信息處理單元來(lái)說(shuō)，其元件的微小程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于集成電路中的電子元件。僻如，單量子阱激光器及量子點(diǎn)處理元件的尺寸均在十分之一微米以下。微光子技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)已成熟的微電子技術(shù)相結(jié)合，有可能開(kāi)拓出新一代更高水平的信息技術(shù)。

光子集成(PIC)形成于20世紀(jì)80年代后期，其特點(diǎn)是可將有源光電子器件，如半導(dǎo)體激光器、光放大器、光探測(cè)器等，與光波導(dǎo)器件，如分／合波器、耦合器、濾波器、調(diào)制器。開(kāi)關(guān)等，集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成一種新的全光功能器件。這從根本上改變了集成光學(xué)和光電子集成中有源無(wú)源器件分別集成后再用光纖連接的弊端，進(jìn)而使器件在體積、功耗等諸多方面更具有競(jìng)爭(zhēng)能力。正因如此，和電子學(xué)一樣，光子集成也是光子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。