前沿光学综合(前言)ppt课件.ppt

前沿光学综合——。激光一经问世就对光学及其他科学技术和社会生活产生革命性的影响。激光器的发明不仅提供了光频波段的相干电磁波振荡源,而且对时至今日的无线电频率下的许多电子学的概念、理论和技术原则上均可延伸到光频波段,如振荡、放大、倍频、混频、参量、调制、信息处理、通信、雷达以至计算机等。60年前,光学、电子学——独立学科,由于激光的出现,现代光学:光源激光化,手段电子化,用现代电子学模式处理光学问题(如傅立叶光学)。现代电子学:处理方法光学化(如计算机并行处理)。光子作为信息载体光子处于电磁波谱的高频段,所以可以得到更短的脉冲(实验证明,超短光脉冲已经达到阿秒(10-18秒)量级)。光子作为信息的载体突破了电子学发展的瓶颈限制,使响应时间从10-9秒提高到10-15秒,工作频率从1011赫提高到1014赫,从而使高速、大容量的信息系统得以实现。生物技术激光能量技术把光子作为能量载体具有极为广泛的应用。激光医疗科学研究激光手术刀工业制造国防军事光子作为能量载体光子器件与电子器件性能比较性能光子器件电子器件信息载体特性和传输方式玻色子,中性,具有时间可逆性,无空间局域性,在自由空间或光纤中传输费米子,带基本电荷,具有时间不可逆性和空间局域性,无线电波在自由空间或金属导体中传输信息处理速度⒈开关速度⒉响应时间⒊并行处理能力⒋通道传输能力10-12s-10-15s(ps-fs)光子不带电荷,传输时不产生相互作用,有高度的平行处理能力10-11s平行处理能力差光子器件与电子器件性能比较频率(频带宽度和信息容量)3×1011-6×1016Hz>1000倍以上,高4~5个数量级3×108-3×1011Hz传输速度光波在真空中传输速度为光速,不受RC时间常数限制无线电波特别在金属导线传输,则受RC时间常数限制抗干扰能力无电磁干扰抗干扰能力差信息存储能力可实现三维光存储磁存储光子学在创造科学技术的顶峰项目内容最大的能量密度激光输出脉冲功率已经超过13PW=13×1015W聚焦强度达105PW/cm2可产生亿度以上的高温能焊接、加工和切割最难熔的材料最高的压强相应的电场强度可达8×1013V/×1011大气压联合高温、高压,可实现激光聚变点火最短的光脉冲在780nm已产生4飞秒脉冲,,测量精度就更高了最大的信息量已接近3T目标通信传输容量已超过Tbit/s,三维立体存储达Tbit/cm3光子计算机速度超过电子计算机量子计算机将达到最高的计算速度光子学在创造科学技术的顶峰最保密的通信系统光量子通信是最安全的通信系统已有几个国家建立了量子保密通信试验系统就在常规的通信线路上进行量子保密通信,通信距离已达125公里最低的温度激光冷却可将原子冷到接近绝对零度量子冷却到基态,为量子光学和量子力学的实验研究准备了条件量子计算机将是计算能力最大的计算机