2020年3月3日，科技部等5部门印发《加强“从0到1”基础研究工作方案》，提到国家科技计划突出支持关键核心技术中的重大科学问题。重点支持人工智能、网络协同制造、3D打印和激光制造、重点基础材料、先进电子材料、结构与功能材料、制造技术与关键部件、云计算和大数据、高性能计算、宽带通信和新型网络、地球观测与导航、光电子器件及集成、生物育种、高端医疗器械、集成电路和微波器件、重大科学仪器设备等重大领域，推动关键核心技术突破。

　　光电子器件是什么?为何如此重要?下文为您详细介绍。

　　1、5G对光纤通信提出更高要求

　　在20世纪80年代中期，数字光纤通信的速率已达到144Mb/s，可传送1980路电话，超过同轴电缆载波。于是，光纤通信作为主流被大量采用，在传输干线上全面取代电缆。

　　尤其是李克强总理在2015年政府工作报告中提到发展智慧城市，制定“互联网+”行动计划，全面推进“三网”融合，加快建设光纤网络以来，我国的光纤通信更是达到了蓬勃发展的高度，光纤通信已成为中国通信的主要手段。

　　2019年6月，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照。正式开启了5G商用元年模式。

　　5G是一场关于光纤基础设施的竞争，在光通信产业中，光纤光缆是5G产业的第一受益者。5G将要求更密集的基站，基站术将是4G的4-5倍，带宽约10倍，光纤光缆需求2-3倍以上，光模块数千万只。

　　但我国在高端器件与芯片的国产化方面仍存在挑战，5G建设对于国内企业高速率芯片和低成本光模块研发提出更高要求。

　　2019年6月12日“2019中国光网络研讨会”上，工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任、中国光网络研讨会主席韦乐平表示，光通信成为电信网发展的速率和成本的瓶颈，光器件是瓶颈的瓶颈，而光芯片是瓶颈的立方，占设备成本大头的光域成本不受摩尔定律恩惠，硅光子技术是根本性突破方向。

　　2、光纤通信简介

　　光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。一个完整的光纤通信系统除了必须具备传输主体和光纤，还需要配备各种光学元件及光电子器件，只有充分发挥出各种光电子器件的功能作用，才能保障光线通信系统的正常稳定运行，不断提高人们的网络通信质量和效率。

　　当前，光线通信系统的构成主要包括了三部分，分别是光发送、光传输以及光接收。在光纤通信系统中，广泛应用的元器件可以划分为两种类型，一种是无源元器件，另一种是有缘元器件。无源元器件主要包括了光耦合器、光衰减器、光隔离器以及光滤波器等，而有源元器件则包括了光源、光检测器以及放大器等。

　　3、光纤系统中的光电子器件

　　3.1光发送器

　　在光发送器中配备了驱动器、光源和调制器等器件，其核心功能是把所需要传输的数据、视频以及语音等信号，通过电端机加到调制器上从而有效产生调制好的光信号，同时将光信号耦合到光纤中去。

　　(1)光源的选择

　　在选择光源时应该充分地考虑到诸如光纤的尺寸、失真、衰减等各种客观因素的影响，尽量满足光源峰值波长处于低损耗范围，目前三个低损耗窗口分别是850nm、1310nm、1550nm。常用的光源有两类，一类是半导体激光器，另一类是发光二极管，它们显著的特点是体积小、使用灵活，能够实现载流子的成功注入，帮助工作人员控制发送器的实际输出功率。激光二极管又被人们简称为LD，其在有缘层的包裹材料使用中，同时涵盖了低折射率和宽带隙两方面内容。LD不但能够实现对注入有缘区域电信号的有效限制，将其控制在规范区域内进行输出作业，还能够有效产生波导现象。

　　(2)光调制器

　　光调制器是指将光信号的一个或多个特征参量按被传送信息的特征变化，以实现信息检测传送目的的一类器件。调制器是根据电光效应制成，根据调制方式与光源的关系来分有内调制和外调制两种

　　目前常用的调制器有马赫-曾德尔调制器、LiNbO2外调制器、多量子阱分布反馈激光器，外调制大多采用多量子阱分布反馈激光器，它可以输出大功率激光，功率-电流线性关系好，能够稳定温度变化，AIGalnAs量子阱激光器的特征温度可达150K，因而在光纤通信中至关重要。

　　3.2全波光纤

　　光纤作为光纤通信中必不可缺的无源器件，其显著特征就是具有巨大宽带，被广泛的应用在网络通信领域中。在光纤通信市场上，为了有效适应更长距离以及更大容量WDM系统的要求，技术人员开发研制除了一种具有大面积的光纤，该种光纤能够承受较大的光功率，并且还能够有效解决非线性问题。为了最大程度挖掘出光纤宽带的潜力，开始通过使用超纯光纤制造技术研制出宽带为1.28-1.65nm的全波光纤，该光纤具有较大的通信容量，能够满足现代网络光带用户的各种数据传输要求。

　　3.3光接收机

　　光接收机主要由光电检测器和光放大器组成，用于接收光信号，它的输出特性反映出整个光纤通信系统的综合性能。IBM2017年运用CMOS光子学技术研发出传输速率达60Gbit/s的光接收机，具有9dB/mw灵敏度的功耗，适合高带宽连接、高吞吐量要求的云计算、数据中心等应用。

　　(1)光电检测器

　　光电检测器将光信号转换成电信号，其性能对光电系统的性能影响很大。常用的有PIN型光电二极管和APD雪崩光电二极管。光电倍增管能够探测微弱光辐射的特性，放大倍率很高，具备探测单光子的能力。光电检测器件将朝着高精度、小型、快速、非接触等方向发展。

　　(2)光放大器

　　光放大器主要包括了半导体光放大器以及各种掺杂的光纤放大器，比如常见的非线性光放大器、掺镨光纤放大器机氟化物掺铒光纤发达器等。半导体光放大器可以划分为两种类型，一种是行波放大器，另一种是F-P谐振放大器。当前在光纤通信市场上普遍应用的是行波放大器。通过改变半导体材料的构成成分，能够有效在1300-1600nm的一个特定波长范围内获得信号增益。