科学技术哲学视野下的光子学发展研究

摘要

人类在太古时代就已知道了光，并认识了光的重要性。光有时候表现出波动性，有时候表现出粒子性，但它既非经典的粒子，也非经典的波，这就是光的波粒二象性。1917年爱因斯坦在用统计平衡的观点研究黑体辐射的过程中，得出了一个重要结论：自然界存在两种不同的发光方式，一种是自发辐射，一种是受激辐射。1960年5月，世界上第一个可见光输出激光器诞生了。由于激光具有方向性强，相干性好，高能量的特性，使它广泛应用于各个领域。 电子作为信息的载体，已为现代科技做出了巨大的贡献。然而，随着社会科技与文明生活的高度发达，人们对信息传输的容量、处理的速度、提取交换的实时性和灵活性，信息传输与享有中的安全性的要求越来越高，电子载体固有特性的局限已表露出来。人们热切期望寻求一种具有更高运作能力，可以替代电子的载体。与电子相比，光子具有更高的信息容量和效率、更快的响应能力、更强的互连能力与并行能力、更大的存储能力等优点。研究作为信息和能量载体的光子行为及其应用的科学——光子学，因此应运而生。基础光子学、光子学与其它科学的交叉丰富了光子学研究的内容、同时也展现了光子学的价值。 国际科技界及产业界已经形成舆论和共识，认为光子产业将成为改变世界技术的杠杆，能够影响各国的经济实力和国防实力，并可凭籍光子学技术的抢占先机的发展，在尖端科技较量中夺魁。世界上众多的国家和地区正在加紧策划、实施光子产业的发展，把大量的、越来越多的资金投入到光子学及其技术的研究与开发上去。 本论文以科学技术哲学的本体论、价值论、方法论为脉络，对光子学的内涵、发展原因、发展的价值、发展的方法论等进行梳理，并在此基础上通过借鉴美国、日本等国光子产业发展经验，对我国光子产业的发展作出合理的建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景及研究意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3论文创新之处

1.4研究的主要内容和研究的方法

2光子学的内涵及发展原因

2.1光子学的内涵

2.1.1人类对光的探究历程及光子概念的提出

2.1.2光子学

2.2光子学发展的原因

2.2.1电子学的发展及其局限性

2.2.2激光的发明

2.2.3光学研究从宏观向微观现象的深化

2.2.4光子学与其他科学之间形成的交叉

3光子学发展的价值

3.1基础光子学发展及价值

3.1.1光场压缩态的价值

3.1.2原子冷却与俘获

3.1.3光量子信息科学

3.2信息光子学发展及价值

3.2.1基于光纤的光通信

3.2.2光子信息处理

3.2.3光子存贮

3.2.4光子显示

3.3生物医学光子学发展及价值

3.3.1生物光子学发展及价值

3.3.2医学光子学发展及价值

3.4光子学在军事领域的价值

3.4.1激光武器

3.4.2激光制导

3.4.3激光测距与激光雷达

3.4.4激光干扰

4光子学发展的方法论反思

4.1光子与电子的比较研究

4.1.1光子具有更高的信息容量和效率

4.1.2光子具有更快的响应能力

4.1.3光子具有更强的互连能力与并行能力

4.1.4光子具有更大的存储能力

4.2光子学与电子学的类比

4.2.1从利用电子到利用光子

4.2.2从电子学器件的集成到光子学器件的集成

4.3光子学与其他学科的交叉融合

4.3.1光子学与化学的交融—飞秒化学

4.3.2光子学与纳米科技的交融——纳米光子学

5发展我国光子产业的思考

5.1美国、日本光子产业的发展特点

5.1.1美国光子产业发展特点

5.1.2日本光子产业发展状况

5.2我国光子产业现况及思考

5.2.1我国光子产业现况

5.2.2我国光子产业发展战略

5.2.3发展我国光子产业的思考

6结论及进一步研究展望

致 谢

参考文献

附 录