? ? 在2020年9月9日上午舉行的中國國際光電高峰論壇上，中國工程院姜會林院士發(fā)布了《先進光電技術發(fā)展態(tài)勢研究》的精彩報告。

姜院士表示，20世紀70年代錢學森院士講21世紀光電子學將像20世紀的電子技術一樣得到突飛猛進的發(fā)展。

20世紀90年代，美國商務部曾經有一篇文章，指出誰在光電技術方面取得主動權，誰就將在21世紀的尖端科學較量中奪魁。2000年6月，日本《呼聲》月刊評論21世紀具有代表意義的主導產業(yè)第一是光電產業(yè)。

中國光學泰斗王大珩院士說：21世紀光電子技術將以年倍增的爆炸速度增長；大家都知道20世紀的微電子技術是遵照摩爾定律，一年半翻一番的速度增長。光電儀器儀表是工業(yè)生產的倍增器，是科學研究的先行官，是國防軍事的戰(zhàn)斗力，是社會生活的物化法官。后來又進一步闡明光學老又新，前程端似錦。

針對未來先進光電技術的發(fā)展態(tài)勢，姜院士總結為五個趨勢：“五新”，“五特”，“五多”，“五化”，“五域”。

一、“五新”

新材料，新工藝，新器件，新機理，新方法。

1、新材料。

2017年美國有一個案例，現(xiàn)在先進的半導體材料特別個性，推出了一類新的半導體材料，不但增強了光電器件太陽能電池板的功能，而且材料用量比和常規(guī)的節(jié)省了100倍。我想至少是節(jié)省10倍。

2、新工藝。

美國麻省理工學院新型的光纖制造工藝，將高速的光電半導體器件植入到織物當中。

北航王華明院士針對國家的特殊需求開發(fā)了數字孿生技術并獲得實際應用。

3、新器件。

日本對空間光通訊和光通信的要求，大靶面高速響應光電陣列探測器，在頻率響應范圍方面達到了20dB。

中科院光電研究所的超分辨成像光刻設備制作了光刻器件，在365納米波長下，實現(xiàn)了10納米以下尺寸的加工，做得非常好，而且也在航天航空用上了。

4、新機理。

激光通訊世界上現(xiàn)在是炒得很熱，可惜世界上各個國家都是一點對一點，到現(xiàn)在也沒有用在很多領域上，長春理工大學發(fā)明了一個特殊的光學天線，裝置也做出來了，所以專家評價是國內外首次提出。

5、新方法。

2013年美國的“支柱”微縮干涉光學成像項目，數百個直徑1mm的透鏡組成的陣列，不僅是尺寸、重量方面比傳統(tǒng)的望遠鏡提升了很多，而且分辨率提高了10倍以上，這也通過了地面模擬實驗。

長春光機所提出了了一個方法，錯開四分之一的位置，理論分辨率可以達到提高2倍，實際上也提高了1.8倍，這是一種新方法。

北京理工大學提出了虛實融合的，而且是瞬態(tài)干涉的復雜表面精密測量新方法，同時把變形的物質和這個面本身，折射半徑誤差也縮小了，測量還是非常好的。

二、“五特”

特小，特大，特精，特快，特高。

1、特小。

澳大利亞的衛(wèi)星光學結構納米傳感器研制出來了，而且可以植入人體穿戴設備中，幫助醫(yī)生檢測。

哈工大研究出來的“蟻群”微型機器人，長3微米，直徑2微米，做得很有用處。

2、特大。

歐洲南方天文臺共同建造的極大望遠鏡，直徑達到39米。

中國國家天文臺在貴州已經建成了，500米口徑，現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)了132顆脈沖星。

3、特精。

三星宣布7納米的極紫光外光刻工藝，后來荷蘭又發(fā)布線寬為3納米的光刻機。

上海理工大學設計的一種激光干涉儀。

長春理工大學的地面模擬系統(tǒng)，最高精度達到0.2角秒。

4、特快。

美國利用脈寬12FS，中心波長1.7微米的紅外激光作為驅動原理，獲得了53AS的孤立脈沖。

西安交通大學提出了新的壓縮超快時間光譜成像術。

中科院物理所測量紅外驅動的激光與高次諧波，產生光電子掃描條文達到了160as，這是對中國來說有代表性的，在世界上是有地位的。

5、特高。

長春理工大學室內做研究，在激光通訊方面能夠超高速，達到128G，而且靈敏度達到了-37.3dbm。我們國家實踐20號衛(wèi)星搭載的，和地面通信已經達到了10G，目前作為空間通信，用得最高的。

三、“五多”

多前沿，多維度，多譜段，多功能，多學科。

1、多前沿。

今年7月23日我們國家的長征五號，中國首次活性探測任務“天問一號”探測器發(fā)射了一個中高分辨率的相機對火星表面成像，第二個是探測磁場環(huán)境，還有光譜分析儀，主要對火星礦物組進行分析。歐洲航天局的“火星快車”在火星地表進行大范圍、三維立體拍照。

2、多維度。

美國西北農科大學用壓縮高光譜偏振成像，獲取目標的強度、光譜和偏振這些量子，這幾個緯度都獲得了，而且在偏振方面是全時段的光譜。

2018年長春理工大學將仿生技術和光學技術結合起來，做了蛾眼微結構，在龍蝦眼等方面都做了研究。

美國亞利桑那做的紅外偏振復合成像儀，也是全偏振都做到了。

3、多譜段。

美國海軍配備了光電多光譜瞄準系統(tǒng)，多譜段傳感器，近紅外等等這些配套設備，很全。中電11所全譜段的光譜成像儀，高分五號上已經用上了，從可見到紅外都有了。

瑞士發(fā)布了世界上最小最輕的多譜段無人機傳感器，用途很廣，而且綠光、黃光、紅外、近紅外都有了，軍用上也有很多用法。

4、多功能。

美國航天航空局向月球發(fā)射月球大氣與粉塵環(huán)境探測器，環(huán)境測距，通信多功能都實現(xiàn)了。

長春理工大學和西安交通大學，國家天文臺開展的天基空間碎片測量，通信一體化設計等技術研究。

5、多學科。

韓國發(fā)布了電腦驗光儀，把光學技術、影像技術、眼科監(jiān)測技術結合起來，這個儀器在人體檢測上用非常有用處，特別是電腦驗光，用起來特別方便。

中科院的計算光學重點實驗室，我國首個計算超分辨成像體制，光學成像載荷，這個做得不錯，在700KM的軌道高度從2.8米到1.4米，提高一倍的分辨率。繼承光學國家重點實驗室將微波和激光結合起來，建立了微波光子學，他們的波段0.8到31.1GHz的范圍，濾波都實現(xiàn)了。

四、“五化”

信息化，網絡化，自動化，數字化，智能化。

1、信息化。

德國的一家玻璃生產線上安裝上千個光學傳感器，整個空間沒有看見什么人，整個是信息化管理，所以他們說是信息化車間。長春理工大學研制出了車內車外信息系統(tǒng)，比如說民房方面，環(huán)境怎么樣，運行怎么樣，周圍有沒有其他干擾都可以看到這些數據參數。

2、網絡化。

美國的計劃把射頻激光結合起來，構建一個天空地海一體化的網絡。我們國家2018年已經決定，把網絡建成有800多顆衛(wèi)星的一體化網絡，四大系統(tǒng)網絡技術體系，網絡安全體系，網絡標準體系，網絡政策體系。在芬蘭召開的會議上，中國的華為公司提出6G時代，超出5G的物聯(lián)網，也就是萬物互聯(lián)，現(xiàn)在國際上也很重視。

3、自動化。

美國提出搞最強自動駕駛系統(tǒng)，他們也毫無掩飾，借助光學的力量，運行起來比上一代更安全。國防科技大學研制了無人駕駛汽車，做得很不錯。

總參61所實現(xiàn)了從北京到天津，從北京到鄭州都是往返無人實驗，獲得了圓滿成功。我國機器人視覺檢測技術，已經用于汽車零部件的自動檢測，這方面也做得非常好，都有自動檢測報告，實現(xiàn)了自動化管理。

4、數字化。

美國公布的數字偽裝系統(tǒng)，主要是迷惑對方，你搞人工智能嘛，我就搞這個?？吹綉?zhàn)機像云朵一樣，迷惑人工智能系統(tǒng)，把坦克、無人汽車或者是識別不出來，或者是隱身起來，所以總是有矛就有盾。

上海光學所在激光光束數字精密診斷方面取得了突出成果，把編碼分束、相位恢復算法結合起來。瑞士做的新型單兵數字偵查系統(tǒng)，很多功能都集成在一塊兒了，也配合單兵的數字地圖聯(lián)合使用，整個數字化已經用得很明顯了。

5、智能化。

美國麻省理工學院把人工智能與光學技術結合起來，使智能機器人能夠檢查他們以前從沒有見到過的隨機物體，在很多領域里面，徹底改變了現(xiàn)有機器人的勞動力水平。

我國光子人工智能芯片，團隊成員是清華、北大、北交大多高校的博士生組成，這個芯片的設計、加工、封裝，測試全部在國內完成。

當時評價是彎道超車，趕上世界或者是領先水平。以色列有一個智能槍瞄，能捕獲到市場中的目標，而且在自動化方面，已經往前走了一大步。

?五、“五域”

空間探測，海洋探測，光電顯示，醫(yī)療健康，智慧城市。

1、空間探測。

這是美國的太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)計劃，在今年實現(xiàn)低軌目標定位精度達到10米，高軌定位精度達到100米，這是了不起的精度，我們國家目前差距還是比較大的。2019年我們國家的嫦娥四號在月球背面，有創(chuàng)造性的所做的工作。而且是L2點進行測控和中繼通訊，傳回了世界第一章近距離的拍攝的月球背面的影像圖。

長春光學所近五年對寬幅相機也做得非常好，在850KM的高度上，超大幅寬的空間多光譜相機。

2、海洋探測。

美國激光雷達探測海洋里面的藻類，植物類的相關指標。通過發(fā)射激光脈沖等等來感知里面的藻類，指標表明激光雷達探測的海洋深度最高比衛(wèi)星遙感探測的海洋深度要提高很多，是后者的三倍。

沈陽自動化所研究的“海斗”號潛水器，最多的潛深達到了10767米，在世界上我們擁有第三個萬米級無人潛水器。

3、光電顯示。

韓國是全息圖顯示技術做的，大幅相機間距達到了微米級水平，象素是超過了25000ppi，應該說是很大的進步。

北京理工大學研制成功光學系統(tǒng)拼接頭盔和幾何波到超輕薄頭戴顯示樣機。

4、醫(yī)療健康。

日本廣電公司做的新款的光電心電圖機，采用光電技術，強大的分析程序等等，現(xiàn)在還是做得很好的，是高度自動化的光電身體檢測設備，對心電信號可以打印住結果的，這個用處就很大了。

5、智慧城市。

紐約市已經做了很多工作，把舊式收費電話廳改成了一個智能屏幕，而且發(fā)展成了全市最大的wifi網絡，安裝電子探測儀，實時偵測區(qū)內交通等等方面，智能交通方面還是邁了很大一步。

咱們國家是深圳市，一是信息基礎設施，強化整合大數據，人工智能，物聯(lián)網等信息技術，城市綜合信息數據平臺，高速寬帶網絡，全面探測感知體系，城市大數據，城市運行管理，智慧公共服務。目標很明確，就是一圖全面感知，一號走遍深圳，一鍵可知全局，一體運行聯(lián)動，一站創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，一屏智享生活。

杭州也被評為《中國新型智慧城市》白皮書里最智慧的城市。利用城市智慧大腦把智慧交通建起來了，效果很好，這些數據就不說了，而且在人臉支付方面也走在前面。

最后總結一下，總書記指出要把握數字化、網絡化智能化融合發(fā)展的契機，以信息化、智能化為杠桿，培育新動能。信息化已經成為全世界發(fā)展的主流，讓我們科技工作者繼續(xù)努力，勇攀高峰，努力促進光電技術發(fā)展，為信息化、智能化和人類社會進步貢獻力量。

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