课堂小记:ATM全光网的首堂课

今天听李新婉老师的第一节课,虽然只是总体介绍,感觉还是相当得受启发。李老师的表达还有待欠缺,思维跳跃得很快,却并不影响听讲和理解,是我一直所喜欢的授课风格。他的专业是从物理开始到电磁场再转向光纤的,雄厚的理论基础让他的授课得心应手,并且深入到光纤的很多交叉学科中;更赞的是他所一直崇尚的独立思考的能力。在他的观念里,工程学和理论科学以及哲学有着千丝万缕的联系。他对于历史与专业前沿之间联系的思考也很令人钦佩。

他课堂上提出的几个有趣的话题,都是起源于专业本身而普遍联系于自然界的。特总结如下:

\1. 光/能量的存储是目前人类遇到的巨大挑战。人类目前的科技水平只是将各种能源转化成电能,然后将电能输送到各地,然后再转化回所需要的各种能量,这其中能量转化效率的低下导致巨大的能源浪费,问题的核心就在于人类对于能量的存储能力不够,连电能的存储能力都远远不够,更何况是其它能源。光的存储也是目前前沿的研究热点,也面临着巨大的挑战。

1.1提出了贯穿于自然界的两个概念“相位”和“周期性”,并且指出这两个概念是互相联系的

1.2为解释上面两个概念的意义,举了两个例子:

​ a)为什么蝴蝶的颜色是五彩缤纷的?

​ b)光子本身是如何传播的?

\2. 能量的聚合。在光学以及光纤里,将一束光分成两束是很容易的,换言之,能量的色散很容易实现;但是将两束光聚合到一起却非常地困难,即目前科技水平上,要实现能量的聚合是非常困难的,例如光源的对光。色散的原理来自于耦合,如何从本质上理解能量耦合的原理并寻找到能量聚合的有效途径?

\3. 放大的基本思想。在电的世界里,放大是相对比较容易的事情,但对于光而言,其放大的技术仍然不够成熟。放大,是基于受激(stimulated)的思想。提到了导带电子的激发,还提到了“光泵”这个概念(他假想的),不过没有完全听懂。

\4. 产品竞争的核心因素是成本。很多新技术诞生之初并不被看好,但是一旦其成本降低后,将迅速占领市场,并排除其它竞争对方。如现在已经广泛流行的以太网,以及光纤。光纤在诞生之时,其损耗高达100dB,成为普及的瓶颈。在其损耗降到20dB后,就开始迅速发展。20多年来,无论是光纤介质还是光纤网络都有了突飞猛进的发展,今天的光纤损耗已经可以降到1dB以下。

\5. 动物是如何通信的?每种动物都有其独特的通信方式和通信频段。人的通信主要通过眼睛和嗓子。嗓子的物理特性将人类的发音频段限制在300~4000Hz左右;眼球是玻璃体,其通信频段在可见光的频段之内。而其它的动物,如猫,可以在夜间觅食,证明其视觉通信的范围还包括红外波段;类似的,蝙蝠的通信范围是从次声波段到超声波段。

​ 写到这里,突然想起上学期数值方法课周国标老师的一句话。他说:目前我们所建立的数学模型,包括线性的,非线性的,都是最最理想、最最简单的数学模型。这世界上最难、最复杂的模型是什么?--是人,以及由人组成的社会。

顺便也记一下李老师关于电磁辐射方面的几句话,都是他几十年的经验所得。

这一段是他讲到激光炮,又扯到美国用于伊拉克的微波武器时所特别补充的。微波的辐射,对人体会造成巨大的伤害。地球上随处可见的一座座基站,令我们生活在一个微波污染无处不在并且十分严重的环境中。他说,他研究生期间电磁波方面的那些导师,90%以上的人后代都为女儿。还有,根据一个博士的试验,手机辐射对人体的伤害还是很大的,只是目前还没用医学上的直接证据。而且又补充说,尤其是motorola的手机,辐射量远高于其它手机品牌(我也不知道是真是假,反正我用的是nokia-,-)

最后,列出了光纤领域的几种顶极杂志及刊物。

key journal of publications

IEEE Communication Magzine

IEEE Journal of Lingtwave Technology(JLT)

IEEE Photonic Technology Letters(PTL)

Optics Express

Optics Letters

JSTQE/IEEE QE

PS:回想了一下,我上大学以后记课堂笔记的次数少而又少,能认真整理笔记的次数就更屈指可数。看来今天的这堂课的确很有意义。