《现代光学导论》课程论文

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1、《现代光学导论》课程论文［作者］冯海飞［学号］0840820003［摘要］光学作为一门诞生340余年的古老科学，经历了漫长的发展过程，从经典光学到近代光学，再到现代光学，它的发展也表征着人类社会的文明进程。展型21世纪，随着以光信息为代表的信息化社会的发展，人类将迈进光子时代，光子学的发展和光子技术的广泛应用将对人类生活产生巨大影响。［关键词］现代光学；光了学；光子技术；应用；光信息光学是研究光的产牛和传播、光的本性、光与物质相互作用的科学。光学作为一门诞生340余年的古老科学，经历了漫长的发展过程，它的发展也表征着人类社会的文明进程。20世纪以询的光学，以经典光学为标志，为光学的

2、发展奠定了良好的基础；20世纪的光学，以近代光学为标志収得了垂要进展，推动了激光、全息、光纤、光记录、光存储、光显示等技术的出现，走过辉煌的市年历稈；展望21壯纪的现代光学，将迈进光子时代，光子学已不是物理学的学术上的突破，它的理论及其光子技术正在或已经成为现代应川技术的主角，光子学的发展和光子技术的广泛应用将对人类生活产生巨大影响。1现代光学的诞生和发展20世纪60年代激光器的发明带來了一场新的光学革命，促进了光学与光电子学相结合，也标志着现代光学的诞牛。此后，光学开始进入了一个新的历史时期，成为现代物理学和现代科学技术前沿的重要组成部分。非线性光学（也叫强光光学）是现代光学的重

3、要组成部分，是系统地研究光与物质的非线性相互作用的一门分支学科。激光问世Z前，基本上是研究弱光朿在介质中的传播，确定介质光学性质的折射率或极化率是与光强无关的常量，介质的极化强度与光波的电场强度成止比，光波叠加时遵守线性叠加原理。在上述条件下研究光学问题属于线性光学范畴。血对很强的激光，例如当光波的电场强度可与原子内部的库仑场相比拟时，光与介质的相互作用将产生非线性效应，反映介质性质的物理量（如极化强度等）不仅与场强E的一次方有关，而且还决定于E的更高幕次项，从而出现在线性光学中不明显的许多新现象。非线性光学主要涉及二阶、三阶非线性光学效应，在激光技术、信息和图像的处理与存储、光计

4、算、光通信等方血有着重要的应用。傅立叶光学是现代光学的又一分支。自20世纪中期以来，人们开始把数学、电子技术和通信理论与光学结合起來，给光学引入了频谱、空间滤波、载波、线性变换及相关运算等概念，更新了经典成像光学，形成了傅立叶光学！。集成光学是激光问世以后，上世纪70年代初开始形成并迅速发展的一门学科，研究以光波导现象为基础的光子和光电子系统。集成光学系统包括光的产牛、耦合、传播、开关、分路、偏转、扩束、准直、会聚、调制、放大、探测和参量相互作用。集成光学系统除了具有光子学幣件的一般特点外，它还具有体积小、巫量轻、坚固、耐震动、不需机械对准、适于大批量生产、低成本的优点，因而具有广

5、泛的应用前景。20世纪70年代以后，由于半导体激光器和光导纤维技术的重人突破，导致以光纤通信为代表的光信息技术的蓬勃发展，促进了相应各学科的相互渗透，开始形成了光子学（Photonics）这一新的光学分支。光子学是研究以光子为信息载体，光与物质相互作用及其能量相互转换的科学，研究内容有:光子的产牛、运动、传播、探测，光与物质（包括光子与光子、光子与电子）的相互作用，光子存储、载荷信息的传输、变换与处理等。随着光学仪器小型化、微型化的发展要求，诞生了微光学。微光学是研究微米量级尺寸光学元件系统的现代光学分支。微型光学元器件的加工，是在一些特殊棊底材料上利川光刻技术、波导技术和薄膜技术

6、等，制成光学微型器件。随着微加工技术的成熟，未來的微光学研究还会有进一步的突破。还有衍射光学的发展，衍射光学是基于光的衍射原理发展起来的,衍射光元件是利用电子束、离子朿或激光束的刻蚀技术制作而成。可以预言，微光学和衍射光学这两个新兴学科将随着口益壮大的光学工业对光学器件微型化的要求有更大的发展，在使宏观光学元件转化为微观光学元件以及具有处理功能的集成光学组件，从而推动光学仪器的根木变革。现代光学还包括全息光学、自适应光学、X射线光学、天文光学、激光光谱学、气动光学、应用光学等。由于现代光学具有更加广泛的应用性，所以还有一系列应用背呆较强的分支学科也属于光学范围。例如，有关电磁辐射的

7、物理量的测量的光度学、辐射度学；以止常平均人眼为接收器，来研究电磁辐射所引起的彩色视觉及其心理物理量的测量的色度学;述有众多的技术光学，如光学系统设计及现代光学仪器理论、现代光学制造和光学测试、干涉量度学、薄膜光学、纤维光学等；还有与其他学科交叉的分支，如天文光学、海洋光学、遥感光学、人气光学、生理光学及兵器光学等。可以预见，随着科学技术的发展，现代光学这棵大树会越来越枝繁叶茂，硕果累累。2光子时代的到来随着科学与技术的进步，21世纪的人类社会真正进入了高度信息化时代