光子学的分支学科

光子学的分支学科

光子学是从光学开拓出来的，在其形成过程中构成了相应的分支学科，并在科技领域产生重要应用和深远影响。光子学的分支学科大体上可以归纳如下。
基础光子学
①量子光学。研究的领域有光场的量子噪声、光场与物质相互作用中的动量传递、腔量子电动力学等。如光压缩态、原子冷却与俘获研究。
②光量子信息科学。研究的领域有量子计算机、量子密码术、量子通信、量子检测、量子态的制备和操作等。
③分子光子学。包括限域腔（量子阱、量子点等）中量子电动力学效应的基础和应用研究，分子光学中的光物理过程研究，有机、无机界面输运光量子的增强效应，以及近场光学在分子光学中的应用研究等。
④超快光子学。主要包括飞秒光脉冲的产生和应用，超快光子学中的超快过程与超快技术，超快、超强激光物理等。
⑤非线性光子学。主要研究光子与物质非线性相互作用、非线性变频效应、相位匹配和谐波的产生、光折变效应、光子晶体、光子带隙光纤、激发态光学非线性研究等，它是研究和开发多种非线性光子器件的理论基础。
光子器件
包括特殊处理和加工，材料元件、模块的研制，涉及光的产生、传输、探测、转换、存储和显示等，并由这些功能形成诸多相关的器件。它是光子学和光子技术相结合的具体体现。与电子器件类比，光子器件也可分为有源（如各种激光源、探测器等）和无源（如光通信中的波分复用器、光纤器件、光互连器等）器件，包括光子学在纳米技术和纳米制造中的应用。
信息光子学
光子学与信息科学相结合而形成的交叉性学科。由于光波导器件、光纤激光器、光纤放大器和低损耗光纤的开发，使得光通信获得快速发展，不仅开创了巨大的光子工业，而且给人类带来了方便快捷的信息交流，推动了社会的文明、进步和繁荣。另一方面，由于光的相干性、并行性，使得光传输可进行不同的相关变换和并行运算（如二维傅里叶变换等）。再加上电寻址和光寻址的空间光调制器和高速阵列探测器的出现，使得自动模式识别、图像信息处理、光显示、光计算等成为光子学最活跃的应用研究领域之一。
生物医学光子学
生命科学与光子学交叉形成的新分支。包括生物组织的光学成像和光子迁移、生物光子学、生物系统的光子发射、荧光增强和探测、生物光谱和诊断、激光医学中的诊断和光动力诊疗、冠状动脉腔内支架的激光精密加工、光学相干层析术、光在生物组织中的传输机理以及在生物医学工程中的应用等。
集成与微结构光子学
半导体电子学的强大生命力在于它的大规模集成化，从而使半导体器件尺寸大大缩小、功耗降低、功能和运行速度大幅度提高，性能价格比不断优化。同样随着半导体光子学及光子技术的快速发展，也可把不同功能的诸多光子器件通过光波导、光互连、光开关集成于一个光学芯片上，形成光子集成回路或光电子集成系统。微结构集成光子学，包括正在开展的二维波导和自由空间三维集成光学系统、微结构光纤以及微光机电系统等，它们的研究无疑使光子产业的发展获得革命性的飞跃。