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光电信息技术发展及感想

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光电信息技术发展及感想

这学期的光电课即将结束,老师虽然由于时间方面的原因,只大概讲了光电产业某些方面的东西。如太赫兹研究,微电子技术,激光应用等等。但也让我在光电方面开阔了视野,增长了不少知识。

先说一下太赫兹研究。

THz所处的特殊电磁波谱的位置,它有很多优越的特性,有非常重要的学术和应用价值(有的已处于实用),使得全世界各国都给予极大的关注。美国、欧州和日本尤为重视。同时我们学校的研究水平也已是很棒的了。我校的THz入手比较早,投资也较大,并且在毒品和炸药太赫兹光谱、成像和识别方面,利用太赫兹对非极性航天材料内部缺陷进行无损检测方面做出了许多开拓性的工作,同时由于太赫兹射线在安全检查方面的独特优势,我校太赫兹实验室正集中力量研发能够用于实景测试的安检原型设备。

近年来,太赫兹辐射(THz radiation)被广泛运用在诸多领域,所研究的问题涉及到如化学,物理,医学和材料科学等。同时,适合使用太赫兹辐射的实验设备也得到广泛、快速的发展。在一些有远见的科学家的倡导和推动下,我国已建立起了多个太赫兹研究中心(室),促进了太赫兹技术的研究发展,并取得了重要的成果。2005年以“太赫兹科学技术的新发展”为主题的第270次学术讨论会召开后,我国的太赫兹研究及应用就进入了一个新阶段。

以上则是我对太赫兹的全部了解,偶然看到一位专家在致的一封信中写道THz有以下几种研究方向:1、THz基础物理研究;2、半导体THz辐射源和探测器的研究;3、THz辐射在物质中传播规律研究;4、THz无源器件的研究;5、发展THz辐射在物理、材料、生命科学以及通讯等领域的应用研究。 诚然这位专家讲的很全面,并且作为一个初涉太赫兹的学生来说不应该提出什么异议,但是注意到THz有一个易被水吸收的特性,我觉得还应该补充一点,就是着重于THz在太空中的应用,如转基因物种的得来。 目前, THz技术的研究主要围绕THz产生源、THz探测和THz应用研究。目前最大的困难还是没有高功率便携式连续可调的成本较低的THz发射源,另外也没有能够常温下直接探测太赫兹射线的被动式探测器。我们以后的学习方面可以多像这方面靠近,争取解决这些问题。

接下来说说微电子技术的发展前景,而微电子的核心是集成电路,因此就主要说集成电路。

其实我对集成电路的印象还是很久以前见过的挂钟后面的那个绿色的板儿,上面有好多扎手的圆点。现在才知道那扎手的圆点叫晶体管。集成电路在我们生活中是很常见的,像电脑,笔记本,mp3,MP4等等。它的发展前景其实说起来挺简单的:工艺特征尺寸不断缩小和设计上系统芯片化。可是大家都知道这做起来非常困难。

近几年,中国集成电路产业取得了飞速发展。中国集成电路产业已经成为全球半导体产业关注的焦点,即使在全球半导体产业陷入有史以来程度最严重的低迷阶段时,中国集成电路市场仍保持了两位数的年增长率,凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源,以及经济的稳定发展和宽松的环境等众多优势条件,以京津唐地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区为代表的产业基地迅速发展壮大,制造业、设计业和封装业等集成电路产业各环节逐步完善。目前,中国集成电路产业已经形成了IC设计、制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局,随着IC设计和芯片制造行业的迅猛发展,国内集成电路价值链格局继续改变,其总体趋势是设计业和芯片制造业所占比例迅速上升。

最后再谈谈激光的发展方向,世界上激光器问世是在1960年6月,中国第一台激光器出来是在1961年9月,相差十五六个月。实际上激光器的出现经过很长的酝酿时期。今天追溯起来,激光的起源在理论上归功于1916年爱因斯坦提出的感应辐射概念。

在应用方面,自从激光出来以后,能得到非常窄的光谱线。现在的长度基准是以在某种条件下出来的单纯的激光谱线作为工作基准。长度单位1米的定义是光在真空中1秒所走的距离的299792458分之一。这是个绝对的定义。这个绝对定义所以能形成,它本身也是从激光的研究认清楚了这是自然界的一个常数。

激光这样强的光是一个很好的能源。一个问题是怎么产生这个能源,另一个问题是怎么利用好这个能源。利用强激光来照射原子核,从原子核中把原子能释放出来。这种核反应将来可能作为能源。现在已有相关人士在这方面做了大量的先期研究工作。

另一个发展方向就是可以把激光脉冲变得很窄。为了捕捉一个物体的快速运动,要用高速照相。普通高速照相达到千分之一秒,要到皮秒(10-12秒)数量级。今天还在追求使脉冲变得更短,追求飞秒(10-15秒)量级。要使脉冲短到可以观测微观物质运动的中间过程。所以超短脉冲激光器也是一个重要的发展方向。从这里我们可以看到激光对推进认识世界所起的作用。

在工业方面,激光常用于热处理,最典型的是激光用在汽车发动机汽缸内表面的热处理。只要用激光使汽缸表面形成一个硬化的网子,就可以延长它的寿命一倍以上。正因为激光能增强材料寿命,使物质改性,所以需要形成激光工业。在医学方面,如治疗视网膜脱落,过去是很麻烦的事,用激光焊接就很方便。利用不同波长激光与物质相互作用的选择性,也可以起治疗作用。激光手术也是很有前途的。

除了这些像全息技术,通信网技术等等都有很大的发展前景,这里就不一一叙述了。可是无论再怎么谈这些技术的发展都离不开两点:一是人类的欲望,二是人才的竞争。

人们的欲望是无止境的,大家都渴望更新奇的东西,一项新的技术或应用通过研究人员创造出来,通过企业开发和发展,大力推广,进而满足人类的欲望。

今天,我国倡导科教兴国、可持续发展的战略。像光电产业这样的现代专业将发挥极其重要的作用。这几十年来,我国已在光电这项高技术产业上取得了重要成就,今后这项工作也会取得更好的成绩。光电给我们预备了很好的前景,使我们有机会来从事创新工作。特别是我们年轻一代,要看到这方面的前景,努力创新,必将有所作为。

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