从电子技术(实物)到光子技术(场)

当前，人类正进入信息化时代；这是微电子技术、光电子技术、通信技术、计算机科学与技术、自动化、精密机械等应用性很强的科学技术综合发展的结果．在迈人信息化社会的进程中，光电子技术起着十分重要的作用．它是继微电子技术之后，近十几年来迅速发展的新兴高科技，集中了固体物理、导波光学、材料科学、微细加工和半导体的科研成就，成为电子技术与光子技术的自然结合与扩展，是具有强烈应用背景的新兴交叉学科．这些都说明了从电荷-电子-电子学-电子工程-电子技术到光-光子-光子学-光子工程-光子技术发展的必然趋势，也是从量子力学（实物）到量子电动力学、量子场论（场）发展的必然结果：信息技术的发展在20世纪是由电子学向光电子学发展的阶段；     

从电动力学到量子电动力学：纳米光电子器件

纳米尺度下的光电器件的研制与米、毫米、微米尺度下电子器件或光学器件的研制在基本原理与制造技术上有本质的不同。必须采用量子电动力学和介观物理作为基本原理。在量子电动力学中,光子与电子可以相互转化,光子也可以储存在“空腔”中。光一电转换或光一电一光的转换甚至可以在远小于一个光波的尺度内实现（如100nm以下）。基于大量最新现象发现的启示与推动,产生了一种全新的光予技术：纳米光子技术。在这种全新的纳光子技术中,人们将光子电子的输运与转化联合起来进行考虑,非线性光学获得了长足的发展。微电子技术和概念被大量地推广应用于纳光子技术开发。创新型元件如集成激光器、30dB光放大器、效率为30％的1．55μm滤波器等层出不穷地涌现。纳米技术的研发为信息储存、输运和处理开辟了新的天地。进入21世纪,纳米光子技术研究日新月异。在摩尔经验规律的指导下,不断发展的微电子工业的制造精度已进入100nm领域。大规模应用纳米电子、纳米光子技术的时代已经来临。一些新型的光通讯线路已开始应用纳米光子器件。对公众而言,用于照明的LED只是一个应用实例。报告将结合法国国家纳米研究平台的研发成果来阐述纳米光子学的原理和纳米光子器件发展的趋势。     

中国的光学——回顾与展望

光是优良的信息和能量载体。进入20世纪,由于光电（光子－电子）技术的结合,各种新型光电探测器和电光转换显示器件的不断涌现,激光的发明,光学方法的改进,传统光学向现代光学与光子学迈进,光学已经成为现代信息获取、传递、存储以及现代工业制造的重要技术手段。中国的光学工业在解放前儿乎是空白,规模很小,只能生产双筒望远镜和基线为...     

向长波方向发展的光子数分辨探测技术

研究了光子数分辨探测器技术发展的物理基础，技术现状和发展趋势．重点分析了目前能达到单光子分辨的发展中的三种探测技术：越界超导传感技术（superconducting transition-edge sensor），电荷积分单光子探测技术（charge integration photon detection）和雪崩光电二极管单光子分布探测技术（delayed single photon probability mapping based on avalanche photodiode），讨论了探测器的光子数分辨能力及其噪音来源．     

21世纪最具潜力的新型材料——光子晶体

 21世纪是信息技术广泛普及的时代。在过去的50年里,对半导体技术的深入研究和广泛应用直接推动了信息产业的迅速发展。但当前半导体的发展遭遇瓶颈问题,半导体集成电路在速度、效率的提高上受到量子效应及电子自身之间相互作用的限制,半导体器件的能力已接近极限,而光子技术则是突破这些限制的有效手段之一。不过传统的光学器件与电子集成器件相比,要笨重成千上万倍。如果光学器件也能像电子器件一样集成化,那么光电集成线路就将使信息技术产业发生巨大变革。解决这个问题的关键,在于开发和研究一种新型的人工材料---光子晶体。它将成为21世纪最具潜力的新型材料,半导体的第三代突破很可能就在光子晶体这条路上。     

迎接新世纪科学文化盛世携手共建中国物理教育网

随着新世纪钟声回响,人类历史进入了新的时代.追溯整个人类文明史,20世纪无疑是最光辉夺目的篇章.历史上几百、上千年跨过一个文化时代.而在20世纪中,新的时代一个接一个地出现.二次世界大战后的半个世纪就出现了原子能时代、电子时代、半导体时代、激光时代、空间时代、计算机时代、超导时代、网络时代、基因时代和纳米时代等等,展示了20世纪科学文化的风采.     

要重视物理学对认识世界的重要作用

物理学在20世纪创造了辉煌，已为举世公认．然而，人们主要是从物理学在改造世界中的巨大作用来认识和评价物理学的，因为20世纪人类社会生产方式和生活方式的巨大变化大都能够归因于物理学的进步，所以人们把20世纪称为“物理学的世纪”．毫无疑问，继续大力宣传介绍物理学在改造世界中的成就仍然是科学教育的长期的任务．但是，比较而言，物理学对认识世界的重要作用没有引起足够的注意，宣传介绍得更不够．特别是，在知识经济初露端倪的时代，     

同步辐射在光电子谱方面的应用

光电子谱实验的实质是将一单色光入射到样品上同时测量光发射电子的能量分布,由此获得样品内芯能级和价电子能量的信息．研究原子、分子、固体和表面的光电子谱已经是较为成熟的一种实验技术,光子能量小于４０ｅＶ时,称为紫外光电子谱;光子能量大于１ｋｅＶ时,称为Ｘ射线光电子谱．同步辐射发现后,由于它的连续谱性质（能量由几个ｅＶ到几ｋｅＶ）,上述区分已不再十分清楚．本文主要介绍同步辐射用于光电子谱以后,在研?...     

构建长距离量子通信中继器的研究努力

量子比特可借助于各种物理量进行编码，例如，光子的极化态，原子的自旋态等．为了使量子比特实际有用，它们与外部世界的随机耦合（退相干效应）必须被尽力避免．光子在传输的进程中本征退相干效应极小．但是，当光信号在光纤中传输时，它的强度会衰减．衰减的程度随传输距离以指数方式增大，例如，15km衰减到1／2，100km衰减到1／100．对于经典通信来说，中继器起放大信号的作用．但是，经典中继器不能被用于量子通信，因为它的噪声太大，以至于产生太多的错误量子比特．正在被研发的量子中继器，实际上是一个量子微处理器．它能够存储和处理一个一个的量子比特，并保证量子态的高保真复现。     

世界图书出版公司北京公司影印物理类新书推荐

量子比特可借助于各种物理量进行编码，例如，光子的极化态，原子的自旋态等．为了使量子比特实际有用，它们与外部世界的随机耦合（退相干效应）必须被尽力避免．光子在传输的进程中本征退相干效应极小．但是，当光信号在光纤中传输时，它的强度会衰减．衰减的程度随传输距离以指数方式增大，例如，15km衰减到1／2，100km衰减到1／100．对于经典通信来说，中继器起放大信号的作用．但是，经典中继器不能被用于量子通信，因为它的噪声太大，以至于产生太多的错误量子比特．正在被研发的量子中继器，实际上是一个量子微处理器．它能够存储和处理一个一个的量子比特，并保证量子态的高保真复现。     

光子径向模式:光场调控及量子信息应用进展

光子横向空间模式包括角向模式和径向模式两个自由度,它们都可以用来构建一个高维的Hilbert空间。在过去20年里,角向模式如光子轨道角动量已经得到了深入的研究,并被广泛应用于经典光学和量子信息领域。然而,目前关于径向模式的研究还比较缺乏,尚处于探索阶段,因此径向模式量子数一度被称为“被遗忘的量子数”。由于光子径向模式具有独特的光场特性,故近年来科学家们对它的研究兴趣与日俱增。系统介绍了高阶径向模式的制备、探测与调控技术,特别是光子径向模式间的量子纠缠关联特性及其在量子力学基本问题检测和高维量子信息领域处理中的应用研究进展。     

迅速发展中的电子及光电子材料

 通讯、计算机和控制技术统称为信息技术,电子材料和光电子材料是现代信息技术发展的基础,它们是信息的获取、传输、存储、显示及处理和运算的各种材料。以电子为媒介而传递信息,因为电子的传输速度受其质量（静止质量ｍ＝９．１ｘ１０－３１千克）影响,有一定限度,所以,随着对信息传输容量和速度的要求不断提高,而光子作为更高频率和速度的信息载体就被应用,从而又出现了与电子技术、微电子技术交叉发展的光电子技术。 一、电子材料 电子材料包括半导体材料、介电材料、压电及铁电材料、磁性材料及某些金属材料、高分子材料及其他相关材料等,这里半导体材料尤其重要。     

校园网信息技术下的物理教学三维目标

进入21世纪后,以计算机和网络通讯为核心的信息技术在社会各领域中得到广泛的应用.信息的获取、分析、处理、发布和应用能力将成为衡量现代人基本能力和文化水平的重要标志.     

信息网络与因特网

当世界进入20世纪60年代时，技术革命的浪潮又一次涌动起来．与以往不同的是，这是个以计算机的广泛应用为特征的“信息革命”的浪潮．计算机技术的发展是如此迅猛，计算机的应用逐渐渗透到各个技术领域和整个社会的各个方面，直至家庭生活．社会信息化、数据的分布处理以及各种计算机资源共享等，推动着计算机技术朝着群体化的方向发展．为了把地理上分散的计算机应用系统连接在一起，促使当代计算机技术与现代通信技术的密切结合，形成了一个崭新的技术领域：“计算机网络”．     

新型材料--光子晶体

半个世纪以来，对半导体技术的深入研究和广泛应用推动了电子工业和信息产业的迅速发展。目前半导体技术正向高速度、高集成化方向发展，但这也不可避免地引发了一系列问题，例如电路中能量损耗过大导致集成片发热，如何进一步将电子器件小型化等。人们由此感到半导体器件的能力已基本达到了极限，转而把目光由电子投向了光子，因为光子有着电子所不具备的优势：速度快，彼此间不存在相互作用，一旦实现用光子替代电子传递信息，     

高能物理与数据网格

高能物理是物理学研究中最前沿的科学研究。由于高能物理研究越来越复杂,近代高能物理学实验规模非常大,常常需要举多国之力,数百甚至上千的物理学家共同参与。为了便于科学家进行信息交流和共享,物理学家们在20年前发明了万维网（WWW）技术,使得科学家们能够通过互联网方便地进行信息的共享。WWW技术是20世纪最重要的技术革命,彻底改变了人们的生活。     

中国电子顺磁共振(EPR)发展50年回顾

自从1945年前苏联科学家Zavoisky在固体中观察到电子顺磁共振（EPR）这一奇妙的物理现象以来,电子顺磁共振波谱学已经经历了60多年漫长的发展历程. 在世界上,20世纪50、60年代是EPR的基本理论、实验技术和实验方法迅速发展的时期,同时对我国产生了很大的影响. 从60年代开始至今,EPR波谱学在我国已有50多年的发展,其间大约可以分为3个阶段： (一) 20世纪60~80年代初是EPR波谱设备研制和技术发展的初始阶段;(二) 20世纪80年代到21世纪初主要是EPR实验技术进一步发展和实验方法及其在化学、物理学、生物学、医学等学科中的应用研究阶段;(三) 21世纪以来,开始了新的实验技术和开展更加广泛深入的应用研究,特别是开始脉冲EPR波谱学的应用和相关设备的研制.     

新一代X射线激光器可用于观察分子构造

英国《新科学家》杂志日前刊载文章称，新一代X射线激光器能用于研究蛋白质和其他生物分子的构造和行为。新一代X射线激光器的能量将是现有设备的100亿倍，能使科学家观察到最微小最精妙的分子构造。利用这种技术可以破解复杂的蛋白质和完整的病毒结构，甚至可能获得DNA的三维图像。X射线激光器被称作自由电子激光器。与传统激光器不同，自由电子激光器并不是通过光照或电流刺激某种物质发射光子，而是使用粒子加速器让极小的电子云穿过磁铁组，这些磁铁把电子推来推去，直到电子释放出光脉冲。传统激光器的激光波长是由发射光子的物质本…     

几何画板在交流电路教学中的运用

The Geometers Sketchpad（简称GSP）是由美国Key Curriculum Press公司制作并出版的数理软件．1995年由人民教育出版社及全国计算机发展中心联合引进，其汉化版称为《几何画板》，被誉称为“21世纪的动态几何”．几何画板与许多绘图软件类似，不仅能绘制各种几何图形，还提供了测量和计算功能，能对图形中的测量数据实时显示，并引入了坐标系，为研究方程、函数、曲线以及矢量关系提供了良好的平台．     

纳米科技与计算机技术

 纳米科技(NanoST)---这一20世纪80年代开始兴起的高新科学技术,已随着时代的步伐和我们一起进入了21世纪。纳米科技是研究由尺度在0.1～100纳米的物质组成体系的运动规律和相互作用以及实际应用中的技术问题的科学技术。它以研究分子、原子以及包括电子在内的微观粒子的运动规律和特性为基础,从而达到控制和利用在纳米尺度内物质特有的特理性质、化学性质等微观特性,实现创造新材料、新器件等。专家们普遍认为纳米科技将是21世纪信息技术、材料科学和生命科学产生本质飞跃的核心动力,纳米科技将对人类的社会生产模式、生活方式和思维模式产生深刻的影响。