光子科學（photonics)包括光的產生，發射，傳輸，調製，信號加工，開關，放大和識別。光子科學特彆強調光具有粒子和波動雙重性。它覆蓋了整個光譜波段的技術套用；從日常生活到新近進展的科學都要套用到光子科學。由於它的套用廣泛，故仍在不斷發展中。
基本介紹
- 中文名：光子科學
- 外文名：photonics
- 包含內容：光的產生，發射，傳輸，調製等
- 覆蓋範圍：光譜波段技術套用
- 產生時間：1970年
- 相關領域：經典光學，現代光學
- 套用實際：電信，醫藥，工業製造，軍事等
簡介,歷史,與其它領域的關係,經典光學,現代光學,新領域,套用,研究綜覽,光源,傳輸介質,放大器,光調製,光子科學系統,
簡介
光子科學（Photonics)包括光的產生，發射，傳輸，調製，信號加工，開關，放大和識別。光子科學一詞強調光既不是粒子，也不是波--它具有二者的性質。它覆蓋了整個光譜頻段的技術套用；從紫外經可見到近，中和遠紅外。但所有套用都幾乎在可見和近紅外光範圍。1960年初研究半導體光發射體和1970年研究光纖後，光子科學才派生出來。
歷史
“光子科學”由光字演生而來；它的出現是1960年晚期用來描述目的在使光演示其功能的研究領域；傳統上完全落在電子學的典型範疇；如遠程通訊，信息加工等。
1980年光纖維傳輸數據為電信網路採用後，光子科學就被普遍使用。
2001年間，光子科學大部集中在電信方面。但它覆蓋了科學和技術套用的很大範圍；包括雷射製造，生物和化學感測，醫學診斷和治療，顯示技術和光計算。
各種非電信的光子科學套用呈快速增長，部分原因在許多公司已看出它的新套用領域。光子科學將還會得到進一步的發展。
與其它領域的關係
經典光學
光子科學和光學關係密切。但光學比發現光被量子化早（愛因斯坦於1905年解析光電效應）。光學工具包括折射透鏡，反射鏡和各種光學組元。它們都先於1900年出現。經典光學的關鍵原理，如慧更斯原理，馬克斯威方程和波方程都和光的量子化無關。
現代光學
光子科學和量子光學，光機械（Optomechanics),電光學，光電子學和量子電子學有關。但每個領域由於內容和公司和市場不同，其意義也略有不同。量子光學往往注重基本研究；而光子科學則注重套用研究和發展。
光子科學的注重點在：
。光的粒子性質；
。用光子產生信號加工器件的潛在技術。
。光的實際套用
。模擬電子學
光電子學意味具有電和光功能的器件或線路。即薄膜半導體器件。電光項目使用較早，特別圍繞非線性電光相互作用的套用，即如普克爾盒的晶體調製器，但也包括圖像感測器。
新領域
光子科學和新出現的量子信息科學有關。量子信息用光子科學的方法。其它新學科包括光-原子學，它的器件兼有光和原子的器件，它們用精確報時，導航和度量衡；極化學（Polaritonics)和光子科學不同處在於它的基本信息載體是極化子，在300千赫茲至10太赫茲頻率範圍工作。
套用
光子科學的套用是普及的；包括從每日日常生活到最新科學的幾乎所有領域；即光探測，電信，信息加工，照明，度量衡，譜儀，全息，醫學（手術，視力修正，胃鏡，健康監測）軍用技術，雷射材料加工視覺藝術，生物光電子學，農業和機器人。如同1948年發現第一個電晶體後，電子學哪樣地迅速擴大套用哪樣，光子科學的獨特套用不斷出現在新的方面，半導體光科學器件在經濟方面的重要套用包括光數據記錄，光纖電信，雷射列印（在靜電複印基礎上），顯示和高功率雷射光泵。光子科學潛在的套用很廣，並包括化學合成，醫療診斷，晶片上的通訊，聚變能量。這裡舉幾種有興趣的附加例如下：
。消費設備：條碼掃描器。印表機，CD/DVD/Blu射線器件，遠程控制器件
。電信：光纖通信，光學降壓轉換到微波器。
。醫藥：弱視矯正，雷射手術胃鏡，去除紋身。
。工業製造：雷射焊接，打孔，切割和各種表面加工
。施工：雷射練級，雷射測距，智慧型結構。
。航空：光子科學缺少活動部分的陀螺儀。
。軍事：紅外感測器，命令，控制和導航研究和營救，布雷和掃雷。
。娛樂：雷射表演，全息藝術。
。信息加工：
。度量衡：時間和頻率測量。測距。
。光子科學計算：時間分布及計算機和列印線路板間或光電子積分線路間的通信。將來：量子計算。
研究綜覽
光子科學包括光的發射，傳輸，放大，探測和調製。
光源
光子科學所用光源比一般所用的光泡複雜。它一般用如光發射二極體，超輻射二極體和雷射等半導體光源，其它光源包括瑩光燈，陰極射線管等。
常用3-5組半導體代替傳統半導體如矽和鍺。因為它們可有光發射的特性。如材料用（GaAs)，（GlGaAs)或其它半導體。它們也和矽並用，以產生混合矽雷射。
傳輸介質
光可由任何透明物質傳輸，玻璃或塑膠光纖都可用來引導光在一定路線上傳輸。現在研究具有工程光學性質的特別結構材料；包括光子科學晶體，晶體纖維和超材料。
放大器
光通信的光放大器是參鉺纖維放大器，半導體光放大器，拉碼放大器和光參數放大器。現正研究量子點半導體光放大器。
光調製
光源的調製用在光源上解碼（encode)，可直接用光源調製。最容易的例是用閃光燈送莫爾斯碼。。另一方法是從光源採光，但在外部光調製器調製。
光調製的研究中還包括調製格式。研究最有進展的格式調製如相移健等已研究用來抵消分散，使信號質量提高。
光子科學系統
光子科學系統常用作光通信系統。研究集中在高速光子科學網路。也包括能改善光信號的光再生器。
