蓬勃發展的光電子產業
(一)光電子產業的性質與特征
1現實生活中的光電子產品
光電子產品與傳統的電子產品有著本質的不同。傳統的電子產品，如半導體收音機、組合音響、磁帶錄音機、錄像機、廣播電視發射機、接收機、傳統的電子計算機、遊戲機、工業用電子束蝕刻機、醫學用的電凝固治療機，等等，都是以電子作為信息或者能量載體的。光電子產品，如光纖通信設備、CD唱機、VCD、LD激光影碟機、激光打印機、激光照排機、激光加工設備、激光醫療設備，等等，既利用電子又利用光子作為信息或者能量的載體，並且以光子作為信息或者能量載體為主要的特征。
光電子產品是20世紀內人類最重大的發明之一。它發展非常迅速，現在，它已廣泛深入到社會的各個方麵，對人類生活、社會發展、國防建設正產生著越來越重要的影響。
在20世紀90年代的今天，人們的現實生活中幾乎隨時都可聽到、見到、用到“光電子產品”。例如，CD(聲頻光盤)唱片和唱機(包括diskman在內)已極為普遍，在城市裏幾乎到處可見。昔日那些機械的密紋唱片、電唱機卻很少再找到了。近兩年來，VCD(視頻光盤)也像CD唱機一樣鋪天蓋地而來，它同激光影碟光盤(LD)一起，已在家用放像設備市場占有相當大份額。CD、VCD還可在家用計算機上播放，隻要這台計算機配有“激光驅動器”(簡稱“光驅”)即可。這種多媒體係統除了能放映上述的音樂光盤和影視光盤之外，還可以顯示存儲在光盤中的各種圖文數據，如巴黎羅浮宮的油畫集錦、各類百科全書、各類工具字典、各類經典文集，等等。在圖書館裏，在檔案室中，在保險公司、銀行、證券公司等金融係統中，還可以看到各種各樣的數據光盤係統。這些數據光盤存儲係統，容量極大，一張光盤可有1000兆比特的字節，一本大百科全書可存放在一張光盤中。
現在，光纖通信設備，如光纖電話係統、光纖有線電視(CATV)、各種各樣采用光纖通信設備的數據網絡等，也已相當普遍。在這類通信係統中，廣泛采用了半導體激光器、光纖、光探測器、光放大器、光調製器、光開關、光耦合器、光分束器等光電子產品。由於光子的參與，這些光電子產品在產生、傳輸、處理、接受信息的能力方麵比傳統的電子產品要大得多、快得多。
家用計算機，特別是家用多媒體係統需配有“光驅”。目前，這類光驅一般還隻是隻讀式的，即隻能把已存儲在光盤中的各種圖文數據讀出來，不能對它修改，也無法將新的圖文數據存進去。但是，能承擔這些任務的可擦除光盤(磁光光盤)已在計算機工作站代替普通的磁硬盤獲得了廣泛的應用。
在辦公室裏人們經常可以看到半導體激光打印機，它能把計算機中的圖文數據高質量地打印出來。這種高質量的激光打印機有黑白的，也有彩色的。黑白激光打印機已在辦公室打印設備中占統治地位。彩色激光打印機的普及率還不高，但它是高質量彩色打印、彩色數字複印設備所不可缺少的光電子產品。與激光打印機十分類似的光電子產品還有激光照排機。這些光電子產品與光盤、掃描機等其他光電子產品、計算機技術一道，已使新聞出版事業發生了翻天覆地的變化，使各國出版業，也包括中國出版業從“鉛與火”的時代發展到了“光與電”的時代。
剛剛提到的掃描機是一種彩色圖像掃描機，借助於一種光電子產品——CCD列陣，它可將彩色圖像迅速變成數字信號輸入到計算機中。用CCD列陣將圖文數據讀出來並傳送到遠方，由熱打印機或激光傳真機打印出來。此外，在超級市場、在一些物業管理的單位裏，我們還可經常看到另外一類掃描機，即條形碼掃描儀。采用這種條形碼掃描儀可將隱含在條形碼中的商品信息輸入到計算機中，以待統計和處理。
在日常生活中，我們見得最多的光電子產品還有光學顯示設備。如，在上海的人民廣場、北京的火車站，在全國各證券公司、各大商場等公共場所，人們都不難看到大型的發光圖象或文字顯示設備。這些圖像或文字顯示設備是由各種顏色的發光二極管組成的。這些發光二極管也在傳統的家用電器、各類儀器儀表上被廣泛采用，但是，應當指出的是：在這類應用中，發光二極管僅用來顯示某種特性，在整台機器中所占的份量很小，因此，那些傳統的家用電器和儀器儀表仍然屬電子產品，而不屬於光電子產品。僅當光電子技術成為整台儀器的主導技術時，或者說，僅當光電子產品在整台設備中占統治地位時，這樣的家用電器和儀器儀表才能稱之為“光電子產品”。
除發光二極管外，還有許多其他的光學顯示元件，如液晶(其中又可分為被動列陣液晶顯示器(PMLCD)和主動列陣液晶顯示器(AMLCD)、電發光顯示器(EL)、等離子顯示器(PDP)、場輻射顯示器(FED)、三維和全息顯示、投影顯示、陰極射線管顯示(CRT)等。CRT是一類成熟的顯示設備，它已被廣泛用於電視機、監視器、各種科學和醫療儀器等領域。但這是一個有爭議的光電子產品，美國把它視為光電子產品，而日本在統計光電子產品總產值時，則把CRT排除在外。液晶是光學顯示元件中用途最廣、最具有發展前途的一類光學顯示器。普通的液晶早已在手表、計算器、遊戲機、微型電視機、個人電子記事本、電子詞典等產品中獲得了廣泛的應用。PMLCD已在筆記本型計算機中大量使用，AMLCD已在計算機工作站方麵獲得了應用。值得注意的是，由於大量的光電子產品，如光盤、光打印機、光掃描器、液晶顯示器的出現，本來作為傳統電子產品的計算機，正發生著一種微妙的變化，似乎正在朝著光電子產品的方麵發展。比如，在采用AMLCD作為監示器後，整台計算機的設計將可能會圍繞AMLCD進行，即AMLCD技術將成為這類計算機的主導技術。
上麵所談到的隻是信息領域和通信領域的光電子產品，以光子作為能量載體的能量型光電子產品也不應該忽略。在工業領域這類產品有激光加工機，如激光切割機、激光焊接機、激光打孔機、激光打標機、激光雕刻機、激光導向儀等；在軍事領域，有激光製盲、激光製導、射擊模擬、激光導向儀等；在醫療領域，有CO2、YAG、半導體激光手術刀，有準分子、YAG激光眼科治療儀，有各種各樣低功率He-He、半導體激光治療儀，等等。這類以利用光能為目的的光電子產品將與日俱增。此外，還有一種能量型的光電子產品——光電池。這種光電子產品已廣泛用於航天領域，如人造衛星、宇宙飛船都需要使用光電池將太陽能轉換為電能。太陽能熱水器已在一些地區進入家庭，太陽能發電機正在一些地方運轉，太陽能汽車正在一些國家試運行。據了解：1992年，全球用太陽能電池發電的總功率已達60兆瓦，其中，日本占33%，美國占31%，歐洲占26%。預計，到21世紀，太陽能電池產生的電量將占全球總發電量的5%。
光電子產品舉不勝舉，光電子正在越來越廣泛，越來越深入地走進人類生活的各個方麵。
2光電子產業的基本特征
“光電子產業”有如下幾個特征：
(1)規模大。下麵將會看到：光電子產業是一個規模很大的產業。到2013年，全球光電子產業的總產值預計將達到4360億美元(其中還不含龐大的軟件和服務性產值)，年平均增長率9.5%。據估計，這樣一個龐大的產業能為人們提供上百萬個職位。
(2)技術新。“光電子產業”所采用的光電子技術是當代最先進的技術，是信息時代的主導技術。由於采用光子來作為信息(或能量)的載體，它比單純的電子技術能更快、更大量地獲取、產生、放大、傳輸、處理、顯示、打印和存儲信息。這一特性特別有利於圖像信息的獲取、產生、放大、傳輸、處理、顯示、打印和存儲，它是人類最渴望有的一項新技術。
(3)影響深遠。光電子產業的發展將對人類生活、社會發展、國防建設產生不何估價的影響。現在人們已經感到：有了光電子產品之後，音樂更加動聽，圖像更加清晰，通信更加方便，加工技術更加先進，醫療技術更加發達，人變得越來越聰明，世界變得越來越美好了。光電子產業的發展，必將對許多其他的產業產生更大的推動作用，難怪人們說：光電子產業是繼半導體產業之後，對人類發展影響最深的一個產業，是21世紀的支柱產業之一，是支持和推動其他產業發展的主導產業。
(二)光電子產業的結構、規模和發展概況
1光電子產業的分類
人們一般把光電子產業分為光電子元件、光電子設備和光電子係統三大類。主要產品如下：
(1)光電子元件。①發光器件(半導體激光器、 氣體激光器、固體激光發光二極管、其他激光器等)；②光接收元件(包括列陣型接收元件)；③複合光元件；④顯示元件；⑤太陽能電池；⑥光纖(含光纜)；⑦光連接器件；⑧光無源元件；⑨其他光電子元件。
(2)光電子設備。①光傳送設備；②光學測試設備；③光纖敷設設備；④光傳感器；⑤光盤(數字聲頻裝置、視頻裝置、CD-ROM、可擦除光盤裝置、聲頻、視頻或可擦除光盤片等)；⑥光輸入輸出設備(打印機、複印機、傳真機、條形碼掃描器、其他(列陣型光接收元件應用裝置)；⑦顯示器件(日本為50英寸以上的大型顯示，美國則把CRT包括在內)；⑧醫用激光裝置；⑨激光加工設備(CO2、YAG等激光加工設備)；⑩印刷和照排機；其他光機器和裝置。
(3)光電子係統。①公眾通信係統；②特定用戶通信係統；③其他光電子係統。
2光電子產業的結構和規模
日本是當今世界上光電子產業最發達的國家。日本光電子產業的規模，1983年為50億美元，1986年突破100億美元，1988年突破200億美元，1990年突破300億美元。1992年，約為368億美元。據有關部門預測到2010年，日本光電子工業的生產規模將達到3000億美元(不含CRT相關產品)。
現在來看看它的產業結構。1992年度日本光電子產業總產值為368億美元，其中光電子元件產值為88.4億美元，占24.0%；光電子設備為256億美元，占69.4%；光電子係統為24.2億美元，占6.6%。在光電子設備中，光盤的比例最大，為52.7%，產值135億美元；其後為輸入輸出設備，占33.4%，產值85億美元；光通信用設備，占4.6%，產值12億美元；激光加工設備，占2.2%，產值4.6億美元。1993年度，日本OITDA公布了1992年度的實際產值為350.7億美元。同時還改變了分類方法，將光子產業分為光電子元件和光電子設備兩部分，1993年總產值為378.5億美元；光電子元件總產值為97.6億美元，比1992年增長10%。其中顯示元件占49.0%，產值47.9億美元；激光器和發光二極管占14.2%，產值13.9億美元。光纖占13%，產值12.7億美元；光探測器占11.4%，產值11.6億美元。光電子設備的總產值為280.9億美元。其中顯示器件約占一半，光輸入輸出設備占30%，光通信占9%。