光电前沿科技与诺贝尔奖.ppt

,光电前沿科技与诺贝尔奖,汇报人： 张晗 深圳大学光电科技协同创新中心（2011计划） 2014年11月11日,,什么是有价值的科技？,,1) Change the way how we look at things;最大、最小、最强、最弱、最薄、最新...2) Change the way how we live.手机、网络、环保...,什么是光电？,,光电技术主要是利用光能与电能可以互相转换的技术。LED vs 太阳能以光电子学为基础，综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用课题的技术学科。信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使光电科学与光机电一体化技术集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。,电磁波：现代文明的基石,在电磁波谱中，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为：300 mm ~ 6×10−3 mm。,,,激光：二十世纪最伟大的发明,The Nobel Prize in Physics 1964,激光器基本结构及原理,激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平,激光的应用？,由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 (1) 激光通信 （2）资料加工 （3）激光照相排版 （4）激光在医学上的应用 （5）激光武器,光纤技术：改变人类生活方式,2009年诺贝尔物理奖得主：高锟教授,光纤结构,光纤激光器：光通信的核心技术,1985 - 英国南安普顿大学ORC采用改进的化学气相沉积（MCVD） 的方法成功地研制出单模掺稀土光纤,损耗低、中继距离长,中继站多：传输线路的成本高、维护不方便、运行不可靠 石英光纤在1.55 mm波长区的损耗可低到0.18 dB/km 例： 同轴电缆通信的中继距离只有几公里 最长的微波通信是50公里左右 光纤通信系统的最长中继距离已达数千公里,光纤到户,光纤交换机,光纤激光器和普通激光器比较,光纤激光器应用,代表成果一：暗脉冲激光器,典型的光纤激光器示意图,Physical Review Letters 101 , 153904 , 2008. Physical Review A 80, 045803, 2009. Physical Review B 80, 052302, 2009.,首次实现激光器中的暗脉冲输出。被认为将激光理论延伸到暗脉冲辐射，并可能使数字信号传输更远,常规亮脉冲激光输出,暗脉冲激光输出,Nature photonics亮点我们的发现：“暗激光器闪亮登场”,,,虽然激光器能输出亮脉冲已广为人知，但是新加坡研究团队发现了光纤激光器能输出暗脉冲序列。由新加坡南洋理工大学张晗及其合作者研发的掺铒光纤激光器能直接输出一系列类似“强度坑”的脉冲。,,,激光的暗面,,有些科学发现总能完全颠覆我们对事物的看法，比如狄拉克反物质理论或者爱因斯坦的相对论。现在，又有一项令人振奋的科学发现将再次改变我们对事物的认识：新实验表明激光理论延伸到暗脉冲辐射。,,,,,,,美国空军研究院激光实验室主任 R. J. Knize教授甚至将此项工作的重要性等同于狄拉克所预言的反物质。“the experiment at NTU is a very surprising result that follows in the steps of Dirac′s prediction of antimatter”，并且乐意资助我们继续从事暗脉冲激光的探索。,,,,《新科学家New Scientist》肯定了我们暗脉冲激光工作的应用价值：张晗及其在南洋理工大学团队的工作是首次实现了暗脉冲输出，早于美国国家标准与技术研究院Steven T. Cundiff教授（Fellow of APS, OSA and IEEE）的工作。,,暗脉冲辐射可使数字信号传输更远,,,蓝光LED：照亮了全世界,蓝光LED的发明使得廉价的LED白光光源得到了迅猛发展，解决了光照能源问题。 红光LED和绿光LED早已发明,但长期以来制造蓝光LED成为一个难题,缺少了三原色中的蓝色,就无法获得。,石墨烯：最有潜力的诺贝尔奖材料！,,石墨烯的结构,石墨烯是其它同素异形体的基本构成单元,石墨烯 富勒烯 碳纳米管 石墨,,一只铅笔偷走了诺贝尔奖,,,,,,,,,,,我的研究：石墨烯+光纤+激光=四个诺贝尔奖,超快、超强激光,专利归中国人所有。,代表成果二：石墨烯锁模激光器,,,,石墨烯：易饱和，宽波段,首次实验证实石墨烯的可饱和吸收效应，并将其用于锁模激光器,Adv. Funct. Mater., 2009, 19:3077-3083 Adv. Funct. Mater., 2010, 20:782-791,技术优势,产品价格由数十万元降低到接近零,检索日期：2013年5月,,,,,,,2010年诺贝尔物理学奖获得者、石墨烯发现者克斯特亚•诺沃塞洛夫教授在Nobel Lectures评述我们提出的石墨烯激光锁模器极度有效(extremely efficient mode lockers must be noted),,,,,,,,,美国军方在其2012年10月19日出版的《科技新闻通报》（S&T News Bulletin）将石墨烯微波光子学列为突破技术,总结： 1） 光电科技已经改变和正在改变人类生活的方方面面； 2） 光电科技将在很长一段时间内仍然处于科学前沿，诺贝尔奖层出不穷； 3） 我国在光电领域仍然有一定差距，但在某些方向处于国际领先地位，潜力巨大！,感谢您的聆听 请您批评指正！,