光子学

研究光子行为及其应用的学科
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光子学（photonics）是研究作为信息和能量载体的光子的行为及其应用的学科。光子学及其发展的相关技术即光子技术具有丰富的内涵和广阔的应用前景。20世纪70年代，随着高速摄影技术的发展，半导体激光器、光通信器件、光电探测器和新材料的研制、应用和提高，光子学应运而生。1970年8月，在美国戴维营举行的第9届国际高速摄影会议上荷兰科学家L.波德瓦特首次提出光子学的定义规范，认为光子学是研究以光子为信息载体的科学。随后，他又说明以光子作为能量载体的亦应属于光子学的研究内容。

内容

光子学包括光的产生、发射、传输、调变、信号处理、切换、放大及传感，光不单纯是粒子，也不只是波动，光兼具二者的特性。光子学包括从紫外线、可见光到远红外线之间所有频谱的应用。大部分的应用是在可见光及近红外线。

特点

光子不同于电子，它属于玻色子，不荷电，不存在电磁串扰，没有静止质量，能在自由空间传播，速度等于光速。光子比电子具有更大的信息容量和速率。作为信息载体，光比电的信息容量要高出3—4个量级（一般可见光的频率为5×10赫，而处于微波段的电磁波频率仅为10赫量级），光子具有极快的响应能力。电子脉冲宽度一般在纳秒量级，其传输速率限定在吉比特/秒量级；而光脉冲宽度可到皮秒、飞秒甚至阿秒的量级。所以，用光子作为信息载体，传输速率可达几个吉比特每秒，甚至几十个太比特每秒都是可能的。光子具有超强的并行性和互连能力。电子带电荷，相互之间存在库仑作用力，使得电子彼此间无法交连。而光子无电荷，具有良好的空间相容性和并行性。此外，光在时间和空间上的特性，可形成反演相位共轭波，在波前畸变校正和自适应控制等信息处理领域有独特的应用；光的干涉、衍射、偏振和双折射、光折变效应等，也产生一系列新的应用。