3.太阳能汽车
从20世纪70年代后半期到80年代前半期，太阳能汽车在实验室诞生。太阳能在汽车的应用有两方面：其一作为汽车的驱动能源，将太阳能转化为电能直接驱动汽车行驶；其二作为汽车的辅助能源，减少汽车常规燃料的消耗。近年来各国都在竞相研发新型太阳能汽车，美国已研制成光电转换率达35%的高性能太阳电池，高于普通内燃机热效率，为太阳能汽车开辟了广阔的前景。在我国，2012年7月18日由黑龙江龙华汽车有限公司自主开发的太阳能电动客车在黑龙江省齐齐哈尔市正式下线。这是一款光电混合城市客车，首次将太阳能光伏发电技术应用到客车上。
4.太阳能发电
由于太阳能发电具有不会枯竭、无污染等优点，目前全世界已有136个国家正在推广普及这项技术。2010年，全世界太阳能发电设备累计总装机容量已达到18000MW。
建立MW级的大型太阳能发电站，不但可以降低成本，还可以缓解荒漠和海岛地区的供电和环境问题，为荒漠地区生态治理和海岛海水淡化提供动力，改善生态环境。现在世界上MW级太阳能发电站已超过10座，其中最大的一个容量达到6.45MW。2012年8月9日，我国位于北京延庆县八达岭镇的首座MW级太阳能塔式热发电站发电成功，这是我国在太阳能塔式热发电技术方面的一次飞跃。
5.有机太阳能集光器
要充分利用太阳能，就必须使用某种装置将分散的太阳能收集起来。麻省理工大学的科学家们找到了一种利用普通玻璃制作太阳能集光器的方法。这项技术很复杂，但成本较低。主要是利用镀膜玻璃板来收集那些未被太阳能电池表面吸收的太阳光，从而将普通的镜子变成了太阳能集光器，甚至也可以应用到楼房的玻璃上。此外，格伦桑能源科技有限公司（Green Sun）也研制出一种包含各种色彩的太阳能电池板，它可以在不用直接对准太阳的情况下收集光能。
6.空间太阳能技术
日本目前正在研发一种巨大的空间太阳能发电装置。在未来30年内，该装置有望在距地球3.6x104km的太空轨道中将太阳能传送到地球上。日本政府将斥资210亿美元以支持这项计划，该计划主要包括建造一个拥有4km2太阳能面板的太阳能发电站。届时这座发电站预计能产生1000MW电力，足够东京近30万家庭使用。
7.太阳能飞机
太阳能飞机是以太阳光作为推进能源的飞机。它的动力装置由太阳能电池组、直流电机、减速器、螺旋桨和控制装置组成。2012年5月24日，瑞士太阳能飞机“太阳驱动”号在安德烈·博尔施贝格的驾驶下从瑞士帕耶讷起飞，大约17小时后顺利在西班牙马德里着陆。在此之后，“太阳驱动”号又从马德里起飞，前往摩洛哥拉巴特，共历时约20个小时。“太阳驱动”号凭借此次飞行创造历史，成为有人驾驶的太阳能飞机进行的第一次洲际飞行。按照计划，“太阳驱动”号还将于2014年进行环球飞行。
8.太阳能移动电源
随着人们生活水平的不断提高，随身携带的电子产品如手机、数码相机、摄象机等越来越多，它们都要用到电池，但这些设备的电池因容量较低而不能满足正常使用，于是出现了太阳能移动电源，不仅弥补了传统电源不节能环保的缺点，还集便携性和经济性于一身。爱国者公司推出了国内首款太阳能移动电源：动力仓太阳能移动电源。与其他充电、蓄电设备只能为单一产品充电不同，消费者只要拥有一款“动力舱”产品，就可同时满足手机、数码相机、DV、MP3、MP4等电子产品的供电需求，实现了有阳光的地方就有电，让“绿色能源”真正随身而行。
4.3.2 光子计算机
作为信息社会的主要支撑技术，计算机处于信息技术的核心地位。随着云计算的大力发展，超级计算机的研制已经摆在人们的面前。发展计算速度为Eb/s级（1018b/s）的超级计算机已经成为当今世界计算机研究的重大课题，它和航天技术、新能源技术等一样，也是一个国家竞争力的体现。但是现有的计算机利用电子来传递和处理信息，限制了计算机运算速度的提高，一般认为很难突破100Gb/s。而光子计算机以光子作为信息的载体，不仅用来传递信息，以光互连代替导线互连，以光存储器件代替电子硬件；而且以光运算代替电运算，以光导纤维与各种光学器件等构成集成光路，实现数据的运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长、频率、偏振态及相位的光代表不同的数据，这远胜于电子计算机中通过电子“0”、“1”状态变化进行的二进制运算，以垂直、水平与无光为状态的三值光运算正在兴起，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速的并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。
1.电子计算机的局限
我们知道，电子计算机中电子器件的互联使用的是金属导线，而任何金属导线都存在电阻、电感和电容，它们的结合将会降低电信号在导线中的传播速度（传播速度大约只有光波在真空中传播速度的千分之一）。同时，对于10Gb/s的电信号，它的衰减已经达到55dB/m，也就是说，对于1m长的导线，信号衰减只剩下百万分之几的水平。这表明，电子对迅速的外来变化反应“迟钝”。当传递信息的频率很高（即信号变化速率很快）时，在导线上传递的电信号实际上跟不上被传递信号的变化。
结果呢，就如同相声演员念绕口令，念得过快，舌头反应跟不上，念错了或走了调那个样子，被传递的信号要发生畸变，使计算机的运算发生错误。此外，因为所有的数据信号都必须经过计算机背后的总线传递，而总线的电流密度如果太大，将产生很大的电磁干扰。因此，在电子计算机中，无论是器件的互连，还是电路板间的互连，以及机柜间的互连，都会出现类似于高速公路交汇口由于狭窄，车辆通行速率受限制的现象，计算机的运算速度也受到了限制。还有，计算机使用的集成电子器件，它们因为受量子效应的干扰，集成密度受到限制，理论上的集成密度最高为每块芯片10亿个晶体管（在实际上达到的数量比这个数还要低许多）。
2.光子计算机的优势
不用电子，用光子作为信息的载体，就有可能克服前面谈到的那些限制，制造出性能更优异的计算机。用光子作为信息载体有许多好处，总体上，光子计算机可分为普通光学计算机和量子计算机。我们先看一下普通光学计算机的优势。
1）普通光学计算机的优势
（1）光子具有高度的空间并行性
光子被称作一种可以共享空间的玻色子，而电子则被称为费米子。它们的本质区别在于，光子在同一个空间位置可以存在几束光平行传播、相互交叉传播，彼此之间不发生干扰，千万条光束可以同时穿越一只光学元件而不会相互影响，而电子则不能够使两个电子处于同一个位置。一只20x20cm2的光学系统，能够提供5x105条并行传输信息通道；一只质量好的透镜能够提供108条信息通道。如果用光波导传输，光波导也可以相互穿越，只要它们的交叉角大于10°左右就不会有明显的交叉耦合。上述的性质又称光信号的空间并行性。
（2）光子具有极高的传播速度
光子既可以在真空中传播，也可以在介质中传播，电子的传播速度是593km/s，而光子的传播速度却达3x105km/s，光子的传播速度比电子在导线中的传播速度快得多（约1000倍），也就是说，光子携带信息传递的速度比电子快得多。计算机内的芯片之间用光子互连不受电磁干扰影响，互连的密度可以很高。在自由空间进行互连，每平方毫米面积上的连接线数目可以达到5万条，如果用光波导方式互连，可以有万条。
所以，用光子作信息载体，会制造出运算速度极高的计算机，理论上可以达到每秒1000亿次，信息存储量达到1018位。这种计算机称为光子计算机。
（3）超高速的运算速度
利用光子的高度并行性和极高传播速度构成的光子计算机并行处理能力极强，因而具有更高的运算速度。比如一个1024x1024像素的液晶屏，如果用一个像素作为一个信息处理单元，那么一屏图像就可以同时处理一百万个数据。如果我们使用三态逻辑或者更多值逻辑，能够同时处理的数据量就非常巨大。而光的传播速度又非常快，如果我们信息的改变速度为100Gb/s，那么在一秒钟内就能处理1017比特的信息。而这仅仅是一屏信息，如果是多屏、多种颜色（多波长），那么处理的信息量更加惊人。而且光的波长很短，空间分辨率可达微米的量级，所以一屏的几何尺寸非常小，理论上可缩小到毫米的量级。
（4）能量消耗小，散发热量低
光子计算机是一种节能型产品。光子在运动时，不像电子那样会遇到很大的电阻而形成热损耗。光子在通过介质时，也会产生吸收和辐射损耗，但是相比电子而言，要低好几个数量级。一根1km的光纤，损耗才0.2dB，约有96%的光都透过去了。对于同样截面积和长度的电线，这样小的损耗是不可思议的，欧姆电阻的发热要大得多。光子计算机的驱动，只需要同类规格的电子计算机驱动能量的一小部分，这不仅降低了电能消耗，大大减少了机器散发的热量，而且为光子计算机的微型化和便携化研制，提供了便利的条件。科学家们正试验将传统的电子转换器和光子结合起来，制造一种“杂交”的计算机，这种计算机既能更快地处理信息，又能克服巨型电子计算机运行时内部过热的难题。
2）光量子计算机
我们知道，从量子光学的角度看，一束光是由一系列的光量子组成的。光量子的能量非常小，为hν，其中h是普朗克常数，等于6.626x10－34Js，ν是光的频率。对于波长为1.5μm的光，ν约为2x1014Hz，所以一个光子的能量约为13.3x10－20J。对于一个1J的光能，其中就包含了大约7.5x1018个光子。量子计算是以量子态来承载信息，如果让1个光子承载1比特信息，这个比特通常称为量子比特Qubit，那么对它们进行运算，轻而易举地就可以获得1018b/s量级的运算速度。光量子计算机同样具有普通光学计算机的优点，即并行性好、运算速度高、节能等优点。因此，光量子计算机具有非常诱人的前景。
3.光子计算机的组成
光子计算机由光学透镜、滤波器、液晶等光学元件和设备组成。有模拟式与数字式两类光子计算机。模拟式光子计算机的特点是直接利用光学图像的二维性，因而结构比较简单。这种光子计算机现在已用于卫星图片处理和模式识别工作。美国以前提出的星球大战计划，就打算发展这种计算机来识别高速飞行的导弹图像。数字式光子计算机的结构方案有许多种，其中认为开发价值比较大的有两种，一种是采用电子计算机中已经成熟的结构，只是用光学逻辑元件取代电子逻辑元件，用光子互连代替导线互连。另外一种是全新的，以并行处理（光学神经网络）为基础的结构，在20世纪80年代制成了光学信息处理机，同年数字光处理机也获得成功。虽然光子计算机已经成功，但在目前来说，光子计算机在功能以及运算速度等方面，还赶不上电子计算机，其根本原因是目前的液晶等光学器件性能还达不到高速计算的要求。它的换屏速度还很低，仅仅处在人眼对于图像暂留时间的水平上。当图像的换屏速度大于每秒24幅时，人们就感觉不到图像的闪烁，目前的液晶屏大致在这个水平上。目前已经研制出所谓高速的空间光调制器，调制速度大概在ms量级，虽然比液晶屏快了很多，但还是远远不够。液晶屏的空间分辨率也不够。距离光学的衍射极限还很远。所谓光学衍射极限，是指能够分辨的两个光斑的最小距离，通常是波长的量级，大约在μm量级。所以，我们目前仍然使用的是电子计算机，但是，从发展的潜力大小来说，显然光子计算机比电子计算机大得多，特别是在对图像处理、目标识别和人工智能等方面，光子计算机将来发挥的作用远比电子计算机大。
4.光子计算机的研究现状
美国贝尔实验室宣布研制出世界上第一台光学计算机。它采用砷化镓光学开关，运算速度达每秒10亿次。尽管这台光学计算机与理论上的光学计算机还有一定距离，但已显示出强大的生命力。人类利用光纤传输数据已经有30多年的历史了，用光信号来存储信息的光盘技术也已广泛应用。然而要想制造真正的光子计算机，需要开发出用一束光来控制另一束光变化的光学控制元件。虽然已经发现了很多光-光控制机理，但是，或者所需的条件如温度等较为苛刻，或者对控制光的光强要求太强，尚难以进入实用阶段。
