光學和光子學是應用于通信、計算、制造、健康、能源、國防、農(nóng)業(yè)等諸多領域的關鍵使能技術，受到美國、歐盟、俄羅斯等主要國家和地區(qū)的高度重視。2014年4月，美國國家科學技術委員會公布了光學和光子學快速行動委員會（由16名成員組成，其中6名來自軍方）的報告。

　　五項“大挑戰(zhàn)”

　　美國學術界、產(chǎn)業(yè)界和政府對審勢本國光學和光子學研發(fā)活動、識別和設定科研重點的興趣一直在增加。在2013年出版的《光學和光子學：對本國至關重要的技術》報告中，美國國家研究委員會（NRC）提出了美國光學和光子學界面臨的五項“大挑戰(zhàn)”。

　　一是如何發(fā)明出使光網(wǎng)絡容量再提高百倍的技術？

　　二是如何為通信、傳感、醫(yī)療、能源和國防應用領域開發(fā)出一種無縫集成的光電子裝備，作為系統(tǒng)芯片低成本制造和封裝的主流平臺？

　　三是美國軍方如何開發(fā)必要的光學技術來支持廣域監(jiān)視、目標確認和圖像分辨率提高、高帶寬自由空間通信、激光打擊和導彈防御？

　　四是如何使美國能源利益相關方實現(xiàn)到2020年全國太陽能發(fā)電平價并網(wǎng)，與化石燃料發(fā)電競爭？

　　五是如何開發(fā)出新的光源和成像工具，使制造精度提高一個數(shù)量級或者更高？

　　快速回應

　 　為回應美國國家研究委員會的報告，美國國家科學技術委員會物理科學分委會于2013年春設立了光學和光子學快速行動委員會（FATC-OP），要求其在 基礎研究和早期應用研究領域?qū)ふ衣?lián)邦投資和部際合作的機遇。該委員會在120天里每周召開一次會議，邀請專題專家和主要科技協(xié)會代表對未來十年進行技術展 望，并確定十分重要的基礎研究和早期應用研究領域。

　　根據(jù)這些情況介紹會，光學和光子學快速行動委員會提出了一系列重點建議。這些重點建 議分為研究機遇建議和能力建設機遇建議，直接或間接回應國家研究委員會報告提出的五項首要“大挑戰(zhàn)”問題中的四個。由于美國能源部正在大舉投資“太陽能計 劃”以應對太陽能領域的“大挑戰(zhàn)”問題，所以光學和光子學快速行動委員會不直接回答該問題。

　　該委員會認為，其建議具有廣泛的促進意義， 能為重要技術機遇、國家優(yōu)先重點和重點經(jīng)濟領域作出貢獻。例如，最優(yōu)先的科研需求——生物光子學和透過復雜介質(zhì)成像是美國總統(tǒng)宣布的腦計劃以及美國國家生 物經(jīng)濟路線圖的基石，因為它們將會促進開發(fā)新的光學和光子學工具，用于腦電活動成像及控制，用于在分子和亞分子水平繪制蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)互動圖譜。又如，可 利用的制造設施與納米光電子學為光網(wǎng)絡容量再提高百倍開展研究，并提供科研能力，進而為未來十年美國繼續(xù)技術創(chuàng)新作出貢獻，并使日益增長的大數(shù)據(jù)機遇成為 現(xiàn)實。
 

　　重點建議

　　生物光子學，增進對系統(tǒng)生物學和病情發(fā)展的認識：支持創(chuàng)新的生物光子學基礎研究，以促進定量成像、系統(tǒng)生物學、醫(yī)學和神經(jīng)科學、生物標記物技術和高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進步。

　　從弱光子研究到單光子研究，開發(fā)在極弱光水平工作的光學和光子技術。

　　復雜介質(zhì)成像，推進光傳播研究，提升散射、色散、湍動介質(zhì)成像技術。

　　超低功耗納米光電子，探索低功耗、阿托（10）焦耳級光子信息處理和通信器件的極限。

　　為研究人員提供便于利用的制造設施，確定學術研究人員和小企業(yè)創(chuàng)新者對用得起的國內(nèi)制造設施的需求，以推進復雜的光電子集成器件的研發(fā)、制造和裝配。

　　奇異光子研究，促進研發(fā)，以制造緊湊的相干光源、光探測器和光學裝置，并向?qū)W術界、國家實驗室和產(chǎn)業(yè)界開放。

　　關鍵光子材料的國內(nèi)來源，開發(fā)和獲得對美國國家科技計劃至關重要的光學和光子材料，如紅外光學材料、非線性光學材料、低維材料、光纖材料和工程光學材料。