我国光电子技术与产业的发展.ppt

2019/9/9,1,我国光电子技术与产业的发展,中国科学院广州电子技术研究所 王天及,2019/9/9,2,摘要,简明阐述我国光电子技术的发展历程和光电子产业发展的现状 指出光电子科学技术和产业在促进国家经济和科学技术持续发展中的巨大作用及其发展趋势 为加速建立和发展我国的光电子产业，必须抓住机遇，加强基础建设 着重分析以广州为中心创建“广东光谷”的有利条件。,2019/9/9,3,要目,前言 21世纪光电子技术和产业 光电子技术的发展历程及光电子产业的形成 构成光电子产业的五大产业的现状和发展趋向 抓住机遇,加速发展我国的光电子产业,2019/9/9,4,前言,光子学的内涵 光子学Photonics(也称光电子学)是研究以光子作为信息载体和能量载体的科学，主要研究光子的产生、运动及其转化的规律。 光子技术(亦称光电子技术)包括光子的产生、传输、控制和探测。,2019/9/9,5,光子学和光子技术的迅猛发展,光子学和光子技术在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和环境科学技术中的应用必将促进光子产业(亦称光电子产业)的迅猛发展，而应用的热点则在光通信领域，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技持续发展起着举足轻重的推动作用。,光子学&光子技术,Photonics,2019/9/9,6,光子时代已经到来!,目前,国内外正掀起一股“光子学”的热潮，一些国家把大量资金投入光子学及光子技术的研究与开发。 许多以光子学命名的研究中心、实验室与公司如雨后春笋般地建立起来。 光子时代已经到来!光子技术将引起一场超过电子技术的产业革命，将给工业和社会带来比电子技术更为巨大的冲击，预测到2010年，我国光子信息处理器件产值可达与电子信息器件产值相比拟的程度，而到21世纪中期，其规模和影响,光子产业将超过电子产业。,2019/9/9,7,光电子产业是21世纪的支柱产业,展望未来，光子学与电子学将更紧密合作，互为补充，相互促进，把未来信息社会推向新的发展阶段，为人类美好的未来作出更伟大的贡献。,光电子 产业,2019/9/9,8,21世纪光电子科技和产业,光电子科学技术和产业在促进国家经济和科学持续发展中起着巨大的作用。 一些发达工业国家对光子学的发展给予充分的重视，纷纷将其列入国家科学技术发展规划并投入巨大财力。,2019/9/9,9,美国,美国政府已将光子学确定为国家发展的重点； 国防部和能源部把光子学列为当前20项关键技术之一，把通信与计算机的未来研究与发展纳入光子学的范畴。 为此，已建立了若干个光子学技术中心，如以南加州大学为核心的美国5所著名大学联合建立了光子工艺中心。,2019/9/9,10,德国、澳大利亚与日本,德国政府已确定光子学是21世纪初对保持德国在国际市场上先进地位至关重要的九大关键技术之一。 日本早在1981年通产省就雄心勃勃地联合13家大公司投入13亿美元组建了光子技术研究所。 澳大利亚集中10个重要单位的力量成立了光子联合研究中心，重点开拓信息技术和新产品。,2019/9/9,11,21世纪将是光子的世纪,世界光电子产业总产值已经超过1700亿美元，据美国光电子产业振兴协会预计，这一数字到2003年底将达到2000亿美元，到2010年，预测将超过4500亿美元。 20世纪是微电子的世纪，21世纪将是光子的世纪。,2019/9/9,12,光电子产业在全世界的产值,2,2019/9/9,13,光子,21世纪将是光子的世纪,现代信息技术的发展是与电子和光子学科与技术的发展密切相关的，光子作为信息和能量的载体，产生了信息光子学和能量光子学; 信息光子学和能量光子学都在按自己的规律和市场需求向前发展，形成了一个现代光电子学科和光电子产业; 电子技术和光子技术 的相配合衍生的光电子技术是未来信息技术的核心并将在众多科学技术领域中起领军作用。,信息光子学,能量光子学,能量的载体,信息的载体,2019/9/9,14,光电子信息产业是未来国际竞争的制高点,光电子信息产业是适应未来社会发展的战略产业。 作为信息和能量载体的光电子，在信息的光显示、光存储和激光上，已经形成了新兴的光电子工业，对人类社会的经济建设、社会变革、国家安全乃至整个社会发展起着难以估量的关键作用。 光电子信息产业是未来国际竞争的制高点 。,2019/9/9,15,光电子科学是21世纪最尖端科学技术,光电子科学在科学技术的发展中起着巨大的推动作用；光电子科学技术涵盖众多学科与技术 ：,光子学,光学和光学工程,电子学和 微电子技术,材料科学和技术,计算机科学技术,生命科学及技术,2019/9/9,16,光子学在创造科学技术的最新记录,谁在光电子产业方面取得优势，谁就将在21世纪的尖端科技中夺魁。,2019/9/9,17,光电子技术是军事上的主流技术,光电子科学技术使国防军事具有快速反应和准确攻击的能力，是国防军事现代化的重要支柱。近10年来规模较大的局部战争及其应用光电子技术的情况：,2019/9/9,18,1991年初的海湾战争,1991年初的海湾战争，以美国为首的多国部队首先用卫星上的光电遥感仪器获取了伊拉克和科威特境内的地面部署情报，战争中采用装备了红外前视仪和激光制导航弹的飞机进行夜袭，取得了惊人的效果。,2019/9/9,19,19951996年 的波黑战争,19951996年的波黑战争，其出动的飞机装备了夜间低空导航和目标侦察红外系统等光电装备构成对塞族的很大威胁。,2019/9/9,20,科索沃战争中的 光电子技术,前几年的科索沃战争，在战争中应用大量光电子技术，如用于武器控制的光电精确制导(红外制导，电视制导，灵巧炸弹等)，造成惨重破坏以上充分反映光电子高新技术的奇特威力。,红外制导及灵巧炸弹,2019/9/9,21,激光核聚变,激光核聚变不仅可以作为未来能源，它还有重要的军事应用价值。它可以模拟氢弹的爆炸过程，代替既费钱又不安全的空中或地下核试验，来改进核武器的性能。,激光核聚变装置示意图,2019/9/9,22,光电子科学技术与军事技术,光电子技术为军事提供既快又准的信息。目前激光致盲武器已装备部队，舰载和机载激光反导武器已开始走出实验室。战术防空和战区防御激光武器可望在21世纪初初步达到实战要求。 光电子科学技术已经成为信息时代军事技术的一个重要支柱。,2019/9/9,23,激光热核聚变和激光对原子的冷却为物 理学提供了极端物理条件,激光热核聚变,2019/9/9,24,光电子产业是高新技术的支柱产业,光电子产业是21世纪市场潜力巨大、产值迅猛增长的高新技术支柱产业。 光电子产业将成为21世纪世界上最重要的产业之一，并成为衡量一个国家经济发展和综合国力的重要标志。 近阶段光子学在下述6个方向取得重大的进展，并展示其应用的光明前景，给21世纪光电子产业带来巨大发展潜力。,2019/9/9,25,(1),半导体超晶格材料和量子阱结构与器件,半导体超晶格材料和量子阱结构与器件的研究得到了迅速发展。 例如使量子阱激光器的阈值电源电流密度已降到l0-4/cm2 量级，极大地降低了功耗;量子阱超晶格材料由于存在室温激子，使量子效应器件具有重要的非线性光学特性，据此可制作光开关、光存储、光逻辑等多种功能的量子效应器件。,耦合式GaAs/AlGaAs 多量子阱红外探测器结构,2019/9/9,26,(2),谐振量子电动力学效应的发现和垂直腔面发射二维激光器的问世,由于谐振量子电动力学效应的发现和垂直腔面发射二维激光器的问世使谐振腔理论和器件取得突破性的进展，可使在lcm2的芯片上制作100万个激光器成为可能。,2019/9/9,27,VCSEL （垂直腔面发射激光器）,垂直,准直光束输出,内置ALGaN/GaN分布式布拉格反射镜,量子阱InGaN 激活介质,P-GaN,Ti/Al/Au环接触,分布式布拉格反射镜,SiO2绝缘层,Ti/Aln-接触,电流传播层,2019/9/9,28,垂直腔面发射激光器,其阈值电流可降至几十微安，这将完全改变目前激光器大体积、高能耗、低效率的状况，从而产生难以估量的影响。又如垂直腔面发射激光器列阵是光子学器件在集成化上的一个突破。 有利于发挥光子的并行操作能力，对光通信、图像信号处理、模式识别和神经网络、激光打印、光存储读/写光源、光互连和光显示等方面起到从根本上改变面貌的重大作用。,2019/9/9,29,VCSEL的应用，,垂直腔面发射激光器是光通信中的一种深具潜力的固体激光源，被称为新千年最重要的光通信器件。 从光驱到多维光导网络，从DVD播放器到动作感应装置，从信息技术到工业生产乃至激光医疗等的应用中，VCSEL都能发挥出惊人的作用。,2019/9/9,30,(3),非线性导波光学,非线性导波光学的发展 在光纤通信上导致几项重大成果: 掺稀土光纤放大器 光纤孤子通信 高密度波分复用(DWD)技术 利光纤光栅技术 采用上述技术的光通信系统，传输速率可达100Gbit/s以上，将加速全球信息高速公路的实现,光波导光束分离,2019/9/9,31,(4),光子晶体和光子材料,最近光子晶体和光子材料有了新进展和新突破； 用光子晶体可制成各种光子控制器件。 有机聚合物在光电子领域的应用取得突破性进展。 例如第一个聚合物光子集成回路也于两年前问世，可实现1一12个表面法线二维光互联。,光子晶体,2019/9/9,32,(5),光子集成,光子集成是21世纪光子器件发展的必然趋势。 与集成电路的发展相似，本来的光子器件(无论是III-V族半导体光子器件、聚合物光子器件，还是微光子器件和硅基光电子器件)也必然以集成为方向才能满足科技迅速发展的需要。 利用二元光学方法，可逆行光学功能集成，初步实现了分束、整形、阵列、校正、扫描、相干合成和光互连等功能。,光子集成,二元光学,2019/9/9,33,(6),光的压缩态,在对光子的控制上,光的压缩态利用光子数态是将噪音压缩到低于量子噪声，为超高精度、超微弱信号测量和保密通信带来新的前景。,压缩态光场是指描述光频电磁场的某一正交分量起伏低于标准量子极限。 目前对压缩态光场研究的重点集中在如何进一步提高其压缩度，向实用 化发展，并将它尽快应用于量子测量及量子信息等前沿学科。 将它用于连续变量的量子保密通讯。,山西大学压缩态光场实验装置,2019/9/9,34,光电子科技的发展历程及光电子产业的形成,光和光子进入人类活动舞台并己走进市场 电和电子大家都很熟悉:电灯、电话、电影、电视、电子管、电子学 光和光子在日常生活中也与我们密切相关：黑暗的夜晚要有灯光，近视者要带眼镜，看远方物体要用望远镜，看微小物体要用显微镜-,2019/9/9,35,光子学走进市场,到20世纪60年代以后，光子学及其相关技术开始进入人类活动的舞台; 近20多年逐步走进市场的如:光笔，光盘VCD、DVD，光纤通信，激光医疗，激光加工；办公自动化设备激光打印机、扫描仪、传真机;激光测距，激光制导，激光武器等。,2019/9/9,36,电学和光学都是具有悠久历史的学科,电学在19世纪就以电气化的面貌推动着人类社会的进步，在20世纪又以电子学和微电子学为龙头的学科技术将人类带入信息社会。 20世纪60年代激光问世了，激光的问世对光学及其它科学技术和社会生活产生了革命性的影响。 电学和光学是紧密相联的。电学(含电子学)和光学(含光子学)在表面看来是两个独立的学科。其实两者的内在联系非常密切。,2019/9/9,37,光子学一发展到现阶段的光学,近半个世纪以来，由于激光的发明,低损耗光纤的研制成功和半导体光电器件的发展，使光学迅速进入近代高新技术舞台，并对近代科学技术和人类社会生活产生巨大的影响。 光学在发展过程中出现了若干新的学科名称，如量子电子学、光电子学、光波技术等。这些学科名称其本质和内涵是相容的，因此，国际上拟用覆盖学科范围更为广泛的光子学加以概括，如同电子学是发展到现阶段的电学那样。其对应的产业可名为光子产业或光电子产业。,激光的发明,低损耗光纤的 研制成功,半导体光电器件 的发展,光学迅速进入近代高新技术舞台,2019/9/9,38,世界上第一台红宝石激光器,1960年5月15日，休斯公司的年轻的美国物理学家梅曼在实验中的重要发现。 他的实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它被命名为Laser，是英文“受激辐射光放大”大缩写，这就是激光。 激光和激光器的问世，被称为20世纪最重大的科学发现之一。,Theodore Harold Maiman Born Jul 11 1927,2019/9/9,39,光与光子学电与电子学之比较,1,光与光子学,电与电子学,2019/9/9,40,光子器件与电子器件性能比较,2,2019/9/9,41,光子器件与电子器件性能比较,3,光子器件,电子器件,性能,2019/9/9,42,光子学与电子学相互促进,信息科技和产业的发展，对光子学技术的需求与日俱增，必然促进光于子业的迅速形成和迅猛发展。 尽管光子学有着如此巨大的发展潜力，但作为系统和整机，作为光电转换的诸多应用，电子学和电子技术仍将起着巨大的作用。 光子学与电子学将更加紧密合作、互为补充、相互促进，把未来信息社会推向新的发展阶段。,2019/9/9,43,形成光电子产业的技术基础,光子技术是主要研究光(特别是相干光)的产生、传输、控制和探测的科学技术。 通过光子技术将光子学的研究成果转化为生产力，发展多层次和多类型的光子产业。 光电子技术的进一步产业化必须建立坚实的技术基础。,2019/9/9,44,光电子技术所涉及多方面的内容,(1),作为光子产生、控制的激光技术 各种激光装置的设计制造技术、光放大技术、光调制、光开关、光滤波、光耦合、光稳频、光变频、光锁模、光限模、光调制与解调等技术。,2019/9/9,45,兆兆赫激光器将送往太空,Coherent公司与美国宇航局喷气喷射实验室合作共同研制成第一台兆兆赫激光器，这台激光器将送往太空。频率为2.5兆兆赫辐射源辐射功率为31兆瓦，重量只有21千克的激光器，它在太空轨道上的工作期限应超过5年。 研究地球大气低层化学成分的第一颗卫星，卫星上的激光振荡器研究大气中会破坏地球臭氧层的氢氧基分布状况。,2019/9/9,46,(2), 光子传输的波导技术,光纤制作与应用技术、有源利无源光波导技术、光纤通信网及相关的光电器件、光纤传感技术、非线性聚合物波导互联技术。 单通道传送速度为2.5Gbit/秒（上图） 不用镜头便可将光线传送到光纤 （下图）,2019/9/9,47,1310nm的VCSEL,激光收发器模块输出的信号通过单一模式的光纤发送到接收端，然后用示波器来测定接收到的激光波形。 在激光收发器模块中使用了振幅为1310nm的VCSEL。演示证实最大传输距离为17km。初步设想的用途为支持10Gbit/秒的SONET/SDH（OC-192）和以太网等领域。,2019/9/9,48,(3)光子探测和分析,作为光子探测和分析的光子检测技术光谱分析技术、激光光谱技术、光计量技术、光电探测技术和遥感技术。,2019/9/9,49,量子加密通信,量子加密通信使用光的最小单位光子进行数据交换。0和1的位串被转换成光子状态。光子通过光纤发送，在接收端检测光子，再转换成0和1的位串。 （1）采用适合长距离光传输的1550nm长波段、（2）提高光子检测器的精度，成功地实现了长途传输。在2000年的传输距离为1km，2002年中期达到了59km。,2019/9/9,50,量子加密通信的特点,使用量子加密通信的特点是，即使光子在传输线路中被窃听也不存在被解密的可能性，并且还可以检测出是否有人试图窃听光子信号。不过由于传输速度很慢，最快也只有数kbps，因此目前比较现实的还是将其用于密码密钥的交接。此次三菱电机以7.2bps的传输速度成功进行了87km的量子加密通信。,2019/9/9,51,光计算技术、光互连、光神经网络、光学模拟运算、光信息处理、激光雷达、激光测距、光制导和光陀螺。,光陀螺,(4),光计算与信息处理技术:,2019/9/9,52,(5),光子存储信息的光存储技术:,作为光子存储信息的光存储技术:磁光记录、三维存储技术、发展短波长激光器件。,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,2019/9/9,53,(6),光子显示技术:,无源液晶显示、有源液晶显示、电致发光、场致发光、等离子体平面、阴极射线管、三维全息显示、激光投影显示、硅芯片上液晶显示等。,LCOS,2019/9/9,54,激光热核聚变,激光材料加工处理、激光分离同位素、激光热核聚变、光诱导化学反应与气相沉积、激光育种与遗传变异、激光医学诊断与治疗。,(7),利用光子与物质 相互作用的光子加工 与光子生物医学技术:,2019/9/9,55,高功率光纤激光器,2019/9/9,56,激光医学诊断与治疗,胶囊型内窥镜的问世 最近国外出现一种胶囊型内窥镜，与一般的内窥镜比较，可完全避免病人在检查过程中所产生的苦痛。 这种带有摄像机的胶囊型内窥镜其直径0.9cm，长2.3cm，被病人吞下后，可在食道、胃、十二指肠、小肠、大肠等处拍摄图像。,2019/9/9,57,胶囊型内窥镜,胶囊型内窥镜完成摄像任务后，内窥镜便随着排泄物排到体外。 胶囊型内窥镜使用CCD或CMOS摄像机，所需的电能由自身电池或从体外用微波形式输送，其运行速度和方向等均可以从体外来控制。 所拍摄的图像也使用微波传送到体外的控制装置里，使用记录、显示系统或打印机获取图像。,2019/9/9,58,微型内窥镜的内部结构：,1、光学圆盖 2、透镜固定环 3、透镜 4、照明发光二极管 5、互补金属氧化物半导体成像器 6、电池 7、专用集成电路 8、天线,胶囊型内窥镜结构,2019/9/9,59,胶囊内窥镜进入胃和小肠,光、机、电微系统集成在一个胶囊内 “胶囊”被患者吞服后就会随着消化道的不断蠕动向前推进，通过微型摄像机拍摄数字图像，并通过微波技术把照片传送出来，8小时内能向数据记录仪传送近5-6万幅图片。,2019/9/9,60,胶囊内窥镜在体内对病变喷射药物,医生可通过体外遥控“胶囊”旋转方向、镜头焦距、喷药仓和取活检仓阀门等。 这种胶囊照相机的造价在100美元左右，而用于遥控和监视的仪器及相应软件包的价格大约万多美元。,2019/9/9,61,MOEMS Micro-Opto-Electro-MechanicalSystems,微光学、微电子、微机械的结合产生出一类新的应用范围很广的器件-微型光机电系统(MOEMS) MOEMS使光电子仪器朝微小型化、智能化与网络化方向发展使我们又面临一个新的考验，也是我们光电子技术发展的一个机遇。,MOEMS的构成,MOEMS,2019/9/9,62,MOEMS技术,MOEMS技术与其相应的微电子机械系统（MEMS）技术不同，MOEMS技术是受当代光学产业迅速发展的推动，而MEMS则主要是通过传统的半导体工艺的应用和进展而得到发展。,微光机电系统技术,2019/9/9,63,卫星导航探测的MOEMS芯片,由于微系统和器件微型化领域的产业需求，导致微光学和微电子学相结合，实现微光学元件与微电子器件集成在同一基片上，而形成微光电子机械系统（MOEMS）技术; MOEMS技术具有微型化、智能化、重量轻、成本低、高可靠、长寿命、批量生产、军民两用等突出优点，它将导致光电子革命化，在未来几年内，MOEMS技术可望发展成为几十亿美元的产业。,用于卫星导航探测的MOEMS芯片,2019/9/9,64,构成光电子产业的五大产业的现状和发展趋向,光电子产业的分类 光电子产业可分四大类产业： 信息，能量，消费，军事。,光电子产业,信息,能量,消费,军事,2019/9/9,65,按光电子产业的国际产值统计及产业的层次，分为五大类:,光电子材料与元件，传统光学(光学器材)，光信息(光资讯)，光通信，激光器与激光应用。,光电子材料与元件,传统光学,光信息,光通信,激光器与激光应用,2019/9/9,66,光电子产业示意图,1,2019/9/9,67,光电子产业分类表,1,2019/9/9,68,光电子产业分类表,2,2019/9/9,69,光电子产业分类表,3,2019/9/9,70,光电子产业分类表,4,2019/9/9,71,光电子产业五大产业的市场值比较图,2019/9/9,72,光电子产业总体情况基本归纳和估计,5,2019/9/9,73,光电子产业典型产品和技术发展趋势,1,2019/9/9,74,光电子产业典型产品和技术发展趋势,2,2019/9/9,75,光电子产业典型产品和技术发展趋势,3,2019/9/9,76,光电子产业典型产品和技术发展趋势,4,2019/9/9,77,光电子产业典型产品和技术发展趋势,5,2019/9/9,78,光电子产业典型产品和技术发展趋势,6,2019/9/9,79,光电子产业典型产品和技术发展趋势,7,2019/9/9,80,抓住机遇， 加速发展我国的光电子产业,世界光电子还处在技术发展阶段，市场机会在持续增长，尽管我国光电子有关产业基地的光电子器件、部件和子系统等产品已经占领了国内市场比较大的份额，并初步具备同国外大公司竞争的能力。 但国外竞争者早已盯住我国这一广阔的光电子市场，企图打进入并占领我国下几代技术市场。 如果不把握机会迎接挑战，在毫无市场保护的情况下，可能在48年以后，我国的光电子科研和产业就可能步微电子的后尘，落后于西方发达国家。,2019/9/9,81,光电子产业化,我国现在的光电子技术仍主要处于跟踪研究和小批量生产阶段，光电器件和部件产品有相当部分不配套，不能满足整机和系统的要求; 光电子产业化、规模化所需的生产技术也还没突破。,2019/9/9,82,光电子产业的多种方式,发展我国光电子产业需要多种方式并存，包括大型企业或金融界进入光电子领域，或者根据光电子技术发达的地区(如北京、上海、长春、广州、合肥、西安、成都等)建立不同规模的产业实体，如长春地区以长春光机所为主体的有关大型企业组建光电子联合生产基地(光电子产业园)，就是一个例子。还有由研究项目成长为公司等多种类型。,2019/9/9,83,发展光电子产业的热潮,目前我国光电子产业进入关键时期，我们已加入了WTO，要抓住这一大好机会加速发展； 在国内光电子信息专业人才十分紧缺的情况下，先要抓住人才的培养和聚集； 从整个形势看，我国已经和正在形成了一个加速发展光电子产业的热潮，地处南疆的广东也不例外。,2019/9/9,84,我国面临光电子技术产业 发展的最好时机,作为一个高端科学技术与产业的光电子不仅可为国家创造新的经济增长点，而且还为中国今后的经济发展开辟了一个新的途径。 我国有庞大的市场，因此在一定时期内可以保持高速的经济增长。但我们一直是按发达国家的游戏规则在发展。产品多限于低附加值范围和中下游。 有些具有战略意义的产品与技术仍受制于人。今后我们必须在一些战略性行业里取得国际上的领先地位。,2019/9/9,85,器件产品是代表一个国家技术水平的关键,我国在通讯领域内常常是自己搞系统，而器件依靠进口。在光电子技术中，器件产品是代表一个国家技术水平的关键。 随着光子集成、光电子集成技术的发展，器件与系统之间的界限正在模糊化，将大量的光电器件、光电子器件和电子器件集成在一个很小的芯片上，甚至将相当复杂的含有这些器件的通信、信息系统集成在一个很小的芯片上，巳逐渐成为可能。,2019/9/9,86,我国及时有效的行动,通信、信息系统的发展对光电子的器件及其集成技术的依赖程度将越来越高。这就使得单纯搞系统的做法变得越来越没有发展空间。 另外，很多光电器件的发展目前在国际上仍然处在初期阶段。我国及时有效的行动，完全可以在国际市场上取得领先的地位。,光子芯片（Photonic Chips） 在晶圆片的规模上，结合有 激光器件，电子器件， 和无源光学元件等 的集成。,2019/9/9,87,国内光电子产业基地基本情况,我国光电子产业基地发展迅速，目前共有13个光电子产业基地 我国光电子技术在电子材料、器件、工艺和应用等方面实现了飞跃发展，奠定了坚实的技术基础并取得了一批高水平的研究成果。其中有些达到世界先进水平，如量子阱材料和器件、光电集成（OEIC）和光子集成（PIC）技术，有些技术距离国际先进水平只有23年的差距，对国内光电子产业的形成和整体实力的加强发挥了重要作用。,2019/9/9,88,我国光电子产业基地分布示意图,1,长春,北京,西安,重庆,武汉,广州,上海,合肥,南昌,无锡,福州,浙江,2019/9/9,89,国内主要城市光电子产业发展比较,1,2019/9/9,90,续上表,2,2019/9/9,91,武汉光谷,“武汉光谷”位于武汉东湖高新技术产业开发区内，2001年被国家计委批为全国唯一的“国家光电子产业基地”。 目前占地面积30多平方公里，计划扩展到50平方公里。在光纤光缆、光电器件、激光、通信系统、软件等几方面均有很好的产业基础，培养了一批骨干企业，如长飞、烽火、武汉电信器件公司、太空通信、华工科技、楚天激光、团结激光。 据开发区管委会经济发展局提供的数据，目前“武汉光谷”的光电子信息企业达480多家，2001年产业产值120亿元，比2000年增长50.8%。,2019/9/9,92,长春光谷,长春的光电子产业带主要由华禹光谷股份有限公司和中科院长春光电子产业园区组成，重点发展以液晶显示为主的光显示、光仪器仪表、激光器。 虽然长春的光电子企业还在起步阶段，产业水平（不包括军工部分）较低，但由于具有强大的研发实力和现有的产业基础，如吉林彩晶的年产36万片TFTLCD生产线、吉林紫晶的STNLCD液晶模块生产线、长春半导体拥有全国最大的发光二极管生产规模、新产业光电子公司的蓝绿激光器，因此长春的光电子产业发展潜力还是很大的。,2019/9/9,93,上海的光电子产业,上海的光电子产业主要集中在漕河泾新兴技术开发区内，以发展光机电、光纤通信和激光产业为主，2001年，开发区的光电子产业销售收入达48.9亿元，占开发区销售额近三分之一。 区内共吸纳了光通信公司、晶谷微电子、杜邦光掩膜、美国朗讯等国内外近百家光电子企业和研究机构。 开发区正规划建设面积为2.2万平方米的光电子有源器件企业基地，促使有源器件关键技术从研发阶段走向规模化生产。 上海市政府已决定在嘉定国家级高新区创建上海光电子科技产业园，规划面积为4.8平方公里，由科研开发区和光电子产业区两部分组成，主要吸纳光显示、光通讯、光存储、特种光纤光缆、激光加工和激光医疗等光电信息产业项目，注重与中科院合作，重点吸引台湾光电子产业和创业投资者落户。 2001年，上海光电子产业总产值约210亿元人民币。,2019/9/9,94,长江三角洲,长江三角洲是目前我国光电子产业发展最快的地区也是我国最重要的光电生产、研发、应用基地。在上海、苏州、南京一带已形成了一个强大的光电子产业带。 长三角的城市群中尤以苏州为中心，通过近几年的发展，苏州已经成为中国光电子产业的龙头地区，并面向长三角南京、杭州等地辐射。,2019/9/9,95,以苏州为核心的光电产业链,以苏州为核心的光电子产业链汇集了世界大型光电产业集团的生产和研发基地。拥有世界著名的台资企业 4000 多家，有日资企业 2000 多家、欧美企业 2000 多家； 苏州光电子信息产品制造业已形成了光电及外部设备、光通讯类产品、电子元器件以及光电子材料四大门类几十个产品的规模化生产能力； 苏州工业园区、苏州高新区、昆山和吴江经济技术开发区四个生产基地，汇粹了国内光电子产业的最新技术，是国内最大的光电子产业生产基地和最强大的光电产业带，集聚了明基、仁宝、飞利浦、三星、日立、夏普、爱普生、朗迅、友达光电、阿尔卡特、旭电、罗技、亨通集团等规模巨大的知名跨国公司及大企业集团。,2019/9/9,96,浙江的光电子产业,浙江的光电子产业近年来以平均30%的增长率快速发展，目前已成为我国光电子产业大省。现从事光电子产品生产的企业已有200多家，2001年的光电子产业总产值超过40亿元。 浙江正逐步形成富有特色的光电子产业特色园区，如富阳市的光信息传输材料产业、宁波的光电子器件出口加工业、萧山的光原材料产业、浙西的光配件产业、温州的光电能产业等等。 浙江在光通信、光器件、光材料以及光能量转换器等方面已形成系列产品。其中光纤光缆生产企业数量和规模居全国第2位，2001年总产值超过10亿元。 在光学仪器与光学加工产业领域，浙江具有国内领先的规模，中低档照相机镜头占世界市场的一半以上份额。,2019/9/9,97,北京光机电一体化产业基地,北京在通州区为主的开发区建立光机电一体化产业基地，计划投资200亿元，其中100亿元用于基地、园区和项目建设，100亿元用于科技攻关、产品开发和技术引进、合资合作等，达到年产240亿元的规模。重点发展微电子、数控机床、印刷机械、智能仪器仪表、医疗设备、电子专用设备、激光技术、机器人等产业。,2019/9/9,98,山东光电子产业,在山东省自行研制投产的光电子材料、光通信产品中，不少是国内独家生产、世界上只有少数几个国家能够生产的产品。如由蒋民华院士研究开发的高亮度、超高亮度发光二极管系列新材料，覆盖了红、橙、黄、绿波段，技术指标达到国际先进水平； 激光偏光器件产品的主要技术指标不仅达到当前世界同类产品的先进水平，而且实现了产品的标准化、系列化和商品化，几乎承担了我国高科技发展所需要激光偏光器件的全部供应任务；研发的光纤光缆、光通信器件、光端机等产品主要指标均达到国际先进水平，尤其是自主研发的光电转换器件，性能指标达到世界同类产品的领先水平。,2019/9/9,99,山东省正在积极建设一批大项目,山东省的华光光电子股份有限公司投资7330万元建设国内最大的高亮度发光二极管外延和管芯科研生产基地，今年可形成年产红色、橙色、黄色、绿色高亮度发光器件外延片万片、管芯亿粒的批量生产能力； 国内最大的发光二极管后封装企业之一的鲁星工贸有限公司，今年正在建设年产8640万只蓝光二极管生产基地； 阳谷电缆集团投资4.5亿元，正在建设国内最大的光纤预制棒和光纤丝生产基地； 星海电子设备有限公司正在抓紧建设国内唯一的光电转换器件生产基地； 青鸟华光科技股份有限公司正建设光端机生产基地，这是目前光通信领域技术最先进的产品之一。,2019/9/9,100,重庆的光电子技术与产业,重庆将在该市的北部建立以光电子、新材料等新技术产业的科技新城，已被科技部批准为国家西部开发的重点项目。 计划投资100亿元，2010年时达到500亿元科工贸收入。 光电子产业包括光通讯技术及网络产品、图像、光机电一体化产品，光电材料与元器件、光存储等。,2019/9/9,101,西安、福州、南昌、无锡、合肥,西安计划开发40多个项目，投资30亿元，重点发展光电一体化仪器，光电转化和光通讯技术。 福州光电园区，重点是光通讯器件； 南昌的全套LED生产基地； 无锡的石英晶片生产基地； 合肥的光子科学岛等。,2019/9/9,102,光电子产业市场与技术趋势分析,一、全球市场分析 全球光电市场总额从1996年的1075亿美元上升到2000年的1766亿美元，相当于微电子产业产值的60%，2001年是1730亿美元。2002年约1900亿美元。中国光电子产业约占全球市场的5%。 2001年，全球光电子产业下降2%，这是光电产业发展以来首次出现的回落。其中光通信产业下降约15.6%,光存储产业下降3.7%。虽然整个光电子产业2001的下降不大，但所造成的心理影响远大于实际的经济影响.,2019/9/9,103,趋势分析,3,2001年较2000年,2%,其中,光通信,15.6%,光存储,3.7%,其它,2019/9/9,104,趋势分析,目前，我国光电子产业基地发展迅速，共有13个光电子产业基地， 到2010年，全球光电子产值预计达4500亿美元，我国将有500多亿美元的产值，占世界市场的10%左右。 未来十年我国光电子产业平均年增长将达到20%。,2019/9/9,105,二、技术趋势分析,光电子技术在未来510年主要发展如下： 光电材料：光子晶体，新型光纤，新型光源材料（高亮度 LED材料），新型显示材料，光学元件加工等。 光器件：配合IT技术的发展，开发新一代的高清晰度的数码相机，以及开发新型的，与具有信号处理功能的光学仪器。,2019/9/9,106,趋势分析,光信息：开发新型的显示器件（新型液晶显示器LCD，等离子显示器，OLED显示器，高亮度LED显示器等）和存储器件，以及开发新型光源。 光通信：大容量、超长距离光纤通信系统，全光网络，光纤接入网，光量子通信等，相配套的光源、光接收器件和其它有源/无源光器件，以及相应的新技术等。 激光：发展高功率CO2激光器、半导体激光器，半导体泵浦固体激光器、光纤激光器及其在各领域中的应用。,2019/9/9,107,广州市光电子产业的发展目标,发展目标 在现有的基础上，瞄准世界一流技术，高起点引进一批国际国内知名企业进入科学城，扶持一批已具规模的龙头企业，至2007年，争取形成2-3家年产值规模超100亿元、510家超50亿的光电子企业“航空母舰”；全市光电子产业总产值达550650亿元，年增长速度28%35%，创造就业机会1113万个。至2010年，广州市光电产业综合实力排在全国城市前三名。,2019/9/9,108,广州市光电子产业的发展战略,优先发展光显示、光存储产业，积极发展光通信、激光加工产业，推动整个光电产业跨跃式发展 优先发展光显示、光存储产业，广州不仅有基础、实力，而且可以形成强大的产业群，带动相关产业链的发展，起到“龙头”的作用。,2019/9/9,109,在光通信产业方面的发展,在光通信产业方面，自主创新的光纤功能一体化DWDM/CWDM接入网系统技术，广州市已有一定的基础，并且拥有自主知识产权。 以太网的光纤传输设备是接入网系统的重要部分，是目前光纤到户的主流设备，预计2003年有50亿的市场容量，且处于快速增长期，也是发展我市装备工业的楼宇成套设备的重要组成部分。,2019/9/9,110,广州激光技术的应用十分广泛,广州地区对激光技术的应用非常广泛。近三年来，全国激光产品销售市场，广东排第二名。在“十五”期间，广州把发展装备工业作为新经济增长点，即“三大支柱”、“七大重点”、“八大金刚” 产业，以及在微加工、轻工行业、全息制品、医疗美容等方面，都渗透着激光技术的应用。激光技术为改造传统产业和推动新兴产业将发挥重要作用。,2019/9/9,111,光电子产业已经成为广州市高新技术产业的重要组成部分, 广州的光电产值居全国前五名 广州光电子产业已经具备一定产业基础，形成了自身特色 广州地区教育与科研不断发展，拥有较雄厚的技术储备力量,2019/9/9,112,广州市光电子产业发展的优势,1、倍受业界关注的“广东光谷” 2、已经形成良好的运行机制 3、新一轮的产业结构调整，为光电子产业腾出巨大的发展空间 4、拥有广交会、留交会两个重要平台 5、具有良好的区域经济环境、发达的资本市场和显著的外向型经济 6、拥有一批具有知识产权、近期可产业化的成果，具备一定的前沿成果储备,2019/9/9,113,广州光显示、光存储产业初成气候,广州光显示、光存储产业群初步形成 从产品分类来看，从事光电材料与器件、光存储行业的企业有46家，约占29.1%，而且有一批规模较大、成长性能较好的企业，如广州三盛、依利安达、光宝集团、广州恒光、广州飒特、广东龙马、广州乐华、广州亮达、普光科技等企业，已经初步形成以液晶显示（LCD）、发光二极管（LED）、红外显示、等离子显示（PDP）、太阳能显示为主的光显示产业群和以光盘为主的光存储产业群。,2019/9/9,114,广州近期可产业化的科研成果,1、FED平板显示器技术的研制和产业化 中山大