激光凝聚态信息技术

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1、第十一章激光凝聚态信息技术§1.激光的发展§2.凝聚态物理的进展§3.现代信息科学技术的成长2004-12-81山东师范大学物理与电子科学学院一.爱因斯坦提出的受激辐射的原理二.研制过程三.激光的优点四.激光的应用§1.激光的发展2004-12-82山东师范大学物理与电子科学学院1916年，爱因斯坦提出，原子中处于高能级的电子，受外来光子的作用，当外来光子的频率与它的跃迁频率一致时，原子中的电子就会从高能级跳到低能级，并发射一个光子，新光子与原光子频率、发射方向、相位等都相同，这样一个光子变成了

2、两个光子，条件合适的情况下，光子就会象雪崩一样，得到加强和放大，这种放大的光称为激光。激光的发展一.爱因斯坦提出的受激辐射的原理2004-12-83山东师范大学物理与电子科学学院1.1954年制成第一个微波量子放大器。2.1958年，美国的肖洛和汤斯发表“红外区和光学激射器”，汤斯因此获诺贝尔奖。在研制过程中，汤斯设计谐振腔遇到很大困难，他去探望贝尔实验室的肖洛妹夫，肖洛对光学中的法布里——珀洛干涉仪很有研究，突然联想到是否可以类比用F—P仪的原理来做谐振腔，这样产生激光的一个关键性问题解决了。

3、所以在物理研究中，借鉴和类比是我们探索之路。激光的发展二.研制过程2004-12-84山东师范大学物理与电子科学学院汤斯像肖洛像激光的发展2004-12-85山东师范大学物理与电子科学学院3.1960年，第一台红宝石激光器由梅曼制成。1961年，汤斯的研究生加万制成了氦氖激光器。40多年前，爱因斯坦的受激辐射概念，获得实际应用。激光的发展2004-12-86山东师范大学物理与电子科学学院1.巨型脉冲固体激光器亮度比太阳高上百亿倍2.单色性好3.方向性好，相干性好，频率高例的单色性很好，而激光激光

4、束的发射角小于10-3弧度，光能量集中于很窄的光束中。激光的发展三.激光的优点2004-12-87山东师范大学物理与电子科学学院电视机、录像机的遥控器中就有红外激光半导体发射器，VCD、CD也是靠激光二极管去读取光盘信息。激光还可用于全息摄影。由于激光的单色性、方向性好，用作光通讯的载波很合适，用光纤传播激光的光通讯已日益发展。激光在工业上，在农业上、医学上、军事上的应用很广。现在人们正在研究开发一种同步辐射光源，这种光源在某些性质上已超过激光。激光的发展四.激光的应用2004-12-88山东师

5、范大学物理与电子科学学院激光的发展激光通讯技术2004-12-89山东师范大学物理与电子科学学院激光的发展激光技术在农业上的应用2004-12-810山东师范大学物理与电子科学学院一.概述二.从电子管到晶体管、集成电路三.超导物理和超导材料四.其他§2.凝聚态物理的进展2004-12-811山东师范大学物理与电子科学学院1.凝聚态：物质的固态和液态的总称。2.凝聚态物理学是研究凝聚态物质的宏观及微观本质的学科。由它衍生出了半导体物理、超导物理、液体物理、固体表面物理等分支，已成为当前物理学的重要

6、发展方向。凝聚态物理的进展一.概述2004-12-812山东师范大学物理与电子科学学院1.1904年世界上第一只真空二级电子管由英国人弗莱明发明，因此他于1929年获爵士爵位。1906年美国人弗雷斯特又发明了真空三级电子管，卖专利获39万美元。2.巴丁、肖克莱、布拉坦发现晶体管：晶体管的发明是固体物理理论发展的产物，也是一些科学家不怕困难集体努力的结果。凝聚态物理的进展巴丁、肖克莱和布拉坦二.从电子管到晶体管、集成电路2004-12-813山东师范大学物理与电子科学学院巴丁：1908年5月生于美

7、国，是贝尔研究所所长。肖克莱：1910年2月生于英国，主要研究固体物理，提出著名P-N结理论。布拉坦：1902年2月生于中国，实验物理学家。经历了多次试验失败，但百折不挠，终于在1947年12月23日，研制成功第一个晶体管。经多年来不断改进，1999年9月法国科学家研制出的晶体管直径仅为20纳米，表面积仅为第一个晶体管的两亿分之一。凝聚态物理的进展2004-12-814山东师范大学物理与电子科学学院晶体管廉价、耐久、耗能小，显示出电子管不可比的优越性，奏响了微电子革命的序曲，半导体物理学应运而生

8、。凝聚态物理的进展2004-12-815山东师范大学物理与电子科学学院3.集成电路但晶体管仍然存在着太大、过重和不可靠的缺点，人造卫星、计算机等的发展需要更优越的半导体电路。美国科学家达默首先提出集成电路的创意，即把二极管、三极管、电阻、电容、电感等元件直接做在一块芯片上，按某种功能连接成电路。1959年，美国制成第一块集成电路，现已可以制成集成密度达70万个元件/毫米2的芯片。真是鬼斧神工，人类所具有的无限创造力的确令人赞叹！凝聚态物理的进展2004-12-816山东师范大学物理与电子科学学院