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1、第八章物理学与信息科学2011-11-07人类活动依赖于各种信息的获取与传播静电场一一磁场一一电磁感应一一Maxwell方程组一一电磁波一一通讯“美国画家墨尔斯12年努力实现有线电报通讯。“美国人贝尔发明了电话,开始了有线通讯时代。*英国物理学家MayWell空成工总结印碟现学的理论-麦克斯韦方程组,预言了电磁波的存在。“马可尼(意大利)及波波夫(俄罗斯)分别实现了无线电通讯。便捷?可靠2“成本?“频道资源?传输容量?1960年,世界上第一台激光器诞生*特点:光强,单色性,方向性好*可作为理想的信息载体构建“信息高速公路“,开始光通讯时代一一光纤通信电通讯一v光通讯比传统无线电通讯具有更大的优
2、势:容量大,损耗小,成本低,保密性好共存,互补2009年诺贝尔物理奖获得者一一高昆硼TheNobelPrizeinPhysics2009“forgroundbreakingfortheinventionofanImaging2ChieyementssemiconductorcircuittheCCDsensorconcermingthetransmissionoflightinfbersforopticalEcommunicationEcopightsntonamompmiBneeiioeeorustcharlesKKaoWniards.boyleGeorgeEsmitnEilsofoepra
3、edoftyepraeilzoftteprae现在使用的各类信息传输方式传输方式:有线:电话,电视,电缆,光缆,网络无线:广播,电视,移动通信,无线网络,微波中继,短波通讯,卫星通讯,红外(蓝牙),蒂,缉莲煌大信号形式:模拟信号:广播,胆视:电话数字信号:因特网,高清电视,手机,卫星通讯固定,移动,计算机控制:这些都与物理学从19-21世纪的基础研究和应用技术的进2一.激光及激光的产生激光一一受激辐射光放大*当电子吸收光子能量正好等于上下能级差时,会从低能级跃迁到高能级-自发吸收*当电子从高能级跃迂到低能级时,会将多余能量以光扎形我释放出来-自发输射*爱因斯坦提出:一定存在一种光子被吸收过程的
4、逆过程,大量处于高能级的电子会于光子的激发跃迁到低能级并发射光子-受激辐射(发射的光子特性相同)TheNobelPrizeinPhysics1964“orfundamentalworkinthefieldofquantumelectronics,whichhasledtotheconstructionofoscilatorsandampliiersbasedonthemaser-laserprinciplerCharlesHaraTowneseprceMassadhueesnECombniosMUsNeoaySennadiysvichsov:efepmaeussxLetadevhyscatab
5、edevPhystcaInasteMescowussn二.激光的种类和应用激光的种类:固体激光器,气体激光器,半导体激光器,染料激光器.激光的应用_高强度方向性,单色性。光学研究新发展一精密光谱学,激光冷却,非线性光学,全息成像,在工业中应用一切割,打孔,焊接,准直,测量在医学中应用-一奶科手术,铉夺,激光治疗,化验检测*熹军事上应用一激光雷达，激光武器,激光制导,信息传。在农业和生物学中的应用一育种,食品处理,检测。在通讯上应用一光通讯三.激光与信息高速公路。光纤通讯原理一光信号在光纤中全反射传输、光纤网络传输与信息高速公路的构建70年代发展起来的数字信号通讯技术将原始信号转换成数字信号进行
6、传输(以二进制代码替代模拟信号)有利于信息长距离高质量传输、再生,处理、存储、显孽、合成、模式识别与保密,可提供宽带综合业务通信永居t光纤光缉微波中绢4计算机移动通信二数字蓓号聂木一实现计算机与通信结合,计算机控制与处理信息,传统的模拟信号通讯模式逐渐退出、随着Internet的迅速普及宽带综合业务数字网(B-ISDN)的快速发展,人们对信息的需求呈现爆炸性的增长(每半年翻一番)。光纤通信技术作为信息高速公路的核心和支柱得到空前发展。*信息的生产、传播、交换以及应用对国民经济和意义。*光纤通信系统是一个国家安全有决定性的影啄光纤通信更关有特殊巨大的系统工程。各组成部分互为依存、互相推动,共同发展。
