信息光学(第二版)课件-引言

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• 现代光学: 扩展到
激光 核科学技术 光探测器
全息
微光 光集成 光计算
航空航天
光纤与光纤通信 光信息处理 机器人视觉
图象处理
图象融合 灵巧结构 等等
激光核聚变: 神光II装置
风云II号气象卫星
嫦娥二号
美国火星探测器"好奇号"
2.16m 反射望远镜
微光夜视技术
全息防伪 技术
20世纪光学的 主要特点 空间
信息光学-傅里叶光学
信号与系统的基本分析方法 通信理论、傅里叶分析与现代光学的结合 光学信息处理与全息学的基础
•数学基础 •二维线性系统分析 •标量衍射的角谱理论 •光学成像系统的频率特性 •光全息术 •光学信息处理
参考书
陈家璧、苏显渝主编:光学信息技术原理及应用 (面向21世纪课程教材) 高等教育出版社,2002 参考书 1.吕乃光编,《傅里叶光学》. 机械工业出版社, 1987 2. J.W.Goodman, Introduction to Fourier Optics 中译本: [美]顾德曼著, 傅里叶光学导论, 科学出版社, 1968 3.吕乃光等编,《傅里叶光学-基本概念和题解》
精密
源自文库
微电子
化学 环境 保护
加工
能源
医疗 材料
印刷
生物 工程
工程
4、应用范围的扩展
核技术 防灾
农业
生态 环境
资源 生命 科学 保护
遥感
遥测 军事
通信
计量
信息科学
光信息
科学
光电子
技术
光电子成为信息产业的主角
• 许多学科分支和方向 已形成大规模的产业 全世界光学和光(电)子学技术产业规模 1995年 达 700亿美元 2000年 达 1030亿美元 2010年,以光电子信息技术为主导的信息产业 形成5万亿美元的产业规模, 2010年至2015年,光电子产业可能会取代传统 电子产业。光电子技术将继微电子技术之后 再次推动人类科学技术的革命和进步。
天文光学
• 时间尺度: 天文时间
研究方向
静态光学 如超快速现象
瞬态光学 纳秒、 皮秒、飞秒
20世纪光学的 主要特点
2、应用功能的扩展
光学工程 —— 综合技术学科
现代精密仪器: 多功能、高效率 光、机、电、算一体化 光学 技术手段:自动化、 数字化、智能化
光 材
材料
精密机械
机 电

计算机
电子
20世纪光学的 主要特点 3、研究内容的扩展 • 传统光学 : 研究 望远镜、显微镜、放大镜等
并行处理
速度快
二维图像处理,更快、更优
出现RC问题
光子技术的优越性
传输 容量大
高密度 大容量
三维空间 传输
高带宽
一根光纤可同时传送多少路电话??? 106 —— 108路
对比 一路微波通道,传送 103 路 电话 或
21世纪投入使用
1 路 彩电信号
美、日报道:超大容量传输系统 1012 bits / s (Tb / s)
光电子
光电子成为现代产业的主角
机械领域: 激光加工: 打孔、切割、焊接、表面处理 激光光刻、激光微细加工、X射线光刻
能源领域: 太阳能电池、激光核聚变 —— 空间卫星的能源,地球能源
光信息科学
光 是最重要的信息载体,人类感官接收 客观世界总信息量的 90%以上通过眼睛 光纤通信: 以低损耗石英光纤和半导体激光器为基础, 成为当今通信的主体和方向 显示技术:液晶大屏幕显示成为下一代电视的主流; 图像显示和复制设备:激光照排、印刷、分色、打 印、复印、传真,—— 构成庞大印刷产业 成像和探测领域 CCD等数字图像设备:扫描仪、 传真机、摄象机、摄录机、数码相机……使光信息数 字化; 光电子成像器件和探测器可以涉及到不可见光 (微光和红外)
信息光学 Information Optics
信息光学:
是关于光信息的产生,传播,探测和 存储的一门科学
例子
光信息产生的例子(液晶屏幕,电影,等) 光信息传播的例子(自由空间,光纤,介质) 光信息探测的例子(显微镜,CCD,眼睛)
光信息存储的例子(照片,光盘)
光源
• 波段: 向两端扩展
可见光 X射线
紫外
近红外 中红外 远红外
新学科
紫外光学、X射线光学、微光夜视、红外光学, 太赫兹
• 光强:单光子
激光光源
星际光源
20世纪光学的 主要特点 1、光学领域的扩展
• 研究对象:宇宙、宏观、介观、微观
研究方向
宏大光学 天文望远镜
微小光学 微透镜
• 空间尺度:百亿光年
研究方向
单原子尺度,介观尺度
纳米光学
原子反应时间 (10-15 秒)
光子技术的优越性
抗干扰 能力强 • 不受外界电磁场干扰 • 相互间几乎不干扰 • 可共用一个空间,不“串音” 对比
• 电子受外界电磁场干扰
• RC问题 • 滞后效应
光子技术的优越性
处理 速度快 对比 电子 可在自由空间传播 在电线里传输
光子
可在波导内传播
并行传输
串行传输:“瓶颈” 问题
并行传输: 由于线径影响
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