光子科學

光子科學（Photonics）包括光的產生，發射，傳輸，調製，信號加工，開關，放大和識別。光子科學一詞強調光既不是粒子，也不是波--它具有二者的性質。它覆蓋了整個光譜頻段的技術應用；從紫外經可見到近，中和遠紅外。但所有應用都幾乎在可見和近紅外光範圍。1960年初研究半導體光發射體和1970年研究光纖後，光子科學才派生出來。

“光子科學”由光子演生而來；它的出現是1960年晚期用來描述目的在使光演示其功能的研究領域；傳統上完全落在電子學的典型範疇；如遠程通訊，信息加工等。

光子科學作為領域是從1960年研究激光開始的。隨後的發展包括1970年的激光二極管，傳送信號的光纖和參餌的光纖放大器。這些研究形成20世紀後期電信革命的基礎和提供以後互聯網的結構。

1980年光纖維傳輸數據為電信網絡採用後，光子科學就被普遍使用。

2001年間，光子科學大部集中在電信方面。但它覆蓋了科學和技術應用的很大範圍；包括激光製造，生物和化學傳感，醫學診斷和治療，顯示技術和光計算。

各種非電信的光子科學應用呈快速增長，部分原因在許多公司已看出它的新應用領域。光子科學將還會得到進一步的發展。

光子科學和光學關係密切。但光學比發現光被量子化早（愛因斯坦於1905年解析光電效應）。光學工具包括折射透鏡，反射鏡和各種光學組元。它們都先於1900年出現。經典光學的關鍵原理，如慧更斯原理，馬克斯威方程和波方程都和光的量子化無關。

光子科學和量子光學，光機械（Optomechanics）,電光學，光電子學和量子電子學有關。但每個領域由於內容和公司和市場不同，其意義也略有不同。量子光學往往注重基本研究；而光子科學則注重應用研究和發展。

光子科學的注重點在：

。光的粒子性質；

。用光子產生信號加工器件的潛在技術。

。光的實際應用

。模擬電子學

光電子學意味具有電和光功能的器件或線路。即薄膜半導體器件。電光項目使用較早，特別圍繞非線性電光相互作用的應用，即如普克爾盒的晶體調製器，但也包括圖像傳感器。

光子科學和新出現的量子信息科學有關。量子信息用光子科學的方法。其它新學科包括光-原子學，它的器件兼有光和原子的器件，它們用精確報時，導航和度量衡；極化學（Polaritonics）和光子科學不同處在於它的基本信息載體是極化子，在300千赫茲至10太赫茲頻率範圍工作。

光子科學的應用是普及的；包括從每日日常生活到最新科學的幾乎所有領域；即光探測，電信，信息加工，照明，度量衡，譜儀，全息，醫學（手術，視力修正，胃鏡，健康監測）軍用技術，激光材料加工視覺藝術，生物光電子學，農業和機器人。如同1948年發現第一個晶體管後，電子學哪樣地迅速擴大應用哪樣，光子科學的獨特應用不斷出現在新的方面，半導體光科學器件在經濟方面的重要應用包括光數據記錄，光纖電信，激光打印（在靜電覆印基礎上），顯示和高功率激光光泵。光子科學潛在的應用很廣，幷包括化學合成，醫療診斷，芯片上的通訊，聚變能量。這裏舉幾種有興趣的附加例如下：

。消費設備：條碼掃描器。打印機，CD/DVD/Blu射線器件，遠程控制器件

。電信：光纖通信，光學降壓轉換到微波器。

。醫藥：弱視矯正，激光手術胃鏡，去除紋身。

。工業製造：激光焊接，打孔，切割和各種表面加工

。施工：激光練級，激光測距，智能結構。

。航空：光子科學缺少活動部分的陀螺儀。

。軍事：紅外傳感器，命令，控制和導航研究和營救，佈雷和掃雷。

。娛樂：激光表演，全息藝術。

。信息加工：

。度量衡：時間和頻率測量。測距。

。光子科學計算：時間分佈及計算機和打印線路板間或光電子積分線路間的通信。將來：量子計算。

光子科學包括光的發射，傳輸，放大，探測和調製。

光子科學所用光源比一般所用的光泡複雜。它一般用如光發射二極管，超輻射二極管和激光等半導體光源，其它光源包括瑩光燈，陰極射線管等。

常用3-5組半導體代替傳統半導體如硅和鍺。因為它們可有光發射的特性。如材料用（GaAs），（GlGaAs）或其它半導體。它們也和硅並用，以產生混合硅激光。

光可由任何透明物質傳輸，玻璃或塑料光纖都可用來引導光在一定路線上傳輸。現在研究具有工程光學性質的特別結構材料；包括光子科學晶體，晶體纖維和超材料。

光通信的光放大器是參鉺纖維放大器，半導體光放大器，拉碼放大器和光參數放大器。現正研究量子點半導體光放大器。

光源的調製用在光源上譯碼（encode），可直接用光源調製。最容易的例是用閃光燈送莫爾斯碼。。另一方法是從光源採光，但在外部光調製器調製。

光調製的研究中還包括調製格式。研究最有進展的格式調製如相移健等已研究用來抵消分散，使信號質量提高。

光子科學系統常用作光通信系統。研究集中在高速光子科學網絡。也包括能改善光信號的光再生器。