文：孙琪真

　　光电子科学因为神秘而赋予我们对知识对科学渴求的理想，因为年轻而激发了同样年轻的我们富有激情且充满活力。

神秘而又熟悉的“光电子科学”

　　光电子科学因为“光”而显得有些神秘，事实上我们对于“光”是再熟悉不过了，我们每天都在接触和感受“光”，就像水和空气一样，“光”无处不在。“光”的神秘体现在一些神奇的光学现象中，比如水杯中的筷子为什么会弯曲？为什么会出现海市蜃楼？雨后为什么能看见彩虹？大海和天空为什么是蓝色的？地球三分之二是海洋三分之一是陆地可为什么却被称为“蓝色星球”？这些神奇有趣的光学现象有些我们时常会看到，至于为什么会这样在中学课本中我们找到了一些解释。“光”的神秘缘于不了解，一旦知道了“光”背后的故事揭示了神秘，“光”就变得亲切而熟悉。又比如，什么是激光？什么是光纤？什么是光通信？不从事光电子科学专业的学习可能你还回答不了这样的问题，不过其实这些现象如今已经与我们的生活息息相关：2009年中央电视台春节联欢晚会绚丽的舞台效果，3D电影《阿凡达》描绘的栩栩如生的潘多拉星球，世界各地到处铺设的光缆，遍及世界各个角落为你我架起沟通桥梁的光网络等等。

　　我们越来越多的感受到“光”的神秘带给我们的惊喜，有些神秘是自然的，比如彩虹、蓝色的大海和天空，有些神秘是创造的，比如激光、光纤和光通信。神秘的光学自然现象激发了我们去探索其中的奥妙，当我们深入了解后可以进一步利用“光”更好的服务于我们。值得一提的是，科学是无止境的，“光”博大而精深，即便在今天我们也仅仅只能说是揭示了“光”神秘面纱的冰山一角。“光”的神秘吸引着越来越多的人去研究她关注她。

　　“光电子科学”专业旨在系统学习光电子学专业知识并用于实际的工程应用中。这里提及“光电子”是因为我们对“电”都很熟悉，电的发展已经非常成熟，光的发展需要依靠电，光与电的结合可以说是一种交叉，更确切的说是相互促进和补充。神秘而又熟悉的“光电子科学”已然常伴我们左右并与我们的生活发生着密切的联系，通过“光电子科学”专业的学习可以对一些神秘光学现象知其所以然，更重要的是要利用所以然进行创造并服务于我们的日常生活。

悠久而又年轻的“光电子科学”

　　光学是门既古老又年轻的学科，是物理学中的一个重要分支。很久很久以前《圣经》里就有这样一句话：崐神说，要有光，就有了光；古希腊人认为光具有客观现实性，随后毕达哥拉斯也对光进行了解释；之后出现了光的“微粒说”和“波动说”。随着激光和非线性光学的出现和发展，古老的光学重新焕发了生机，特别是光纤的出现和近年来光纤通信在全世界范围内的蓬勃发展，“光电子科学”越来越为人们所熟知，高速大容量光通信网快速发展，人们今天足不出户便可畅游高速便捷的互联网并进行网络聊天、网络游戏、电子商务等。如果说物理学悠久而美妙，那么“光电子科学”则年轻而富于激情，就像是十七八岁的青少年充满了朝气和希望。不经意间“光电子科学”已遍及我们生活的每个角落并对我们的生产生活产生了极其深刻的影响。年轻的“光电子科学”之所以发展迅速，与其优越性是分不开的。比如，激光加工技术相比于传统加工技术精度更高；光纤通信相比于其它通信手段具有高速大容量、中继距离长、抗干扰能力强、体积小、重量轻、易维护、价格低廉等无以伦比的优势。

诺贝尔奖颁给了光纤光学领域

　　对于“光电子科学”专业的人来说，2009年无疑是值得骄傲的。因为2009年的诺贝尔物理学奖颁发给了在光纤光学领域作出重要成果的英籍华裔科学家高锟，这应该是诺贝尔物理学奖首次颁发给在应用物理领域作出突破性成就的科学家，高锟因为在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得突破性成就而获此殊荣，而这正是推动今天光纤通信快速发展的原动力。诺贝尔物理学奖这一至高无上的荣耀足以说明光纤通信对于整个社会的发展、对于人们生活的改变起了多么巨大的推动作用。高锟“光纤之父”的美誉也传遍世界各地。

　　其实纵观100多年来的诺贝尔物理学奖我们不难发现：与光学直接或间接相关的获奖成果就有40多项。比如1921年爱因斯坦因为光电效应而获奖；1930年拉曼因为研究光散射和发现拉曼散射而获奖；1964年汤斯等因为揭示激光原理获奖；1981年肖洛和布鲁姆伯根因为非线性光学和发展激光光谱学而获奖；1997年朱棣文等因为发明用激光冷却俘获原子而获奖；2005年格劳伯因为量子光学、霍尔和汉斯因为精确光谱测量和激光光谱研究而获奖。等等这些获奖的光学研究工作对于物理学的发展起到了非常重要的作用。另外值得一提的是无论是相对论还是量子力学的建立，都与光学的发展密切相关。例如：相对论的基本假定之一就是光速不变原理；而量子力学的建立则是从对黑体辐射（普朗克）、氢原子的光谱结构（玻尔）以及光电效应（爱因斯坦）的讨论开始的。

　　诺贝尔物理奖频频颁给光学领域，“激光之父”（汤斯）、“量子光学之父”（格劳伯）、“光纤之父”（高锟）等美誉充分体现了光学在科学发展和科技进步中扮演的重要角色。2009年诺贝尔物理学奖颁给光纤光学领域则是对如今高速发展的“光电子科学”最好的肯定。

“光电子科学”的发展和前沿问题

　　“光电子科学”经过80年代与相关学科技术相互交叉渗透，经过90年代飞速发展，现如今在社会进步和信息化进程中起着越来越重要的作用，其发展现状简单来说可以用多元和快速来描述，可谓百花齐放、百鸟争鸣，一派欣欣向荣的大好景象。多元化的“光电子科学”包括激光技术、光纤通信和光网络、平板显示、光学成像、光电探测、光电材料、光电图像处理、光传感技术、生物医学光子学、光信息处理、光计算、光电集成等等，每一个领域又都发展迅速，日新月异。比如，激光技术是前沿科学技术发展不可缺少的支柱，作为光电子主导产品的激光器的发展，经历了多次变革之后，体积日益变小，功率不断增大，可靠性和功率得到了很大提高。现今，固体激光器的平均输出功率已从百瓦级提高到了千瓦级，半导体激光器的结构和性能也正在经历重大优化。与此同时，还开发出了实用价值高的新波长和宽带可调谐激光器，包括对人眼无伤害的1.54μm和2μm的激光器、蓝光激光器和X光激光器。光纤通信为信息化进程带来了重大变革，速率和容量相比于传统通信方式均发生了天翻地覆的飞跃，目前单根光纤传输的信息量已达到万亿位。光电集成方面，随着光通信等技术的发展，加之材料科学和制造技术的进展，使得在单一结构或单片衬底上集成光学、光电和电子元器件成为可能。预计到2020年，光电子集成回路和集成光路的发展速度将相当于20世纪70年代的微电子技术，多功能集成光学器件和光电子集成器件将系列化，集成光学信号处理速度将达到1 GHz。随着光存储技术、光互连技术以及光电子集成电路等关键技术的突破，先进的光计算机将成为现实，其运算速度和存储容量将分别比现在的电子计算机提高1000倍和百万倍！

　　“光电子科学”现在正处于快速发展的阶段，未来的发展仍会朝着高速率、大容量、多功能、大规模、集成化、低成本的方向迈进。21世纪是光子学的时代，“光电子科学”将成熟的电子学和新锐的光子学有机结合，相互促进，“光”的种种优越性将得以充分发挥，在可以预见的将来，“光电子科学”衍生的新学科和新技术势必会为科学的发展、社会的进步和人们生活质量的提高带来更多的惊喜。

　　随着“光电子科学”的神秘面纱一点点被揭开，我们了解和从中受惠的越来越多，然而更多的神秘、未知和不确定等着我们去探索，更多的新课题新方向等着我们去研究并加以应用：量子光通信、慢光、光存储、光学传感器、硅基光子学、光互联、飞秒阿秒激光、极限光学、光学隐身，等等这些将会吸引着越来越多的年轻人为之奋斗和挥洒青春。