光電子信息材料發展綜述

孫一凡

摘要：目前蓬勃發展并且廣泛普及的計算技術、工業自動化以及信息網絡技術均離不開電子信息材料的應用。而這一領域的涉及規模還有所處的水平被視為觀測一個國家未來前進趨勢的關鍵指標，同時也是體現國家綜合實力的重要參考點，其可以歸類于創新領域還有國際競爭顯著的材料領域。伴隨電子學朝著光電子學進軍，光電子信息材料于今后的若干年中同樣將處于主導地位，并迅速成為應用最廣泛以及前途最明朗的信息材料。本文由光電子信息材料的發展狀況入手，分析了這一領域多類應用的特性，并解讀了今后該領域的發展趨勢。

關鍵詞：光電子信息；信息材料；前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.150

1前言

處于社會持續進步以及經濟突飛猛進的現代生活中，信息技術不斷革新著我們的生活狀態。這一領域由誕生到目前的蓬勃發展，均離不開無線電電子學還有微電子學的基本原理。伴隨科技水平的顯著提升，超大容量以及便捷的信息技術迅速更新換代，這給電子學以及微電子學提出了相應的挑戰。另一方面，由于電子學朝著光電子學的進軍，使得信息技術的拓展獲得了新的曙光。由光學結合電子學而誕生了光電子學技術，隨即帶來了新興的信息材料。

2發展進程

有關光電子的激增能夠追溯到1986年，日本在這一領域的進程推進了超過百分之三十，而美國緊跟其后，僅1987年砷化鎵半導體的銷售金額高達4.8億美元。到了1992年這一數據更新到了19.2億美元。日本在設定探索規劃中的發展優先級時將前沿新材料以及生物工程擺在前列。這里面的先進信息處理技術涵蓋了光電子材料，日本在這一領域的推進明顯走在了世界的前列。

3光電子檢測和傳感材料

由外界獲得諸如光、電、機械還有化學的目標量，同時把它們變換成合理的，并且讓操作相對便捷的信息形式，這一過程就是光電子檢測以及傳感材料發揮的基本作用。而面向這一模塊的基本要求為抗干擾以及高速響應。未來信息載體從電朝著光過渡是大勢所趨。

（1）光電子探測和傳感器材料。光電探測器一直集中于光電倍增管的應用，依照波長情況相應地使用Cs-O及Sb-Cs等材料來組建光電陰極面，同時利用玻璃纖維面板溝通每一級增強器，通過帶有Ph的微通道管刺激電子束。光學纖維傳感器于靈敏水平還有抵抗干擾性能上顯著提升，現下應用最廣泛的光學纖維傳感材料大致包括低損耗石英玻璃以及氟化物玻璃。想要顯著地加強光纖的靈敏水平還有選擇性，就應該著手研發具備某些特性的光纖。

（2）激光材料。多類激光材料被應用在生產波長各異、功率不同還有多種類型的激光器。光電子信息技術離不開半導體激光器的使用，這是由于它體積微小、方便集成以及響應時間短。投入到大功率以及高能量固體激光器的基本涉及激光晶體還有激光玻璃。另外的固體激光材料基本包含新興的調諧激光晶體。當下出現的調諧激光晶體的種類繁多，然而可以應用在室溫環境中的并不多見，其中表現出良好發展勢態的包括：Ti³⁺、Mg₂Si₂O₄等。

4光存儲以及顯示材料

（1）磁記錄材料。現下于計算機中實現的二進制數據存儲內，半導體的動態存儲器被廣泛投入到內存的應用中，而外存基本通過磁記錄來實現，也就是我們所說的硬磁盤以及軟磁盤。

（2）光存儲材料。照相微縮屬于光學存貯信息起步階段的應用，激光的誕生可以追溯到60年代，此時的熱門為光全息存貯手法，其屬于密集、三維信息的保存，然而在靈敏水平還有時耗方面無法達到人們日益膨脹的信息瀏覽量的要求。到了80年代，新興的數字化光盤存貯技術成為了最前沿的手法，其利用調制激光束通過光點的途徑將信息匯集于光學圓盤鍍膜介質上。這一技術表現出超大容量，并且在可靠性方面尤為突出，另外還有生命周期長的特點。

（3）光電子顯示材料。光電子顯示材料的集中實踐領域為計算機終端顯示器，還涉及固體平面電視。而現下基本是投入到電致發光材料方面，需要具備突出的電光轉換效率以及優越的發光亮度，進而通過稀土以及過渡元素的引入實現以上性能，通過離子束敏化的途徑提升能量轉化效果。

5光電子信息傳輸材料

光纖通信誕生意味著信息傳輸迎來了一次新生，其彰顯出諸如容量豐富、輕便、突出的抗電磁干擾能力以及保密工作完善等優勢。這一領域的出現還有迅速成長帶動了現代信息高速公路的蓬勃成長，并已經成為進一步拓展的基礎內容。這里面低損耗的光學纖維于光纖通信方面起到了不可或缺的作用。

6信息的運算以及處理材料

光電子的運轉還有計算基本全靠非線性光學介質依照外部獲取的光、電、磁場還有聲音等目標的改變來完成。當下投入實踐的非線性光學材料涉及兩方面：其一屬于無機非線性光學材料，像是偏硼酸礬就歸類于此；其二為非線性半導體材料。當下處于熱門的包括諸如尿素的有機非線性材料。

光學數字計算屬于面向數字運算還有光的合二為一的處理，其中光學雙穩態器件與相關介質充當了開關、存儲以及邏輯模塊的重要構成單元。以上提及的介質是由像是InSb、ZnSe等的半導體構成。最近幾年中，通過光學穩態裝置而接連構筑出放大器、功率限制器還有光電效應器件。

7結語

根據以上內容的分析，信息材料目前由信息材料以及微電子信息材料朝著光電子信息材料方面過渡，同時電子信息材料領域不斷拓展，出現了一定規模的產業。新興的光電子信息材料面向光纖通信領域的發展持續精進，同樣出現了一定規模的產業。由最前沿的光纖通信方面來看，材料依然居于核心環節。而由光存貯角度來看，磁盤與高性能光盤表現出激烈的競爭，進而演變為計算機外部的基本組成模塊，以上結果離不開相關領域的材料研究的持續精進與發展。雖然光學計算以及處理材料現下依然停滯于實驗環節中而沒有大規模推廣，然而在未來的實踐中，其一定會于全光計算機以及光電混合計算機中起到不可替代的作用。