（中科院院士、中科院上海光机所）

美国政府提出“信息高速公路”是一种通俗的讲法，它的全名为“全国性信息基础设施”，其主要目标为解决大容量和高速度信息的传输、存取和处理。

本世纪以来，信息工程是依靠电子学和微电子学技术，如通信是从无线电到微波，存储是从磁芯到半导体集成，运算是发展从电子管到大规模集成电路为基础的电子计算机等等，所以，目前谈到信息技术都称电子信息技术。从技术特征而言，我们正处于电子信息时代，其特征是信息的载体是电子。

随着更高容量和速度的信息技术发展，电子学和微电子学技术遇到它的局限性，因此光作为更高频率和速度的信息载体，它会使信息发展产生突破。下一世纪的信息技术是由电子向光电子信息发展。“信息高速公路”计划的提出、凸现了这一发展趋势。可以这么说，20世纪中的一个划时代变化，就是用光纤通信代替电缆和微波通信，简言之，信息的传输发生了本质性变革。

20世纪末期兴起的光存储，特别是光盘存储技术将对信息的存取产生重大影响。美国政府已将它列入“信息高速公路”计划。光盘存储技术是数字化存储和取出，与计算机直接连结。与磁存储相较，它有存储容量大、寿命长、可替换、不易损坏等优点。

长期以来，光信息存储的主要手段是缩微胶片，它虽具有成本低、复制方便、寿命长和易于保存等优点，但缺点也是显而易见，即胶片上的疵点和划痕极易产生错码，不宜于存储二进位数据，难于做到实时存取和随机存取，更不能擦洗重写。

60年代激光出现后，人们热心于光全息存储，认为是高密度的光存储技术，它还有再现三维立体图像，照片上的每一点都存储了整个物体的信息等特点。但是在灵敏度和存取速度上与要求还相差很远，特别是难以同计算机连接。所以，这方面长期以来还是靠磁存贮和半导体动态存贮元件。

80年代初出现的数字化光盘存储技术开辟了光存储发展的新道路。光盘存储是通过调制激光束以光点的形式把信息编码记录在光学圆盘镀膜介质中，记录信号的纹迹呈螺旋形，光点直径小于1 μm，螺距小到1~2 μm，所以有高的存储密度。需要再现信息时，用激光来读出信号，显示在电视屏或编码信号直接输入计算机。光盘存储技术的优点为：

1. 存储容量大，可达10⁹~10¹⁰位/盘，比磁盘容量高1~2数量级；

2. 系统可靠，与记录介质无接触；

3. 使用寿命长，可保存10年以上；

4. 信息位价格低，约为软磁盘的1/100~1/1000。

近年来几次国际大容量数据存储会议上对光存储和磁存储作了分析对比，一致认为在今后15年内是光盘和磁盘兼容的时期，而到下世纪光盘存储有可能成为主要的计算机等外存设备。目前信息的载体是电子，今后这种说法已不确切，今后将以光子取代电子作为载体，光子具有一系列优点。从光学的角度看，20世纪与21世纪的世纪之交是从电子信息时代进入到光子或光电子的时代。大家已经看到家用声盘（CD）和视盘（又称光碟LD）已经被普遍应用，而只读式数字光盘（CD-ROM）作为电子出版物、多媒体介质正在被广大用户所接受。目前一张5英寸的数字光盘可以存储万页A-4文件，经过数码压缩处理可以放映74分钟录像。高密度的光盘无疑是多媒体数字海量数据库的新的手段。

数字光盘存储技术正向更高存储密度和更高存取速度方向发展。到本世纪末，比现有存储密度高10倍（5英寸光盘可存储100亿比特）和存取速度高10倍（每秒1亿比特），可以擦除重写的光盘商品将获得应用。

目前在实验室中正在发展纳米（10^-9米）的光记录和存储技术（这是空间记录尺寸），光频存储技术（除空间存储外，另加频谱存储）以及光子记录和存储（纳秒<10^-9秒＞存取），还会将光存储在高存储密度和存取速度上进入更新的境界。

随着科学和工程技术的不断复杂化，对计算技术提出更高的要求。计算机向高速和智能化发展。运算的速度要高于10亿次浮点以上。信号的传输速度约为光速的0.5%，新一代的电子计算机也依靠于并行的系统结构和适合于并行处理的软件。光学信息处理就充分发_了并列处理的优点，它有高速地处理信号的能力。

以图像为对象的光学信息处理已进行了多年工作，目前讲的全光计算机为目标的，用光学系统完成一维或多维的数据的数字计算，目前处于探索阶段。它利用众所周知的并列处理和高速处理的特点，使光在其信息处理中发挥大容量和高速的优点。

光计算可能分阶段地进行，在从利用傅里叶光学变换原理（主要用空间调制器），进行光模拟并列处理，容量大和速度快是它主要特点，精确度不高和通用性不强是其主要缺点。当前尽量扩大它的功能，可能用在图像处理及矩阵计算上，发展光电混合型模拟计算，实现比傅里叶变换更普遍的线性变换是发展的主要方向。

电子计算机向光学计算机发展中，有可能先经过光-电混合型，如利用光纤维传输信息，若干光学开关和存贮器以及光电转换元件。例如电子计算机由于电路中不可避免地存在电阻和电容，电信号和传递速度受到RC弛豫时间的限制，电子信号很容易自身干扰。所以目前用光纤在VLSI中做内联结，用光纤做光电转换。光电混合型计算机中光f方法将用于图像处理和其他功能，其余功能由电子杂件补充。