光与未来生活

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基于光学全息等技术的真三维高清显示,不需要戴眼镜就能直接观看,色彩更丰富,立体效果更逼真,真正做到身临其境。这种技术还可用于医疗培训、军事仿真和态势感知中。
  有机发光二极管(OLED)制造的显示器可以更大、更薄、更节能,与柔性基板结合,显示屏可以折叠和展开,甚至可以集成到衣服上。
  随着纳米光子学的发展,光刻技术让芯片体积更小、功能更大。将纳米光源、光子回路和电子电路无缝集成,将极大地增强互联网的信息传输和处理能力。未来10年,网络流量还会增加百倍,高质量的视频聊天将不再有距离感。数据存储也许采用光诱导热辅助磁记录技术,存储密度更高。
  光伏发电和光伏电池成本降低,会在更大范围内提供更加廉价的清洁能源,甚至汽车和小型飞机也可以靠光伏动力行驶和飞行。如果激光惯性约束核聚变点火成功,我们就可以人造“小太阳”,一定程度上解决人类面临的能源危机。
  固态照明技术绿色环保,日趋廉价。高效发光二极管和“21世纪灯泡”将会广泛使用,传统的灯泡恐怕要到博物馆才能看到。
  飞秒激光高精度微加工技术已用于半导体、金属等复合材料的加工,未来在航空航天领域的大型数字化加工和新型红外隐身微纳材料加工中必将大有作为。
  先进制造技术的进步,将扩大高精度非球面透镜的应用范围,改善光数据存储、光刻和天文观察系统的性能。
  光学传感器等传感系统将成为在情报、监视和侦察领域争夺主导地位的下一个“战场”,高性能激光武器将引发新一轮军事革命,合成孔径激光雷达将大显神通。集成光电子电路蓄势待发,将会为光学系统带来史无前例的能力提升,光子比电子更抗电磁干扰,更有利于国防应用。
  光带给我们生命,光带给世界美丽。人类在追问光的本性过程中,发展了光基技术,提高了我们的生活质量,改变了我们的生活方式。人类认识世界的每一次飞跃都不开光学的进步。人类从认识光,到利用光,再到驾驭光,这一过程推动着人类文明向前发展。
  纵观人类文明发展史,科学技术的每一次飞跃都得益于更精密、更灵敏的测量方法的涌现,而光和光基技术在时间、空间、速度、频谱、强度等多个方面提供了前所未有的极端条件,势必在信息、能源、健康、先进制造、国家安全、文化生活等重要领域发挥越来越重要的作用。也许在不久的未来,我们就会体验到以下的技术革新。
  21世纪,人们的医疗理念从治病为主转变为预防为主,疾病的早期诊断尤为重要。新型光源和材料、成像设备、微流体技术和检测方法将显著提高生物医学光学仪器的速度、灵敏度和精确度,造福人类。
  单链DNA合成过程中的单分子荧光检测可以在很短的时间内完成30亿个碱基对的测序,帮助识别遗传编码中的疾病倾向,从而在发生严重病变前就采取预防措施。
  将高分辨定量荧光显微镜和微流控技术与机器人技术结合,采用激光扫描高速分析血清中的特异性蛋白,研究与减缓肿瘤生长药物的相互作用,有可能极大地加快药物研发过程并降低成本。
  通过双光子成像探测单个神经元或神经元组,神经科学家可以激活或停用特定的神经回路,观察整个神经回路对其的响应,从而重建复杂大脑的神经回路。
  激光3D打印技术将大行其道,将来有可能打印复杂结构甚至人体器官。
  全球定位系统GPS目前几乎应用于每一部手机中,其定位精度取决于工作在微波频率的原子钟计时精度。铯原子钟的精确度达到2000万年不差1秒,定位精度将达到厘米量级。如果采用工作在光频的“光钟”,计时和定位精度又会提升超百倍。
  光和光基技术的迅猛发展,正在将许多幻想变成现实。表面等离激元光学和超材料的发展可以制造出“完美透镜”和“隐形斗篷”;激光冷却将会产生接近绝对零度的超冷低温;“超快相机”可以拍摄原子内部的电子运动;超强激光将会产生超高温超高压的等离子体,来模拟宇宙“大爆炸”;基于纠缠光子的量子态隐形传输走向应用,量子“星际穿越”将不再神秘……
  光还会给我们的未来生活带来哪些惊喜,让我们拭目以待!
  (责任编辑/冷林蔚)

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