作者：南•马太／Nan Mattai

        光子学将为飞机提供更轻、更快、功能更加强大而且灵活的网络。
        当波音公司在2011年9月向启动用户全日空交付第一架波音787客机投入商业运营时，人们关注的焦点是飞机革命性的复合材料结构、低耗油率的发动机、健康监控和报告系统。但实际上，深处飞
机结构内部的光子——光的基本粒子器件，也是787引领的革命性航空技术之一。
        光子学包括光的产生、传输、放大、信号处理和感应。光子学在电信领域已经引发了一场革命，拓展了通信带宽，奠定了20世纪90年代互联网大发展的基础。现在，光子学在航空运输领域的应用正在推进之中，渗入到从驾驶舱到客舱的各个方面。
        光子学最普遍的应用就是通过使用光纤满足航空工业在飞机尺寸、重量和能耗上越发苛刻的要求。目前的光纤网络在数据传输速度上比最先进的铜质电缆快了2000倍，同时，基础设施的建设费用只是后者的十万分之一。
        在波音787客机以及像F-35战斗机这样的军用平台上，光纤的使用不但减轻了飞机重量，还能保护机载系统抵御电磁干扰的影响。光纤在布线方式上与传统的铜质电缆类似，只是在连接两个固定设备端口的光纤中传送的是单一的数字信号。
        未来的机载网络将可以在同一光缆中以光的不同波长传送多重数字和模拟信号。光纤可根据机身当前的使用要求轻松地重新配置，它提供了巨大的灵活性和以软件为基础的设备升级上的便利。
        光子学同样将加速复杂的新型传感器的装机使用，这些传感器通过光纤网络相连接，处理速度会比当前快10000倍，而且可在整架飞机内传送即时、关键的数据。利用这些遍布飞机的传感器所提供的数据，飞机还        可以更好地节省燃油。内置于发动机内的芯片级光子传感器可以监控燃烧控制的实时数据，外置的传感器可以测量翼面的湍流，以控制飞机在整个飞行过程中的层流流动。还有一些其他传感器，可以监控复合材料结构中出现的微小裂缝，还可以探测有害气体的危险程度、空气质量和流动情况。
        哈利•波特小说里的霍格沃茨礼堂有一个施了魔法的屋顶，可以展现霍格沃茨城堡外面的天气。借助于有机电致发光显示器（OLED）核心部位的发光分子，客舱内部也可以实现这种魔法式的变化。整个客舱表面被覆盖上保形、超轻的塑料，不仅可以提供高能效的客舱照明，还可以显示外部天气状况或者为乘客提供娱乐选项。
        如今的平视显示器以投影的方式提供了飞行所需的各种信息，增强了飞行员的态势感知能力，而且飞行员在飞行过程中可以一直保持目光向前。最新添加的综合视景功能使飞行员的态势感知能力更上一层楼，它可以在各种天气条件下将直观、形象的符号叠加在模拟的外部环境视图上。但是光子学的应用还可以将这项技术提高到更高的水平。集成有激光的设备可将整个风挡变成一个单一的、全景式的平视显示器，使得飞行员可以在其整个视景中察看其他飞行器和障碍物，监视其飞行状态和下一步的航迹。
        上述光子技术会在未来20～30年内逐步实现，而且纳米光子学的前沿研究所展现的可行性也十分诱人。未来飞机上的新型激光器、探测器、调制器、信号和数据处理器会应用固态纳米级的探测和处理芯片，大小只有人头发丝直径的万分之一。 这些芯片的制造成本极低，但是会让仪器灵敏度、分辨率、处理速度和计算能力呈现指数级的增长，进而减轻飞机重量、降低飞行阻力和节省燃油。
        第一架波音787的交付标志着光子学在航空领域的发展迈出了重要的一步，设计师、企业家和投资人应该牢记这一点。公众也有很多很好的想法，只是适于航空航天未来的并不多，未来的航空技术将实现以光速旅行，这确是一个好主意。