光子学的发展对当代信息技术的影响介绍

　　把光子作为信息载体，是20世纪中的一个划时代变化，就是用光纤通信代替电缆和微波通信，简言之，信息的传输发生了本质性变革。光纤通信产业在国际上目前已有上百亿美元的年产值。在信息高速公路浪潮的推动下、高速公用通信网和数字数据网会很快发展，巨大的信息流多达1000Gb／s，由此对光纤通讯在速度和容量上提出了更高要求。 
　　本世纪70年代初由于低损耗的熔石英光纤和长寿命的半导体激光器的研制成功，使光通信成为可能。1978年前一条10公里长的光纤，最高传输率为1Gb/s，称为第一代光纤通信；三年以后第二代光纤通信由于应用了单模光纤和处于熔石英光纤最低色散波长（1。3um）的半导体激光器和探测器，光信号可以在光纤内以均匀速度传播，传输容量增加了近10倍；第三代光纤通信由于应用熔石英光纤的最低损耗波长（1。55um），配上该波长的半导体激光器，使无中继传输距离和传输容量又能好几倍的提高。
　　在本世纪末期由于光子学技术的发展，产生了光学放大器，特别是半导体激光器光泵的掺铒的光纤放大器（EDFA），由于光信号的直接放大，放大率达到30dB以上，不受信号偏振方向的影响，有很好的保真度，很快达到实用价值，另一项有重大实用价值的光纤通信的突破是波分复用技术，即同一路光纤中传输若干个不同波长的光信号。用外调制的分布反馈激光器（DFB）达到高的信号传输率，用光纤宽带耦合器将N 种波长的激光信号耦合入一条公用传输光纤，在信号终端用光纤栅滤器，分离出N个波长的载波激光，经检波器将信息解出。这种波分复用技术，使信息传输率增加了N倍。在光子集成回路再加入宽增益频带的铒光纤放大器，就可以达到高传输率容量（100Gb/s）和无中继长距离（＞100km）的光纤通信系统，可称为第四代光纤通信。
　　从传统的以光强度调制方式和直接检测方式的非相干光光纤通信改换成以相位调制方式和差分检测方式的相干光光纤通信，可使信号传递得更远。在相干光通信中需要有频率和相位稳定的激光光源。成功的相干光通信可使信息传递距离迈入1000公里的纪元。在一条理想的光纤内，“孤立子“（solition）可以无限远地传播。在光纤中孤立子的形状是由克尔效应和色散效应的补偿来保持。孤立子的强度衰减用光纤放大器来补偿。用皮秒（10 －12）激光脉冲，使孤立子彼此间不相互重叠。在“零误码“情况下，孤立子可以在光纤中传递万里之远。孤立子传输中同样可以用波分复用技术来增大传递信息的容量。相干光通信和孤立子光通信是第五代光通信，是跨入下世纪的光纤通信。 
　　3.光存储
　　20世纪末兴起的光存储，特别是光盘存储技术，将对信息的存取产生重大影响。光盘存储技术是数字化存储的取出。，与计算机直接连接。与磁存储相比较，它有存储容量大、寿命长、可替换、不易损坏等优点。近年来。在几次国际大容量数据存储会议上，对光存储和磁存储做了分析对比。一致认为在今后15年内是光盘和磁盘兼容的时期，到下世纪光盘存储有可能成为计算机等主要的外存设备。CD（compact disk）光盘系列和正在发展的DVD（digital versatile disk）已成为多媒体技术的主要介质，也已形成了上百亿元美元的产业。数字光盘存储技术正向更高存储密度和更高存取方向发展。最近蓝光半导体激光（GaN）有新的突破，适用于光盘存储读写用激光器将很快能实用化。因此，到下世纪，比现有存储密度高10倍（5英寸光盘可存储100亿比特）和存取速度高10倍（每秒1 亿比特）的可以擦除重写的光盘将获得应用。
　　随着光子学技术的发展，目前的热记录方式将向光子记录方式发展。下世纪的超高密度快速存储主要向以下几个方面发展；