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淺談電子信息工程的發展趨勢

電子信息工程通常是指研究信息獲取、處理、傳輸、存儲、顯示等功能,以及電子裝備與信息系統的設計、開發、應用和集成等技術的一門學科。電子信息工程是20世紀以來發展最迅猛的一個學科,極大地改變了人類生活與社會生產,已經成為評判一個國家綜合國力和發展水平的關鍵準則之一,其代表性技術包括光電子技術、微電子技術、量子電子學等。

光電子技術

光電子技術主要包括信息光電子、能量光電子、消費光電子、軍事光電子、軟體與網路、光計算機等幾個方面,近些年來在信息、能源、軍事等領域中得到了大量的發展和應用。信息領域:隨著全球化大潮的到來,人們對通信的帶寬有著越來越高的要求,希望信息的傳輸效率高、速度快,由於光子本身具有的優勢,可以大大提高信息的傳輸速度,因此光電子在信息領域中具有巨大的應用潛力。主要的方法是通過利用波分復用技術,即通過增加光纖內光的路數,可以增加信息的傳輸量;能源領域:21世紀以來,如何發展新能源氏各國研究的重點,其中太陽能光伏產業是較有潛力的一種新能源。而利用光電子技術可以為光伏發電提供較高的轉換效率,具有廣闊的前景;軍事領域:光電子技術在軍事領域中也具有巨大的應用潛力。一方面激光制導武器是目前發達國家進行大量研究的先進武器;另一方面,以圖像感測器為主的單兵作戰武器也是世界各國發展的重點。

微電子技術

自1947年第一個晶體管問世以來,建立在以集成電路為核心的各種半導體器件基礎上的微電子技術對現代人類生活的影響極大。在微電子技術領域,有兩個著名的定律:一是摩爾定律,指的是微處理器的處理能力大約每18個月會翻一番;二是貝爾定律,即在計算能力不變的情況下,微處理器的價格和體積每18個月會減少一半。這兩個定律不是自然規律,但卻推動著微電子技術不斷向前發展。統計數據顯示,1982年以來,計算機中的CPU性能已經提高了10000倍,內存價格下降了45000倍,硬碟價格下降了360萬倍。未來,微電子技術將朝著晶元微型化、計算晶元化和語言數學化方向發展。此外,由於微觀尺度的量子技術、宏觀尺度的外太空探測等的實際需求,以及納米晶元、自旋電子等的發明和發現,SOC、SIP、SOP等封裝技術將成為微電子技術發展主流。

量子電子學

量子電子學是研究利用物質內部量子系統的受激發射來放大或產生相干電磁波的方法,及其相應器件的性質和應用的學科。量子電子學由於原理新穎、潛力大和發展迅速,在電子學領域受到極大的重視。激光用作載波以傳遞信息,有極大的信息容量,為通信開闢了極其廣闊的天地。光纖通信已進入推廣階段。激光用於信息存儲,具有密度高、容量大、速度快的特點。光碟已經投入實用。還有可能製成運轉速度極高的激光計算機。激光用於半導體、集成電路、電子元件的微細加工處理已對電子工業起了重要作用,它在超大規模集成電路的研製中也已取得顯著的進展。其他應用還有激光測距、激光跟蹤、激光制導、激光顯示等。與微波波段的原子頻標原理類似,利用原子(分子)譜線為基準來穩定激光器頻率,已製成穩定度很高的光頻原子頻標。

現如今,電子信息工程正在以前所未有的速度發展,無論是在國防建設、工業、高新技術等領域,還是在日常生活的方方面面,電子信息工程都被看作是核心的技術,是引領社會發展的源動力,是全球各國技術競爭的關鍵。未來,電子信息技術在系統構成上將朝著複雜高精度的方向發展,在應用層面將會不斷突破更加極端的工作環境,並有望在未來出現和誕生更多變革式的新興技術,推動人類社會不斷向前發展。

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