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纳米光子学简介 学科的形成： 1.科学技术的进步，一种新的集成工艺； 学科的定义： 2.纳米光子学是研究在纳米尺度上光与物质相互作用的一门学科。利用近场光学对纳米器件进行设计制造和运用的技术 ，属于光子学的分支。 内容分类： 在纳米尺度上限制物质 在纳米尺度上限制波的辐射 在纳米尺度上的光学加工 光子学（Photonics） 包含传统光学、现代光学、光电子学和微光学在内的宽广领域统称为光子学。 特点：光子学是一门与电子学平行的科学。 光子学的发展 纳米光子学的未来应用： 4.纳米纤维 5.纳米膜 1：纳米粉末 * 2.纳米传感器 人类将拥有大量成本低廉的各种量级的传感器； * 3.纳米存储器和DNA开关 纳米存储器，存储密度可达每平方厘米1014 bit.。 DNA开关，利用它将可以制造出分子大小的电子电路，运算速度更快。 * 纳米光子学将会产生难以估量的影响 人类将在纳米尺度上重新认识和改造世界以及人类自身： ?参与“人类基因组计划”的科学家在《自然》杂志上公布了必威体育精装版的人类基因组图谱。更为精确的计算表明，人类基因数量实际在2万到2.5万之间。 * Thank You! 谢谢 ！ ? * * ------- * 激光 半导体微加工技术 芯径几微米的石英光纤 集成光，微米尺寸器件 光纤通信 光传感器 光显 光存 光照 * 21世纪被誉为光子世纪 光子学内容极为宽广，其涉及多种学科和高技术领域；光子学技术的应用遍及国民经济各行各业和科学技术的各个领域。 光子学 Photonics 光学 和光学工程 电子学和 微电子技术 材料科学和技术 计算机科学技术 生命科学及技术 据专家预测，在21世纪中，光子产业的总产值将超过电子产业的总产值。 因此21世纪被誉为光子世纪。 光通讯 * 光子学的发展 1905年爱因斯坦将量子论用于解释光电效应，并提出了光子的概念。明确提出当光作用于物质时，光是以“光子”（光的能量会集成一个个的“能包”）作为最小单位进行的。 光电探测器---光子——电子转换器 半导体激光器---电子——光子转换器 是光电相互依存和相互转化的典型例子。 * * 光子学与电子学相似的发展历程 电子学 光子学 真空电子学 （真空管器件） 固体电子学 （晶体管） 微电子学 （集成电路） 各种类型的激光器、 探测器 半导体激光器 微光子学 （光子集成器件） * 光子学的发展 1960年激光的发明 激光器(LASER)是电子学中微波量子放大器(MASER)在波长上的延伸。 激光器的发明不仅提供了光频波段的相干电磁波振荡源，而且对时至今日的无线电频率下的许多电子学的概念、理论和技术原则上均可延伸到光频波段，如振荡、放大、倍频、混频、参量、调制、信息处理、通信、雷达以至计算机等 。 E1 E2 * * 光子学的发展 光学和电子学两个学科的相互交融，促成了光子学的建立，可以说光子学是发展到现阶段的光学。 由于激光的发明，低损耗光纤的研制成功和半导体光电器件的发展，使光学迅速进入近代高新技术舞台，并对近代科学技术和人类社会生活产生巨大的影响。 Theodore Harold Maiman Born Jul 11 1927 * 光子学与电子学的关系 光子学与电子学的关系是继承与发展和相互依存的关系。在信息科技领域，20世纪电子学作出了巨大贡献，但由于其本身固有特性带来的局限而使其进一步发展无论在速度、容量还是在空间相容性上都受到限制。 而光子的特性却蕴藏着巨大的发展潜力并表现出明显的优越性，许多方面弥补了电子学的不足，为信息科技的发展提供了新的可能性。 * 光子器件与电子器件性能比较 频率（带宽和信息容量） 3× 1011 ～ 6× 1016 Hz 1000倍以上，高4 ～ 5个数量级 3×108 ～ 3×1011Hz 传输速度 光波在真空中传输速度为光速，在光纤中传输速度接近光速 无线电波在金属导线传输，受RC时间常数限制 抗干扰能力 无电磁干扰 抗干扰能力差 信息存储能力 可实现三维光存储 磁存储 * 回顾电学和光学的发展历史，我们可以发现：物理学的两个孪生分支——电学和光学，它们的发展历程是相似的且又是相辅相成的。 光子学是研究光子与物质相互作用及其应用的一门新兴学科 * 基础学科 技术学科 电学 （18世纪开始） 电磁场理论 电工学 （电工、电器、电机技术） 电子物理学 （20世纪开始） 电子管与电子线路理论 电子学 纳米电子学 真空管电子学 标志：1906年发明真空三级管 固体电子学 标志：1948年