1.3 光电子技术的发展与展望
光电子技术正以无与伦比的速度迅速发展，1976年美国在波士顿和华盛顿之间铺设了第一条光纤通信线路，全长1200km，传输速率为44Mbit/s。当时的第一根光纤仅可供两人通话，而现在世界上最先进的“波分复用”技术，已能使上亿人通过一对光纤实现同时通话。
大规模光纤用户网络方案是：①光纤到路边，然后用铜线连接到住宅的支线；②光纤到商业用户，然后用双绞线连接到用户；③光纤到家庭，这是光纤用户网的最终方案。这些就是“信息高速公路”建设的基础。光通信、光存储和光电显示技术的兴起和它们在近几十年来的飞快发展，已使人们认识到光电子学技术的重要性和它广阔的发展前景，并且成为光电子领域的支柱产业。
就信息高速传输而言，目前，实用化波分复用系统最大波道数已达80个，美国朗讯已推出80个波长的波分复用系统。从理论上讲，光纤全部可用频段达25THz，为无线通信全部频段的800多倍，具有巨大的优势。在光连接器、光耦合器、光发射/接收器、光放大器等器件方面也取得了长足的进步。最近，光纤喇曼放大器成功地应用于高密度波分复用技术系统中，富士通在211×10Gbit/s的高密度波分复用技术系统中，使无中继传输距离从50km增加到80km，系统传输距离达到7200km。
在高速信息传输系统中，光交换器件也是关键部分之一。近年来，在光交叉连接（OXC）和光分插复用（OADM）中所必需的光交换器件，其性能不断提高，在插入损耗、隔离度、消光比、偏振敏感性、尺寸等方面均具有良好的性能。日本NTT的研究人员利用二维阵列实现了超过1000个输入通道的自由空间光交换实验系统。在光连接器和光耦合器技术上也已能满足高速的信息传输的要求。目前利用光子集成技术已制成了应用于光电系统的多波长激光器列阵、光探测器列阵、波导光栅路由器等器件，使用这样的集成芯片大大加强了光电系统的数据传输能力。
在光通信中，远距离和高比特率一直是人们努力追求的方向，而且正在为21世纪信息时代的需求研制各种新的光通信系统。在光纤通信领域中，波分复用系统及其技术的突飞猛进，使得宽频带大容量通信光纤系统达到技术高峰。大容量波分复用光纤通信系统样机，将是全球通信网的主要骨架。另一方面，光孤子通信系统的研究是目前光纤通信研究最活跃的领域。由于光孤子脉冲传输不变形的特性，再加上光放大和光脉冲压缩技术，将极大地提高传输速率和大幅度增加无中继的传输距离。
近年来，由于光电子技术不断地向前发展，出现了很多新的发展趋势和研究热点。在光互连和光计算领域的研究方面，国外的研究人员已经开始研究在路由器中用全光学矩阵开关来取代原有的电开关，并在光计算方面也取得了进展。在因特网迅速发展的今天，信息快速入网和出网的分派能力决定系统所传输的巨大信息量能实时利用的有效性。光纤通信和光子连接技术将更加成熟，光交换设备、光探测器和调制器将大大优化电子系统。这些光子元件将与电子元件一同制造在光电芯片上。其优点之一就是具有很高的输入输出能力，能够处理大量信息。而且，将来光子信息处理将有效地扩展和延伸到电子领域。
我们将看到靠光来控制光的新趋势，而它正是光子逻辑功能的关键。未来这种趋势将完全形成，光子逻辑功能也将完全成熟。非线性光器件使我们得以间接地用光来控制光。这些器件使我们能够用光来控制电子，进而在原子层上再用这些电子来控制光。在很多应用中，光子逻辑将比电子显示出更佳的特性。这种趋势显示了光子处理器能够广泛用于执行图像识别这类复杂任务上。可以预见这种处理器可用于诸如话音、图像处理等平行图形识别上。因此，现代信息载体技术经历了电子学、光电子学两个阶段的发展，第三阶段将步入光子学阶段，即光子技术将成为信息的载体技术。而不论是现在的光电子技术还是将来的光子技术，作为信息的载体，其发展的关键都是信息高速处理技术。这是信息载体技术发展的必然趋势，光电子将是今后电子技术与通信技术的核心。
随着光电技术及空间技术的发展，空间光通信又成为下一代光通信的重要发展领域。空间光通信包括星际间、卫星间、卫星与地面站以及地面站之间的激光通信和地面无线光通信等。在通信上，由于激光与微波相比具有独特的优点以及空间通信诸多问题的解决，可以预见激光通信将逐步取代微波通信成为星际通信的主要手段，而量子保密通信也将得到应用。美国、欧洲和日本均先后建立了星际间模拟通信系统。如美国麻省理工学院林肯实验室建立的LITE装置，采用30mW LD激光器、8in（20.3cm）口径望远镜，传输速率200Mbit/s。模拟星际间通信距离40000km。在空间光通信方面，国外目前卫星激光通信已经从理论研究进入到应用基础研究的试验阶段，发展日新月异。卫星激光通信的出现是现代信息社会对大容量、远距离、低成本通信的需求必然结果，而它的优点也表明了它能够承担此重任，但就目前技术水平来看还有许多技术关键尚待解决，要进入实用化阶段还有一段较长的时间。
激光研究正朝着前所未有的超快、超强、短波长、宽调谐和小型化的方向发展。在拓展波长上，如能在远紫外的X光波段研制成功新型光源或激光器，则在生物学、化学和物理结构等多方面的研究以及在半导体器件光刻应用开拓上将获得重大进展。可调谐激光主要以全固化宽调谐激光器为研究重点，理想的器件是波长可任意调谐和功率可任意控制，这类激光器在激光分离同位素、化学、生物学、材料科学及医学上有重要应用。
在军事光电子技术中，精确光电制导武器的发展正朝着防区外发射武器、直接碰撞动能拦截器、天基红外探测预警系统、机载红外反导探测系统方向发展。
（1）防区外发射武器
这种新一代精确制导武器除已研制完成并投入使用的AGM-130、斯拉姆、陆军战术导弹系统外，正在发展的还有防区外发射多用途撒布器、反装甲战斧巡航导弹以及远射程火炮制导导弹等。在新型的精确制导武器发展中，大多数制导方案是用惯导/全球定位系统接收机作为中段制导，用红外成像或毫米波作为末制导。
（2）直接碰撞动能拦截器
所谓动能拦截器（KI），通常是指新一代高层拦截防空导弹的末级。国外在研的新一代具有反导能力的防空导弹大都采用动能拦截器技术，而且主要采用红外成像探测技术，包括中波（3～5μm）、长波（8～12μm）以及中、长波复合探测技术。例如，美国战区高空区域防御（T HAAD）系统导引头采用中波红外寻的器，而大气层外动能杀伤拦截器（ERIS）则采用长波红外寻的器，在大气层内外拦截器（EZI）采用中波与长波红外复合导引头。由于红外探测距离远、精度高，美国已把它视为反战术导弹的一种主要探测和跟踪手段。
（3）天基红外探测预警系统
红外预警卫星作为探测弹道导弹飞行轨迹，在现代立体战争中起着其他设备无法替代的作用。海湾战争中爱国者导弹成功地击落飞毛腿导弹，其主要的原因之一就在于美国国防支援计划（DSP）红外预警卫星及早地探测到导弹的发射。美国正在从海湾战争中美国国防支援计划卫星暴露出的许多问题（例如实时传输数据、对短程小导弹的探测能力等问题）入手，一方面改进国防支援计划系统，增设地面移动接收站；另一方面提出天基红外系统（SBIRS）计划，其目的是要代替美国国防支援计划卫星。
（4）机载红外反导探测系统
机载红外预警和监视系统方面红外搜索跟踪系统是迅速探测、预警、定位和识别红外威胁源的关键技术，而且将装备在现有的预警机上，成为机载反导红外探测预警系统。海湾战争期间，尽管美国国防支援计划预警卫星能够观察到飞毛腿导弹的发射和飞行方面，但不能知道导弹的落点。为此，美国一方面积极改进预警卫星；另一方面积极发展机载反导探测系统，其中包括：第一，用于机载激光拦截战术弹道导弹的助推段红外探测系统；第二，用于攻击战术弹道导弹发射车的红外探测系统；第三，用于巡航导弹发射的预警红外系统；第四，正在研究把预警卫星和机载红外焦平面阵列传感器的数据融合问题；最后，红外探测与激光测距相结合，提高定位精度。美国机载反导探测、跟踪、预警技术正在从单一雷达探测向红外、激光探测方向发展。
随着高技术武器装备的发展，从总体上看，光电子武器装备正朝着智能化方向发展。目前世界上智能化程度最高的武器装备，不仅能自动寻得攻击目标，还具有一定的逻辑判断、推理和识别能力。在实施攻击时，不仅可以准确的命中目标，而且还可以进行协助判断、多目标选择和自适应抗干扰，在选择命中点时，能自动寻找目标最易损最薄弱或最关键的部位，以获得极高的作战效能。除智能化方向外，无人驾驶战车、无人驾驶飞机和无人驾驶潜水艇等方向都是21世纪武器装备必将发展的方向。所有这些支撑技术都是光电技术，如红外热像仪、激光雷达、电视摄像机、光计算机、光神经网络等。美国机器人技术有限公司董事长罗伯特·芬克尔斯坦说：“军用机器人的应用有可能改变战争的性质。”在地面作战中，可能会出现“机器人部队”。甚至有人设想，未来战争中的突击部队将是一支遥控的机器人装甲部队，跟随其后的才是由人组成的部队。
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，国际上光子信息处理器件的产值将达到可与电子信息器件产值相比拟的程度，到21世纪中期，光子产业将超过电子产业的规模和影响。所以说，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，为人类美好的未来做出更大的贡献。