专业导论_光学知识简介.ppt

授 课 内 容 一、光学知识简介 二、激光 三、光纤技术 四、通信系统 五、电子信息技术 六、光电技术 第一讲 光学知识简介 一、光学发展简史 二、光学学科内容介绍 三、波动光学的内容 四、现代光学简介 一、光学发展简史 一、光学发展简史 三、波动光学的内容简介 四、现代光学简介 思 考 题 随着科学技术和工业生产的发展，产品出现了小型化、微型化的趋势，对微小尺寸的测量越来越重要，要求测量的精度也越来越高。 因此，探索一些新的测量微小线度的方法越来越重要。运用干涉装置或干涉仪，可对许多物理量进行精确度很高的测量，并已发展成为专门学科——干涉度量学。 干涉的应用，典型的如： 测量某些气体的含量； 测量流体折射率； 测量微小长度的变化； 检查工件表面的平整度。 3.光的衍射(Diffraction)特性 光波遇到障碍物时，偏离直线传播而进入几何阴影区域，使光强重新分布的现象，称为光的衍射现象。 三、波动光学的内容简介 衍射 菲涅耳衍射 夫琅和费衍射 狭缝夫琅和费衍射 多个狭缝就形成光栅 圆孔夫琅和费衍射 衍射 菲涅耳衍射 夫琅和费衍射 衍射的一个典型应用就是用X射线衍射分析晶体的结构和成分。 (a) X射线衍射分析示意图 * * 专 业 导 论 理学院物理系 2012年 光信息科学与技术 光学 信息科学 可以在光机电算一体化、光电信息处理、光电子学、信息显示及相关的电子信息科学、计算机应用等领域工作。 将具备光学、光电子学、光纤通信、光信息处理等基本理论素养、专业基础知识和基本技能。 20世纪电子作为信息与能量的载体，在其发展中作出了历史性的巨大贡献，人们将其喻为“电子时代”。 21世纪社会信息量呈现指数式的爆炸性增长，将从目前的3G时代逐步发展到3T时代。 存储容量由G位发展到T位 集成电路器件的速度由GHz发展到THz 数据传输速率由Gbps发展到Tbps 注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数 电子具有荷电性，会受到经典物理效应RC延迟的限制，难以突破纳秒(ns)的门槛，成为制约超高速电子学发展的“瓶颈”。 光子不具荷电性，不存在RC瓶颈效应的制约，光波具有最快的传播速度，光波又具有抗电磁干扰、定向传输的特性，它所携带的信息有很高的安全度。 本世纪是信息科学技术高速发展的时代，光子学和光电子学及其技术将成为影响整个科学技术领域的关键技术之一。 由于光子的速度比电子速度快得多，光的频率比电磁波的频率高得多，为提高传输速度和载波密度，信息的载体由电子到光子是发展的必然趋势，它会使信息技术的发展产生新的变革。 目前，信息的探测、传输、存储、显示、运算和处理已由光子和电子共同参与来完成。光通信、光存储和光电显示技术的兴起和它们在近20年来的飞速发展，已使人们认识到光电子学技术的重要性和它广阔的发展前景，并且成为光电子领域的支柱产业。 光子学及其光信息科学技术则已露锋芒，其优越性已取得广泛共识。光子作为信息载体的优势与竞争力正在不断地被挖掘和开拓。 电子 光电子 光子 信息发展历程： 信息化是先进生产力的发展方向之一，是世界经济与社会发展的趋势。在信息产业发展重点领域中，光信息技术在其中起着举足轻重的作用。 1.信息光电子领域：包括光纤光缆、光电器件与集成、光通信系统及设备、IP网络设备、移动通信系统及设备、GPS和智能交通系统； 2.能量光电子领域：包括新型激光器、工业激光设备与应用、激光生物医学技术及设备、光学元器件和光电测量仪器； 3.消费光电子领域：包括光存贮、光显示、光纤传感器、数码相机、电源。 狭义光学是关于光和视见的科学，optics (光学) 这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。 广义光学是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到 X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。 光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。 光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。 人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。 约在公元前400多年，《墨经》中记录了世界上最早的光学知识： *叙述了影的定义和生成； *描述了光的直线传播性和针孔成像； *讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。 一、光学发展简史 《墨经》的理论是针对当时的光学器件——自然中的孔、铜镜等。 到17世纪上半叶，由斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的