光计算机与光功能晶体

在现代信息处理中，光信息处理占有举足轻重的作用。不仅是光学图像， 而且电信号、机械信号、语声信号、热信号等，都可转换成光学信号作快速、并行处理。光信息处理的容量大，速度快，设备简单，可以并行处理二维图像信息等优点，是任何计算机系统无法比拟的。随着信息光学技术的发展， 可以预料，在未来的计算机家族中，将出现第六代崭新的机型——光计算机。

多少年来，科学家一直在考虑用光子代替电子设备中的电子工作，对于电子计算机来讲，电子是信息的载体，它只能通过一些相互绝缘的导线来传输、处理信息。虽然现在电子计算机的运算速度在不断增加，体积也在不断减小，但它运算能却存在着一个极限。最佳情况下，电子在固体中的运行速度也达不到光速的 1/10，再者，通信通道也严重制约了快速性。当工作频率超过 100MH2 时，通道中就会形成驻波、反射信号等障碍。此外，无论微电路中的电流是多么微弱，随着装配密度和集成电路“管脚”的增大、增多，散热也在增加，从而使导线间产生寄生的电磁相互作用，⋯⋯所有这些都必将限制电子计算机的能力，运算速度也无法突破一个极限。

和电子比较，光子速度恒等于光速，无质量与电荷，不像电子那样互相影响，它们能互相穿过而互不干扰，它还具有电子所不具备的频率与偏振， 还可在空间中传播等特点，从而使光子的载息能力得以扩大。利用光存贮处理指令和信息的光计算机的运算机速度也将因此而大大提高。

光计算机主要由激光器，光纤和光开关组成，采用串行信息处理方式， 指令与数据都是以光脉冲的方式在光纤中传输，而所有这些信息发送、传输， 处理过程都离不开与之密切的各种光学材料。前面所介绍的各种光功能晶体，有许多都可以用于光计算机的使用元件，特别是像激光晶体、光折变晶体等，这些晶体材料的优越与否直接影响到光计算机开发的前景，而且各种不同功能的光晶体日益在许多科学研究和实际应用领域发挥出越来越大的作用。