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第三節 光子學異軍突起(1/3)

作者:李殿奎字數:7370更新時間:2019-09-22 12:01:27

    正象集成電路是微電子學器件一樣,集成光路則是微型的光子學器件。如前麵所講的,薄膜激光器、薄膜調製器、薄膜光開關和薄膜探測器等組合而成的(單片的或混合的)集成光學係統,就是微型的光子學器件。光子學是一門涉及麵十分廣闊的科學技術,它不僅包括集成光學,還包括激光物理學、纖維光學、激光光譜學和非線性光學等等。

    光子學之扉,是由激光打開的——激光科學技術給傳統的光學輸入了新鮮血液,因此,一度沉寂的光學重新煥發了青春,麵貌發生了深刻變化。光學同其它科學技術領域相互結合、相互滲透,衍生出來一係列嶄新的分支學科,大大促進了物理學、化學、生物學及醫學的發展。如今,光學已成為現代科學技術的一塊重要的前沿陣地,正以空前的規模和速度向前發展。

    激光是現代科學技術中的一枝奇葩,時代的驕子,其在激光物理、激光技術和激光應用等各個方麵都取得了巨大的進展。新興的激光工業已經形成,世界激光工業產值在近10年內將達到上百億美元。激光已經廣泛地用於打孔、切割、導向、測距、醫療、育種等各行各業,而且在化學催化、同位素分離、通訊及引發核聚變等領域展現了廣闊丁的發展前景。

    激光的高強度、高時間空間相幹性,為非線性光學的強光作用下的研究創造了良好條件,使激光光譜學的實驗方法成為深入研究物質微觀結構、分子運動規律等重要課題的工具。

    全息照相術得到了“新鮮血液”,已顯示出強大的生命力。全息照相在象差平衡、全息顯微術、全息幹涉測量、紅外全息、信息編碼和信息存貯等部門獲得了應有的“席位”,正在越來越廣泛地被應用。

    纖維光學作為一門嶄新的學科,已引起了各方麵的重視。光學纖維已發展成為一種新型的光學元件,為光學窺視·和光通訊的實現創造了條件,它已成為某些新型光學係統和某些特殊激光器的組成部分。由於光纖通訊具有通訊容量巨大、抗幹擾能力強、保密性好、節省金屬和適用範圍廣泛等特點,正逐步發展成為大容量、遠距離通訊的重要手段,必將成為未來通訊的主角。目前,國際上成功試用的無中繼光纖通訊已達119公裏。到1984年,世界各國敷設的光纖總長度達到27萬公裏。預計,世界光纖通訊產業的產值,到九十年代將達到50億美元,到本世紀末將達到數百億美元。

    集成光學在集成電路的啟示下,在集成技術、電磁理論和材料科學的帶動下,形成並發展成為一門新興的邊緣學科,為某些科學技術領域的發展開拓了一條新路。集成光學是研究集成光路理論及其製造的科學,它涉及到介質光波導理論、集成光路材料體係、薄膜波導形式的各種分立器件、測試技術、光集成回路和集成工藝等許多領域。現在,集成光路和光導纖維組成的光纜、以激光為訊號的載體,正逐步用於光學通訊、顯示係統、信息處理、文字和圖象掃描等領域。

    光計算機作為現代光學和電子學的寵兒,給人們帶來了美好的希望。我們知道,電子計算機在工業生產的自動控製、廠礦企業的科學管理、交通運輸的數據處理、工程設計及生活方麵得到日益廣泛的應用。但是,自從1946年第一台電子計算機誕生以來,已經發展了五代,卻始終沒有脫離電子學的範疇。隨著現代科學技術的發展,一般電子計算機的運算速度和存貯容量已經不能滿足需要了,即使是現代超大規模電子計算機,運算速度最高也不過每秒1.5億次。集成光學的出現,為研製運算速度極快、存貯容量極大、使用穩定可靠的光計算機提供了有利條件。采用激光和集成光學的新科學技術,研製成光計算機,其信息存貯量可達100億億位,比電子計算機容量大10億倍;其運算速度可達100~1000億次,比電子計算機快100~1000倍。如今,已經出現的光模擬計算機,它在幾分鍾裏就可以完成電子計算機幾天才能完成的工作量。然而,這才隻不過是個起點,現在,科學家們正在向光數字計算機進攻。這種光數字計算機具有特高運算速度和特大信息存貯量,甚至能夠具有人腦的某些功能。 本章尚未完結,請點擊下一頁繼續閱讀---->>>

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