庄松林，1952年毕业于复旦大学物理系。1982年获美国宾州大学博士学位，他长期从事应用光学和近代光学的研究，在光学成像理论、光学设计方法、光学信息处理及全息技术领域的研究中取得多项开创性的成果。现为上海光学仪器研究所和上海市激光技术研究所所长，1995年当选为中国工程院院士。
一、光学技术的昨天
说到现代光学技术，必须先谈光学在物理学中的地位。实际上，1900年第一次诺贝尔物理学奖即关于伦琴射线的发现本身就是典型的光学事件。其后，有关否定以太存在的迈克尔逊-莫雷干涉仪，则开创了近代光学技术的先河。至于爱因斯坦1921年获得诺贝尔物理奖，则并非因为相对论的贡献，而在于光电效应理论的建立以及光量子说的诞生。还应指出，泽尔尼克提出位相显微镜的概念，激发了日后由伽伯开创的全息学的发展。由此可见，随着岁月的流逝，沿着这条轨迹，光学技术在工业、军事、农业及科学研究正发挥着其影响深远的作用。具体的光学应用手段，则有测试、加工、诊断等等。至于量子光学、激光光谱学问题等等，这些基础研究内容就不一一展开了。有关光学的发展，我想用一句话作个说明，那就是，就像力学当初从激光中产生，然后与工程技术相结合。逐步独立于数学那样。光学当初是从物理学中产生的，现在则与工农业生产相结合，早已独立于物理学而成为一门完整的学科。光学从其诞生之日始，其蓬蓬勃勃的发展势头证实了这一点。
二、光学技术的今天及其发展趋势
我想从自己熟悉的领域谈一下现代光学技术的进展，所起的作用无非是使读者窥一斑而见全豹。
与现代光学技术密切相关的一门学科称为光子学（Photonics），1991~92年间美国光学学会几乎通过了一项动议，拟将美国光学学会（Optic Societyof America）改名为美国光学与光子学会（Opticand Photonic Societyof America），结果终因怕引起误解而作罢。但这件事从另一方面说明了光子学在现代光学中日益重要的地位。上述事件的余波使得美国光学学会主办的刊物《Optics News》改名为《Opticsand Photonics News》，这是令人深思的。
光子学在技术方面可涵盖激光及其应用，光计算、微小光学、光通讯，光存储技术、光显示技术等等，现就如下几个方面进行展开。
1. 激光器
说到激光，其高亮度，高单色性、高方向性是同一件事。这件事说明了一个基本事实 :激光具有十分良好的相干性，其物理本质以量子力学的测不准原理为基础。其实际应用则离不开器件的开发，没有好的器件，就谈不上应用的发展。现代激光器的最重大发展是半导体激光器，可以这么认为，激光器件的发展犹如电真空器件的发展，后者经历了从真空管、晶体管向集成电路的过渡，而前者则正在由气体激光器（例如氦氖激光器）；固体激光器（例如钇镏晶体激光器），向半导体激光器方面发展。目前，半导体激光器的输出功率已可达几十瓦，波长也覆盖红外到近红外，绿光半导体激光器目前正处在实验室阶段，它已可在室温下工作，但尚未商品化；蓝光半导体激光器目前只能在低温条件下工作，在不远的将来，半导体激光器一定能在多数情况下逐步取代气体器件，但与气体器件相比，半导体激光器的相干性较差，这是正在致力于改进的一个方面。
激光器的第二个较活跃领域是半导体激光器泵浦的固体激光器的研制 :得到实际应用的是掺钛蓝宝石激光器，其最大的特点是。可在相当宽的波段内进行调谐。
激光器元件的第三个发展方向是大能量化学激光器，其代表是氧碘激光器。其输出能量我国目前可达到的水平是1.5万焦耳，美国则为36万焦耳，按照美国当初星球大战计划的要求，摧毁一枚导弹所需能量是180万焦耳。由此可见，为摧毁弹道导弹需要化学激光器的输出，能量仍需进一步提高。
激光领域在生产技术上还有许多重要的应用。例如激光工艺，其中包括激光加工、激光热处理等，在此不一一介绍了。
2. 光计算
光计算，其本质就是利用光学方法进行数字计算。严格说来，模拟计算不属于光计算范畴，比如富里埃变换，只需用一个单透镜就可以实现精度很低的模拟计算。本世纪40年代诞生的电子计算机，由于电子元件例如电容、电感元件，有充、放电弛豫过程，而其输入输出接口的模数转换了很难实现并行处理。这一切大大限制了电子计算机的计算速度，而这种缺点并非电子技术本身的改进所能克服。
电子计算机是通过二进制的逻辑代数亦即布尔代数进入其数字计算时代的。因此，光计算要取得突破，必须克服除电子计算机电子元件固有的时间弛豫问题外，尚需建立光计算的逻辑代数和算法，简单地继承电子计算机的布尔代数原理是一条自然之路，但首先应解决如下问题，即“接通”和“断开”概念，在光计算机中意味着什么。
有一种量子阱双稳态器件是很有希望的光逻辑元件，相应地可实现与门、非门或门等一系列逻辑操作，其翻转速度比电子逻辑元件快得多，并且光与电不同，它可以在自由空间中传播，这样在光计算中，如何_元件之间互联，以及输入输出的连接与转换，还有整个机器即整机的结构如何等等，都是十分重要的课题，如果光计算机得以实施，其计算速度将超过电子计算机3个数量级以上。
按照我的估计，光计算机的问世尚需20~30年，目前还只是对其基本问题的研究。在这段时间里，除了要解决如上诸多问题外，与电子计算机相比，光计算机还要达到计算速度快、功耗低、体积小而且三者兼容的要求。目前电子计算机的计算速度极限估计是30亿次/秒，而光计算机计算速度则可达几千亿次/秒。
围绕者光计算，有许多基础的工作需做，例如光计算机的算法结构、光互联器件及方式、模数转换等等，我们目前有一个课题就是研究和开发光学并行高_模数转换器件。
光神经网络是光计算的一个研究方向，即是用光学方法来实现神经网络计算机，我们可以看一下光神经网络计算机的思想。
神经网络计算机的概念是加州理工大学一位科学家霍普菲尔德（H. Hopfield）提出的，他认为，一般计算机一旦所储存信息丢失，就意味着永久丢失，但神经网络计算机内存信息一旦丢失一部分，只是其精度降低而已，信息并未丢失，由于存在这种结构，计算机能够对外界输入的信息进行加工、学习、外推、内测等等。神经网络计算机信息存贮的方式与全息相似，由此就产生了光神经网络计算机的思想，但用光神经网络来处理光学图像问题很多：一幅普通的图画含有大量像素，每个像素通过模数转换储存于计算机中，其参数量十分庞大！要使计算机具有外推、内测功能，其技术困难目前难以想象。因此，在参数量较少情况下进行外推、内测学习，计算机尚可胜任，但光学图像的信息量实在太大，真正实用的光神经网络计算机，其实现乃是遥远的事情。
作为全光数字计算机问世的过渡，首先应有一些专用的光计算机在实际中应用。例如两个矩阵相乘，矩阵乘以向量，三个矩阵相乘的光计算机；或者是光电混合的光计算机，其中输入输出仍采用电子技术，计算的结构和算法则是全光学方法；经过这个过渡阶段，最后才会发展成熟为全光学的通用计算机。这虽然需走过漫长道路，但最终总会达到这个目标的。
1990年，AT&T贝尔实验室有一位华裔科学家Allen Huang，演示了一个光学计算机模型，意在说明光计算机的一些原理，这就像巡洋舰问世以前，海军实验室先制造一个模型，它只是在实验室水池里进行了演示，并未真正下水，虽然这种演示十分有意义，但离真正的实际应用尚有很大距离。
3. 微小光学
现在谈一下微小光学领域的进展。某种程度上，微小光学实际上是光子学取得实际应用的技术基础，例如光计算机的问世，其先决条件之一是需要体积微小的光学元件，集成光学也许可以看成是微小光学的一部分，即应用类似半导体工艺，将光学器件例如透镜、棱镜乃至光路，利用刻蚀的方法做在一块平面上，这些平面上的光学小元件，可以做到几十个微米，当光照射到该平面上时，就会按照事先设计好的光路进行传播。在光纤通讯以及医学工程中微小集成光学是关键技术之一。
微小光学另一个实际应用领域，是所谓梯度折射率材料的研究和制作。传统光学元件一般用均质的玻璃制成。其折射率是一常量，但梯度折射率材料其折射率则按一定的规律进行变化。这样就有可能根据需求将光学元件做大或做小，例如对于一块平板形的玻璃，传统材料不能成像，其焦距为无穷大；而梯度折射率材料因为其内部折射不是常量，因此可以成像，焦距是正是负完全可由设计制作者来决定。我们可以设想，一旦对这种材料的制作过程了如指掌，以后只需采用最简单的平板工艺就能满足最苛刻的成像需求。
梯度折射率材料的研制在光通讯以及光学成像系统中应用广泛，在这方面我们做了一些工作，即梯度折射率材料的研究课题，这一完整的课题包括理论、实验以及计算。例如光在梯度折射率材料中的传播过程，是偏微分方程求解的问题。而我们制作该材料则采用离子交换法 :将均质玻璃棒浸在外加电场的特殊溶液里，因为玻璃内含钠、钾离子，溶液内含锂、铝离子，在外电场的作用下，部分离子参与交换反应，对于玻璃棒而言，越靠近外缘交换程度越高；越接近中心，交换程度越低。由于这种特定的离子输送过程，物质玻璃捧就变成了梯度折射材料。根据离子交换情况，中心折射率高而外缘折射率低的材料即为正透镜，反之称为负透镜，当然还可采取其他方法例如聚合法制作这种材料。
4. 光纤通讯
该领域已十分成熟，目前已进入工业大规模应用的阶段，其理论研究是光孤子传播过程中非线性效应与光色散效应的相消相长课题；其工程技术问题则是如何进一步降低光纤通讯中的信号衰减。
5. 光的存储
接下来谈一下光储存问题，光储存技术要得到应用，先要解决材料以及编码解码的问题，光储存方式有几种，一种是全息，其主要功能是储存图像，目前可做到1 cm3的光折变晶体中储存6000幅图像，其分辨率相当高，在1 cm3的光折变晶体中可存储三卷本的《红楼梦》4部，至于如何读出所存储信息，只需在与写入光线对称（称为共轭）的方向，用相同波长的光照射即可。这样做的好处在于，可最大限度地避免像差。在现代化的社会中，将信息压缩在一个尽可能小的空间内是至关重要的，光盘存贮是目前获得最广泛应用的技术，因为激光衍射极限光斑大小与波长成正比，通常读出光斑的直径在亚微米范围，与红光器件相比，用绿光半导体激光器存入和读出，其存储信息的密度可提高将近1倍，光盘的信息存储量，相当于普通磁盘的1000倍左右，在一张普通5吋光盘中可存贮2~3年报纸的信息。
6. 光的显示
光显示是光子学中最获得重视的应用技术，其中最有前途，应用最为广泛的是液晶显示（LCD）。液晶显示已进入我们的生活：如游戏机、计算器、手表中，都可见其踪迹，目前的液晶显示最大尺寸可做到8吋，要做到20吋的屏幕显示，成品率很低，在工艺技术上还有许多困难，可以变幻出各种彩色图像的特大屏幕（如线度为10米到几十米）。显示一般采用发光二极管、利用红、绿、蓝3种基色的发光二级管和计算机图像驱动，可以得到很不错的效果。
光显示课题与人类社会的进化关系密切。其原因在于人从环境中摄取的信息80~90%通过视觉器官，与其他光显示手段相比，液晶显示的突破更具实际意义。因为这种技术预期可以达到功耗低、大规模集成生产、高分辨率、高亮度以及色彩丰富等要求。
虽然直接用液晶显示技术获得特大屏幕显示遇到困难，但通过液晶光阀可得到大屏幕显示效果 :利用液晶、薄膜及光电导技术制作直径为3吋大小的光阀，其一面可按要求成像，在另一面则用特强的光照射，使其中的像反射并投影出去，通过这种方式可达到大面积显示的效果。其“写入”光强和“读出”光强可相差好几个数量级。
关于液晶光阀，我们已研制成功一种器件，所用的液晶材料是铁电液晶，其特点是翻转速度特快，分辨率也高，在光计算中可用作光调制器。
大屏幕显示的第三条途径是微反光镜列阵。按相应入射光的强弱 · 其中每个尺寸在20~50微米的小反光镜的方位，受光强的不同所驱动。反光镜的光损失小，亦即通过这种器件，入射光的90%以上可被反射出去，因此由美国人发明的这种微反光镜阵列可用作大屏幕显示。
三维立体显示技术也是光显示的一个重要方面，它可以分为两种，一种利用偏振技术加上人们双眼视觉，从而观察到立体效果，称为膺立体显示技术；另一种则是真实显示技术例如三维的全息实像投影。
在全息成像中，人眼直接观察所见是虚像，实像则不可见，但可以把它投影到屏幕上为人所见。这种显示技术在美国的拉斯维加斯已得到实现：1994年那里新造了一间名为Lasox的旅馆，在其狮身人面像的门口有一投影于水帘之上的全息成像装置，因为水帘有厚度，有层次，并有无数水珠和气泡参与反射，如此投影过程使人们得到物体的实像。
三维显示在虚拟现实技术中十分重要：请戴上一个头盔和一副与头盔相连的手套，接通电路后你会进入一个神秘莫测的电脑世界，恍若隔世之感，你最深刻的感受就是身临其境。这种技术广泛应用于外科手术、地质勘探、家庭居室设计与布置，宇宙飞船甚至普通的汽车驾驶技术都可从虚拟现实技术中学到。20世纪90年代可谓是光学技术突飞猛进的时代。
（江世亮、罗季雄采访于1996年5月8日，采访稿由庄松林院士本人审改，罗季雄整理）