纳米光子学精选PPT.ppt

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1、纳米光子学第1页，此课件共37页哦纳米光子学简介纳米光子学简介学科的形成：1.科学技术的进步，一种新的集成工艺；科学技术的进步，一种新的集成工艺；学科的定义：2.纳米光子学是研究在纳米尺度上光与物质纳米光子学是研究在纳米尺度上光与物质相互作用的一门学科。利用近场光学对纳米器件相互作用的一门学科。利用近场光学对纳米器件进行设计制造和运用的技术进行设计制造和运用的技术 ，属于光子学的分支。，属于光子学的分支。第2页，此课件共37页哦内容分类：1.在纳米尺度上限制物质2.在纳米尺度上限制波的辐射3.在纳米尺度上的光学加工第3页，此课件共37页哦光子学（Photonics）包含传统光学、现代光学、光电

2、子学和微包含传统光学、现代光学、光电子学和微光学在内的宽广领域统称为光子学。光学在内的宽广领域统称为光子学。特点：光子学是一门与电子学平行的科学。特点：光子学是一门与电子学平行的科学。第4页，此课件共37页哦光子学的发展光子学的发展激光激光半导体微加工技术半导体微加工技术芯径几微米的石英光纤芯径几微米的石英光纤集集成成光光，微微米米尺尺寸寸器器件件光纤通信光纤通信光传感器光传感器光显光显光存光存光照光照第5页，此课件共37页哦621世纪被誉为光子世纪世纪被誉为光子世纪 光子学内容极为宽广，其涉及多种学科和高技术领域；光子学技术的应用遍及国民光子学内容极为宽广，其涉及多种学科和高技术领域；光子学

3、技术的应用遍及国民光子学内容极为宽广，其涉及多种学科和高技术领域；光子学技术的应用遍及国民光子学内容极为宽广，其涉及多种学科和高技术领域；光子学技术的应用遍及国民经济各行各业和科学技术的各个领域。经济各行各业和科学技术的各个领域。经济各行各业和科学技术的各个领域。经济各行各业和科学技术的各个领域。光子学Photonics光学光学和光学工程和光学工程电子学和电子学和微电子技术微电子技术 材料科学和技术材料科学和技术 计算机科学技术计算机科学技术 生命科学及技术生命科学及技术 据专家预测，在据专家预测，在21世纪中，光子产业的总产值将超过电子产业的总产值。世纪中，光子产业的总产值将超过电子产业的总

4、产值。因此因此21世纪被誉为光子世纪。世纪被誉为光子世纪。光通讯光通讯第6页，此课件共37页哦7光子学的发展光子学的发展19051905年爱因斯坦将量子论用于解释光电效应，并提出年爱因斯坦将量子论用于解释光电效应，并提出年爱因斯坦将量子论用于解释光电效应，并提出年爱因斯坦将量子论用于解释光电效应，并提出了了了了光子光子光子光子的概念。明确提出当光作用于物质时，光是的概念。明确提出当光作用于物质时，光是的概念。明确提出当光作用于物质时，光是的概念。明确提出当光作用于物质时，光是以以以以“光子光子光子光子”（光的能量会集成一个个的（光的能量会集成一个个的（光的能量会集成一个个的（光的能量会集成一个

5、个的“能包能包能包能包”）作为最）作为最）作为最）作为最小单位进行的。小单位进行的。小单位进行的。小单位进行的。光电探测器光电探测器光电探测器光电探测器-光子光子光子光子电子转换器电子转换器电子转换器电子转换器半导体激光器半导体激光器半导体激光器半导体激光器-电子电子电子电子光子转换器光子转换器光子转换器光子转换器是光电相互依存和相互转化的典型例子。是光电相互依存和相互转化的典型例子。是光电相互依存和相互转化的典型例子。是光电相互依存和相互转化的典型例子。第7页，此课件共37页哦10/9/20228光子学与电子学相似的发展历程光子学与电子学相似的发展历程电电子子学学光光子子学学真空电子学真空电

6、子学（真空管器件）（真空管器件）固体电子学固体电子学（晶体管）（晶体管）微电子学微电子学（集成电路）（集成电路）各种类型的激光器、各种类型的激光器、探测器探测器半导体激光器半导体激光器微光子学微光子学（光子集成器件）（光子集成器件）第8页，此课件共37页哦9光子学的发展光子学的发展 19601960年年年年激光的发明激光的发明激光的发明激光的发明 激激激激光光光光器器器器(LASER)(LASER)是是是是电电电电子子子子学学学学中中中中微微微微波波波波量量量量子子子子放放放放大大大大器器器器(MASER)(MASER)在在在在波波波波长上的延伸。长上的延伸。长上的延伸。长上的延伸。激激激激光

7、光光光器器器器的的的的发发发发明明明明不不不不仅仅仅仅提提提提供供供供了了了了光光光光频频频频波波波波段段段段的的的的相相相相干干干干电电电电磁磁磁磁波波波波振振振振荡荡荡荡源源源源，而而而而且且且且对对对对时时时时至至至至今今今今日日日日的的的的无无无无线线线线电电电电频频频频率率率率下下下下的的的的许许许许多多多多电电电电子子子子学学学学的的的的概概概概念念念念、理理理理论论论论和和和和技技技技术术术术原原原原则则则则上上上上均均均均可可可可延延延延伸伸伸伸到到到到光光光光频频频频波波波波段段段段，如如如如振振振振荡荡荡荡、放放放放大大大大、倍倍倍倍频频频频、混混混混频频频频、参参参参量、

8、调制、信息处理、通信、雷达以至计算机等量、调制、信息处理、通信、雷达以至计算机等量、调制、信息处理、通信、雷达以至计算机等量、调制、信息处理、通信、雷达以至计算机等 。E1 E2第9页，此课件共37页哦10/9/202210光子学的发展光子学的发展光学和电子学两个学科的相互光学和电子学两个学科的相互光学和电子学两个学科的相互光学和电子学两个学科的相互交融，促成了光子学的建立，交融，促成了光子学的建立，交融，促成了光子学的建立，交融，促成了光子学的建立，可以说光子学是发展到现阶段可以说光子学是发展到现阶段可以说光子学是发展到现阶段可以说光子学是发展到现阶段的光学。的光学。的光学。的光学。由于由于

9、由于由于激光的发明激光的发明激光的发明激光的发明，低损耗光纤低损耗光纤低损耗光纤低损耗光纤的的的的研制成功和半导体光电器件的发研制成功和半导体光电器件的发研制成功和半导体光电器件的发研制成功和半导体光电器件的发展，使光学迅速进入近代高新技展，使光学迅速进入近代高新技展，使光学迅速进入近代高新技展，使光学迅速进入近代高新技术舞台，并对近代科学技术和人术舞台，并对近代科学技术和人术舞台，并对近代科学技术和人术舞台，并对近代科学技术和人类社会生活产生巨大的影响。类社会生活产生巨大的影响。类社会生活产生巨大的影响。类社会生活产生巨大的影响。Theodore Harold Maiman Born Jul

10、 11 1927 第10页，此课件共37页哦11光子学与电子学的关系光子学与电子学的关系光光光光子子子子学学学学与与与与电电电电子子子子学学学学的的的的关关关关系系系系是是是是继继继继承承承承与与与与发发发发展展展展和和和和相相相相互互互互依依依依存存存存的的的的关关关关系系系系。在在在在信信信信息息息息科科科科技技技技领领领领域域域域，2020世世世世纪纪纪纪电电电电子子子子学学学学作作作作出出出出了了了了巨巨巨巨大大大大贡贡贡贡献献献献，但但但但由由由由于于于于其其其其本本本本身身身身固固固固有有有有特特特特性性性性带带带带来来来来的的的的局局局局限限限限而而而而使使使使其其其其进进进进一

11、一一一步步步步发发发发展展展展无无无无论论论论在速度、容量还是在空间相容性上都受到限制。在速度、容量还是在空间相容性上都受到限制。在速度、容量还是在空间相容性上都受到限制。在速度、容量还是在空间相容性上都受到限制。而而而而光光光光子子子子的的的的特特特特性性性性却却却却蕴蕴蕴蕴藏藏藏藏着着着着巨巨巨巨大大大大的的的的发发发发展展展展潜潜潜潜力力力力并并并并表表表表现现现现出出出出明明明明显显显显的的的的优优优优越越越越性性性性，许许许许多多多多方方方方面面面面弥弥弥弥补补补补了了了了电电电电子子子子学学学学的的的的不不不不足足足足，为为为为信信信信息息息息科科科科技技技技的的的的发展提供了新的

12、可能性。发展提供了新的可能性。发展提供了新的可能性。发展提供了新的可能性。第11页，此课件共37页哦12光子器件与电子器件性能比较光子器件与电子器件性能比较频频率率（带带宽宽和信息容量）和信息容量）33 10101111 66 10101616 HzHz10001000倍倍以以上上，高高4 4 5 5个数量级个数量级3310108 8 3310101111HzHz传输速度传输速度光光波波在在真真空空中中传传输输速速度度为为光光速速，在在光光纤纤中中传传输输速速度接近光速度接近光速无无线线电电波波在在金金属属导导线线传传输输，受受RCRC时间常数限制时间常数限制抗干扰能力抗干扰能力无电磁干扰无电

13、磁干扰抗干扰能力差抗干扰能力差信息存储能力信息存储能力可可实实现现三三维维光光存存储储磁存储磁存储第12页，此课件共37页哦13回顾电学和光学的发展历史，我们可以发现：物理回顾电学和光学的发展历史，我们可以发现：物理回顾电学和光学的发展历史，我们可以发现：物理回顾电学和光学的发展历史，我们可以发现：物理学的两个孪生分支学的两个孪生分支学的两个孪生分支学的两个孪生分支电学和光学，它们的发展历程电学和光学，它们的发展历程电学和光学，它们的发展历程电学和光学，它们的发展历程是相似的且又是相辅相成的。是相似的且又是相辅相成的。是相似的且又是相辅相成的。是相似的且又是相辅相成的。光子学是研究光子与物质相

14、互作用及其应用的一光子学是研究光子与物质相互作用及其应用的一光子学是研究光子与物质相互作用及其应用的一光子学是研究光子与物质相互作用及其应用的一门新兴学科门新兴学科门新兴学科门新兴学科第13页，此课件共37页哦14 基础学科基础学科基础学科基础学科技术学科技术学科技术学科技术学科电学电学电学电学（1818世纪开始）世纪开始）世纪开始）世纪开始）电磁场理论电磁场理论电磁场理论电磁场理论电工学电工学电工学电工学（电工、电器、电机技术）（电工、电器、电机技术）（电工、电器、电机技术）（电工、电器、电机技术）电子物理学电子物理学电子物理学电子物理学（2020世纪开始）世纪开始）世纪开始）世纪开始）电子

15、管与电子线路理电子管与电子线路理电子管与电子线路理电子管与电子线路理论论论论 电子学电子学电子学电子学 纳米电子学纳米电子学纳米电子学纳米电子学真空管电真空管电真空管电真空管电子学子学子学子学标志：标志：标志：标志：19061906年发年发年发年发明真空三级明真空三级明真空三级明真空三级管管管管固体电子学固体电子学固体电子学固体电子学标志：标志：标志：标志：19481948年发明半导年发明半导年发明半导年发明半导体晶体管体晶体管体晶体管体晶体管微电子学微电子学微电子学微电子学标志：标志：标志：标志：19601960年发明集成年发明集成年发明集成年发明集成电路电路电路电路2121世纪发展纳世纪发

16、展纳世纪发展纳世纪发展纳米电子材料与米电子材料与米电子材料与米电子材料与器件器件器件器件光学光学光学光学（1818世纪开始）世纪开始）世纪开始）世纪开始）基于自发辐射光源基于自发辐射光源基于自发辐射光源基于自发辐射光源工程光学工程光学工程光学工程光学（光学材料、光学元件、光学仪器技术）（光学材料、光学元件、光学仪器技术）（光学材料、光学元件、光学仪器技术）（光学材料、光学元件、光学仪器技术）现代光学现代光学现代光学现代光学（2020世纪中开始）世纪中开始）世纪中开始）世纪中开始）基于受激辐射光源基于受激辐射光源基于受激辐射光源基于受激辐射光源光子学光子学光子学光子学纳米光子学纳米光子学纳米光子

17、学纳米光子学激光技术激光技术激光技术激光技术标志：标志：标志：标志：19601960年年年年发明固体和气体发明固体和气体发明固体和气体发明固体和气体激光器激光器激光器激光器光子技术光子技术光子技术光子技术标志：标志：标志：标志：19701970年发明低年发明低年发明低年发明低损耗光纤，室温连续损耗光纤，室温连续损耗光纤，室温连续损耗光纤，室温连续运转半导体激光器和运转半导体激光器和运转半导体激光器和运转半导体激光器和集成光学技术集成光学技术集成光学技术集成光学技术2121世纪发展近场世纪发展近场世纪发展近场世纪发展近场光学、纳米光学光学、纳米光学光学、纳米光学光学、纳米光学材料与器件材料与器件

18、材料与器件材料与器件第14页，此课件共37页哦15信息时代的光子学2020世纪后半叶人类进入了信息时代。电子技术和光子技术世纪后半叶人类进入了信息时代。电子技术和光子技术 的相配合衍生的相配合衍生的光电子技术是信息时代的标志。的光电子技术是信息时代的标志。2121世纪光子学在众多科学技术领域中起世纪光子学在众多科学技术领域中起着领军作用。着领军作用。光子光子信息光子学信息光子学能量光子学能量光子学能量的载体能量的载体信息的载体信息的载体固态光子学固态光子学生物医学光子学生物医学光子学光子物理光子物理第15页，此课件共37页哦16信息与光子二者之间的关系信息与光子二者之间的关系（1 1 1 1）

19、要要要要求求求求信信信信息息息息密密密密度度度度越越越越来来来来越越越越高高高高，这这这这促促促促使使使使人人人人们们们们开开开开发发发发更更更更短短短短波波波波长长长长的的的的信信信信息息息息载载载载体体体体即即即即光光光光波波波波，而而而而且且且且光光光光波波波波的的的的运运运运用用用用由由由由红红红红外外外外向向向向短短短短波波波波紫紫紫紫外外外外方方方方向向向向发发发发展展展展。例例例例如如如如，在在在在DVDDVDDVDDVD光光光光盘盘盘盘中中中中，若若若若以以以以蓝蓝蓝蓝光光光光发发发发射射射射的的的的激激激激光光光光器器器器代代代代替替替替红红红红光光光光发发发发射射射射的的的

20、的激光器，其光学数据存储量将增加约激光器，其光学数据存储量将增加约激光器，其光学数据存储量将增加约激光器，其光学数据存储量将增加约2.52.52.52.5倍。倍。倍。倍。（2 2 2 2）数数数数字字字字化化化化的的的的要要要要求求求求更更更更加加加加迫迫迫迫切切切切，数数数数字字字字化化化化比比比比模模模模拟拟拟拟量量量量更更更更准准准准确确确确，容容容容易易易易合合合合成成成成，容容容容易易易易压压压压缩缩缩缩。光光光光子子子子技技技技术术术术在在在在信信信信息息息息的的的的探探探探测测测测、采采采采集集集集、处处处处理理理理、传传传传输输输输、存存存存储储储储及及及及显显显显示示示示等等

21、等等诸诸诸诸多多多多方方方方面面面面都都都都显显显显现现现现出出出出其其其其突突突突出出出出的的的的优优优优点点点点，具具具具有很强的竞争力。有很强的竞争力。有很强的竞争力。有很强的竞争力。第16页，此课件共37页哦17光子技术优越性光子技术优越性 器件响应和系统处理速度快器件响应和系统处理速度快器件响应和系统处理速度快器件响应和系统处理速度快 光光光光开开开开关关关关器器器器件件件件响响响响应应应应时时时时间间间间最最最最快快快快达达达达到到到到10101010-15-15-15-15s s s s即即即即飞飞飞飞秒秒秒秒 (fs)(fs)(fs)(fs)量量量量级级级级，几几几几乎到了其固

22、有极限值。乎到了其固有极限值。乎到了其固有极限值。乎到了其固有极限值。利利利利用用用用多多多多重重重重波波波波长长长长和和和和并并并并行行行行互互互互联联联联及及及及并并并并行行行行处处处处理理理理，能能能能克克克克服服服服冯冯冯冯诺诺诺诺依依依依曼曼曼曼结结结结构构构构的电子计算机的瓶颈效应，光布线技术，可实现的电子计算机的瓶颈效应，光布线技术，可实现的电子计算机的瓶颈效应，光布线技术，可实现的电子计算机的瓶颈效应，光布线技术，可实现光互联光互联光互联光互联；由由由由于于于于光光光光可可可可以以以以进进进进行行行行并并并并行行行行处处处处理理理理，没没没没有有有有阻阻阻阻抗抗抗抗匹匹匹匹配配

23、配配和和和和没没没没有有有有必必必必要要要要布布布布线线线线回回回回路，故可进行路，故可进行路，故可进行路，故可进行高速信号处理高速信号处理高速信号处理高速信号处理等。等。等。等。第17页，此课件共37页哦18超高速运算速度超高速运算速度光脑（光计算机）在光脑（光计算机）在光脑（光计算机）在光脑（光计算机）在21212121世纪将有可能取代电脑世纪将有可能取代电脑世纪将有可能取代电脑世纪将有可能取代电脑光脑的优越性：光脑的优越性：光脑的优越性：光脑的优越性：1 1 1 1，光脑的并行处理能力强，具有超高速运算速度，其运算速度，光脑的并行处理能力强，具有超高速运算速度，其运算速度，光脑的并行处理

24、能力强，具有超高速运算速度，其运算速度，光脑的并行处理能力强，具有超高速运算速度，其运算速度比电脑快比电脑快比电脑快比电脑快1000100010001000倍。倍。倍。倍。2 2 2 2，超高速电脑只能在低温状态工作，而光脑在室温下即可工，超高速电脑只能在低温状态工作，而光脑在室温下即可工，超高速电脑只能在低温状态工作，而光脑在室温下即可工，超高速电脑只能在低温状态工作，而光脑在室温下即可工作。作。作。作。3 3 3 3，光脑利用光子传递信息，不需要导线，即使在光线相交的情，光脑利用光子传递信息，不需要导线，即使在光线相交的情，光脑利用光子传递信息，不需要导线，即使在光线相交的情，光脑利用光子

25、传递信息，不需要导线，即使在光线相交的情况下，它们之间也丝毫不会相互影响。况下，它们之间也丝毫不会相互影响。况下，它们之间也丝毫不会相互影响。况下，它们之间也丝毫不会相互影响。4 4 4 4，光脑所需之驱动能量很小，所产生的热量大大减少。，光脑所需之驱动能量很小，所产生的热量大大减少。，光脑所需之驱动能量很小，所产生的热量大大减少。，光脑所需之驱动能量很小，所产生的热量大大减少。第18页，此课件共37页哦19摩尔定律摩尔定律 Moores Law“集成电路芯片上所集成的晶体管的数目，集成电路芯片上所集成的晶体管的数目，每隔每隔1818个月至个月至2424个月就将会翻一番。个月就将会翻一番。”第

26、19页，此课件共37页哦20前言CMOS芯片制造工艺芯片制造工艺极限极限5nm-预计预计2017年制程达年制程达3nm Dr.Gordon E.Moore65nm英特尔公司最近宣布在推出用英特尔公司最近宣布在推出用9090纳米工艺批量生产的新型奔腾纳米工艺批量生产的新型奔腾4 4处理器之后，处理器之后，又使用先进的又使用先进的6565纳米工艺技术，成功制造出了纳米工艺技术，成功制造出了包含有包含有5 5亿多个晶体管、并具备全部功能的亿多个晶体管、并具备全部功能的70MB70MB静态随机存取存储器静态随机存取存储器(SRAM)(SRAM)芯片。芯片。德州仪器德州仪器(TI)也宣布他们的也宣布他们

27、的65纳米纳米工艺技术技术已经达标，在更紧凑的空间内工艺技术技术已经达标，在更紧凑的空间内具更高的处理性能，具更高的处理性能，采用了采用了SmartReflex电源及性能管理技术电源及性能管理技术不会导致功耗增加。不会导致功耗增加。第20页，此课件共37页哦21摩尔定律何时了摩尔定律何时了“任何指数函数一旦任何指数函数一旦外推到一定程度都会外推到一定程度都会遇到阻碍。遇到阻碍。我们不可能做得更我们不可能做得更小了。小了。”-戈登戈登摩尔摩尔2017年年10亿亿芯芯片片集集成成度度第21页，此课件共37页哦22纳米光子学应运而生信息社会对集成电路的集成度的要求越来越高，这也促信息社会对集成电路的

28、集成度的要求越来越高，这也促信息社会对集成电路的集成度的要求越来越高，这也促信息社会对集成电路的集成度的要求越来越高，这也促使人们不断探索能够突破器件尺寸极限的途径。于是在使人们不断探索能够突破器件尺寸极限的途径。于是在使人们不断探索能够突破器件尺寸极限的途径。于是在使人们不断探索能够突破器件尺寸极限的途径。于是在这种形势的威逼下纳米光子学这种形势的威逼下纳米光子学这种形势的威逼下纳米光子学这种形势的威逼下纳米光子学（NanophotonicsNanophotonicsNanophotonicsNanophotonics）便应运便应运便应运便应运而生了。而生了。而生了。而生了。纳米光子学的一个

29、理想目的就是通过纳米技术，将纳米光子学的一个理想目的就是通过纳米技术，将纳米光子学的一个理想目的就是通过纳米技术，将纳米光子学的一个理想目的就是通过纳米技术，将有可能从单个的分子开始构建出功能完全等同于芯有可能从单个的分子开始构建出功能完全等同于芯有可能从单个的分子开始构建出功能完全等同于芯有可能从单个的分子开始构建出功能完全等同于芯片的一种物质，它既能够片的一种物质，它既能够片的一种物质，它既能够片的一种物质，它既能够储存数据储存数据储存数据储存数据又能用作又能用作又能用作又能用作电子通道电子通道电子通道电子通道的开关的开关的开关的开关。第22页，此课件共37页哦23纳米光子学纳米光子学（纳

30、米光子学（Nanophotonics）是研究是研究纳米结构中电子与光子的互作用及其器纳米结构中电子与光子的互作用及其器件的学科件的学科;是光子技术与纳米电子技术相融合合而开拓出的一门是光子技术与纳米电子技术相融合合而开拓出的一门是光子技术与纳米电子技术相融合合而开拓出的一门是光子技术与纳米电子技术相融合合而开拓出的一门崭新的学科。崭新的学科。崭新的学科。崭新的学科。纳米光子学将朝向纳米光电子集成的方向发展。纳米光子学将朝向纳米光电子集成的方向发展。纳米光子学将朝向纳米光电子集成的方向发展。纳米光子学将朝向纳米光电子集成的方向发展。第23页，此课件共37页哦24纳米光子学是基于纳米技术和光纳米光

31、子学是基于纳米技术和光电子学的基础电子学的基础 纳纳米米光光子子学学光子学光子学光子学光子学纳米技术纳米技术纳纳米米光光子子技技术术纳纳米米光光子子工工程程 纳纳米米光光子子产产业业第24页，此课件共37页哦25纳米光子器件纳米光子器件纳米光子器件纳米光子器件 是纳米光子学的一个重要组是纳米光子学的一个重要组成部分成部分目前在研的的纳米光子器件有：目前在研的的纳米光子器件有：纳米激光器纳米激光器、量子点红外光电探测器、多、量子点红外光电探测器、多量子阱自电光效应器件量子阱自电光效应器件（MQW-SEED）、超超晶格多量子阱红外光电探测器阵列、纳米晶格多量子阱红外光电探测器阵列、纳米级薄膜制作的

32、红外摄像器件、光子晶体波级薄膜制作的红外摄像器件、光子晶体波导器件等。导器件等。第25页，此课件共37页哦26纳米光子器件制作的方法纳米光子器件制作的方法纳米光子器件制作及集成的技术：纳米光子器件制作及集成的技术：电子束光刻电子束光刻 纳米压印技术纳米压印技术聚焦离子束加工聚焦离子束加工等离子体工艺等离子体工艺为纳米信息光电子器件的制作提供高分辨为纳米信息光电子器件的制作提供高分辨率、高生产率的方法率、高生产率的方法 第26页，此课件共37页哦27纳米光子器件纳米光子器件高速、高密度存储高速、高密度存储高速、高密度存储高速、高密度存储既有记忆逻辑功能，又有可以用软件修改的可编程逻辑芯片既有记忆

33、逻辑功能，又有可以用软件修改的可编程逻辑芯片既有记忆逻辑功能，又有可以用软件修改的可编程逻辑芯片既有记忆逻辑功能，又有可以用软件修改的可编程逻辑芯片纳米量子结构、纳米量子结构、纳米量子结构、纳米量子结构、量子电路及其集成技术量子电路及其集成技术量子电路及其集成技术量子电路及其集成技术三维光子晶体天线、三维光子晶体天线、三维光子晶体天线、三维光子晶体天线、光子晶体二极管、光子晶体二极管、光子晶体二极管、光子晶体二极管、无损耗光波导、无损耗光波导、无损耗光波导、无损耗光波导、光开关、无阈值激光器、光放大器光开关、无阈值激光器、光放大器光开关、无阈值激光器、光放大器光开关、无阈值激光器、光放大器第2

34、7页，此课件共37页哦28纳米光子器件的全球市场纳米光子器件的全球市场 2004 年已达到年已达到4.2亿亿 美元，每年以美元，每年以85.8 的速度增长，预料在的速度增长，预料在 2009 年将年将达到达到 93.3 亿亿 美元的市场规模。美元的市场规模。From:BCC,Inc.Nanotechnology for Photonics第28页，此课件共37页哦29非常广阔的应用前景非常广阔的应用前景超小型的纳米激光器在一系列领域中有着非常广阔的应用超小型的纳米激光器在一系列领域中有着非常广阔的应用超小型的纳米激光器在一系列领域中有着非常广阔的应用超小型的纳米激光器在一系列领域中有着非常广阔

35、的应用前景：前景：前景：前景：在化学和生物医学工程中例如生物传感器、显微术和激光在化学和生物医学工程中例如生物传感器、显微术和激光在化学和生物医学工程中例如生物传感器、显微术和激光在化学和生物医学工程中例如生物传感器、显微术和激光外科以及也有可能把纳米激光器用于鉴别化学物质。外科以及也有可能把纳米激光器用于鉴别化学物质。外科以及也有可能把纳米激光器用于鉴别化学物质。外科以及也有可能把纳米激光器用于鉴别化学物质。纳米激光器在光计算，信息存储和纳米分析等领域也会得纳米激光器在光计算，信息存储和纳米分析等领域也会得纳米激光器在光计算，信息存储和纳米分析等领域也会得纳米激光器在光计算，信息存储和纳米分

36、析等领域也会得到广泛的应用。到广泛的应用。到广泛的应用。到广泛的应用。把纳米激光器集成到芯片上，便可提高计算机磁盘信息把纳米激光器集成到芯片上，便可提高计算机磁盘信息把纳米激光器集成到芯片上，便可提高计算机磁盘信息把纳米激光器集成到芯片上，便可提高计算机磁盘信息存储量以及未来的光子计算机的信息存储量，加速信息存储量以及未来的光子计算机的信息存储量，加速信息存储量以及未来的光子计算机的信息存储量，加速信息存储量以及未来的光子计算机的信息存储量，加速信息技术的集成化发展。技术的集成化发展。技术的集成化发展。技术的集成化发展。第29页，此课件共37页哦3021世纪初科技发展的总趋势世纪初科技发展的总

37、趋势 一个兴起：一个兴起：一个兴起：一个兴起：光子学与纳米科学与技术光子学与纳米科学与技术光子学与纳米科学与技术光子学与纳米科学与技术；二个焦点：二个焦点：二个焦点：二个焦点：环境，能源；环境，能源；环境，能源；环境，能源；三个关注：三个关注：三个关注：三个关注：地球科学，海洋科学，空间科学；地球科学，海洋科学，空间科学；地球科学，海洋科学，空间科学；地球科学，海洋科学，空间科学；四个支撑：四个支撑：四个支撑：四个支撑：信息技术信息技术信息技术信息技术，材料技术，制造技术，材料技术，制造技术，材料技术，制造技术，材料技术，制造技术，生命科学技术生命科学技术生命科学技术生命科学技术第30页，此课

38、件共37页哦纳米光子学的未来应用：纳米光子学的未来应用：1：纳米粉末第31页，此课件共37页哦322.纳米传感器纳米传感器 人类将拥有大量成本低廉的各种量级的传人类将拥有大量成本低廉的各种量级的传感器；感器；第32页，此课件共37页哦333.纳米存储器和纳米存储器和DNA开关开关纳米存储器，存储密度可达每平方厘米纳米存储器，存储密度可达每平方厘米1014 bit.。DNA开关，利用它将可以制造出分子大小的开关，利用它将可以制造出分子大小的电子电路，运算速度更快。电子电路，运算速度更快。第33页，此课件共37页哦34纳米光子学将会产生难以估量的影响纳米光子学将会产生难以估量的影响 人类将在纳米尺

39、度上重新认识人类将在纳米尺度上重新认识人类将在纳米尺度上重新认识人类将在纳米尺度上重新认识和改造世界以及人类自身：和改造世界以及人类自身：和改造世界以及人类自身：和改造世界以及人类自身：参与参与参与参与“人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划”的的的的科学家在自然杂志上公布科学家在自然杂志上公布科学家在自然杂志上公布科学家在自然杂志上公布了最新的人类基因组图谱。更了最新的人类基因组图谱。更了最新的人类基因组图谱。更了最新的人类基因组图谱。更为精确的计算表明，人类基因为精确的计算表明，人类基因为精确的计算表明，人类基因为精确的计算表明，人类基因数量实际在数量实际在数量实际在数量实际在2 2 2 2万到万到万到万到2.52.52.52.5万之间。万之间。万之间。万之间。第34页，此课件共37页哦4.纳米纤维第35页，此课件共37页哦5.纳米膜第36页，此课件共37页哦37Thank You!谢谢谢谢！第37页，此课件共37页哦