零碳能源与多维度光信息传输技术_黄春晖_9787302695103

当今社会的发展已经进入了绿色环保、可持续的信息时代，科技创新起着引领作用，绿色的新型能源、大容量信息的高速安全传输是两大主流创新技术，其研发与进展尤其引人注目。但它们的发展都离不开功能材料(光传导材料、锂离子化合物等)的研制和功能器件(半导体器件与芯片、固体激光器、传感器和探测器等)的制造，这不仅涉及固体性质、固体微观结构及其各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的基础研究，还需要高新技术来支撑，以实现材料与器件制造的工艺需求。

前言
纵观科学技术的发展历史，可以发现每次物理学的发展与突破，往往会产生新技术，改变人们的生产方式，提高社会生产力
、人类的生活水平和社会发展潮流。因此，重视物理学的新概念、新理论和新技术的应用对科学技术的进步、人类社会的发展至关重要。近代社会的三次工业革命都与物理学的突破密切相关：优质次工业革命源于热力学的循环及其效率的研究，由此推动了蒸汽机的发明和应用；第二次工业革命源于电磁学的研究和电磁场理论的建立，带来了工业电气化和无线电通信技术；以相对论和量子力学为引领的近代物理学，使人类进一步踏入了第三次工业革命，爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论不仅改变了人们的时空观，促进了人们对高能量高速粒子和宇宙学的研究，还带来了空间技术、地空通信、原子核技术开发和核能发电等一系列新技术的突破和应用。量子力学对于光子、电子和原子等微观粒子的研究，开辟了微观粒子探索的新途径，由此衍生出了以激光为代表的近代光学和以能带理论为基础的固体物理学等一系列新的物理分支，促进了半导体材料、纳米材料等功能材料的发展，推动了集成电路芯片、各种光电器件的制作和应用，使人类进入了电子信息时代。同时，其还促进了新材料、现代光学、核技术等高新技术的发展和突破，形成一系列新产业。因此，又被称为第三次工业革命。综上所述，相对论和量子力学的建立与应用，为人类社会发展注入了新的活力，带来了新的发展机遇。

在现代信息社会的发展中，科技创新起着引领作用，尤其是能源、信息、太空技术、人工智能、生物技术等领域的发展更引人注目，但它们的发展都离不开功能材料和半导体芯片，都涉及固体物理学的研究。它的研究重点是固体性质、固体微观结构及其各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质(如力学性质、热学性质、光学性质、电磁性质等)的关系。由固体物理学派生出来的半导体材料、半导体器件和集成芯片成为信息社会的基石；固体激光、半导体激光、光纤通信技术带给人类方便快捷的网络通信、五彩缤纷的彩色世界、精准高效的加工技术；以锂电池为代表的新型固体电池、半导体光伏、风能、核能等，为人类提供了新的动力。这些无碳能源，不仅减少了碳污染，还具有可持续性；人工智能、量子信息的发展需要更具特性的光电器件来实现功能强大、低能高效的人工智能算法和量子计算，实现更加安全可靠、信息量更多的量子信息传输。

本书主要由阳光学院黄春晖教授撰写。陈娴博士和张春玲副教授分别参与了第3章和第9章的撰写。本书得到了阳光学院高层次人才的立项资助和人工智能学院的大力支持，在此致以衷心感谢。

本书可作为从事现代光通信技术和新能源开发应用的研究人员及工程技术人员的参考书，也可以作为大学物理的专题读物，为电子科学与技术、通信工程、材料科学与工程等专业的本科生开设专题讲座，让学生进一步了解物理学在现代光通信技术和新能源开发等领域发挥的作用，并拓宽学生的视野。

由于时间仓促，书中难免有错误之处，敬请读者批评指正。
作者
2024年10月于榕城

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