【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................46（六）企業(yè)積累 ..............................................................................................................................46十、結(jié)論與建議 .................................................................................................................465 / 50國家光電子信息產(chǎn)業(yè)基地（ 武 漢 中 國 光 谷 ） 總體發(fā)展規(guī)劃 （征求意見稿）二 OOO 年五月為全面落實(shí)鄧小平同志關(guān)于“高科技領(lǐng)域的一個(gè)突破，帶動(dòng)一批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展”的重要思想，根據(jù)《中共中央國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》以及《2022——2022 年湖北省技術(shù)創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》的精神，按照中共湖北省委、省政府，中共武漢市委、市政府決定以光電子信息產(chǎn)業(yè)為突破口，依托武漢地區(qū)已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)我國光電子信息產(chǎn)業(yè)基地（中國光谷 COV）的指示，特制定本規(guī)劃。本規(guī)劃時(shí)間為 2022 年到 2022 年，并展望到 2022 年。一、導(dǎo)言 光電子技術(shù)是未來信息技術(shù)的核心技術(shù)?，F(xiàn)代信息技術(shù)經(jīng)歷了電子學(xué)、光電子學(xué)兩個(gè)階段的發(fā)展，即將步入光子學(xué)新階段。科學(xué)家預(yù)測(cè)，21 世紀(jì)將是光電子技術(shù)得到飛躍發(fā)展的世紀(jì)。光子作為信息和能量的載體，產(chǎn)生了信息光子學(xué)和能量光子學(xué)，二者都在按自己的規(guī)律和市場(chǎng)需求向前發(fā)展，推動(dòng)建立了一個(gè)規(guī)模迅速擴(kuò)大的前所未有的現(xiàn)代光電子交叉學(xué)科和光電子信息產(chǎn)業(yè)。因此，光電子是未來信息技術(shù)的核心，它將在眾多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中起領(lǐng)頭作用。 光電子信息產(chǎn)業(yè)是適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。目前，作為信息和能量載體的光電子，在信息的光顯示、光存儲(chǔ)和激光上，已經(jīng)形成了新興的光電子工業(yè)，對(duì)各個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)變革、國家安全乃至整個(gè)社會(huì)發(fā)展起著難以估量的關(guān)鍵作用。美國已經(jīng)把電子和光子材料，微電子和光電子學(xué)列為國家關(guān)鍵技術(shù)，認(rèn)為光子學(xué)在國家安全與經(jīng)濟(jì)競爭方面有著深遠(yuǎn)的意義與潛力。專家預(yù)測(cè)：以光電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在 2022 年達(dá)到 50000 億美元，成為 21 世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)，光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再6 / 50次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命和進(jìn)步。 光電子信息產(chǎn)業(yè)是未來國際競爭的制高點(diǎn)。目前世界上眾多的國家和地區(qū)的通信、光電子企業(yè)正在加緊策劃實(shí)施光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，力求占據(jù)制高點(diǎn)和競爭的主動(dòng)地位。美國在亞利桑那州建立了“光谷” ，法國也在籌建“光電谷” ，日本、英國、中國臺(tái)灣也早已瞄準(zhǔn)世界光電子產(chǎn)業(yè)的巨大市場(chǎng)和潛在價(jià)值，正加緊實(shí)施本國本地區(qū)的發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃。現(xiàn)實(shí)告訴我們，世界光電子產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入一個(gè)富于機(jī)遇與挑戰(zhàn)的關(guān)鍵時(shí)期。 我國在光電子技術(shù)方面是與國際水平差距相對(duì)較小的一個(gè)領(lǐng)域，與發(fā)達(dá)國家?guī)缀跬瑫r(shí)起步。在激光、光纖光纜、光電器件等領(lǐng)域已達(dá)以或接近國際先進(jìn)水平。但是，由于我國制造技術(shù)落后，材料水平有限，產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直不大。而國際上光電子產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入加速發(fā)展階段，留給我們的時(shí)間只有 35 年，如果我們不在目前產(chǎn)業(yè)化前期的技術(shù)發(fā)展階段抓緊進(jìn)入，就會(huì)失去大好時(shí)機(jī)。因此，加快建設(shè)我國的光電子信息產(chǎn)業(yè)基地對(duì)于我國既是重大機(jī)遇，也是十分緊迫的任務(wù)?！肮韫取钡某霈F(xiàn)促進(jìn)了微電子工業(yè)的迅速發(fā)展，并直接產(chǎn)生美國的新經(jīng)濟(jì)。建設(shè)中國光谷，通過聚集式發(fā)展可以使我國在光電子信息產(chǎn)業(yè)獲得超常規(guī)的發(fā)展，增強(qiáng)我國的國際競爭實(shí)力。面對(duì)加入WTO 的挑戰(zhàn)，只有充分利用我國已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，集中優(yōu)勢(shì)資源，才能形成突破，在未來的高新技術(shù)領(lǐng)域占一席之地。 二、建設(shè)中國光谷的技術(shù)和市場(chǎng)背景 （一）光電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì) 信息光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)光纖光纜領(lǐng)域：從目前光纖通信技術(shù)已得到迅速發(fā)展。1998 年美國朗訊公司發(fā)明了全波光纖，在 12801650nm 的整個(gè)帶寬內(nèi)的平均損耗，目前所使用的光纖帶寬（4080nm）只占能用帶寬的 20%以下。目前，密集波分復(fù)用技術(shù)（ＤＷＤＭ）和摻鉺光纖放大器技術(shù)（ＥＤＦＡ）已取得突破性進(jìn)展并得到廣泛的應(yīng)用。在7 / 50ＤＷＤＭ系統(tǒng)和光傳輸設(shè)備中，光電技術(shù)的比例將從過去比重不到１０％達(dá)到９０％。一種全新的、無需進(jìn)行任何光電變換的光波通信“全光通信” ，由于波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器技術(shù)的進(jìn)展，也日趨成熟，將在橫跨太平洋和大西洋的通信系統(tǒng)上首次使用，給全球的通信業(yè)帶來蓬勃生機(jī)。光纖通信技術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初人們的預(yù)料，光纖已經(jīng)成為通信網(wǎng)的重要傳輸媒介?，F(xiàn)在世界上大約有６０％的通信業(yè)務(wù)經(jīng)光纖傳輸，到２０世紀(jì)末將達(dá)到８５％。信息網(wǎng)絡(luò)化領(lǐng)域：隨著電視、圖像、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的增加，對(duì)傳輸容量的需求在日新月異地提高。密集波分復(fù)用技術(shù)（DMDM）已成為發(fā)展的主流，其發(fā)展趨勢(shì)是通道數(shù)為數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)率為 。隨著 IP OVER DWDM 的呼聲日高，給未來寬帶信息通信網(wǎng)的發(fā)展帶來巨大的沖擊，也給眾多中、小型企業(yè)在 DWDM 大市場(chǎng)上帶來無限商機(jī)。 新型光子集成和光電子集成芯片領(lǐng)域：小規(guī)模集成度的 PIC 器件組件近年已在市場(chǎng)上出現(xiàn)，其發(fā)展方向是更高集成度 PIC 和OEIC，多波長的半導(dǎo)體激光器陣列，半導(dǎo)體激光器與高速調(diào)制器集成芯片，集成光接收機(jī)陣列等。同時(shí)更復(fù)雜的三維集成系統(tǒng)芯片的研制也已啟動(dòng)，這就是通過在 PIC 或 OEIC 中引入微機(jī)械單元，從而構(gòu)成功能齊備的微型光機(jī)電集成系統(tǒng)（MOEMS）這種新型器件一旦獲得突破，將使現(xiàn)今龐大的設(shè)備、儀器實(shí)現(xiàn)微型化和單片化。98 年國際市場(chǎng)上已有 MOEMS 器件如高性能的光濾波器，帶波長選擇性的光接收器等商品出售。 光顯示和光存儲(chǔ)領(lǐng)域：藍(lán)、綠色 LED、LD 的發(fā)展迅猛。藍(lán)光LED 的市場(chǎng)售價(jià)不斷下降，藍(lán)紫光 LD（400nm，5mW，萬小時(shí)壽命，5000 美元售價(jià)）已進(jìn)入市場(chǎng)。藍(lán)綠色發(fā)光器件有十分巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，包括大型全色顯示屏，下一代 DVD 等，以藍(lán)光 LED 為基礎(chǔ)的白光“半導(dǎo)體燈”已成為世界上各大照明燈光公司全力開發(fā)的節(jié)能光源，它的應(yīng)用普及將引起能源領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。以 GAN 為代表的寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)在顯示、存儲(chǔ)和大功率、高溫、高速電子器件將形8 / 50成新的經(jīng)濟(jì)生長點(diǎn)。在平板顯示器領(lǐng)域，除 LED 屏之外，等離子體顯示、場(chǎng)發(fā)射顯示和液晶顯示技術(shù)也都在發(fā)展，爭奪數(shù)字高清晰度電視和監(jiān)視屏的大市場(chǎng)。 紅外探測(cè)器領(lǐng)域：室溫紅外焦平面探測(cè)器列陣技術(shù)將有較大發(fā)展。長期以來，由于紅外探測(cè)器列陣技術(shù)難度高、制備困難、使用條件苛刻（需低溫制冷） ，很難獲得民用市場(chǎng)。近年來隨著微加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，敏感元微型化、熱分離構(gòu)造的采用使非制冷紅外焦平面器件的靈敏度響應(yīng)和速度大幅度改善。非制冷焦平面的溫度分辨 NETD 指標(biāo)在室溫環(huán)境下（∽）已經(jīng)接近 77K 制冷的碲鎘汞水平（∽） ，達(dá)到滿足幾乎所有民用紅外市場(chǎng)的需求水平。紅外探測(cè)器列陣也在環(huán)境監(jiān)測(cè)、保安、汽車駕駛、電力等工農(nóng)業(yè)民用領(lǐng)域有十分巨大的應(yīng)用。能量光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)能量光電子自 1960 美國休斯頓實(shí)驗(yàn)室研制出世界第一臺(tái)紅寶石激光器之后，相繼研制開發(fā)了半導(dǎo)體激光器、CO 2激光器、YAG 激光器和高功率 CO2激光器。由于具有相干性好、單色性好、高亮度等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，激光在工業(yè)和醫(yī)療方面的應(yīng)用前景非常可觀，可用來切割、焊接、打孔、熱處理、劃片、光刻以及用來進(jìn)行手術(shù)、鎮(zhèn)痛、理療等治療。特別是高功率激光器的研制成功，為激光加工技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了條件。激光加工設(shè)備將沿著高功率、高光束質(zhì)量、高可靠、智能化、低成本的方向發(fā)展。工業(yè)加工 CO2激光器及其成套設(shè)備、燈泵浦和半導(dǎo)體激光器、泵浦固體激光器將是主流產(chǎn)品。 美國、日本、德國三個(gè)國家激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展代表了當(dāng)今世界激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。美國在激光醫(yī)療及激光檢測(cè)方面占首位，而德國則在激光材料加工方面占首位。小功率激光器是美國占優(yōu)勢(shì),500 瓦以上用于材料加工的高功率激光器是德國占優(yōu)勢(shì)，而小功率半導(dǎo)體激光器則是日本占優(yōu)勢(shì)。1998 年全世界激光器銷售額為 38 億美元，其中半導(dǎo)體激光器為 億美元，非半導(dǎo)體激光器為 億美元，比 1997 年增長9 / 5019%。半導(dǎo)體激光器主要應(yīng)用于：通信（占 64%） ，光存貯（占%） ；非半導(dǎo)體激光器主要應(yīng)用于：激光材料加工（占 %）,激光醫(yī)療(占 %),科學(xué)研究(占 %)。1999 年，世界激光器銷售 49 億，預(yù)計(jì) 2022 年將達(dá)到 63 億。目前國內(nèi)從事激光器及激光應(yīng)用設(shè)備生產(chǎn)的單位約 500 多家，其中生產(chǎn)激光音像設(shè)備的就有 380 多家，其它激光設(shè)備的有 150 多家，國家級(jí)的激光工程技術(shù)研究中心有四個(gè)，各種類型的激光加工站有 120 多家。全國有 21 個(gè)省、市、地區(qū)生產(chǎn)和銷售激光產(chǎn)品，主要集中在湖北、上海、江蘇和北京地區(qū)。 光電子材料和元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)光電子器件是光通信的關(guān)鍵部份 世界光電子器件的發(fā)展趨勢(shì)可用兩點(diǎn)概括：一、繼續(xù)通過能帶工程使各種新型的人構(gòu)改性半導(dǎo)體材料如異質(zhì)結(jié)構(gòu)、量子阱（線、點(diǎn)）和超晶格材料等得以實(shí)現(xiàn)，并用以研制高性能的器件；二、更為關(guān)鍵的是要象微電子一樣實(shí)現(xiàn)集成化。目前將功能不同的若干光電子器件通過內(nèi)部光波互連，優(yōu)化集成在一個(gè)芯片上的光子集成芯片（PIC）正在迅速發(fā)展。再下一步將是研制光子集成芯片和微電子集成芯片的共融體即光電子集成芯片（OEIC） ，這將突破分立器件的功能局限，使芯片的功能提高、功耗降低，成品率和可靠性極大改善。根據(jù)技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的預(yù)測(cè)，今后幾年將是信息光電子器件大發(fā)展的時(shí)期，尤其以下幾個(gè)方面將是熱點(diǎn)。光子學(xué)及光通信器件 光子學(xué)技術(shù)主要包括光子的產(chǎn)生、探測(cè)、控制和處理，因此，必須有相應(yīng)的光子學(xué)器件，光子學(xué)器件的時(shí)間響應(yīng)和單道超大容量要比電子學(xué)器件高得多，這對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。高密度高相干性的激光光源始終對(duì)光信息工程起重要作用，特別是半導(dǎo)體激光器。多量子阱器件、高密度垂直腔面發(fā)射器、量子級(jí)聯(lián)器件、微腔輻射與微腔光子動(dòng)力學(xué)器件的發(fā)展，可以不斷降低激光閾值、提高激光轉(zhuǎn)換效率與輸出功率、擴(kuò)展波段、改善模式、壓縮線寬、實(shí)現(xiàn)激光光源的陣列化和集成化。計(jì)算機(jī)正向著高速和智能化方向發(fā)展。由于光學(xué)信號(hào)處理高度并行化的優(yōu)點(diǎn)，使光子在信息處理中發(fā)揮出大容量和高速的特征。研制出高效低功10 / 50耗的光子器件仍然是關(guān)鍵所在。光存儲(chǔ)器件 20 世紀(jì)末期興起的光存儲(chǔ)，特別是光盤存儲(chǔ)技術(shù)將對(duì)信息的存取產(chǎn)生重大影響。已形成上百億美圓的產(chǎn)業(yè)。數(shù)字光盤存儲(chǔ)技術(shù)正向更高存儲(chǔ)密度和更高存儲(chǔ)速度方向發(fā)展。研制和生產(chǎn)藍(lán)光半導(dǎo)體激光器并用于光盤存儲(chǔ)讀寫，利用近場(chǎng)光學(xué)掃描顯微鏡（NSOM）進(jìn)行高密度信息存儲(chǔ)，運(yùn)用角度多功、波長多功、空間多功與移動(dòng)多功等的全息存儲(chǔ)代替聚焦光束逐點(diǎn)存儲(chǔ)的方法等等，可以實(shí)現(xiàn)和作為緩沖海量信息存儲(chǔ)。發(fā)展三維存儲(chǔ)技術(shù)，如光子引發(fā)的電子俘獲三維存儲(chǔ)光盤和光盤燒孔存儲(chǔ)等高密度存儲(chǔ)等。光傳感器件 光電傳感器件在光信號(hào)的電學(xué)處理方面已經(jīng)和正在通信、工業(yè)過程控制、光電信號(hào)處理以及光計(jì)算領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用，其蘊(yùn)涵的市場(chǎng)份額是極為巨大的。光顯示器件 信息的顯示體現(xiàn)了真正的人機(jī)互動(dòng)關(guān)系。在光子與光電子材料與器件產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域占有極為重要的地位。在這一領(lǐng)域可發(fā)展液晶顯示（LCD） 、等離子體顯示（PDP ） ，電致發(fā)光顯示（ EL） 、YAG 激光顯示等產(chǎn)業(yè)化工程。光能量轉(zhuǎn)換器件 研究并開展高效硅基太陽能電池、CIS 高效太陽能電池等的產(chǎn)業(yè)化是能量光電子產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成。該領(lǐng)域涉及到環(huán)保和新型可再生性能源，因此應(yīng)主動(dòng)出擊，加強(qiáng)與國際組織的合作以借力發(fā)展。新型光子功能材料和非線性光學(xué)材料與器件 在大力發(fā)展目前以比較成熟的光子材料及器件的同時(shí)，也應(yīng)該投入大量的人力、財(cái)力，研究開發(fā)那些具有廣闊市場(chǎng)前景、有望形成新型經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的光子材料和器件，主要涉及到光催化環(huán)保材料、稀土發(fā)光材料、紅外焦平面陣列材料與器件、新型光電子信息處理與傳感材料與器件以及其他一大類非線性光學(xué)材料與器件等。軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)軟件技術(shù)及產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心。近十余年來，系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件發(fā)展突飛猛進(jìn)。全世界軟件銷售額每年均以11 / 502030%的速度增長，2022 年世界軟件及信息服務(wù)市場(chǎng)將達(dá) 5400 億美元。近 5 年來，中國軟件市場(chǎng)也以 30%左右的速度增長，1999 年軟件市場(chǎng)銷售總額為 176 億元，比上年增長 %，預(yù)計(jì) 2022 年中國軟件市場(chǎng)銷售將達(dá) 210 億元。 （二）光電子信息產(chǎn)業(yè)的競爭態(tài)勢(shì) 國外情況近幾年來，世界許多發(fā)達(dá)國家都非常注重發(fā)展本國的光電子信息產(chǎn)業(yè)，聚集人才，建立基地，采取得力措施，搶占世界高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)這一戰(zhàn)略制高點(diǎn)。美國光谷：1998 年 5 月美國光學(xué)咨詢委員會(huì)向國會(huì)提交報(bào)告要求政府進(jìn)一步加大光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展力度。同年，在亞利桑那州以亞利桑那大學(xué)為中心建立了“光谷”。僅僅一年多時(shí)間,已有數(shù)十家光電子企業(yè)聚集于此，亞利桑那大學(xué)正迅速變成全球光電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭雁和核心地。1998 年美國激光器銷售額為 39 億美元， 1999 年達(dá)46 億美元，遞增 20%。法國光電谷：