光信息科学与技术学的是什么 铌酸锂光子芯片

相信光信息科学与技术学的是什么，铌酸锂光子芯片的知识很多朋友都不是很了解，今天恋上小编特意整理了这方面的知识，希望能帮助到大家!

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一、光信息科学与技术学的是什么

二、百纳米就好使！光芯片缓解芯片瓶颈难题

一、光信息科学与技术学的是什么

科学

光电信息科学

核定路与传妙本刻料善化读光电信息工程【编辑本期昌海丝医学集部分】培养目标：本专业培养扎实的数学、物理、电子和计算机基础知识，系统地掌握光信息处理技术的基本技能、现代电子技术和计算机应用技术，能从事科学研究、产品设计开发、生产技术或管理等方面的21世纪高级专门人才。

培养要求：本专业学生主要学习光信息科学与技术的基本理论和技术，熟悉光学、电子技术和计算机技术，受到科学实验和科学思维的训练，具有本学科和交叉学科的知识。科学研究和技术干手开发的基本能力。

毕业生应获得以下领域的知识和能力：

1、掌握数学、物理的基本理论和知识；

2.掌握光信息科学的基础知识和基本实验技能；

从3了解同类专业360问答的一般原理和知识；

谈征4、熟悉国家信息产业政策和国内外知识产权法律法规；

5、了解光信息科学技术的理论前沿、当前应用前景和最新动态，以及信息产业的发展现状；

6、掌握资料查询、文献检索和利用现代信息技术获取相关信息的基本方法；有一定的实验设计，创造实验条件，总结、整理和分析实验结果，撰写论文，参加学术交流。 [编辑本段]主要开设课程：高等数学、线性代数、普通物理、普通物理实验、机械制图、机械设计基础、数学物理方法、计算机原理及应用、计算机编程、电路原理、模拟电子电路、数字逻辑电路、信号与线性系统、自动控制原理、电子测量技术、数字信号处理与图论、数字图像处理技术、全息技术、光学设计、光学信息处理、激光原理等。

主要实践教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10-20周。

学习年限：四年

授予学位： 理学学士

季烈价格查李水丹选拔“光信息科学与技术”专业就业建议领域——光电产品与技术领域

全球光电技术产业市场规模已达1万亿美元。国外光电产业主要集中在美国、西欧和日本。近十年来，中国光电技术产品市场年增长率始终保持两位数的增长势头。随着信息光电技术、激光加工技术、激光医疗和光子生物学、激光全息、光电维度聚合、倍增传感、显示技术等光电技术的快速发展，以及光电技术与数字旧技术的结合和渗透、多媒体技术、机电技术等领域损害了我国光电产业市场可观、发展潜力巨大。 1、光电材料与光电器件（原子物理、量子力学、固体物理、半导体物理、光电功能材料与器件、激光原理、光学、非线性光学等）

（一）、我国光学光电材料研究已进入应用和产业化发展阶段。在：

半导体光电材料方面：我国用于集成电路（IC）和太阳能电池的单晶硅（Si）年产量约为400吨。用于光电器件的GaAs单晶、用于LED和LD的InP单晶、用于红色和绿色LED的GaP芯片材料已投入实用。针对蓝光LD和蓝光、绿光LED以及GaN、SiC等宽禁带半导体材料正在开发中。

在激光晶体材料方面：华北光电子技术研究所研制的Nd:YAG晶体毛坯性能指标达到国际先进水平。华博科技有限公司具备年产3000支YAG激光棒的量产能力。中国已成为钒酸钇（YVO4）晶体的主要生产国和出口国。中国科学院福建物质结构研究所研制出大尺寸YVO4单晶，并将其加工成偏振晶体器件。北京硕光特晶体科技有限公司建有一条年产200公斤的YVO4单晶生产线。上海光机所研制的掺钛蓝宝石激光晶体还出口到美国、日本、俄罗斯等国家。我国研制的Nd:YAG、Nd:YVO4激光晶体主要技术指标达到国际先进水平，出口产品数量约占国际市场的1/3。

非线性光学晶体方面：我国研制的偏硼酸钡（BBO）、三硼酸锂（LBO）等高品质非线性光学材料属国际首创，用于激光光源变频。可见光区。我国激光倍频、光学参量振荡、电光调Q、声光、电光器件用铌酸锂（LN）单晶年生产能力约为10吨。

光电材料发展重点：高功率、可调谐、LD泵浦和新波长激光晶体等；超高亮度（LED）、GaAs、Gap、半导体激光器（LD）用GaN基外延材料等； STN、TFT显示器液晶材料等；用于密集波分复用系统的G.655 非零色散位移光纤和大尺寸光纤预制棒。

（2）光学器件包括：光学仪器、光电探测仪器、光学遥感、遥测仪器、机器人视觉、光学探测与测量、夜视与侦察、微光夜视装置、红外夜视装置、高分辨率成像卫星、侦察相机、高灵敏度探测器平面阵列(FRA)、快速3D 模型测量；计量（定位、位置、线性、对准）；机器视觉（特征、方向和缺陷）；光学传感器（成分、温度、pH 检测等）。

1、光通信与光纤传感器件（光电传感技术、光纤通信原理与技术、光通信实验等）

这可以包括光纤电缆、光电材料、集成光电器件、光电元件、器件、光纤通信器件（光纤无源器件、光纤有源器件）、光纤传感器器件、光纤激光器、光收发器、光纤通信机及设备、光纤数据传输设备；光纤陀螺仪；光纤控制的相控阵雷达、光纤地面和卫星通信系统等。我国光纤通信企业320多家，其中光纤光缆企业193家，光电器件企业46家，光缆材料及配套企业22家。零部件企业、通信专用仪器仪表企业9家、光通信传输设备企业50家。产值240亿元，销售额262亿元。 “十一五”期间，我国光通信产业发展将重点关注光传输、光接入、光传输网络产品、光纤光缆、光电子器件五个方面。

2、激光器件及应用（光学、物理光学、非线性光学、激光原理与技术、光信息处理等）

包括激光器件（光纤、半导体、固体、气体、准分子等）、激光加工、激光全息、激光医疗仪器、激光测距、激光雷达、激光跟踪、激光制导、光学陀螺仪、交通控制系统、光学导航设备目前，我国从事激光技术研究和激光应用产品开发、生产的单位有400多家（不含激光视听设备生产单位），全国激光产品市场年销售额约为32.4亿元（此数据不包括激光视听设备、激光通信工程、激光条码检测以及激光医疗收入等激光二次效益）。

3、光信息输入与存储（电气电子技术、计算机技术、光学基础）

随着计算机、网络技术和数字媒体技术的发展，光学输入输出设备，如扫描仪、打印机、复印机、传真机、数码相机等办公自动化设备，以及CD-ROM等光存储产品、CD-RW和DVD-ROM光盘驱动器，以及用于记录和可重复读取的CD-R光盘驱动器，已迅速进入人们的生活和工作中。办公消费、娱乐等各类新型光电产品将成为21世纪人们生活的必需品。

数码相机行业市场发展迅速：国家计委制定了重点发展数码相机（DSC）行业的规划，进军数码相机市场。目前已具备研发数码相机关键部件、核心技术及配件的组织实力；重点项目包括：彩色显示器、专用IC、高性能球面透镜及打印机、碳粉等。

目前，中国从事数码相机研发和生产的厂商有：凤凰数码、喜马拉雅、海鸥、方正科技、清华紫光、联想集团、朝华科技、华旗信息、TCL、先科、明基等。中国有30多个品牌，大部分集中在家居市场。

国外企业相继在中国大陆投资建立数码相机生产线。这些公司包括：美能达、尼康、宾得、松下、三星、惠普、爱普生）、三洋、索尼、奥林巴斯、柯达、佳能、富士胶片等。

扫描仪市场稳定增长：扫描仪是计算机重要的外围产品之一，已成为技术成熟、市场应用稳定增长的光电产品中的重要产品。目前，全球著名扫描仪品牌Microtek、HP、AGFA、UMAX、Acer、EPSON、Canon等已陆续进入中国国内市场。方正、紫光等国内单位研发的扫描仪也正在成为扫描仪市场的重要品牌。

研发和生产扫描仪的厂商都拥有扫描仪生产技术和图像处理技术，因此包括数码相机、PC Camera在内的相关产品是当前扫描仪厂商寻求发展的替代产品。为了满足多功能PC周边光电输入/输出设备应用市场的需求，扫描仪产品未来必将向多功能复合应用方向发展。 4、光学显示材料与设备（电路基础、模拟电路、数字电路、微机原理与接口技术、光学等）

我国显示产业发展良好：

在液晶显示器（LCD）方面：我国液晶显示器产量占全球产量的25%。我国液晶显示器产业年销售额约为53.52亿元。

我国已能够生产满足宽温、低门槛等特殊要求的TN液晶材料，STN液晶材料也开始批量生产，结束了完全依赖进口的局面。国内薄膜晶体管（TFT）液晶材料仍处于实验室开发阶段。我国液晶材料年产能已超过40吨。国内主要企业有北京清华亚王液晶材料有限公司、西安近代化学研究所、石家庄利莱克液晶公司、烟台万润精细化工有限公司4家。

偏光片已进入稳定量产阶段。目前有广东富地日和偏光器件有限公司和深圳市深方乐凯光电材料有限公司两家生产企业，年销售面积75万平方米，销售额超过6000万元。

ITO导电玻璃是三大液晶材料中增长最快的，生产厂家有10多家，其中最大的是深圳市莱宝真空技术有限公司。ITO玻璃年产量376万平方米，总销售额约6亿元。 STN用导电玻璃基本满足国内需求。生产导电玻璃的成套设备具备实现国产化的能力。

此外，掩膜板、背光源、配向剂、密封胶、光刻胶等液晶相关材料的国内自给率也大幅提高。也就是说，据不完全统计，该地区从事生产的企业有7家，产值1.69亿元。

中国约有60家液晶显示器制造商。 2003年，北京京东方科技集团有限公司以3.8亿美元成功收购韩国现代显示技术有限公司TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器件）核心技术。开发区将建设TFT-LCD产业基地。未来10年，TFT-LCD将广泛应用于家用电器、电脑、数码相机、手机等行业。

日本、韩国、台湾等加速STN-LCD、TFT-LCD生产线向中国大陆转移。已建成或开工建设的生产线有14条，其中大部分为STN-LCD生产线，也有TN和彩色STN生产线。

发光二极管（LED）方面：近年来，我国LED产业呈现稳步增长态势。国内LED相关研究、开发、生产单位有300多家。大多数公司生产普通LED（采用GaP和GaAlAs芯片的发光二极管）。 ）。年产量达120亿件，销售额约40亿元。目前国内能够量产普通LED芯片的企业只有一家，那就是——联创光电股份有限公司，年产量约20亿颗。联创光电将成为国内白光照明、LED交通等产品品种最多、规模最大、产品档次和规模最大的LED制造商。

LED显示屏生产企业约有数十家。中国正在成为世界传统的LED生产、加工和供应基地之一。

我国生产的红、绿、橙、黄发光二极管产量约占世界产量的12%，蓝色发光二极管已研制成功。

等离子显示器（PDP）方面：等离子显示器（PDP）研发取得较大进展，42英寸PDP屏幕已开始生产。

在其他类型的显示器方面：如真空荧光显示器（VFD）、有机EL（OLED）、场致发射（FED）等，在科研和生产方面都取得了进展。 “十一五”期间，华展显示投资380亿元。

5、红外产品（电气电子技术、计算机技术、光学基础）

近年来，我国红外产品市场发展迅速。随着工业自动化的发展、热故障、热泄漏诊断的逐步推广以及技术保障体系的建立，红外测温仪、热像仪、热感电视等产品市场稳步增长。全国主要红外产品年销售额约8.5亿元人民币。

6. 照明与能源（原子物理、半导体物理、量子力学、固体物理、电路技术、光学基础）

高亮度、高效率的金卤灯、硫二聚体（微波放电）灯和发光二极管LED光源将逐步取代白炽灯，实现照明革命。发光材料、发光二极管及发光元件；

随着太阳能电池的发展，地球上的能源变得越来越稀缺。美国预测，到2050年，太阳能将占能源的一半。

光全息与全息存储（光学、物理光学、非线性光学、光信息处理、激光原理与技术）

二、百纳米就好使！光芯片缓解芯片瓶颈难题

作者|张双虎

IBM研发出2nm工艺芯片的消息尚未传出，而台积电及其合作伙伴就宣布在1nm以下工艺芯片上实现了技术突破。业界普遍认为，芯片技术日新月异的同时，也在一步步逼近其物理理论的极限。

近日，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）教授Tobias Kippenberg团队开发出一种利用氮化硅衬底制造集成光子电路（光子芯片）的技术，实现了创纪录的低光损耗和小芯片尺寸。相关研究发表在《自然通讯》上。

光子芯片迎头赶上，可能会帮助人们突破摩尔定律的“天花板”，开辟新的“赛道”。

“硅家族”与大马士革工艺

光子芯片通常由硅制成，硅富含地壳，具有良好的光学性能，但很难满足集成光子芯片所需的所有条件，因此出现了许多新材料来取代它们，例如氮化硅、二氧化硅、氮化铝、铌酸锂、碳化硅等

Tobias Kippenberg 的团队采用了氮化硅光子镶嵌工艺（photonic damascene process）。大马士革工艺是一种非常古老的工艺，可以追溯到阿拉伯人在武器和装饰品上制作的镶嵌物和彩色图画。在这个过程中，先画出图形的轮廓，然后将色料镶嵌到轮廓中，然后打磨，这样就可以得到色彩缤纷的图案。

“大马士革工艺思想被应用于早期由铜制成的电子电路的制造中。在研究中，我们将氮化硅大马士革工艺应用于集成光电路的制造，并获得了极低的光学损耗。”论文第一作者刘俊秋博士洛桑联邦理工学院微纳技术中心的教授向中国科学报记者表示，“利用这项技术，我们创造了光损耗仅为1dB/m的集成光路，创下了所有非线性光子集成材料的记录。”

利用这项新技术，研究人员在5 毫米见方的芯片上制造了高品质因数微谐振器和超过一米长的波导。他们还报告了90% 的制造良率，这对于未来扩大工业生产规模至关重要。

“超低损耗氮化硅集成光子芯片对于未来的通信、计算和6G技术至关重要。此类光子芯片可以将信息编码为光，然后通过光纤进行传输，成为光通信部分的核心部件”。刘俊秋说道。

光子集成是第一位的

“电子芯片工作时，可以理解为电信号输入到芯片中进行处理，如存储、读取、计算等，然后输出。同样，光子芯片将光信号输入到芯片中用于数据传输、存储、计算和输出芯片。刘俊秋表示，“与电子芯片相比，光子芯片起步较晚，但有自己独特的优势。”

科学家认为，光具有天然的并行处理能力和成熟的波分复用技术，大大提高了光子芯片的数据处理能力、容量和带宽。光波的波长、频率、偏振态和相位等信息可以表示不同的数据，并可用作非常有效的通信种子源。

“光子芯片具有计算速度高、功耗低、延迟低的特点，并且不易受温度、电磁场和噪声变化的影响。”中科创星董事总经理张思深表示，“光子芯片不需要追求工艺尺寸的限制。尺寸缩小，你就有更多的性能空间。”

“与电子芯片相比，光学芯片在通信、激光雷达、传感、图像分析等许多领域具有独特的优势。”刘俊秋解释说，光芯片的速度可以达到100G，比电芯片快很多。在光通道上编码更多的信息，承载更多的信息，并且比电子芯片消耗更少的功率。因为光在传输过程中不会产生任何热效应，这与电子不同，而且光与光之间没有相互作用，也不会受到背景电磁场的干扰。

刘俊秋团队利用氮化硅光学芯片构建光学神经网络，利用卷积神经网络求解矩阵，然后应用到浮雕滤镜中。相关成果于今年1月发表在《自然》杂志上。

“我们向系统输入一个图像信号，通过浮雕滤波器，会加强高频信号，削弱低频信号，即达到强化图像边缘的目的。例如，一张汽车的照片，它原来的车灯内部结构你可能看不出来。在经过浮雕滤镜处理的新图像中，车灯的内部结构得到了加强。”刘俊秋表示，“这证明氮化硅光子芯片在光神经网络和深度学习方面有良好的应用。”

除了人工智能之外，光子芯片广泛应用于激光雷达、微波滤波器、毫米波发生、天文光谱仪校准、低噪声微波发生，还可以用作中红外双梳光谱仪测量气体成分。如果应用于光学相干断层扫描，可以看到生物组织的结构。也可作为数据中心交换机进行数据调节。

两条赛道的竞争与合作

刘俊秋表示，通俗地说，手机或电脑中处理信息主要是利用电子芯片，但信息的传输需要光纤。因此，此时就需要进行电光转换。 “目前，光和电分在两条‘轨道’上，各有各的应用场景。”

“英特尔数据中心使用的集成半导体激光器现在将电信号转换为光信号，然后进行数据处理、编码和传输。英特尔每年向全球发送数千万个这样的集成半导体激光器芯片。”刘俊秋表示，“与传统分立‘光-电-光’处理方式相比，光子集成电路降低了复杂度，提高了可靠性，可以以更低的成本构建节点更多的新型网络结构。虽然目前还处于成熟阶段，但它不可避免地会成为光器件的主流发展趋势。”

“在逻辑计算领域，未来的趋势是光电子集成结合，实现全光计算还需要很长时间。”张思申说，“一般来说，光子芯片可以取代电子芯片。”

刘俊秋认为，从架构上可以看出光子芯片系统整体非常复杂。光子芯片系统中有光源、处理器和探测器，还需要各种材料之间的集成和协调。很少有单独的研究单位能够构建和准备整个系统。在制造工艺方面，虽然两者的工艺和复杂程度相似，但光子芯片的结构要求不像电芯片那么严格，一般在数百纳米量级。因此，光子芯片不必像电子芯片那样使用极紫外光刻（EUV）。

“光的波长在数百纳米到一微米的数量级，这限制了光子器件的集成密度。但这也意味着光学芯片不依赖于最先进的半导体工艺，例如极紫外光刻机。 ”刘俊秋表示，“这大大降低了对先进技术的依赖，一定程度上缓解了目前芯片发展的瓶颈。”

此外，光子芯片提供了芯片设计架构的新思路，完全颠覆了原有的设计理念，拥有更多的设计创意空间。

“光有光的优点，电有电的优点。光的优点是稳定，不易受外界影响。同时，这也是光的缺点，也就是说，人们想要操纵光并改变它的状态，但手段非常有限。”刘俊秋表示，“在一些应用场景中，两者也会竞争，比如神经网络。但更多的时候，两者是合作的。光芯片技术还没有电芯片那么成熟，所以存在很多未知因素。未来两者之间应该能很好地结合起来。”

对此，中科院微电子研究所研究员、集成电路先导工艺研发中心副主任罗军也持有同样的观点。

“电子集成电路和光子集成电路之间存在互补关系。”罗军告诉《中国科学报》。在新‘赛道’上跑出更好的成绩。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-21973-z

以上就是关于光信息科学与技术学的是什么的知识，后面我们会继续为大家整理关于铌酸锂光子芯片的知识，希望能够帮助到大家！