光學和光子學是應用于通信、計算、制造、健康、能源、國防、農業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”

　　美國學術界、產業界和政府對審勢本國光學和光子學研發活動、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”。

　　一是如何發明出使光網絡容量再提高百倍的技術？

　　二是如何為通信、傳感、醫療、能源和國防應用領域開發出一種無縫集成的光電子裝備，作為系統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必要的光學技術來支持廣域監視、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到2020年全國太陽能發電平價并網，與化石燃料發電競爭？

　　五是如何開發出新的光源和成像工具，使制造精度提高一個數量級或者更高？

　　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尋找聯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”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”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、國家優先重點和重點經濟領域作出貢獻。例如，最優先的科研需求——生物光子學和透過復雜介質成像是美國總統宣布的腦計劃以及美國國家生 物經濟路線圖的基石，因為它們將會促進開發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和蛋白質互動圖譜。又如，可 利用的制造設施與納米光電子學為光網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技術創新作出貢獻，并使日益增長的大數據機遇成為 現實。
 

　　重點建議

　　生物光子學，增進對系統生物學和病情發展的認識：支持創新的生物光子學基礎研究，以促進定量成像、系統生物學、醫學和神經科學、生物標記物技術和高效農業生產的進步。

　　從弱光子研究到單光子研究，開發在極弱光水平工作的光學和光子技術。

　　復雜介質成像，推進光傳播研究，提升散射、色散、湍動介質成像技術。

　　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創新者對用得起的國內制造設施的需求，以推進復雜的光電子集成器件的研發、制造和裝配。

　　奇異光子研究，促進研發，以制造緊湊的相干光源、光探測器和光學裝置，并向學術界、國家實驗室和產業界開放。

　　關鍵光子材料的國內來源，開發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。