信息光學(xué)課件資料.ppt

1、享受光享受光學(xué),光學(xué)科學(xué)與技術(shù)的成果已深深滲透到我們的生活中 -王大珩,王大珩先生說(shuō)：,21世紀(jì) 將是光子的世紀(jì),20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn),光學(xué)領(lǐng)域的擴(kuò)展 應(yīng)用功能的擴(kuò)展 研究?jī)?nèi)容的擴(kuò)展 應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn)1、光學(xué)領(lǐng)域的擴(kuò)展,波段： 向兩端擴(kuò)展,20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn) 1、光學(xué)領(lǐng)域的擴(kuò)展,20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn) 2、應(yīng)用功能的擴(kuò)展光學(xué)工程 綜合技術(shù)學(xué)科,現(xiàn)代精密儀器： 多功能、高效率 光、機(jī)、電、算一體化,技術(shù)手段：自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化,20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn) 3、研究?jī)?nèi)容的擴(kuò)展,現(xiàn)代光學(xué)： 擴(kuò)展到,光子已不僅是作為信息傳遞的手段，幫助人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界 光子也能改變物

2、質(zhì)的形態(tài)， 幫助人類(lèi)改造世界,激光 核科學(xué)技術(shù) 光探測(cè)器 全息 航空航天 圖象處理 微光 光纖與光纖通信 圖象融合 光集成 光信息處理 靈巧結(jié)構(gòu) 光計(jì)算 機(jī)器人視覺(jué) 等等,激光核聚變: 神光II裝置,載人航天飛行: 神舟5號(hào),風(fēng)云II號(hào)氣象衛(wèi)星,2.16m 反射望遠(yuǎn)鏡,微光夜視技術(shù),全息防偽技術(shù),4、應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn),能源,材料,微電子,生物工程,醫(yī)療,環(huán)境 保護(hù),遙感,計(jì)量,通信,印刷,核技術(shù),生態(tài)環(huán)境,防災(zāi),農(nóng)業(yè),資源 保護(hù),軍事,信息科學(xué),遙測(cè),生命 科學(xué),化學(xué) 工程,許多學(xué)科分支和方向 已形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè) 全世界光學(xué)和光（電）子學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模 1995年 達(dá) 7

3、00億美元 2000年 達(dá) 1030億美元,光電子成為信息產(chǎn)業(yè)的主角,機(jī)械領(lǐng)域： 激光加工： 打孔、切割、焊接、表面處理 激光光刻、激光微細(xì)加工、X射線光刻 能源領(lǐng)域： 太陽(yáng)能電池、激光核聚變 空間衛(wèi)星的能源，地球能源,光電子成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的主角,光纖通信： 以低損耗石英光纖和半導(dǎo)體激光器為基礎(chǔ)， 成為當(dāng)今通信的主體和方向 顯示技術(shù)：液晶大屏幕顯示成為下一代電視的主流; 圖像顯示和復(fù)制設(shè)備：激光照排、印刷、分色、打印、復(fù)印、傳真， 構(gòu)成龐大印刷產(chǎn)業(yè) 成像和探測(cè)領(lǐng)域 CCD等數(shù)字圖像設(shè)備：掃描儀、傳真機(jī)、攝象機(jī)、攝錄機(jī)、數(shù)碼相機(jī)使光信息數(shù)字化; 光電子成像器件和探測(cè)器可以涉及到不可見(jiàn)光（微光和紅外

4、）,光 是最重要的信息載體，人類(lèi)感官接收客觀世界總信息量的 90%以上通過(guò)眼睛,采集,傳輸,處理,存儲(chǔ),重返大氣層多彈頭導(dǎo)彈的 攔截,彈頭數(shù)量大于1000枚的情況 要求：在數(shù)分鐘內(nèi)完成五項(xiàng)功能,目前 電子計(jì)算機(jī) 的計(jì)算速度舉例,中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程和上海市信息化建設(shè)的重大成果,2005-1-14 報(bào)道,計(jì)算速度,10 13 次/秒, 3000億 次/秒,10萬(wàn)億次,而在2003年2月報(bào)道的是：,高智能機(jī)器人,“現(xiàn)代”機(jī)器人能做到嗎 ？,打乒乓球 ！ ！ ！,過(guò)馬路 ？,2003年2月23日?qǐng)?bào)道,日本 研制的 世界第一個(gè)機(jī)器人,能行走，能認(rèn)識(shí)10個(gè)人 會(huì)握手、揮手、跟在人后面走,關(guān)于現(xiàn)代機(jī)器人

5、,結(jié)論,電子系統(tǒng)速度慢，現(xiàn)代機(jī)器人比不上 人,航空、航天 中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào) 地震預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào) 超大量衛(wèi)片的圖像處理,其它領(lǐng)域,災(zāi)難的避免 快速反應(yīng) 快速處理,計(jì)算速度,1015 次/秒,要求達(dá),光子技術(shù)的優(yōu)越性,20世紀(jì)光學(xué)的 主要特點(diǎn),響應(yīng) 速度快,以光速傳播 30萬(wàn) km / s （3x108 m / s）,電信號(hào)傳輸速度：105 m / s 電子開(kāi)關(guān)速度：10-9 s,光開(kāi)關(guān)速度：飛秒（FS） 10-15 s,對(duì)比,光子技術(shù)的優(yōu)越性,抗干擾 能力強(qiáng),不受外界電磁場(chǎng)干擾 相互間幾乎不干擾 可共用一個(gè)空間，不“串音”,電子受外界電磁場(chǎng)干擾 RC問(wèn)題 滯后效應(yīng),對(duì)比,光子技術(shù)的優(yōu)越性,處理 速度快,電子 在電線里傳輸 串行傳輸：“瓶頸”問(wèn)題 并行傳輸： 由于線徑影響 出現(xiàn)RC問(wèn)題,對(duì)比,光子 可在自由空間傳播 可在波導(dǎo)內(nèi)傳播,并行傳輸 并行處理,速度快,二維圖像處理，更快、更優(yōu),光子技術(shù)的優(yōu)越性,傳輸 容量大,對(duì)比,高密度,大容量,三維空間傳輸,高帶寬,一根光纖可同時(shí)傳送多少路電話？ 106 108路,一路微波通道，傳送