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“光子科學”是研究什麼的?

作者:東譜科技 瀏覽: 發表時間:2019-09-18 09:00:00 來源:光電資訊

光子科學(photonics)包括光的產生,發射,傳輸,調製,信號加工,開關,放大和識別。光子科學特別強調光具有粒子和波動雙重性。它覆蓋了整個光譜波段的技術應用;從日常生活到新近進展的科學都要應用到光子科學。由於它的應用廣泛,故仍在不斷發展中。

曆史

“光子科學”由光字演生而來;它的出現是1960年晚期用來描述目的在使光演示其功能的研究領域;傳統上完全落在電子學的典型範疇;如遠程通訊,信息加工等。
光子科學作為領域是從1960年研究激光開始的。隨後的發展包括1970年的激光二極管,傳送信號的光纖和參餌的光纖放大器。這些研究形成20世紀後期電信革命的基礎和提供以後互聯網的結構。
1980年光纖維傳輸數據為電信網絡采用後,光子科學就被普遍使用。
2001年間,光子科學大部集中在電信方面。但它覆蓋了科學和技術應用的很大範圍;包括激光製造,生物和化學傳感,醫學診斷和治療,顯示技術和光計算。
各種非電信的光子科學應用呈快速增長,部分原因在許多公司已看出它的新應用領域。光子科學將還會得到進一步的發展。
光子科學的應用是普及的;包括從每日日常生活到最新科學的幾乎所有領域;即光探測,電信,信息加工,照明,度量衡,譜儀,全息,醫學(手術,視力修正,胃鏡,健康監測)軍用技術,激光材料加工視覺藝術,生物光電子學,農業和機器人。如同1948年發現第一個晶體管後,電子學哪樣地迅速擴大應用哪樣,光子科學的獨特應用不斷出現在新的方面,半導體光科學器件在經濟方面的重要應用包括光數據記錄,光纖電信,激光打印(在靜電複印基礎上),顯示和高功率激光光泵。光子科學潛在的應用很廣,並包括化學合成,醫療診斷,芯片上的通訊,聚變能量。這裏舉幾種有興趣的附加例如下:
消費設備:條碼掃描器。打印機,CD/DVD/Blu射線器件,遠程控製器件
電信:光纖通信,光學降壓轉換到微波器。
醫藥:弱視矯正,激光手術胃鏡,去除紋身。
工業製造:激光焊接,打孔,切割和各種表面加工
施工:激光練級,激光測距,智能結構。
航空:光子科學缺少活動部分的陀螺儀。
軍事:紅外傳感器,命令,控製和導航研究和營救,布雷和掃雷。
娛樂:激光表演,全息藝術。
信息加工:
度量衡:時間和頻率測量。測距。
光子科學計算:時間分布及計算機和打印線路板間或光電子積分線路間的通信。將來:量子計算。
光子科學包括光的發射,傳輸,放大,探測和調製。

光源

光子科學所用光源比一般所用的光泡複雜。它一般用如光發射二極管,超輻射二極管和激光等半導體光源,其它光源包括瑩光燈,陰極射線管等。
常用3-5組半導體代替傳統半導體如矽和鍺。因為它們可有光發射的特性。如材料用(GaAs),(GlGaAs)或其它半導體。它們也和矽並用,以產生混合矽激光。

傳輸介質

光可由任何透明物質傳輸,玻璃或塑料光纖都可用來引導光在一定路線上傳輸。現在研究具有工程光學性質的特別結構材料;包括光子科學晶體,晶體纖維和超材料。

放大器

光通信的光放大器是參鉺纖維放大器,半導體光放大器,拉碼放大器和光參數放大器。現正研究量子點半導體光放大器。

光調製

光源的調製用在光源上譯碼(encode),可直接用光源調製。最容易的例是用閃光燈送莫爾斯碼。。另一方法是從光源采光,但在外部光調製器調製。
光調製的研究中還包括調製格式。研究最有進展的格式調製如相移健等已研究用來抵消分散,使信號質量提高。

光子科學系統

光子科學系統常用作光通信系統。研究集中在高速光子科學網絡。也包括能改善光信號的光再生器。


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