文档介绍：第七章
近代光学与信息处理
§
引言
§
同步辐射和自由电子激光
§ 傅里叶光学和光信息处理
§ 非线性光学简介
§
半导体激光器
§ 光通信与光存储(自学)
§7. 4 全息术
第七章
近代光学与信息处理
§
引言
光学是一门古老的学科,
20
世纪中叶有新
发展:
1948
全息术,
1955
提出了
“光学传递函数”的新概念,
1960 激光诞生,开始了近代光学的新纪元
·
光学传递函数概念进一步发展
引进了空间频率的概念,使光学工程师和电气工程师有了共同的语言、共同的理论体系
®发展成付里叶光学(信息光学)
· 产生了非线性光学
· 诞生了光电子学—光子学
· 导致全息术的发展和实用化
在此基础上光信息技术发展起来
例如:
——光纤通讯
可见光的频带= ×1014 Hz
短波通讯= 30×106 Hz
电视频道= 4×106 Hz
可见光~107个短波段
~108个电视频道
优点:1)传送信息量大损耗低
2)不受电磁场的干扰,保密性好
3)尺寸小重量轻强度大
光缆
电缆
图中的细光缆和粗电缆的通信容量相同
可达300公里
几十公里。
不加中继站
光缆传输距离:
同轴电缆:
几公里,
微波:
1966年高锟提出光纤通信理论
1970年 Corning公司拉制出第一根光纤
1980年开始大规模应用大西洋、太平
洋海底光缆,
1987年世界光纤总长:453×104 km
世界光纤通讯的需要:
1987年 21亿美元
1990年 65亿
2000年>400亿
1991年光纤孤子通信的传输距离已突破104 km
增大20多万倍,每三年增大10倍
1978年 10 Km 1×109 bit/Sec
1990年 Km ×109 bit/Sec
2000年~几万 Km 30×109 bit/Sec
光通讯的巨大进步推动了“信息高速公路”计划的出台和实施,这对21世纪的社会结构、生活方式、工作方式正在产生深远的影响。
1978—1992年经过5代通讯系统的演变,
信号传递量( 两中继站间的公里数)
——光盘
1cm2可存贮108 bit 信息
1张激光唱片大小的光盘~20盘高密度大磁带
1990年前美国的光盘销售额就达45亿美元
三维光存储器可存储16万幅全息图
——光计算机
光学双稳态 0 1
贝尔实验室数字光处理器
光开关的速度 10亿次/秒
运算速度 100万次/秒
不久达到几亿次/秒
光束可相互交叉通过而不会互相影响
——平行处理能力,
在真空中的速度为光速—不受RC时间常数限制
光信息处理要求光子元件小型化、集成化
——集成光路
美国防部列为22项关键技术之一
1990年投资2500万美元
1993年 1cm2 GaAs衬底上集成了一百多万个电泵浦微型激光器
1993年美国已研制成世界上首台光计算机
人们预测:
光子技术是本世纪初国际技术竞争的焦点之一。
光信息处理还有很多其它内容,如:
空间滤波和光学去污
指纹识别和光学侦破
卷积运算和图形复现
图像的柔光处理
· · · · · · · · · · · ·