光電子材料與器件技術(shù)對于社會(huì)進(jìn)步和整體科技發(fā)展影響巨大，該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展與安全以及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展影響深刻，并具有良好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。
上世紀(jì)80年代初以氮化鎵材料P－型摻雜的突破為起點(diǎn)，以高效率藍(lán)綠光發(fā)光二極管和藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的研制成功標(biāo)志著第三代半導(dǎo)體材料的興起。如用高效率藍(lán)、綠、紅光發(fā)光二極管制作的超大屏幕全色顯示，可用于室內(nèi)室外各種場合的動(dòng)態(tài)信息顯示。高效率白光發(fā)光二極管作為新型高效節(jié)能固體光源，使用壽命超過十萬小時(shí)，為白熾燈耗電的1／5～1／10，達(dá)到了節(jié)約資源、減少環(huán)境污染雙重目的，在世界范圍內(nèi)將引發(fā)照明電光源的一場劃時(shí)代的革命。據(jù)專家預(yù)測，在未來10年
里，氮化鎵材料將成為市場增幅最快的半導(dǎo)體材料，到2006年將達(dá)到30億美元的產(chǎn)值，占化合物半導(dǎo)體市場總額的20％。同時(shí)，作為新型光顯示、光存儲(chǔ)、光照明、光探測器件，可促進(jìn)上千億美元相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)的新產(chǎn)業(yè)的形成。
光纖通信技術(shù)作為現(xiàn)代信息社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)，特別是作為世界各國正在實(shí)施的“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”建設(shè)的重要組成部分，備受重視和關(guān)注。在我國，光纖通信市場以每年超過20％的速度遞增。到2001年底，全國敷設(shè)光纜總量達(dá)146萬千米，全國長途光纜網(wǎng)通達(dá)全國除少數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)外的縣以上城市。光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為我國當(dāng)代信息領(lǐng)域的支柱技術(shù)。
據(jù)了解，光電子材料與器件技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展特點(diǎn)是對基礎(chǔ)突破和工藝創(chuàng)新的依賴性強(qiáng)，因此國家“863”新材料領(lǐng)域辦確立了四個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的方向：人工晶體和全固態(tài)激光器、寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光和激光、光電集成材料和器件、密集波分復(fù)用以及光通訊用關(guān)鍵器件。
寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光和激光方面，研究以GaN基藍(lán)光和綠光LED器件制備技術(shù)的有兩個(gè)單位取得突破性進(jìn)展。清華大學(xué)的羅毅教授所主持的項(xiàng)目組成功地將20mA電流時(shí)二極管正向電壓降低到3.5V左右，反向漏電流降低到4uA以下。優(yōu)化生長條件及器件制作工藝，提高了亮度，使得LED的亮度得到了成倍的增長，達(dá)到藍(lán)光管的發(fā)光功率在2mW以上，綠光管的發(fā)光功率在1mW以上。目前，該項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化成果也很顯著，已獲得1000萬產(chǎn)值，50萬稅收和100萬利潤。中科院物理研究所的陳弘教授項(xiàng)目組采用了與國際上不同的三步生長法，較大程度地提高了GaN緩沖層的質(zhì)量，使得該層的X射線掃描半峰寬達(dá)到了182秒。同時(shí)使發(fā)光二極管的發(fā)光效率提高到了3mW（20mA），透明電極的材料的透過率超過70％，改善了藍(lán)寶石減薄后的平整度，提高劃片的成品率達(dá)到80％，并實(shí)現(xiàn)了300萬人民幣的小批量銷售。
光電集成芯片技術(shù)是光纖通信的最核心技術(shù)，是我國發(fā)展光纖通信產(chǎn)業(yè)必須取得突破的戰(zhàn)略性技術(shù)。“十五”863計(jì)劃光電子材料及器件主題將這一關(guān)鍵技術(shù)列為重大研究課題，在第一批立項(xiàng)啟動(dòng)的課題中，東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所、武漢郵電科學(xué)研究院、中科院半導(dǎo)體所、電子十三所等多家國內(nèi)最具優(yōu)勢的研發(fā)、制造和應(yīng)用單位聯(lián)合承擔(dān)了光電集成芯片技術(shù)這一重大研究課題。經(jīng)過一年多的共同努力，已經(jīng)取得全面進(jìn)展，取得一系列研究成果。
在光子集成（PIC）方面，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所和清華大學(xué)承擔(dān)的高速DFB＋EA集成光源芯片及模塊均取得了階段性進(jìn)展。同時(shí)，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所與上海新傲科技有限公司合作，在光子集成SOI材料規(guī)�；a(chǎn)技術(shù)方面，引進(jìn)基于SIMOX技術(shù)的整條SOI圓片生產(chǎn)線，通過較為深入的研究，生產(chǎn)出了厚膜SOI圓片需要的襯底，并初步完成了光通信用厚膜SOI圓片樣品的開發(fā)。武漢郵電科學(xué)研究院已完成了40通道陣列波導(dǎo)光柵（AWG）復(fù)用／解復(fù)用器芯片及模塊目標(biāo)產(chǎn)品研制的設(shè)計(jì)和相關(guān)準(zhǔn)備工作。
高速和密集波分復(fù)用系統(tǒng)用通訊光電子器件技術(shù)研究。以武漢郵電科學(xué)研究院為代表的相關(guān)國內(nèi)最具優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)和研究單位聯(lián)合承擔(dān)了這一重大課題。經(jīng)過努力，目前各項(xiàng)目取得全面進(jìn)展，部分項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于原定計(jì)劃，而且不少項(xiàng)目還根據(jù)實(shí)際市場和技術(shù)發(fā)展的需要，動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究，并在項(xiàng)目研究階段性成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了規(guī)�；a(chǎn)技術(shù)研究，開發(fā)出如：分布式喇曼光纖放大器、超寬帶（S＋C＋L波段）光纖放大器、新型密集波分復(fù)用／解復(fù)用器件、色散／偏振模色散補(bǔ)償技術(shù)等，多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、總體技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國際同類先進(jìn)水平的實(shí)用產(chǎn)品并推向市場，從而為這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)，有力地支持了中國在高速和密集波分復(fù)用系統(tǒng)方面的研究和開發(fā)，并對原有光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的升級(jí)改造起到積極的促進(jìn)作用。
有專家說，進(jìn)入21世紀(jì)，以人工晶體為基礎(chǔ)材料的全固態(tài)激光器向?qū)嵱没焖侔l(fā)展。作為替代傳統(tǒng)激光器的新一代激光光源，全固態(tài)激光器的發(fā)展趨勢是高功率、多波長、寬調(diào)諧、長壽命、高穩(wěn)定性；而對于作為其基礎(chǔ)材料的人工晶體，趨勢是發(fā)展半導(dǎo)體激光泵浦的激光晶體和紫外、深紫外以及中紅外波段非線性光學(xué)晶體。這一項(xiàng)目的相關(guān)課題已于2002年全面啟動(dòng)。
在2001年啟動(dòng)的項(xiàng)目中，南開大學(xué)孔勇發(fā)所負(fù)責(zé)的“大尺寸、高均勻性近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的生長與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”項(xiàng)目利用氣相傳輸平衡處理技術(shù)能夠一次同時(shí)處理20mm′20mm′1.2mm的同成分鈮酸鋰晶體片20片，其［Li2O］的含量在49.95mol％以上，均勻性達(dá)到±0.02mol％。處理的摻鎂鈮酸鋰晶片的抗光折變能力超過了26MW／cm2，比同成分鈮酸鋰晶體高6個(gè)量級(jí)以上，比被譽(yù)為“中國之星”的高摻鎂鈮酸鋰晶體高4個(gè)量級(jí)以上，為目前已有文獻(xiàn)報(bào)道之最，稱之為“中國之星Ⅱ”，將大幅度提升全固態(tài)激光器的性能。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所馬曉宇所負(fù)責(zé)的“808nm連續(xù)100W光纖輸出大功率激光二極管列陣模塊產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”完成了高質(zhì)量多片MOCVD外延生長技術(shù)研究、高亮度列陣器件的制作技術(shù)研究以及高效率LD列陣光纖耦合技術(shù)研究，研制出808nm40W／條的樣品，并研制出光纖耦合輸出30W列陣模塊樣品。閾值電流是10A，工作電流為48A時(shí)，耦合后激光二極管線列陣的出纖功率為30W，耦合效率為75％，光纖的數(shù)值孔徑為0.11毫米，出光口徑是1.07毫米。中心波長808.20nm，半峰值全寬度（FWHM）2.3nm。這一重要指標(biāo)的突破為人工晶體和全固態(tài)激光器的研究和開發(fā)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。
我國在人工晶體材料領(lǐng)域具有傳統(tǒng)優(yōu)勢：在紫外深紫外非線性光學(xué)晶體材料和人工微結(jié)構(gòu)非線性光學(xué)晶體材料研究方面在國際上保持領(lǐng)先地位，數(shù)種重要的非線性光學(xué)晶體材料是由我國科學(xué)家發(fā)明的，并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；多種人工晶體的生長技術(shù)居國際先進(jìn)水平，一些重要晶體滿足了國內(nèi)重大工程需求，一批高技術(shù)晶體已成為產(chǎn)品，在國際上享有盛譽(yù)，但晶體后加工技術(shù)是我國的薄弱環(huán)節(jié)，目前主要以晶體坯料或半成品形式出口，產(chǎn)值和效益還有很大發(fā)展?jié)摿�；在全固態(tài)激光器件和應(yīng)用研究方面基本與國外同步，中、小功率綠光全固態(tài)激光器已經(jīng)形成批量生產(chǎn)能力。隨著國際競爭的日趨激烈，我國在人工晶體方面仍存在前瞻性新材料和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料研發(fā)能力不足的問題，急需加大創(chuàng)新力度，加快發(fā)展速度，獲得更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
上世紀(jì)80年代初以氮化鎵材料P－型摻雜的突破為起點(diǎn)，以高效率藍(lán)綠光發(fā)光二極管和藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的研制成功標(biāo)志著第三代半導(dǎo)體材料的興起。如用高效率藍(lán)、綠、紅光發(fā)光二極管制作的超大屏幕全色顯示，可用于室內(nèi)室外各種場合的動(dòng)態(tài)信息顯示。高效率白光發(fā)光二極管作為新型高效節(jié)能固體光源，使用壽命超過十萬小時(shí)，為白熾燈耗電的1／5～1／10，達(dá)到了節(jié)約資源、減少環(huán)境污染雙重目的，在世界范圍內(nèi)將引發(fā)照明電光源的一場劃時(shí)代的革命。據(jù)專家預(yù)測，在未來10年
里，氮化鎵材料將成為市場增幅最快的半導(dǎo)體材料，到2006年將達(dá)到30億美元的產(chǎn)值，占化合物半導(dǎo)體市場總額的20％。同時(shí)，作為新型光顯示、光存儲(chǔ)、光照明、光探測器件，可促進(jìn)上千億美元相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)的新產(chǎn)業(yè)的形成。
光纖通信技術(shù)作為現(xiàn)代信息社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)，特別是作為世界各國正在實(shí)施的“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”建設(shè)的重要組成部分，備受重視和關(guān)注。在我國，光纖通信市場以每年超過20％的速度遞增。到2001年底，全國敷設(shè)光纜總量達(dá)146萬千米，全國長途光纜網(wǎng)通達(dá)全國除少數(shù)偏遠(yuǎn)地區(qū)外的縣以上城市。光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為我國當(dāng)代信息領(lǐng)域的支柱技術(shù)。
據(jù)了解，光電子材料與器件技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展特點(diǎn)是對基礎(chǔ)突破和工藝創(chuàng)新的依賴性強(qiáng)，因此國家“863”新材料領(lǐng)域辦確立了四個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的方向：人工晶體和全固態(tài)激光器、寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光和激光、光電集成材料和器件、密集波分復(fù)用以及光通訊用關(guān)鍵器件。
寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)光和激光方面，研究以GaN基藍(lán)光和綠光LED器件制備技術(shù)的有兩個(gè)單位取得突破性進(jìn)展。清華大學(xué)的羅毅教授所主持的項(xiàng)目組成功地將20mA電流時(shí)二極管正向電壓降低到3.5V左右，反向漏電流降低到4uA以下。優(yōu)化生長條件及器件制作工藝，提高了亮度，使得LED的亮度得到了成倍的增長，達(dá)到藍(lán)光管的發(fā)光功率在2mW以上，綠光管的發(fā)光功率在1mW以上。目前，該項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化成果也很顯著，已獲得1000萬產(chǎn)值，50萬稅收和100萬利潤。中科院物理研究所的陳弘教授項(xiàng)目組采用了與國際上不同的三步生長法，較大程度地提高了GaN緩沖層的質(zhì)量，使得該層的X射線掃描半峰寬達(dá)到了182秒。同時(shí)使發(fā)光二極管的發(fā)光效率提高到了3mW（20mA），透明電極的材料的透過率超過70％，改善了藍(lán)寶石減薄后的平整度，提高劃片的成品率達(dá)到80％，并實(shí)現(xiàn)了300萬人民幣的小批量銷售。
光電集成芯片技術(shù)是光纖通信的最核心技術(shù)，是我國發(fā)展光纖通信產(chǎn)業(yè)必須取得突破的戰(zhàn)略性技術(shù)。“十五”863計(jì)劃光電子材料及器件主題將這一關(guān)鍵技術(shù)列為重大研究課題，在第一批立項(xiàng)啟動(dòng)的課題中，東南大學(xué)射頻與光電集成電路研究所、武漢郵電科學(xué)研究院、中科院半導(dǎo)體所、電子十三所等多家國內(nèi)最具優(yōu)勢的研發(fā)、制造和應(yīng)用單位聯(lián)合承擔(dān)了光電集成芯片技術(shù)這一重大研究課題。經(jīng)過一年多的共同努力，已經(jīng)取得全面進(jìn)展，取得一系列研究成果。
在光子集成（PIC）方面，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所和清華大學(xué)承擔(dān)的高速DFB＋EA集成光源芯片及模塊均取得了階段性進(jìn)展。同時(shí)，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所與上海新傲科技有限公司合作，在光子集成SOI材料規(guī)�；a(chǎn)技術(shù)方面，引進(jìn)基于SIMOX技術(shù)的整條SOI圓片生產(chǎn)線，通過較為深入的研究，生產(chǎn)出了厚膜SOI圓片需要的襯底，并初步完成了光通信用厚膜SOI圓片樣品的開發(fā)。武漢郵電科學(xué)研究院已完成了40通道陣列波導(dǎo)光柵（AWG）復(fù)用／解復(fù)用器芯片及模塊目標(biāo)產(chǎn)品研制的設(shè)計(jì)和相關(guān)準(zhǔn)備工作。
高速和密集波分復(fù)用系統(tǒng)用通訊光電子器件技術(shù)研究。以武漢郵電科學(xué)研究院為代表的相關(guān)國內(nèi)最具優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)和研究單位聯(lián)合承擔(dān)了這一重大課題。經(jīng)過努力，目前各項(xiàng)目取得全面進(jìn)展，部分項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于原定計(jì)劃，而且不少項(xiàng)目還根據(jù)實(shí)際市場和技術(shù)發(fā)展的需要，動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究，并在項(xiàng)目研究階段性成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了規(guī)�；a(chǎn)技術(shù)研究，開發(fā)出如：分布式喇曼光纖放大器、超寬帶（S＋C＋L波段）光纖放大器、新型密集波分復(fù)用／解復(fù)用器件、色散／偏振模色散補(bǔ)償技術(shù)等，多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、總體技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國際同類先進(jìn)水平的實(shí)用產(chǎn)品并推向市場，從而為這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)，有力地支持了中國在高速和密集波分復(fù)用系統(tǒng)方面的研究和開發(fā)，并對原有光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的升級(jí)改造起到積極的促進(jìn)作用。
有專家說，進(jìn)入21世紀(jì)，以人工晶體為基礎(chǔ)材料的全固態(tài)激光器向?qū)嵱没焖侔l(fā)展。作為替代傳統(tǒng)激光器的新一代激光光源，全固態(tài)激光器的發(fā)展趨勢是高功率、多波長、寬調(diào)諧、長壽命、高穩(wěn)定性；而對于作為其基礎(chǔ)材料的人工晶體，趨勢是發(fā)展半導(dǎo)體激光泵浦的激光晶體和紫外、深紫外以及中紅外波段非線性光學(xué)晶體。這一項(xiàng)目的相關(guān)課題已于2002年全面啟動(dòng)。
在2001年啟動(dòng)的項(xiàng)目中，南開大學(xué)孔勇發(fā)所負(fù)責(zé)的“大尺寸、高均勻性近化學(xué)計(jì)量比鈮酸鋰晶體的生長與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”項(xiàng)目利用氣相傳輸平衡處理技術(shù)能夠一次同時(shí)處理20mm′20mm′1.2mm的同成分鈮酸鋰晶體片20片，其［Li2O］的含量在49.95mol％以上，均勻性達(dá)到±0.02mol％。處理的摻鎂鈮酸鋰晶片的抗光折變能力超過了26MW／cm2，比同成分鈮酸鋰晶體高6個(gè)量級(jí)以上，比被譽(yù)為“中國之星”的高摻鎂鈮酸鋰晶體高4個(gè)量級(jí)以上，為目前已有文獻(xiàn)報(bào)道之最，稱之為“中國之星Ⅱ”，將大幅度提升全固態(tài)激光器的性能。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所馬曉宇所負(fù)責(zé)的“808nm連續(xù)100W光纖輸出大功率激光二極管列陣模塊產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”完成了高質(zhì)量多片MOCVD外延生長技術(shù)研究、高亮度列陣器件的制作技術(shù)研究以及高效率LD列陣光纖耦合技術(shù)研究，研制出808nm40W／條的樣品，并研制出光纖耦合輸出30W列陣模塊樣品。閾值電流是10A，工作電流為48A時(shí)，耦合后激光二極管線列陣的出纖功率為30W，耦合效率為75％，光纖的數(shù)值孔徑為0.11毫米，出光口徑是1.07毫米。中心波長808.20nm，半峰值全寬度（FWHM）2.3nm。這一重要指標(biāo)的突破為人工晶體和全固態(tài)激光器的研究和開發(fā)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。
我國在人工晶體材料領(lǐng)域具有傳統(tǒng)優(yōu)勢：在紫外深紫外非線性光學(xué)晶體材料和人工微結(jié)構(gòu)非線性光學(xué)晶體材料研究方面在國際上保持領(lǐng)先地位，數(shù)種重要的非線性光學(xué)晶體材料是由我國科學(xué)家發(fā)明的，并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；多種人工晶體的生長技術(shù)居國際先進(jìn)水平，一些重要晶體滿足了國內(nèi)重大工程需求，一批高技術(shù)晶體已成為產(chǎn)品，在國際上享有盛譽(yù)，但晶體后加工技術(shù)是我國的薄弱環(huán)節(jié)，目前主要以晶體坯料或半成品形式出口，產(chǎn)值和效益還有很大發(fā)展?jié)摿�；在全固態(tài)激光器件和應(yīng)用研究方面基本與國外同步，中、小功率綠光全固態(tài)激光器已經(jīng)形成批量生產(chǎn)能力。隨著國際競爭的日趨激烈，我國在人工晶體方面仍存在前瞻性新材料和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料研發(fā)能力不足的問題，急需加大創(chuàng)新力度，加快發(fā)展速度，獲得更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
