光電子技術(shù)是由光子技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新技術(shù)，它是研究光與物質(zhì)中的電子相巨作用及其能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的技術(shù)，涉及光通信、光電顯示、半導(dǎo)體照明、光存儲(chǔ)、激光器等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，是信息和通信產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。

光電子技術(shù)始于20世紀(jì)60年代激光器的誕生；到70年代，由于有了室溫下連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器和傳輸損耗很低的光纖，光電子技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)；80年代從光纖通信實(shí)用化，到光纖傳感器以及激光唱機(jī)的誕生，光電子技術(shù)開始走進(jìn)人們的生活；90年代，光電子技術(shù)在光通信領(lǐng)域取得極大成功，無(wú)論是器件還是系統(tǒng)走向?qū)嵱没纬闪斯馔ㄐ女a(chǎn)業(yè)，光通信發(fā)展到密集波分復(fù)用；21世紀(jì)光子晶體等面向全光概念的研究不斷深入，光電子技術(shù)逐漸向光子技術(shù)演進(jìn)。目前，光電子技術(shù)研究熱點(diǎn)是在光通信領(lǐng)域，這對(duì)全球的信息高速公路的建設(shè)以及國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科技持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的推動(dòng)作用。目前，國(guó)內(nèi)外正掀起一股光子學(xué)和光子產(chǎn)業(yè)的熱潮。國(guó)際知名的科學(xué)家已經(jīng)預(yù)言：光子時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，光子技術(shù)將引起一場(chǎng)超過(guò)電子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將給工業(yè)和社會(huì)帶來(lái)比電子技術(shù)更大的沖擊。光電子技術(shù)是21世紀(jì)的前沿高科技，是國(guó)際問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)制勝的戰(zhàn)略性技術(shù)。美國(guó)商務(wù)部聲稱：“誰(shuí)在光電子產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰(shuí)就將在21世紀(jì)的尖端科技較量中奪魁”。日本《呼聲》月刊評(píng)論：“21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，第一就是光電子產(chǎn)業(yè)”?？萍冀珙A(yù)測(cè)：到2010年，以光電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)將形成5萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模；2010～2015年，光電子產(chǎn)業(yè)可能會(huì)取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)，成為21世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)，并成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。

光電子技術(shù)最大的特點(diǎn)是它的波長(zhǎng)短(同電子技術(shù)相比)，即頻率高。它們的長(zhǎng)波端波長(zhǎng)分別為1mm和1m，相差3個(gè)數(shù)量級(jí)；短波端分別為1Onm和1mm，相差4個(gè)數(shù)量級(jí)。距離分辨率高，有人對(duì)距離大于6000km的人造衛(wèi)星進(jìn)行激光測(cè)距時(shí)，距離分辨率在1mm；頻帶寬、通信容量大，光波頻率比微波頻率約高10萬(wàn)倍，因而它的帶寬與通信容量也相應(yīng)提高10萬(wàn)倍。在一根光纖上可通幾十萬(wàn)路電路或者幾百路電視節(jié)目，這是在一般電纜通信和微波中繼通信中則是難以想像的事；光譜分辨率高。光譜學(xué)是人們研究原子、分子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、能級(jí)壽命、電子組態(tài)、分子幾何形狀、化學(xué)鍵性質(zhì)等多方面物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)的科學(xué)，也是化學(xué)分析中進(jìn)行定性定量分析的重要手段。激光光譜學(xué)與普通光譜學(xué)相比，具有極高的光譜分辨率和極高的探測(cè)靈敏度。若用脈寬為波秒(ps)或飛秒(fs)級(jí)的超短激光脈沖作光譜，就可以探測(cè)和研究超快現(xiàn)象，如光合作用這樣若干波秒或飛秒內(nèi)發(fā)生的變化；非線性光學(xué)效應(yīng)強(qiáng)。當(dāng)光波的電場(chǎng)強(qiáng)度可以同原子、分子或凝聚態(tài)物質(zhì)中束縛電子的庫(kù)侖場(chǎng)相比較時(shí)，可以觀察到物質(zhì)與強(qiáng)相干光相互作用的一系列新的光學(xué)現(xiàn)象，統(tǒng)稱為非線性光學(xué)現(xiàn)象。

自從有了強(qiáng)度高和相干性好的激光出現(xiàn)后，才揭示出大量的非線性光學(xué)效應(yīng)，包括光學(xué)二次諧波和高次諧波、光學(xué)的和頻與差頻，光學(xué)參量放大與振蕩、多光子吸收、光束白聚焦、多種受激光散射、非線性光譜效應(yīng)、各種瞬態(tài)相干效應(yīng)以及光致?lián)舸┑鹊取?

光電子技術(shù)既然是光波段的電子技術(shù)，它就必然同電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)有著十分密切的關(guān)系。光電子技術(shù)是電子學(xué)和光學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，電子技術(shù)的各種基本概念幾乎都可移植到光電子技術(shù)中，如放大與振蕩、調(diào)制與解調(diào)、直接探測(cè)與外差探測(cè)倍頻、和頻與差頻、參量放大與振蕩等等。

在光電子技術(shù)中，要實(shí)現(xiàn)電子器件和系統(tǒng)的功能，就離不開光學(xué)基礎(chǔ)技術(shù)。光電子器件和系統(tǒng)對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)工藝和光學(xué)薄膜技術(shù)提出了比經(jīng)典光學(xué)還要嚴(yán)格的要求。例如，激光器諧振腔對(duì)反射鏡就有許多嚴(yán)格要求，有的要求反射鏡在特定波長(zhǎng)上具有極高(99％以上)的反射率，有的要求反射鏡有極高的透射率，有的要求反射鏡能承受很高的功率密度，如每平方厘米上千瓦(連續(xù)波激光器)，或在短時(shí)間(幾納秒)內(nèi)每平方厘米承受若干兆瓦的高功率而不損壞。兩者相互滲透，共同發(fā)展。

無(wú)論是光電轉(zhuǎn)換器件還是電光轉(zhuǎn)換器件，幾乎都離不開電子器件，有的還要配以光學(xué)元件以改善其性能。

光電子器件的發(fā)展趨勢(shì)：

(1)固態(tài)化、小型化、集成化和廉價(jià)化：目前在光電子器件中采用激光二極管陣列，或在功率不大的應(yīng)用中直接用半導(dǎo)體激光器，使之固態(tài)化。光電子器件的集成化要比電子器件困難得多，其主要原因是用一種基質(zhì)材料很難兼顧光電子和電子兩類器件的要求。人們?yōu)榇嗽诰w材料、半導(dǎo)體材料和有機(jī)材料方呵做了大量研究，開始有所突破。目前所用的光電探測(cè)器多數(shù)是固態(tài)器件，由于獲取高質(zhì)量(高分辨率、大動(dòng)態(tài)范圍)圖像信息和提高探測(cè)靈敏度的需要，人們正在擴(kuò)大探測(cè)器的規(guī)模(光敏元數(shù)量)。素有“巨型微電子器件”之稱的平板顯示器已取代了陰極射線管而作為顯示器。

(2)工作波段范圍擴(kuò)大，響應(yīng)速度加快：為了滿足各方面的使用要求，人們正在通過(guò)各種途徑研制特定波長(zhǎng)的激光器，包括探索新的工作物質(zhì)、利用非線性光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生新波長(zhǎng)或新的可調(diào)諧波段。同時(shí)，人們也在研究快速響應(yīng)單元、多元和面陣光電探測(cè)器，將攻克若干特定波長(zhǎng)的快響應(yīng)高靈敏度探測(cè)器以及高速CCD。

(3)更加適應(yīng)各種環(huán)境光電子器件的固態(tài)化和集成化，以及良好的材料技術(shù)，使之能適應(yīng)高溫、低溫、高濕、干燥、灰塵等環(huán)境。

(4)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的光電技術(shù)，如光纖通信、光存儲(chǔ)、可見(jiàn)光和紅外圖像信息獲取、圖像的顯示、光纖傳感、激光加工、激光醫(yī)療、激光硬拷貝等技術(shù)，將有關(guān)光電子器件固態(tài)化、集成化和廉價(jià)化并不斷升級(jí)換代。

(5)各類高新技術(shù)結(jié)合開拓新的技術(shù)和應(yīng)用使各種高新技術(shù)相互交叉和滲透已成為必然趨勢(shì)。光電子技術(shù)同微電子技術(shù)正在緊密結(jié)合，以致難以嚴(yán)格分開。光電子技術(shù)同生物技術(shù)結(jié)合，已出現(xiàn)光生物學(xué)和生物光電子學(xué)。正在興起的納米技術(shù)已同光電子技術(shù)發(fā)生密切關(guān)系，一方面利用激光技術(shù)生產(chǎn)納米超級(jí)細(xì)粉末，另一方面納米技術(shù)為發(fā)展新一代光電子器件開辟了廣闊的道路。

光電子技術(shù)包括各種光電子器件及其應(yīng)用技術(shù)，如陰極射線管、電子發(fā)光顯示器件、全息器件、變像管、激光器、發(fā)光二極管、光調(diào)制器、液晶顯示器、光存儲(chǔ)器、光波導(dǎo)、光隔離器、光探測(cè)器、太陽(yáng)能電池、攝像管、CXTD成像器件、光纖光纜、光無(wú)源器件、平板顯示器件、集成光路和光電子集成技術(shù)等。

光電子技術(shù)的具體應(yīng)用目前主要包括有：光纖通信技術(shù)、光盤存儲(chǔ)技術(shù)、顯示技術(shù)和硬拷貝技術(shù)、光學(xué)傳感器技術(shù)及光學(xué)互連技術(shù)。

(1)光纖通信技術(shù)

光纖通信技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化，并正在逐步取代傳統(tǒng)的微波同軸電纜通信。現(xiàn)在全世界敷設(shè)的通信光纖總長(zhǎng)度超過(guò)5000萬(wàn)千米，相當(dāng)于地球到月球距離的130倍。商業(yè)化的光纖通信系統(tǒng)的速率是2．5*10⁹比特／秒，到本世紀(jì)末的目標(biāo)是10¹⁰比特／秒。這個(gè)傳輸速率意味著在一對(duì)和頭發(fā)絲差不多粗細(xì)的光纖中，可以同時(shí)傳送大約12萬(wàn)路電話。21世紀(jì)人們對(duì)通信的要求就不會(huì)只滿足于電話了，信息高速公路(正式名稱是國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施)將把電視、電話、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、圖文傳真、音樂(lè)等大量綜合信息服務(wù)業(yè)務(wù)同時(shí)由光纖通信網(wǎng)傳到千家萬(wàn)戶。

(2)光盤存儲(chǔ)技術(shù)

這是用極小(小于1微米，1微米=10 ^{− 6}米)的激光斑點(diǎn)在光盤表面的特殊材料上寫入(記錄、存儲(chǔ))和讀出數(shù)字化信息的技術(shù)。激光的斑點(diǎn)可以聚焦到亞微米尺寸，所以光盤的存儲(chǔ)密度極高，比同規(guī)格的磁盤大幾百倍。目前廣泛使用的有：激光唱盤、視盤、計(jì)算機(jī)外部存儲(chǔ)庫(kù)、電子圖書館等。近幾年，又開發(fā)出可擦洗、可重寫的磁光光盤，其性能更加優(yōu)越，它的應(yīng)用領(lǐng)域必將進(jìn)一步擴(kuò)大，并和傳統(tǒng)的磁盤展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。

(3)顯示技術(shù)

顯示技術(shù)是信息光電子技術(shù)中市場(chǎng)最大的一類技術(shù)，包括用于電視、計(jì)算機(jī)、家用電器的顯示器、大屏幕顯示、激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)和光電掃描器等等。在這個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)前世界各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的主要技術(shù)之一是平板顯示技術(shù)，包括液晶等離子體平板顯示器。其中液晶大屏幕彩色顯示器在下一世紀(jì)有望逐步取代現(xiàn)在的陰極射線顯像管，從而制造出壁掛式電視機(jī)、大屏幕高清晰度電視和便攜式計(jì)算機(jī)等等。

(4)光學(xué)傳感器

光學(xué)傳感器是一種新興的信息獲取技術(shù)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有十分重要的作用。它包含的內(nèi)容十分豐富，例如激光測(cè)距，雷達(dá)和軍用制導(dǎo)，各種紅外探測(cè)器及電荷耦合器件(CCD)陣列成像系統(tǒng)等。光纖傳感器是一種正處于開發(fā)應(yīng)用階段的光學(xué)傳感器。它利用激光在光纖中傳播時(shí)其強(qiáng)度、相位、偏振和波長(zhǎng)可以隨外界物理量的改變而變化的特點(diǎn)，制成電場(chǎng)、電流、磁場(chǎng)、壓力、溫度、流量、速度、位移、振動(dòng)、氣體成分和濃度、核輻射等幾十種傳感器。光纖傳感器具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐惡劣環(huán)境和成本低等優(yōu)點(diǎn)，它與材料科學(xué)相結(jié)合，正在發(fā)展成為一種有重要應(yīng)用前景的“智能材料”。

(5)光學(xué)互連技術(shù)

光纖具有大容量、高速度的信息傳播能力。但在光纖與通信設(shè)備之間，光纖與電子計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)接還要通過(guò)專用的電路和接口才能實(shí)現(xiàn)，這個(gè)接口人們常稱之為收發(fā)器。目前，在國(guó)家級(jí)的通信干線設(shè)備上和在大型計(jì)算機(jī)的機(jī)柜之間已開始采用光纖互連代替電纜互連，人們還著手解決印制板之間的光互連，并正在研究微電子芯片之間的光互連技術(shù)，從而最終做出光電子集成芯片。

隨著光電子器件的多樣化、微型化和各種功能和技術(shù)指標(biāo)的發(fā)展，光電子技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事的影響更日益深刻和巨大。

1．產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代和推廣應(yīng)用

已有光電子技術(shù)。如光纖通信、光存儲(chǔ)、圖像信息的獲取、圖像的顯示、光纖傳感、激光加工、激光醫(yī)療、激光硬拷貝等技術(shù)。將由于有關(guān)光電子器件的固態(tài)化、集成化和廉價(jià)化而不斷升級(jí)換代，并更廣、更快地推廣應(yīng)用。比如，光纖進(jìn)入千家萬(wàn)戶，集新聞、通信、娛樂(lè)、教育、購(gòu)物、辦公、求醫(yī)和理財(cái)于一體，深刻改變著人們的工作和生活方式。在軍事上，已有的光電子裝備，如光電火控、光電制導(dǎo)、光電遙感、光電偵察、光電對(duì)抗等技術(shù)，也將由于光電子器件功能和指標(biāo)的提高而不斷升級(jí)換代，作用距離更遠(yuǎn)，對(duì)目標(biāo)的識(shí)別、分辨本領(lǐng)更強(qiáng)，可靠性更高，體積更小，質(zhì)量更輕，耗電更省，從而大大提高武器裝備的威力。例如，光電制導(dǎo)向智能化方向發(fā)展，使光電制導(dǎo)武器可以在作戰(zhàn)區(qū)以外發(fā)射(從而保證武器平臺(tái)的安全)并且“發(fā)射后不管”，自動(dòng)識(shí)別和跟蹤目標(biāo)直至命中。又如，光陀螺微型化，質(zhì)量僅幾克，很容易嵌入各種武器平臺(tái)實(shí)現(xiàn)慣性導(dǎo)航。

2．各類高新技術(shù)結(jié)合開拓新的技術(shù)和應(yīng)用

各種高新技術(shù)相互交叉和滲透是必然趨勢(shì)。光電子技術(shù)同微電子技術(shù)的緊密結(jié)合已是常見(jiàn)的事，進(jìn)一步發(fā)展可能難以將它們嚴(yán)格區(qū)分開。光電子技術(shù)同生物技術(shù)結(jié)合，已出現(xiàn)光生物學(xué)和生物光電子學(xué)。前者是利用光電子技術(shù)作為認(rèn)識(shí)和改造生物基因和細(xì)胞的有力工具。如改良農(nóng)作物品種、制造新藥等；后者則是利用生物細(xì)胞或薄膜制造新的光電子器件。正在興起的納米技術(shù)已同光電子技術(shù)發(fā)生密切關(guān)系，一方面利用激光技術(shù)生產(chǎn)納米級(jí)超細(xì)粉末，加工直徑10nm～20nm的小坑(稱為納米加工)；另一方面納米技術(shù)為發(fā)展新一代光電子器件開辟了廣闊的道路。預(yù)期在人類社會(huì)的許多根本性問(wèn)題，如能源、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)警、糧食生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都將借助光電子技術(shù)以及光電子技術(shù)同其他高技術(shù)相結(jié)合得到很大改善。

3．促進(jìn)新型武器裝備的出現(xiàn)

光電子技術(shù)在軍事應(yīng)用中的潛力很大，有的已嶄露頭角，有的還在概念研究階段，恐怕更多的還未被開發(fā)。

例如，激光武器，激光誕生時(shí)就被軍方想到，很快就投資研究。1983年美國(guó)總統(tǒng)里根提出“戰(zhàn)略防御倡議”(俗稱“星球大戰(zhàn)”)計(jì)劃中，激光武器作為優(yōu)先發(fā)展的定向能武器，投以巨資。前蘇聯(lián)解體和東歐劇變后，國(guó)際局勢(shì)發(fā)生重大變化，美國(guó)把重點(diǎn)從戰(zhàn)略防御轉(zhuǎn)移到“國(guó)家導(dǎo)彈防御”(NMD)和“戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御”(TMD)。1995年美國(guó)同以色列簽訂協(xié)議，共同研制了代號(hào)為“鸚鵡螺”的激光武器，以戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈(如“飛毛腿”導(dǎo)彈)為主要攻擊目標(biāo)，基于化學(xué)氧碘激光器(COIL)的機(jī)載激光武器(ABL)計(jì)劃經(jīng)一再推遲進(jìn)度，追加經(jīng)費(fèi)，正加緊工程演示試驗(yàn)。21世紀(jì)初，高能固體激光器和高能液體激光器技術(shù)顯露出良好發(fā)展前景，美國(guó)軍方已著手研發(fā)基于這兩種激光器的激光武器。

激光雷達(dá)的研究已有很長(zhǎng)歷史，有過(guò)許多樣機(jī)和試驗(yàn)，也有不少科研用產(chǎn)品，預(yù)計(jì)隨著激光器和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，將出現(xiàn)多種軍用激光雷達(dá)。如三維成像激光雷達(dá)、化學(xué)和生物戰(zhàn)劑探測(cè)雷達(dá)、目標(biāo)識(shí)別激光雷達(dá)等。

無(wú)人飛機(jī)、無(wú)人潛艇和戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)器人是當(dāng)前各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的新型武器。有的用于情報(bào)偵察，其造價(jià)低，而獲得的情報(bào)詳盡；有的用于探測(cè)和排除地雷、水雷；有的用于作戰(zhàn)。它們的運(yùn)動(dòng)(地面行走、水下潛航、空中和太空飛行)和執(zhí)行任務(wù)(偵察、探測(cè)、爆破等)都離不開光電傳感器。

正在研究的采用分布式光纖傳感器的“靈巧蒙皮”與“靈巧結(jié)構(gòu)”技術(shù)一旦成熟，用于飛機(jī)，將使其安全性大為提高；“智能”結(jié)構(gòu)和蒙皮還可以推廣應(yīng)用到其他武器平臺(tái)和防御工事上，以增強(qiáng)其防御能力。

在高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，信息共享是一件意義重大的事，一個(gè)部隊(duì)、分隊(duì)甚至單個(gè)戰(zhàn)士，如果在戰(zhàn)場(chǎng)上隨時(shí)隨地都了解自己所在的準(zhǔn)確位置和有關(guān)的敵我部隊(duì)的分布情況，那么他就不至于迷失方向，可以發(fā)揮更大的主觀能動(dòng)性，從而避免或減少損失，增加生存和取勝的機(jī)會(huì)。同時(shí)，如果前沿的每個(gè)分隊(duì)和戰(zhàn)士能將他了解和掌握的敵方情況及時(shí)準(zhǔn)確地向上級(jí)報(bào)告，這些情報(bào)也加入情報(bào)網(wǎng)進(jìn)行處理。那么整個(gè)情報(bào)網(wǎng)的情報(bào)來(lái)源就會(huì)大大擴(kuò)展，并可在進(jìn)行信息融合時(shí)去偽存真，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)就會(huì)更加詳盡，了如指掌。在這樣一個(gè)信息共享的系統(tǒng)中，光電子技術(shù)將發(fā)揮重要作用，包括以激光測(cè)距測(cè)向儀精確測(cè)定目標(biāo)位置和以其他光電偵察設(shè)備獲得情報(bào)，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳到指揮所，用平板顯示器以不同比例和不同詳盡程度顯示戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)等。