信息光学课件资料

1、享受光享受光学 光学科学与技术的成果已深深渗透到我们的生活中-王大珩 20世纪以前的光学古典光学传统光学 20世纪的光学传统光学现代光学 21世纪的光学光子时代的到来王大珩先生说：21世纪 将是光子的世纪 20世纪光学的 主要特点 光学领域的扩展 应用功能的扩展 研究内容的扩展 应用范围的扩展20世纪光学的 主要特点1、光学领域的扩展新学科紫外光学、X射线光学、微光夜视、红外光学X射线 紫外近红外 中红外 远红外可见光 波段： 向两端扩展 波长：单色性、相干性 研究方向激光器激光全息 光强：单光子 激光光源 星际光源20世纪光学的 主要特点 1、光学领域的扩展 研究对象：宇宙、宏观、介观、微观

2、研究方向宏大光学微小光学天文望远镜微透镜研究方向天文光学纳米光学 空间尺度：百亿光年 单原子尺度，介观尺度 时间尺度： 天文时间 原子反应时间 （10-15 秒）研究方向静态光学 瞬态光学如超快速现象 纳秒、 皮秒、飞秒20世纪光学的 主要特点 2、应用功能的扩展光学工程 综合技术学科光机电算材光学精密机械电子材料计算机现代精密仪器：多功能、高效率 光、机、电、算一体化技术手段：自动化、数字化、智能化20世纪光学的 主要特点 3、研究内容的扩展望远镜、显微镜、放大镜等 传统光学 ： 研究 现代光学： 扩展到 光子已不仅是作为信息传递的手段，帮助人类认识世界 光子也能改变物质的形态， 帮助人类改

3、造世界 激光 核科学技术 光探测器 全息 航空航天 图象处理 微光 光纤与光纤通信 图象融合 光集成 光信息处理 灵巧结构 光计算 机器人视觉 等等 激光核聚变: 神光II装置载人航天飞行: 神舟5号风云II号气象卫星2.16m 反射望远镜微光夜视技术全息防伪技术4、应用范围的扩展空间20世纪光学的 主要特点能源材料微电子生物工程医疗环境保护遥感计量通信印刷核技术生态环境防灾农业精密加工资源保护军事信息科学遥测生命科学化学工程许多学科分支和方向 已形成大规模的产业全世界光学和光（电）子学技术产业规模 1995年 达 700亿美元 2000年 达 1030亿美元光信息科学光电子技术光电子成为信息

4、产业的主角机械领域： 激光加工： 打孔、切割、焊接、表面处理 激光光刻、激光微细加工、X射线光刻能源领域： 太阳能电池、激光核聚变 空间卫星的能源，地球能源光电子光电子成为现代产业的主角光纤通信： 以低损耗石英光纤和半导体激光器为基础， 成为当今通信的主体和方向 显示技术：液晶大屏幕显示成为下一代电视的主流; 图像显示和复制设备：激光照排、印刷、分色、打印、复印、传真， 构成庞大印刷产业成像和探测领域 CCD等数字图像设备：扫描仪、传真机、摄象机、摄录机、数码相机使光信息数字化; 光电子成像器件和探测器可以涉及到不可见光（微光和红外）光信息科学 光 是最重要的信息载体，人类感官接收客观世界总信

5、息量的 90%以上通过眼睛采集传输处理存储超高速度超大容量信息时代 对 信息技术提出 更高 要求信息爆炸重返大气层多弹头导弹的 拦截例1弹头数量大于1000枚的情况 要求：在数分钟内完成五项功能1015 次/秒要求达寻 的在 3 29 时间内分 4 阶段拦截、确认结果识 别跟 踪发 射迎 击计算速度目前 电子计算机 的计算速度举例中国科学院知识创新工程和上海市信息化建设的重大成果2005-1-14 报道计算速度10 13 次/秒 3000亿 次/秒高性能计算机 曙光4000A10万亿次而在2003年2月报道的是：例2高智能机器人计算速度1015 次/秒要求达学习联想推理识别记忆功能：形象声音气

6、味感觉感知:快速计算、快速反应、达到人脑的水平目标： “现代”机器人能做到吗 ？ 打乒乓球！过马路 ？2003年2月23日报道 日本 研制的 世界第一个机器人能行走，能认识10个人会握手、挥手、跟在人后面走关于现代机器人结论电子系统速度慢，现代机器人比不上 人航空、航天中长期天气预报地震预测、预报超大量卫片的图像处理 例3其它领域灾难的避免快速反应快速处理计算速度1015 次/秒要求达光子技术的优越性20世纪光学的 主要特点响应速度快以光速传播30万 km / s （3x108 m / s）电信号传输速度：105 m / s电子开关速度：10-9 s光开关速度：飞秒（FS） 10-15 s对比

7、光子技术的优越性抗干扰能力强 不受外界电磁场干扰 相互间几乎不干扰 可共用一个空间，不“串音” 电子受外界电磁场干扰 RC问题 滞后效应对比光子技术的优越性处理速度快 电子 在电线里传输串行传输：“瓶颈”问题并行传输： 由于线径影响 出现RC问题对比光子 可在自由空间传播 可在波导内传播并行传输并行处理速度快二维图像处理，更快、更优光子技术的优越性传输容量大对比高密度大容量三维空间传输高带宽一根光纤可同时传送多少路电话？ 106 108路一路微波通道，传送 103 路 电话 或 1 路 彩电信号 美、日报道：超大容量传输系统 1012 bits / s （Tb / s） 21世纪投入使用光子技术的优越性序言 存储密度大海量存储例1200mm双面光盘，2.4mm厚可存储