èr yuán guāng xué shì jī yú guāng bō yǎn shè lǐ lùn fā zhǎn qǐ lái de yī gè xīn xīng guāng xué fēn zhī， shì guāng xué yǔ wēi diàn zǐ jì shù xiāng hù shèn tòu、 jiāo * ér xíng chéng de qián yán xué kē。 jī yú jì suàn jī fǔ zhù shè jì hé wēi mǐ jí jiā gōng jì shù zhì chéng de píng miàn fú diāo xíng èr yuán guāng xué qì jiàn jù yòu zhòng liàng qīng、 yì fù zhì、 zào jià dī děng tè diǎn， bìng néng shí xiàn chuán tǒng guāng xué nán yǐ wán chéng de wēi xiǎo、 zhèn liè、 jí chéng jí rèn yì bō miàn biàn huàn děng xīn gōng néng， cóng 'ér shǐ guāng xué gōng chéng yǔ jì shù zài zhū rú kōng jiān jì shù、 jī guāng jiā gōng、 jì suàn jì shù yǔ xìn xī chǔlǐ、 guāng xiān tōng xìn jí shēng wù yī xué děng xiàn dài guó fáng kē jì yǔ gōng yè de zhòng duō lǐng yù zhōng xiǎn shì chū qián suǒ wèi yòu de zhòng yào zuò yòng jí guǎng kuò de yìng yòng qián jǐng。 èr yuán guāng xué yú 20 shì jì 90 nián dài chū zài guó jì shàng xīng qǐ yán jiū rè cháo， bìng tóng shí yǐn qǐ xué shù jiè yǔ gōng yè jiè de jí dà xīng qù jí qīng lái。
suí zhe jìn dài guāng xué hé guāng diàn zǐ jì shù de xùn sù fā zhǎn， guāng diàn zǐ yí qì jí qí yuán jiàn dū fā shēng liǎo shēn kè 'ér jù dà de biàn huà。 guāng xué líng jiàn yǐ jīng bù jǐn jǐn shì zhé shè tòu jìng、 lēng jìng hé fǎn shè jìng。 zhū rú wēi tòu jìng zhèn liè、 quán xī tòu jìng、 yǎn shè guāng xué yuán jiàn hé tī dù zhé shè shuài tòu jìng děng xīn xíng guāng xué yuán jiàn yě yuè lái yuè duō dì yìng yòng zài gè zhǒng guāng diàn zǐ yí qì zhōng， shǐ guāng diàn zǐ yí qì jí qí líng bù jiàn gèng jiā xiǎo xíng huà、 zhèn liè huà hé jí chéng huà。 wēi guāng xué yuán jiàn shì zhì zào xiǎo xíng guāng diàn zǐ xì tǒng de guān jiàn yuán jiàn， tā jù yòu tǐ jī xiǎo、 zhì liàng qīng、 zào jià dī děng yōu diǎn， bìng qiě néng gòu shí xiàn pǔ tōng guāng xué yuán jiàn nán yǐ shí xiàn de wēi xiǎo、 zhèn liè、 jí chéng、 chéng xiàng hé bō miàn zhuǎn huàn děng xīn gōng néng。
guāng xué shì yī mén gǔ lǎo de kē xué。 zì gā lì lüè fā míng wàng yuǎn jìng yǐ lái， guāng xué yǐ zǒu guò xià jǐ bǎi nián de màn cháng dào lù。 60 nián dài jī guāng de chū xiàn， cù jìn liǎo guāng xué jì shù de xùn sù fā zhǎn， dàn jī yú zhé fǎn shè yuán lǐ de chuán tǒng guāng xué yuán ( qì ) jiàn， rú tòu jìng、 lēng jìng děng réndōu shì yǐ jī xiè de xǐ、 mó、 pāo guāng děng lái zhì zuò de， bù jǐn zhì zào gōng yì fù zá， ér qiě yuán jiàn chǐ cùn dà、 zhòng liàng dà。 zài dāng qián yí qì zǒu xiàng guāng、 jī、 diàn jí chéng de qū shì zhōng， tā men yǐ xiǎn dé yōng zhǒng cū dà jí bù pǐ pèi。 yán zhì xiǎo xíng、 gāo xiào、 zhèn liè huà guāng xué yuán jiàn yǐ shì guāng xué jiè kè bù róng huǎn de rèn wù。 80 nián dài zhōng qī， měi guó MIT lín kěn shí yàn shì wēi 'ěr dé kǎn pǔ (Veldkamp) lǐng dǎo de yán jiū zǔ zài shè jì xīn xíng chuán gǎn xì tǒng zhōng， shuài xiān tí chū liǎo “ èr yuán guāng xué ” de gài niàn， tā dāng shí miáo shù dào：“ xiàn zài guāng xué yòu yī gè fēn zhī， tā jīhū wán quán bù tóng yú chuán tǒng de zhì zuò fāng shì， zhè jiù shì yǎn shè guāng xué， qí guāng xué yuán jiàn de biǎo miàn dài yòu fú diāo jié gòu； yóu yú shǐ yòng liǎo běn lái shì zhì zuò jí chéng diàn lù de shēng chǎn fāng fǎ， suǒ yòng de yǎn mó shì 'èr yuán de， qiě yǎn mó yòng 'èr yuán biān mǎ xíng shì jìn xíng fēn céng， gù yǐn chū liǎo èr yuán guāng xué de gài niàn。” suí hòu èr yuán guāng xué bù jǐn zuò wéi yī mén jì shù， ér qiě zuò wéi yī mén xué kē xùn sù dì shòu dào xué shù jiè hé gōng yè jiè de qīng lái， zài guó jì shàng xiān qǐ liǎo yī gǔ èr yuán guāng xué de yán jiū rè cháo。
èr yuán guāng xué yuán ( qì ) jiàn yīn qí zài shí xiàn guāng bō biàn huàn shàng suǒ jù yòu de xǔ duō zhuó yuè de、 chuán tǒng guāng xué nán yǐ jù bèi de gōng néng， ér yòu lì yú cù jìn guāng xué xì tǒng shí xiàn wēi xíng huà、 zhèn liè huà hé jí chéng huà， kāipì liǎo guāng xué lǐng yù de xīn shì yě。 guān yú èr yuán guāng xué gài niàn de zhǔn què dìng yì， zhì jīn guāng xué jiè hái méi yòu tǒng yī de kàn fǎ， dàn pǔ biàn rèn wéi， èr yuán guāng xué shì zhǐ jī yú guāng bō de yǎn shè lǐ lùn， lì yòng jì suàn jī fǔ zhù shè jì， bìng yòng chāo dà guī mó jí chéng (VLSI) diàn lù zhì zuò gōng yì， zài piàn jī shàng ( huò chuán tǒng guāng xué qì jiàn biǎo miàn ) kè shí chǎn shēng liǎng gè huò duō gè tái jiē shēn dù de fú diāo jié gòu， xíng chéng chún xiàngwèi、 tóng zhóu zài xiàn、 jù yòu jí gāo yǎn shè xiàolǜ de yī lèi yǎn shè guāng xué yuán jiàn。 tā shì guāng xué yǔ wēi diàn zǐ xué xiāng hù shèn tòu yǔ jiāo * de qián yán xué kē。 èr yuán guāng xué bù jǐn zài biàn gé cháng guī guāng xué yuán jiàn， biàn gé chuán tǒng guāng xué jì shù shàng jù yòu chuàng xīn yì yì， ér qiě néng gòu shí xiàn chuán tǒng guāng xué xǔ duō nán yǐ dá dào de mù de hé gōng néng， yīn 'ér bèi yù wéi“ 90 nián dài de guāng xué”。 tā de chū xiàn jiāng gěi chuán tǒng guāng xué shè jì lǐ lùn jí jiā gōng gōng yì dài lái yī cì gé mìng。 èr yuán guāng xué yuán jiàn yuán yú quán xī guāng xué yuán jiàn (HOE) tè bié shì jì suàn quán xī yuán jiàn (CGH)。 kě yǐ rèn wéixiàng xī tú (Kinoform) jiù shì zǎo qī de èr yuán guāng xué yuán jiàn。 dàn shì quán xī yuán jiàn xiàolǜ dī， qiě lí zhóu zài xiàn； xiāng xī tú suī tóng zhóu zài xiàn。 dàn gōng yì cháng qī wèi néng jiě jué， yīn cǐ jìn zhǎn huǎn màn、 shí yòng shòu xiàn。 èr yuán guāng xué jì shù zé tóng shí jiě jué liǎo yǎn shè yuán jiàn de xiàolǜ hé jiā gōng wèn tí。 tā yǐ duō jiē xiàngwèi jié gòu jìn sì xiāng xī tú de lián xù fú diāo jié gòu。 èr yuán guāng xué shì wēi guāng xué zhōng de yī gè zhòng yào fēn zhī。 wēi guāng xué shì yán jiū wēi mǐ、 nà mǐ jí chǐ cùn de guāng xué yuán qì jiàn de shè jì、 zhì zuò gōng yì jí lì yòng zhè lèi yuán qì jiàn shí xiàn guāng bō de fā shè、 chuán shū、 biàn huàn jí jiē shōu de lǐ lùn hé jì shù de xīn xué kē。
wēi guāng xué fā zhǎn de liǎng gè zhù yào fēn zhī shì：
(1) jī yú zhé shè yuán lǐ de tī dù zhé shè shuài guāng xué，
(2) jī yú yǎn shè yuán lǐ de èr yuán guāng xué 。
èr zhě zài qì jiàn xìng néng、 gōng yì zhì zuò děng fāng miàn gè jù tè sè。 èr yuán guāng xué shì wēi guāng xué lǐng yù zhōng zuì jù huó lì、 zuì yòu fā zhǎn qián lì de qián yán xué kē fēn zhī。 guāng xué hé diàn zǐ xué de fā zhǎn dū jī yú wēi xì jiā gōng de liǎng gè guān jiàn jì shù： yà wēi mǐ guāng kè hé gè xiàng yì xìng kè shí jì shù。 wēi diàn zǐ xué tuī dòng liǎo èr yuán guāng xué xué kē de fā zhǎn， ér wēi diàn zǐ gōng yè de jìn bù zé dé yì yú guāng kè shuǐ píng de tí gāo。 cǐ wài， èr yuán guāng xué jì shù de fā zhǎn yòu jiāng cù jìn wēi diàn zǐ jì shù de fā zhǎn yǔ tí gāo。 lì rú， mù qián zài dà guī mó jí chéng diàn lù de zhì zuò zhōng suǒ cǎi yòng de yí xiāng mó bǎn hé zài zhì zuò guāng xiān guāng shān zhōng suǒ yòng de xiàngwèi mó bǎn yědōu shì jiàn lì zài èr yuán guāng xué de jī chǔ shàng de。 èr yuán guāng xué jì shù yī jīng tí chū jiù xī yǐn liǎo héng xiē jì shù fā dá guó jiā de zhù mù， yǐn qǐ liǎo gè yán jiū jī gòu、 dà xué jí gōng yè jiè de jí dà xīng qù， bìng bèi MIT lín kěn shí yàn shì chēng wéi zhèn xīng hé fā zhǎn měi guó guāng xué gōng yè de zhù yào xī wàng， kě jiàn qí zài zhěng gè guāng xué lǐng yù de yì yì。 èr yuán guāng xué néng huò dé rú cǐ xùn sù de fā zhǎn， chú yóu yú jù yòu tǐ jī xiǎo、 zhòng liàng qīng、 róng yì fù zhì děng xiǎn 'ér yì jiàn de yōu diǎn wài， hái yóu yú jù yòu rú xià xǔ duō dú tè de gōng néng hé tè diǎn。
yī、 gāo yǎn shè xiàolǜ èr yuán guāng xué yuán jiàn shì yī zhǒng chún xiàngwèi yǎn shè guāng xué yuán jiàn， wéi dé dào gāo yǎn shè xiàolǜ， kě zuò chéng duō xiāng wèi jiē shù de fú diāo jié gòu。 yī bān shǐ yòng N kuài mó bǎn kě dé dào L( ＝ 2N) gè xiàngwèi jiē shù， qí yǎn shè xiàolǜ wéi： η＝ |sin(π/L)/(π/L)|2。 yóu cǐ jì suàn， dāng L＝ 2、 4、 8 hé 16 shí， fēn bié yòu V＝ 40.5 ％、 81％、 94.9％ hé 98.6％。 lì yòng yà bō cháng wēi jié gòu jí lián xù xiàngwèi miàn xíng， kě dá dào jiē jìn 100％ de xiàolǜ。
èr、 dú tè de sè sàn xìng néng zài héng bān qíng kuàng xià， èr yuán guāng xué yuán jiàn duō zài dān sè guāng xià shǐ yòng。 dàn zhèng yīn tā shì yī gè sè sàn yuán jiàn， jù yòu bù tóng yú cháng guī yuán jiàn de sè sàn tè xìng， gù kě zài zhé shè guāng xué xì tǒng zhōng tóng shí jiàozhèng qiú chā yǔ sè chā， gòu chéng hùn hé guāng xué xì tǒng， yǐ cháng guī zhé shè yuán jiàn de qū miàn tí gōng dà bù fēn de jù jiāo gōng néng， zài lì yòng biǎo miàn shàng de fú diāo xiàngwèi bō dài jié gòu jiàozhèng xiàng chā。 zhè yī fāng fǎ yǐ yòng yú xīn de fēi qiú miàn shè jì hé wēn dù bǔ cháng děng jì shù zhōng。
sān、 gèng duō de shè jì zì yóu dù zài chuán tǒng de zhé shè guāng xué xì tǒng huò jìng tóu shè jì zhōng zhǐ néng tōng guò gǎi biàn qū miàn de qū shuài huò shǐ yòng bù tóng de guāng xué cái liào jiàozhèng xiàng chā， ér zài èr yuán guāng xué yuán jiàn zhōng， zé kě tōng guò bō dài piàn de wèi zhì、 cáo kuān yǔ cáo shēn jí cáo xíng jié gòu de gǎi biàn chǎn shēng rèn yì bō miàn， dà dà zēng jiā liǎo shè jì biàn liàng， cóng 'ér néng shè jì chū xǔ duō chuán tǒng guāng xué suǒ bù néng de quán xīn gōng néng guāng xué yuán jiàn， zhè shì duì guāng xué shè jì de yī cì xīn de biàn gé。
sì、 kuān guǎng de cái liào kě xuǎn xìng èr yuán guāng xué yuán jiàn shì jiāng 'èr yuán fú diāo miàn xíng zhuǎn yí zhì bō lí、 diàn jiè zhì huò jīn shǔ jī dǐ shàng， kě yòng cái liào fàn wéi dà； cǐ wài， zài guāng diàn xì tǒng cái liào de xuǎn qǔ zhōng， héng xiē hóng wài cái liào rú ZnSe hé Si děng， yóu yú tā men yòu yī xiē bù lǐ xiǎng de guāng xué tè xìng， gù jīng cháng bèi xiàn zhì shǐ yòng， ér èr yuán guāng xué jì shù zé kě lì yòng tā men bìng zài xiāng dāng kuān guǎng de bō duàn zuò dào xiāo sè chā； lìng wài， zài yuǎn zǐ wài yìng yòng zhōng， kě shǐ yòu yòng de guāng xué chéng xiàng bō duàn zhǎn kuān 1000 bèi。
wǔ、 tè shū de guāng xué gōng néng èr yuán guāng xué yuán jiàn kě chǎn shēng yī bān chuán tǒng guāng xué yuán jiàn suǒ bù néng shí xiàn de guāng xué bō miàn， rú fēi qiú miàn、 huán zhuàng miàn、 zhuī miàn hé zhuó miàn děng， bìng kě jí chéng dé dào duō gōng néng yuán jiàn； shǐ yòng yà bō cháng jié gòu hái kě dé dào kuān dài、 dà shì chǎng、 xiāo fǎn shè hé piān zhèn děng tè xìng； cǐ wài， èr yuán guāng xué zài cù jìn xiǎo xíng huà、 zhèn liè huà、 jí chéng huà fāng miàn gèng shì bù yán 'ér yù liǎo。 guó nèi wài yán jiū gài kuàng 80 nián dài zhōng qī， měi guó guó fáng bù lǐng xiān kē yán xiàng mù chù (DARPA) duì MIT lín kěn shí yàn shì zī zhù liǎo míng wéi“ èr yuán guāng xué ” de xiàng mù， qí yán jiū mù biāo wéi：
(1) fā zhǎn yī zhǒng jī yú wēi diàn zǐ zhì zuò gōng yì de guāng xué jì shù， yòng yǐ jié yuē zī jīn hé láo dòng lì， huò qǔ zài shè jì hé cái liào xuǎn zé shàng gèng duō de zì yóu dù， bìng kāi fā xīn de guāng xué gōng néng yuán jiàn；
(2) tuī dòng guāng diàn xì tǒng zhěng tǐ de jì suàn jī fǔ zhù shè jì；
(3) zài měi guó gōng yè jiè guǎng fàn yìng yòng yǎn shè guāng xué jì shù。
jìn rù 90 nián dài， suí zhe wēi xì jiā gōng jì shù de fā zhǎn， yǐ jí wèile dé dào gāo yǎn shè xiàolǜ de èr yuán guāng xué yuán jiàn， qí fú diāo jié gòu cóng liǎng gè tái jiē fā zhǎn dào duō gè tái jiē， zhí zhì jìn sì lián xù fēn bù， dàn yóu yú qí zhù yào de zhì zuò fāng fǎ réng jī yú biǎo miàn fēn bù chéng xíng jì shù， měi cì kè shí kě dé dào 'èr bèi de xiàngwèi jiē shù， gù réng chēng qí wéi èr yuán guāng xué ， ér qiě wǎng wǎng jiù chēng wéi yǎn shè guāng xué。 zài guó nèi， xǔ duō dān wèi dū kāi zhǎn liǎo èr yuán guāng xué de yán jiū。 jiàn yú èr yuán guāng xué de qián zài jià zhí hé guó jì shàng de yán jiū zhuàng kuàng， guó nèi yī xiē yòu yǐng xiǎng de guāng xué zhuān jiā 90 nián dài chū jiù xiàng guó jiā zì rán kē xué jī jīn wěi yuán huì jiàn yì kāi zhǎn zhè fāng miàn de yán jiū。 zòng guān guó nèi wài yán jiū xiàn zhuàng， mù qián èr yuán guāng xué de yán jiū zhòng dān jí zhōng zài sān gè lǐng yù： chāo jīng xì yǎn shè jié gòu de fēn xī lǐ lùn yǔ shè jì； jī guāng shù huò diàn zǐ shù zhí xiě jì shù jí gāo fēn biàn lǜkè shí jì shù； èr yuán guāng xué yuán jiàn zài guó fáng、 gōng yè jí xiāo fèi lǐng yù de yìng yòng。 qí zhōng èr yuán guāng xué de CAD、 yǎn mó jì shù、 kè shí jì shù hé LIGA( tóng bù fú shè guāng chéng xíng ) jì shù shì hé xīn jì shù。
zhù yào jìn zhǎn
jīng guò jìn 10 nián de yán jiū， èr yuán guāng xué yǐ jīng zài shè jì lǐ lùn、 zhì zuò gōng yì hèyìng yòng děng fāng miàn qǔ dé liǎo tū pò xìng de jìn zhǎn。
yī、 shè jì lǐ lùn fāng miàn de jìn zhǎn
èr yuán guāng xué yuán jiàn de shè jì wèn tí shí fēn lèi sì yú guāng xué biàn huàn xì tǒng zhōng de xiàngwèi huī fù wèn tí： yǐ zhī chéng xiàng xì tǒng zhōng rù shè chǎng hé shū chū píng miàn shàng guāng chǎng fēn bù， rú hé jì suàn shū rù píng miàn shàng xiàngwèi tiáozhì yuán jiàn de xiàngwèi fēn bù， shǐ dé tā zhèng què dì tiáozhì rù shè bō chǎng， gāo jīng dù dì gěi chū yù qī shū chū tú yàng， shí xiàn suǒ xū gōng néng。 jìn jǐ nián lái， suí zhe zhì zuò gōng yì shuǐ píng de fā zhǎn hé yǎn shè yuán jiàn yìng yòng lǐng yù de kuò zhǎn， èr yuán guāng xué yuán jiàn tè zhēng chǐ cùn jìn yī bù suō xiǎo， qí shè jì lǐ lùn yǐ zhú jiàn cóng biāo liàng yǎn shè lǐ lùn xiàng shǐ liàng yǎn shè lǐ lùn fā zhǎn。 tōng cháng qíng kuàng xià， dāng èr yuán guāng xué yuán jiàn de yǎn shè tè zhēng chǐ cùn dà yú guāng bō bō cháng shí， kě yǐ cǎi yòng biāo liàng yǎn shè lǐ lùn jìn xíng shè jì。 jì suàn quán xī jiù shì lì yòng guāng de biāo liàng yǎn shè lǐ lùn hé fù lǐ yè guāng xué jìn xíng fēn xī de， guān yú èr yuán guāng xué yuán jiàn yǎn shè xiàolǜ yǔ xiàngwèi jiē shǔzhī jiān de shù xué biǎo dá shì yě shì biāo liàng yǎn shè lǐ lùn de jiēguǒ。 zài cǐ fàn wéi nèi， kě jiāng èr yuán guāng xué yuán jiàn de shè jì kàn zuò shì yī gè nì yǎn shè wèn tí， jí yóu gěi dìng de rù shè guāng chǎng hé suǒ yào qiú de chū shè guāng chǎng qiú yǎn shè píng de tòu guò shuài hán shù。 jī yú zhè yī sī xiǎng de yōu huà shè jì fāng fǎ dà zhì yòu wǔ zhǒng： gài shī bèi gé － sǎ kè sī tōng (Gerchberg-Saxton) suàn fǎ (GS) huò wù chā jiǎn fǎ (ER) jí qí xiū zhèng suàn fǎ、 zhí jiē 'èr yuán sōu suǒ fǎ (DBS yě chēng pá shān fǎ (HC))、 mó nǐ tuì huǒ suàn fǎ (SA) hé yí chuán suàn fǎ (GA)。 qí zhōng mó nǐ tuì huǒ suàn fǎ shì yī zhǒng shì hé jiě jué dà guī mó zǔ hé yōu huà wèn tí de fāng fǎ， tā jù yòu miáo shù jiǎn dān、 shǐ yòng líng huó、 yìng yòng guǎng fàn、 yùn xíng xiàolǜ gāo hé jiào shǎo shòu chū shǐ tiáo jiàn xiàn zhì děng yōu diǎn； yí chuán suàn fǎ shì yī zhǒng jiè jiàn shēng wù jiè zì rán xuǎn zé hé zì rán yí chuán jī zhì de gāo dù bìng xíng、 suí jī、 zì shì yìng sōu suǒ suàn fǎ， tā jiāng shì zhě shēng cún yuán lǐ tóng jī yīn jiāo huàn jī zhì jié hé qǐ lái， xíng chéng yī zhǒng jù yòu dú tè yōu huà jī zhì de sōu suǒ jì shù， ér qiě tè bié shì yòng yú bìng xíng yùn suàn， yǐ bèi yìng yòng dào zhū duō lǐng yù。 zài guó nèi， zhōng guó kē xué yuàn wù lǐ yán jiū suǒ yáng guó zhēn hé gù běn yuán tí chū rèn yì xiàn xìng biàn huàn xì tǒng zhōng zhèn fú－ xiàngwèi huī fù de yī bān lǐ lùn hé yáng－ gù (Y-G) suàn fǎ， bìng qiě chéng gōng dì yìng yòng yú jiě jué duō zhǒng shí jì wèn tí hé biàn huàn xì tǒng zhōng。 zài xǔ duō yìng yòng chǎng hé zhōng， èr yuán guāng xué yuán jiàn de tè zhēng chǐ cùn wéi bō cháng liàng jí huò yà bō cháng liàng jí， kè shí shēn dù yě jiào dà ( dá dào jǐ gè bō cháng liàng jí )， biāo liàng yǎn shè lǐ lùn zhōng de jiǎ shè hé jìn sì biàn bù zài chéng lì， cǐ shí， guāng bō de piān zhèn xìng zhì hé bù tóng piān zhèn guāng zhī jiān de xiāng hù zuò yòng duì guāng de yǎn shè jiēguǒ qǐ zhe zhòng dà zuò yòng， bì xū fā zhǎn yán gé de shǐ liàng yǎn shè lǐ lùn jí qí shè jì fāng fǎ。 shǐ liàng yǎn shè lǐ lùn jī yú diàn cí chǎng lǐ lùn， xū zài shìdàng de biān jiè tiáo jiàn shàng yán gé dì qiú jiě mài kè sī wéi fāng chéng zǔ， yǐ jīng fā zhǎn jǐ zhǒng yòu guān de shè jì lǐ lùn， rú jī fēn fǎ、 wēi fēn fǎ、 mó tài fǎ hé 'ǒu hé bō fǎ。 qián liǎng zhǒng fāng fǎ suī rán kě yǐ dé dào jīng què de jiēguǒ， dàn shì hěn nán lǐ jiě hé shí xiàn， bìng xū yào fù zá de shù zhí jì suàn； bǐ jiào qǐ lái， mó tài fǎ hé 'ǒu hé bō fǎ de shù xué guò chéng xiāng duì jiǎn dān xiē， shí xiàn yě jiào róng yì。 zhè liǎng zhǒng fāng fǎ dōushì zài xiàngwèi tiáozhì qū jiāng diàn cí chǎng zhǎn kāi， suǒ bù tóng de shì tā men de zhǎn kāi xíng shì， mó tài fǎ jiāng diàn cí chǎng 'àn mó shì zhǎn kāi， ér 'ǒu hé bō fǎ zé jiāng diàn cí chǎng 'àn yǎn shè jí cì zhǎn kāi。 yīn 'ér， ǒu hé bō fāng fǎ shè jí dào de shù xué lǐ lùn jiào wéi jiǎn dān， gěi chū de shì kě guān chá de yǎn shè gè jí cì de xì shù， ér bù shì diàn cí chǎng mó shì xì shù。 dàn zǒng de lái shuō， yòng zhè xiē lǐ lùn fāng fǎ shè jì èr yuán guāng xué yuán jiàn dōuyào jìn xíng fù zá hé fèi shí de jì suàn jī yùn suàn， ér qiě jǐn shì hé yú zhōu qī xìng de yǎn shè yuán jiàn jié gòu。 yīn cǐ， dāng yǎn shè jié gòu de héng xiàng tè zhēng chǐ cùn dà yú guāng bō bō cháng shí， guāng bō de piān zhèn shǔ xìng biàn dé bù nà me zhòng yào liǎo， réng kě cǎi yòng chuán tǒng de biāo liàng yǎn shè lǐ lùn dé dào yī xiē hé lǐ de jiēguǒ。 duì yú gèng fù zá de yǎn shè jié gòu， hái yòu dài fā zhǎn shí yòng 'ér yòu xiào de shè jì lǐ lùn。
èr、 zhì zuò gōng yì fāng miàn de jìn zhǎn
èr yuán guāng xué yuán jiàn de jī běn zhì zuò gōng yì shì chāo dà guī mó jí chéng diàn lù zhōng de wēi diàn zǐ jiā gōng jì shù。 dàn shì， wēi diàn zǐ jiā gōng shǔ báomó tú xíng jiā gōng， zhù yào xū kòng zhì de shì 'èr wéi de báomó tú xíng； ér èr yuán guāng xué yuán jiàn zé shì yī zhǒng biǎo miàn sān wéi fú diāo jié gòu， xū yào tóng shí kòng zhì píng miàn tú xíng de jīng xì chǐ cùn hé zòng xiàng shēn dù， qí jiā gōng nán dù gèng dà。 jìn jǐ nián lái， zài VLSI jiā gōng jì shù、 diàn zǐ、 lí zǐ kè shí jì shù fā zhǎn de tuī dòng xià， èr yuán guāng xué zhì zuò gōng yì fāng miàn qǔ dé de jìn zhǎn jí zhōng biǎo xiàn zài： cóng 'èr zhí huà xiàngwèi yuán jiàn xiàng duō jiē xiàngwèi yuán jiàn、 shèn zhì lián xù fēn bù xiàngwèi yuán jiàn fā zhǎn； cóng yǎn mó tào kè jì shù xiàng wú yǎn mó zhí xiě jì shù fā zhǎn。 zuì zǎo de èr yuán guāng xué zhì zuò gōng yì shì yòng tú xíng fā shēng qì hé VLSI jì shù zhì zuò 'èr jiē xiàngwèi xíng yǎn shè guāng xué yuán jiàn。 dào 80 nián dài hòu qī， suí zhe gāo fēn biàn shuài yǎn mó bǎn zhì zuò jì shù de fā zhǎn ( rú diàn zǐ shù zhì bǎn fēn biàn shuài kě dá dào 0.1μm)， yǎn mó tào kè、 duō cì chén jī báomó de duì zhōng jīng dù de tí gāo， kě yǐ zhì zuò duō jiē xiàngwèi èr yuán guāng xué yuán jiàn， dà dà tí gāo liǎo yǎn shè xiàolǜ。 dàn shì lí sàn huà de xiàngwèi yǐ jí yǎn mó de duì zhǔn wù chā， réng yǐng xiǎng èr yuán guāng xué yuán jiàn de zhì zuò jīng dù hé yǎn shè xiàolǜ de tí gāo。 wèicǐ， 90 nián dài chū kāi shǐ yán jiū zhí xiě jì shù， shěng qù yǎn mó zhì zuò gōng xù， zhí jiē lì yòng jī guāng hé diàn zǐ shù zài jī dǐ cái liào shàng xiě rù suǒ xū de 'èr wéi huò sān wéi fú diāo tú 'àn。 lì yòng zhè zhǒng zhí xiě jì shù， tōng guò kòng zhì diàn zǐ shù zài bù tóng wèi zhì chù de bàoguāng liàng， huò tiáozhì jī guāng shù qiáng dù， kě yǐ kè shí duō jiē xiàngwèi nǎi zhì lián xù fēn bù de biǎo miàn fú diāo jié gòu。 wú yǎn mó zhí xiě jì shù jiào shì yú zhì zuò dān jiàn de 'èr yuán huò duō jiē xiàngwèi yuán jiàn， huò jiǎn dān de lián xù lún kuò， ér lì yòng jī guāng yǎn mó hé tào kè zhì zuò gèng shì hé yú fù zá lún kuò hé chéng pī shēng chǎn。 zài yǎn mó tú 'àn de kè shí jì shù zhōng， mù qián zhù yào cǎi yòng gāo fēn biàn shuài de fǎn yìng lí zǐ kè shí、 báomó chén jī jì shù。 qí zhōng lí zǐ shù kè shí de fēn biàn shuài gāo dá 0.1μm， qiě tú 'àn biān yuán dǒu zhí zhǔn què， shì yī zhǒng jiào wéi lǐ xiǎng de jiā gōng shǒu duàn。 èr yuán guāng xué yuán jiàn de yī gè hěn dà de yōu diǎn shì biàn yú fù zhì， cháng yòng de fù zhì jì shù yòu： zhù zào fǎ (casting)、 mó yā fǎ (embossing) hé zhù rù mó yā fǎ (injectionmolding)。 qí zhōng diàn zhù chéng xíng mó yā fù zhì jiāng shì wèi lái dà guī mó shēng chǎn de zhù yào jì shù。 gēn jù èr yuán guāng xué yuán jiàn de tè diǎn， qí tā yī xiē xīn gōng yì， lì rú LIGA、 róng jiāo－ níng jiāo (sol－ gel)、 rè róng jí lí zǐ kuò sàn děng jì shù yě bèi yìng yòng yú jiā gōng èr yuán guāng xué yuán jiàn， hái kě lì yòng huī jiē yǎn mó jí PMMA zǐ wài gǎn guāng jiāo zhì zuò lián xù xiàngwèi qì jiàn。
sān、 yìng yòng fāng miàn de jìn zhǎn
suí zhe èr yuán guāng xué jì shù de fā zhǎn， èr yuán guāng xué yuán jiàn yǐ guǎng fàn yòng yú guāng xué chuán gǎn、 guāng tōng xìn、 guāng jì suàn、 shù jù cún chǔ、 jī guāng yī xué、 yú lè xiāo fèi yǐ jí qí tā tè shū de xì tǒng zhōng。 yě xǔ kě yǐ shuō， tā de fā zhǎn yǐ jīng jīng lì liǎo sān dài。 dì yī dài， rén men cǎi yòng èr yuán guāng xué jì shù lái gǎi jìn chuán tǒng de zhé shè guāng xué yuán jiàn， yǐ tí gāo tā men de cháng guī xìng néng， bìng shí xiàn pǔ tōng guāng xué yuán jiàn wú fǎ shí xiàn de tè shū gōng néng。 zhè lèi yuán jiàn zhù yào yòng yú xiāngchà jiàozhèng hé xiāo sè chā。 tōng cháng shì zài qiú miàn zhé shè tòu jìng de yī gè miàn shàng kè shí yǎn shè tú 'àn， shí xiàn zhé / yǎn fù hé xiāo xiàng chā hé jiào kuān bō duàn shàng de xiāo sè chā。 rú měi guó bǎi jīn－ ài 'ěr mǎ (Perkin－ Elmer) gōng sī chéng gōng dì yòng yú shī mì tè (Schmidt) wàng yuǎn jìng shàng xiāo chú qiú chā； měi guó háo nài wēi 'ěr (Honey-well) gōng sī zài yuǎn hóng wài xì tǒng zhōng， shí xiàn liǎo fù xiāo sè chā， tā men hái cǎi yòng èr yuán guāng xué jì shù zhì zuò chū xiǎo xíng guāng pán dú xiě tóu。 cǐ wài， èr yuán guāng xué yuán jiàn néng chǎn shēng rèn yì bō miàn yǐ shí xiàn xǔ duō tè shū gōng néng， ér jù yòu zhòng yào de yìng yòng jià zhí。 rú cái liào jiā gōng hé biǎo miàn rè chǔlǐ zhōng de guāng shù zhěng xíng yuán jiàn、 yī liáo yí qì zhōng de He-Ne jī guāng jù jiāo jiàozhèng qì、 guāng xué bìng xíng chǔlǐ xì tǒng zhōng de guāng hù lián yuán jiàn ( děng guāng qiáng fēn shù Dammann guāng shān ) yǐ jí fú shè jù jiāo qì děng。
èr yuán guāng xué yuán jiàn de dì yī dài yìng yòng jì shù yǐ qū yú chéng shú， guó jì shàng yòu 50 duō jiā gōng sī zhèng lì yòng hùn hé xíng tè shū gōng néng yuán jiàn shè jì xīn xíng guāng xué xì tǒng。
dì 'èr dài， zhù yào yìng yòng yú wēi guāng xué yuán jiàn hé wēi guāng xué zhèn liè。 80 nián dài mò， èr yuán guāng xué jìn rù wēi guāng xué lǐng yù， xiàng wēi xíng huà、 zhèn liè huà fā zhǎn， yuán jiàn dà xiǎo cóng shí jǐ gè μm zhì 1mm。 yòng èr yuán guāng xué fāng fǎ zhì zuò de gāo mì dù wēi tòu jìng zhèn liè de yǎn shè xiàolǜ hěn gāo， qiě kě shí xiàn yǎn shè shòu xiàn chéng xiàng。 lìng wài， dāng kè shí shēn dù chāo guò jǐ gè bō cháng shí， wēi tòu jìng zhèn liè biǎo xiàn chū pǔ tōng de zhé shè yuán jiàn tè xìng， bìng jù yòu dú tè de yōu diǎn： zhèn liè jié gòu bǐ jiào líng huó， kě yǐ shì jǔ zhèn、 yuán xíng huò mì pái liù fāng xíng pái liè； néng chǎn shēng gè zhǒng lún kuò xíng zhuàng de tòu jìng biǎo miàn， rú pāo wù miàn、 tuǒ yuán miàn jí hé chéng biǎo miàn děng； zhèn liè tòu jìng de“ sǐ qū” kě jiàng dào líng ( jí tián chōng yīn zǐ dá dào 100％ )。 zhè lèi gāo zhì liàng de yǎn shè huò zhé shè wēi tòu jìng zhèn liè， zài guāng tōng xìn、 guāng xué xìn xī chǔlǐ、 guāng cún chǔ hé jī guāng shù sǎo miáo děng xǔ duō lǐng yù zhōng yòu zhòng yào de yìng yòng。 bǐ rú 'èr yuán wēi guāng xué yuán jiàn zài duō tōng dào wēi xíng chuán gǎn xì tǒng zhōng kě zuò wéi wàng yuǎn hùn hé guāng xué xì tǒng、 guāng shù líng qiǎo kòng zhì、 duō tōng dào chǔlǐ、 tàn cè qì zhèn liè hé zì shì yìng guāng hù lián。 dì sān dài， jí mù qián zhèng zài fā zhǎn de yī dài， èr yuán guāng xué miáo zhǔn liǎo duō céng huò sān wéi jí chéng wēi guāng xué， zài chéng xiàng hé fù zá de guāng hù lián zhōng jìn xíng guāng shù biàn huàn hé kòng zhì。 duō céng wēi guāng xué néng gòu jiāng guāng de biàn huàn、 tàn cè hé chǔlǐ jí chéng zài yī tǐ， gòu chéng yī zhǒng duō gōng néng de jí chéng huà guāng diàn chǔlǐ qì， zhè yī jìn zhǎn jiāng shǐ yī zhǒng néng 'àn bù tóng guāng qiáng jìn xíng shì yìng xìng tiáozhěng、 tàn cè chū mù biāo de yùn dòng bìng zì dòng què dìng mù biāo zài bèi jǐng zhōng de wèi zhì de tú xiàng chuán gǎn qì chéng wéi kě néng。 Veldkamp jiāng zhè zhǒng xīn de èr yuán guāng xué jì shù yǔ liàng zǐ jǐng jī guāng zhèn liè huò SEED qì jiàn、 CMOS mó nǐ diàn zǐ jì shù jié hé zài yī qǐ， tí chū liǎo“ wú cháng tū shén jīng xì bāo diàn zǐ zhuāng zhì (Amacronic)” de shè xiǎng， tā bǎ jiāo píng miàn jié gòu hé jú yù chǔlǐ dān yuán 'ǒu hé zài yī qǐ， yǐ mó fǎng shì wǎng mó shàng wú cháng tū shén jīng xì bāo de jìn jù lí tàn cè， xì tǒng jù yòu biān yuán zēng qiáng、 dòng tài fàn wéi yā suō hé shén jīng wǎng luò děng gōng néng。 zhè yī dài wēi guāng xué jì shù de diǎn xíng yìng yòng shì duō céng guāng diàn wǎng luò chǔlǐ qì。 zhè shì yī zhǒng jiāo píng miàn yù chǔlǐ jì shù， tā yǐ èr yuán guāng xué yuán jiàn tí gōng líng huó fǎn kuì hé fēi xiàn xìng yù chǔlǐ néng lì。 tàn cè qì guī jī piàn shàng de wēi tòu jìng zhèn liè jiāng rù shè xìn hào guāng jù jiāo dào zhèn liè tàn cè qì de jī huó qū， gāi jī piàn de jí chéng diàn lù zé lì yòng huì jù guāng jī fā shēn huà jiā yīn 'èr jí guǎn fā guāng， qí fā shè guāng bō dì 'èr céng píng miàn shí yīng jī dǐ liǎng miàn de yǎn shè yuán jiàn yǐn dǎo dào dì sān céng miàn guī jī dǐ de zhèn liè tàn cè qì shàng， jīng jí chéng diàn lù chǔlǐ hòu jī fā 'èr jí guǎn fā guāng …… yǐ cì lèi tuī， dé dào chǔlǐ hòu de xìn hào。 zhè zhǒng duō céng jiāo píng miàn yù chǔlǐ qì de měi yī céng zhī jiān zé lì yòng wēi guāng xué zhèn liè shí xiàn hù lián 'ǒu hé， tā wéi chuán gǎn qì de wēi xíng huà、 jí chéng huà hé zhì néng huà kāipì liǎo xīn de tú jìng。 fā zhǎn qū shì èr yuán guāng xué shì jiàn lì zài yǎn shè lǐ lùn、 jì suàn jī fǔ zhù shè jì hé wēi xì jiā gōng jì shù jī chǔ shàng de guāng xué lǐng yù de qián yán kē xué zhī yī， chāo jīng xì jié gòu yǎn shè yuán jiàn de shè jì yǔ jiā gōng shì fā zhǎn èr yuán guāng xué de guān jiàn jì shù。 èr yuán guāng xué de fā zhǎn bù jǐn shǐ guāng xué xì tǒng de shè jì hé jiā gōng gōng yì fā shēng shēn kè de biàn gé， ér qiě qí zǒng tǐ fā zhǎn qū shì shì wèi lái wēi guāng xué、 wēi diàn zǐ xué hé wēi jī xiè de jí chéng jì shù hé gāo xìng néng de jí chéng xì tǒng。
jīn hòu èr yuán guāng xué yuán jiàn de yán jiū jiāng kě néng zài yǐ xià fāng miàn fā zhǎn。
yī、 jù yòu yà bō cháng jié gòu de èr yuán guāng xué yuán jiàn de yán jiū ( bāo kuò shè jì lǐ lùn yǔ zhì zuò jì shù ) zhè lèi yuán jiàn de tè zhēng chǐ cùn bǐ bō cháng hái yào xiǎo， qí fǎn shè shuài、 tòu shè shuài、 piān zhèn tè xìng hé guāng pǔ tè xìng děngdōu xiǎn shì chū yǔ cháng guī èr yuán guāng xué yuán jiàn jié rán bù tóng de tè zhēng， yīn 'ér jù yòu xǔ duō dú tè de yìng yòng qián lì， rú kě yǐ zuò wéi kàng fǎn shè yuán jiàn、 piān zhèn yuán jiàn、 zhǎi dài lǜ bō qì hé xiàngwèi bǎn。 yán jiū zhòng diǎn bāo kuò： jiàn lì zhèng què hé yòu xiào de lǐ lùn mó xíng shè jì chāo jīng xì jié gòu yǎn shè yuán jiàn； tè shū bō miàn biàn huàn de suàn fǎ yán jiū； fā zhǎn bō qián gōng chéng xué， yǐ zhì zuò bī jìn lín jiè chǐ cùn de wēi xiǎo yuán jiàn jí kāi tuò yà bō cháng jié gòu yǎn shè yuán jiàn de yìng yòng， tuī dòng wēi guāng xué de fā zhǎn。
èr、 èr yuán guāng xué de CAD ruǎn jiàn bāo de kāi fā zhì jīn shàng wèi zhǎo dào shì hé yú bù tóng fú diāo yǎn shè jié gòu de jiǎn dān 'ér yòu xiào de lǐ lùn mó xíng， èr yuán guāng xué yuán jiàn de shè jì réng quē fá xiàng pǔ tōng guāng xué shè jì chéng xù nà yàng， kě yǐ qiú chū rèn yì miàn xíng、 chuán dì hán shù jí xì tǒng xiàng chā、 jù yòu yǒu hǎo jiè miàn de tōng yòng ruǎn jiàn bāo。 dàn suí zhe tōng yòng shè jì gōng jù de fā zhǎn， èr yuán guāng xué yuán jiàn yòu kě néng chéng wéi tōng yòng de biāo zhǔn guāng xué yuán jiàn， ér dé dào guǎng fàn de yìng yòng， bìng yǔ cháng guī guāng xué jié hé， xíng chéng yī dài zhǎn xīn de guāng xué xì tǒng。
sān、 wēi xíng guāng jī diàn jí chéng xì tǒng shì èr yuán guāng xué yán jiū de zǒng qū shì wēi guāng diàn jī xiè xì tǒng wēi guāng jī xiè wēi diàn zǐ jī xiè wēi jī xiè 1991 nián， měi guó guó jiā guān jiàn jì shù wěi yuán huì xiàng měi guó zǒng tǒng tí jiāo liǎo《 měi guó guó jiā guān jiàn jì shù》 bào gào， qí zhōng dì 8 xiàng wéi“ wēi mǐ jí hé nà mǐ jí zhì zào”， jí wēi gōng chéng jì shù， tā zhù yào bāo kuò wēi diàn zǐ xué、 wēi jī xiè xué hé wēi guāng xué zhè sān gè xiāng hù guān lián xiāng hù cù jìn de xué kē， shì fā zhǎn xīn yī dài jì suàn jī、 xiān jìn jī qì rén jí zhì néng huà xì tǒng， cù jìn jī xiè、 diàn zǐ jí yí qì yí biǎo gōng yè shí xiàn jí chéng huà、 wēi xíng huà de hé xīn jì shù。 èr yuán guāng xué jì shù zé shì fā zhǎn wēi guāng xué de zhòng yào zhī zhù， èr yuán guāng xué yuán jiàn yòu kě néng zhí jiē kè shí zài jí chéng diàn lù xìn piàn shàng， bìng zài yī kuài xìn piàn shàng bù zhì wēi guāng xué zhèn liè， shèn zhì wán quán jí chéng huà de guāng diàn chǔlǐ dān yuán， zhè jiāng dǎo zhì bāo hán gè zhǒng quán xīn de chāo mì jí chuán gǎn xì tǒng de chǎn shēng。
wēi guāng diàn zǐ xué wēi guāng xué wēi diàn zǐ xué tú shì miáo shù liǎo wēi gōng chéng jì shù de sān gè xué kē xiāng hù jiāo * xiāng hù yǐng xiǎng xíng chéng de jiāo * xué kē。 zài wēi guāng xué qǔ dé lìng rén zhù mùdì jìn zhǎn de tóng shí， lìng yī mén qián yán kē xué héng héng wēi diàn zǐ jī xiè (MEM) xué qǔ dé liǎo fēi sù de fā zhǎn， zhè zhǒng jié hé sān wéi jí chéng diàn lù chǔlǐ jì shù de wēi jī xiè fāng fǎ yǐ chéng gōng dì yòng yú gǎi shàn chuán gǎn qì hé zhí xíng qì de xìng néng， jiàng dī fèi yòng。 jī yú zhè zhǒng xīn jì shù shè jì de wēi chuán gǎn qì hé wēi jī xiè zhí xíng qì， zhì shǎo zài yī gè wéi shù shàng de chǐ cùn yǐ dá dào wēi mǐ liàng jí， qí tā wéi shù yě xiǎo yú jǐ gè háo mǐ， duì jūn yòng、 gōng yè hé xiāo fèi chǎn pǐn dōuyòu qián zài de yìng yòng shì chǎng。 MEM hé wēi guāng xué jì shù de gòng tóng tè zhēng shì tā mendōu jī yú VLSI jì shù， liǎng zhě de jié hé jiù néng chǎn shēng yī gè xīn de、 gèng kuān guǎng de wēi guāng diàn jī xiè xì tǒng， tā yǐ jīng zài jī guāng sǎo miáo、 guāng xué kāi guān、 dòng tài wēi tòu jìng hé jí chéng guāng diàn－ jī diàn zhuāng zhì děng fāng miàn xiǎn shì chū yòu rén de qián jǐng hé chǎn pǐn shì chǎng， bìng jiāng jìn yī bù kāi tuò dào wēi fēn guāng yí、 wēi gān shè yí hé xiǎo xíng zài xiàn jī xiè jiǎn cè xì tǒng děng lǐng yù。 zài wēi jī xiè、 wēi diàn zǐ zhī chēng xià de wēi guāng xué xì tǒng yě gèng yì shāng pǐn huà， cóng 'ér xíng chéng èr yuán guāng xué chǎn yè。 jù yòu duō céng jié gòu de Amacronic jiāo píng miàn yù chǔlǐ qì shì wēi guāng xué、 wēi diàn zǐ xué hé wēi jī xiè jí chéng xì tǒng de diǎn xíng yìng yòng， tā yǐ bìng xíng guāng xué chǔlǐ fāng shì jiàng dī liǎo duì diàn zǐ chǔlǐ sù dù hé dài kuān de yào qiú， zēng qiáng liǎo jí chéng xì tǒng de chǔlǐ néng lì hé líng huó xìng。 duō céng wēi guāng diàn jī xiè zhuāng zhì de jìn yī bù fā zhǎn shèn zhì kě yǐ mó fǎng shēng wù shì jué yuán lǐ， zhè gè fāng xiàng de yán jiū chéng guǒ duì yú rén lèi jiāng yòu wú fǎ gūliáng de yì yì。 kě yǐ yù jiàn， guāng xué gōng chéng shī men néng xiàng jīn tiān de diàn zǐ gōng chéng shī men yī yàng， zuò zài jì suàn jī zhōng duān qián， tōng guò 'àn dòng shǔ biāo huò qiāo jī jiàn pán lái shè jì zǔ hé 'èr yuán guāng xué yuán jiàn yǐ jí gè zhǒng guāng jī diàn zǔ hé xì tǒng， zhè yī tiān de dào lái wéi shí bù huì tài jiǔ。 |
|
|