摘要 ：文章介紹了光子學在通信、存儲、信息處理和計算中的應用，論述了光子學的開拓對信息技術發(fā)展的深遠影響，指出了從電子信息時代向光子信息時代發(fā)展的趨勢。 
　　早期的光學主要研究物質的宏觀光學特性，如光的折射、反射、衍射、成像和照明等，較少研究其微觀的物理原因。隨著本世紀60年代初激光的出現(xiàn)，人們著重于研究光子與物質相互作用、光子的本質。以及光子的產(chǎn)生、傳播、探測等微觀機制。本世紀下半葉光學向光子學方向的開拓，十分類似于本世紀上半葉電學向電子學的開拓、其科學及技術意義都十分深遠。 
　　本世紀以來，信息工程依靠電子學和微電子學技術，如通信是從無線電到微波，存儲是從磁芯到半導體集成。運算發(fā)展是從電子管到大規(guī)模集成電路的電子計算機等等，所以。目前談到信息技術都稱為電子信息技術。從技術特征而言，我們正處于電子信息時代，其特征為信息的載體是電子。 
　　光子學（photonics）從最早的定義（“光子學是以光子作為信息載體的一門系統(tǒng)性科學“）1970年第九界國際高速攝影會議提出）就已緊密地信息科學技術聯(lián)系在一起了。當代社會和經(jīng)濟發(fā)展中，信息的容量劇增，隨著高容量和高速度的信息發(fā)展，電子學（electronics）和微電子學（microelectronics）顯出局限性。由于光子的速度要快得多，光的頻率比無線電的頻率高得多，為提高傳播速度和載波密度，由電子到光子是發(fā)展的必然趨勢，它會使信息技術的發(fā)展產(chǎn)生突破。目前，信息的探測、傳輸、存儲、顯示、運算和處理已由光子和電子共同參于來完成，所產(chǎn)生的光電子學（optoelectronics）技術已應用在信息領域。今后將更注意光子的作用，繼光電子學后，光子學技術正在崛起。如美國把“電子和光子材料“、微電子學和光電子學“列為國家關鍵技術。認為“光子學在國家關鍵技術，認為“光子學在國家安全與經(jīng)濟競爭方面有著深遠的意義和潛力“。通信和計算機研究與發(fā)展的末來屬于光子學領域“從電子學到光電子學和光子學是跨世紀的發(fā)展。 
　　1.光子學器件 
　　光子學技術主要包含光子學的產(chǎn)生、探測、傳輸、控制和處理，因而必須有相應的光子學器件。與電子學器件相比，光子學器件中光子的運用不受回路分布延遲的影響（一般為10－9s），光子在固體中傳輸速度為10 12cm/s左右，光子學器件的時間響應和單道超大容量要比電子學器件高得多，這對信息技術發(fā)展有很大的推動作用。
高密度高相干性的激光光源始終對光信息工程起重要作用，特別是半導體激光器。人們熟知。由于有了低閾值，低功耗，長壽命及快響應的半導體激光器，使光纖通信成為現(xiàn)實，并以0。8um,1.3um和 1.55um的激光光源形成三個光通信的窗口，由于有高功率單模半導體激光器，才使光盤存儲技術實用化，并且目前高密度光存儲的發(fā)展以半導體激光波長的縮短（從0。8um到0.65um和0.5um）為標志，形成三代光盤存儲技術，多量子阱器件，高密度垂直腔面發(fā)射器，量子級聯(lián)器件、微腔輻射與微腔光子動力學器件的發(fā)展，可以不斷降低激光閾值，提高激光轉換效率與輸出功率，擴展波段，改善線寬。實現(xiàn)激光光源的陣列化和集成化。
　　非線性波導光學的發(fā)展，探索弱光非線性效應和材料，特別是在低維和納米材料中的光學非線性增強，可以研制出超高速光開關、空間光調(diào)制器，集成光子回路和光學雙穩(wěn)態(tài)器件等，人工微結構的光子晶體可以用來控制或定域光子態(tài)。由此制成光子控制器件。 
　　模擬微電子集成器件，把不同功能的光子器件通過內(nèi)部光波導互連，制成了一個光子集成芯片，包括激光器與光子接受器、放大器、調(diào)制器和光開關等。目前光子集成器件主要應用各種電光效應，也離不開電的操作，因此實用的光子集成芯片必須配之相應的電子回路和成熟的微電子技術于終端處理。即大型的光電子集成系統(tǒng)。 
　　2.光通信