我们为什么需要光

光对人类的生存和发展至关重要. 婴儿呱呱坠地之后,接触到大自然的第一印象就是光.光是人类认识世界的工具.人类感官接收的外部信息中,约90％以上通过眼睛传递给大脑.有了光,人类才能看到这五彩斑斓的世界. 尽管如此,很多时候人们可能意识不到光就在我们身边,而且在不断改变我们的生活方式.     

通信之光

如今,互联网已经成为人们日常生活中必不可少的一部分,互联网上的信息靠什么传送呢?答案是:通信技术.光纤通信、电缆通信和无线通信等技术构成了“通信世界”,人们将通信的能力称为带宽.光纤通信是能够提供最大带宽的通信技术,80％以上的网络流量会在光纤网络上传送.作为互联网基石之一的光纤通信技术是如何发展起来的呢? 长久探索 认识光的本质 光通信真正成为现实,是在人们对光的本质有了充分的认识之后. 古代人类就已经了解到光学的一些基本现象和规律.例如公元前5世纪,我国《墨经》中对小孔成像、凹面镜成像的描述,古希腊欧几里得的光反射定律等.而现代光学大致开始于1 7世纪,以荷兰的斯涅尔给出折射定律为起点,几百年间积累了丰富的光学知识.     

光之舞

<正>数千年来,从彩虹到人眼的机制,科学家们被光深深吸引。从一开始的激光到现在的太阳能电池,如今最新的光学技术进一步利用光物理学,让光满足更多来自人们生活的需求。联合国认识到光和光基技术对世界民众的生活以及全球社会多层面未来发展的重要性,强调指出提高全球对光科学技术的认识和加强这方面的教育对于发达国家和发展中国家应对可持续发展、能源、社区保健和提高生活质量的挑战至关重要;光科学技术的应用对现有和未来医药、能源、信息和通信、光     

光与光基技术推动人类文明与进步

2015年是光和光基技术国际年,简称2015国际光年.联合国之所以做出这一决议,是基于光和光基技术对世界人民的生活以及全球社会多层面未来发展的重要性.希望通过各种宣传提高人们对于光科学技术的认识并加强这方面的教育,这对于世界各国应对可持续发展、能源、社区保健和提高生活质量的挑战至关重要.     

脑神经活动光学显微成像技术

大脑包含数亿至数千亿的神经元以及更为复杂的神经突触连接网络,是生物体中最复杂的器官.脑科学是21世纪以来最重要的前沿新兴学科之一,它的兴起标志着人类在认识自我、探索智慧和意识的本质中进入了一个新时代.在活体中对大脑神经活动进行长时间、大视野、高时空分辨率的观测,是解析大脑功能的关键.光学显微成像技术以其时空分辨率高,光学探针的特异性和多样性等优势,成为了脑神经活动研究的重要工具.针对大脑的高度散射、高速神经信号传递、超大神经元规模、精细突触连接结构等特性以及自由活动动物的脑神经活动观测需求,本文将从超深、超快、大视场、超分辨、微型化5个发展方向,概述包括多光子、红外二区、光声、光片、结构光以及自适应光学在内的多种光学显微成像技术在脑神经活动显微观测领域的发展进展及前沿动态,并展望脑神经活动光学显微成像技术的未来发展方向与前景.     

超快有机非线性光学分子及其介观光子器件实现

20世纪,基于非线性光学二阶效应,包括线性电光效应、二倍频等的光电信息发展对人类社会发展和生活方式起到了革命性的改变.随着光信息技术的迅速发展,需要呼唤新的非线性光学原理和方法.基于非线性光学三阶效应的新应用则成为这一研究的重点基础.本文首先回顾非线性光学研究和应用状况,介绍作者研究小组在三阶非线性光学材料研究的工作,特别重点介绍近期基于分子间电荷转移过程增强超快三阶非线性光学响应新机理实现的超快、低泵浦功率的香豆素/聚苯乙烯复合材料有机光子晶体全光开光的工作。     

动物如何“看”世界

我们人类感知外界事物主要靠视觉,也就是通过我们的眼睛去了解和观察世界。那动物通过什么感觉器官去感知世界呢?研究证明,和人类一样,许多动物也主要凭借视觉来观察世界,但同时,它们还拥有某些比我们人类更敏锐、或者我们人类不具备的感知世界的器官,因此它们"看"到的世界比我们人类看到的更复杂、更丰富多彩。而这一切都是它们在长期进化过程中适应自然环境的结果。     

那一束科学之光

<正>与"发展一个反对暴力和暴力极端主义的世界"以及"采取措施消除国际恐怖主义"等宏大主题相比,第68届联合国大会221号决议(A/RES/68/221)宣布2015年为"光和光基技术国际年"(简称"国际光年"),似乎显得有些微不足道。但是,这不仅是科学界的一桩盛事,联合国还特别强调了光和光基技术对于世界发展以及提高社会福祉的重要性。自从伊斯兰学者伊本·海赛姆于1015年发表《光学之书》,光与科学的缠绕交织已经长达一千多年,而光和人类生活的水乳交融则更为长久。这体现在联合国国     

从生活方式的选择上重新审视相对贫困

贫困问题是世界各国普遍关注的问题,也是目前人类尚未解决的一大难题,在中国全面建设小康社会的过程中,消除贫困显得尤为重要,在新的时代,贫困现象呈现了一系列新的特点与形式,只有对这些新的特点有了明晰的认识,反贫困才能更有成效,文章就是主要关注于目前相对贫困的界定,并介入到现代生活方式中进行研究.     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

从生活方式的选择上重新审视相对贫困

贫困问题是世界各国普遍关注的问题，也是目前人类尚未解决的一大难题，在中国全面建设小康社会的过程中，消除贫困显得尤为重要，在新的时代，贫困现象呈现了一系列新的特点与形式，只有对这些新的特点有了明晰的认识，反贫困才能更有成效，文章就是主要关注于目前相对贫困的界定，并介入到现代生活方式中进行研究。     

科学——爱你没商量

科学知识是人类实践经验的总结,是人类智慧的结晶,它既是人类社会发展的缩影,又是人类认识世界、改造世界的有力工具和行动指南。通过它,我们可以认识人类的过去、现在和将来,并由此推动人类社会不断地迈向一个又一个更新更高的境界。人类历史发展到近、现代,经济飞速发展,社会空前进步,这主要得归功于四次工业革命:第一、二次工业革命,主要是以蒸汽机、纺织和冶炼技术为突破口的工业进步;第三次工业革命是在20世纪初,主要是化学、电力和内燃机技术的发展;当代依靠新兴技术的发明兴起的又一次工业进步,则被称之为第四次工业革命。而这每一次…     

对生命终结的宣判——脑死亡

医学是人类最伟大的创造之一,人类因为有了医学而能够治愈伤病、延长生命.医学终结于死亡,对死亡的判定经历了从"心死"到"脑死"的变革,脑死亡问题涉及科学技术问题、概念问题、伦理问题和法律问题等,至今仍在讨论当中.以脑死亡判定死亡可能也只是一个阶段的认识,医学会发展到什么境地,人类会发展到什么境地,很大程度上是未知的.但我们不应忘记,科学不是世界的全部,医学不是生命的全部,人类也不是自然的全部.     

血雨:宇宙中更微观的生命存在形式

牛津大学教授、《自私的基因》一书的作者里查德·道金斯(Richard Dawkins)在一次全球智库人物会议上表示,宇宙简直太奥妙了,恐怕不是人类智力所能够理解的。他认为,我们只是生活在一个人类自己创造的“现实”中。道金斯称这个“现实”为“中间世界”(middleworld),以区别人类无法企及的宇宙范围。道金斯认为,为了理解我们生活的这个复杂的世界,人们给自己创造了一个现实。不管多么聪明的人,都不可能完全认识和了解这个宇宙。道金斯谈到了他对宇宙的一些哲学认识。他认为不同的生命生活在不同的现实中,而“中间世界”仅仅局限于我们所能看…     

科技向善,中国何为?

<正>如今,人类所处的生活世界正在被日新月异的科学技术所形塑.从人工智能到量子计算,从基因工程到精准医学,从纳米技术到清洁能源,从3D打印到5G通信,再从元宇宙到Chat GPT......科技几乎每时每刻都在刷新我们对世界的理解,扩展人类认知和实践的边界,深刻地改变着我们的生产生活方式和社会组织形式.     

科学与艺术之美——瞬间定格之精彩发现

在20世纪，由于大量病原体、病毒的被发现，人类的诊断医疗水平得到了飞速发展，这主要得益于光、电显微技术的发现和进步。今天，显微摄影技术不仅让我们的健康大受其益，还让我们在微观的层面更深入的了解自己，了解世界，甚至为我们带来了令人惊异的视觉艺术享受。[编者按]     

人类窥视宇宙的窗口——地下天文台

随着科学和文明的进步,人类为了认识宇宙星空的奥秘,创造了天文学。1609年,伽利略第一次借助望远镜看到了用肉眼无法看到的远方的星星,从而拉开了近代天文学发展的序幕。人类窥视宇宙的第一代窗口是安装有光学望远镜的地面天文台,在迄今的300年中,人类为了能利用光学望远镜看得更远和更清     

科学拓宽人类视野

随着新年钟声的敲响,我们送走了硕果累累的2010年。领跑世界的中国高铁,让百姓的归心乘上似箭的列车;对宏观物体量子效应的首次观测,创造首个人造单细胞生物,食砷细菌的发现,超高分辨率细胞成像技术的发展,这些都在不断调整人类的原有认识。在过去的一年,科学上的这些重大的突破,拓宽了人类的视野,改变着我们的生活。     

介电晶体光波导的制备及其应用

介电光学晶体种类繁多,具有丰富的功能属性,在科学研究、生产生活的各个领域有着广泛的应用.光波导是基本的光学微结构之一.基于介电光学晶体的光波导结构是组成集成光子学器件的重要元件.利用飞秒激光直写或者载能离子束辐照技术,可以有效调控晶体材料局部区域的折射率分布,形成低损耗的光波导结构.本文将介绍介电晶体光波导(包括单晶薄膜)的制备方法及相关的波导性能,综述介电晶体光波导在激光产生、非线性光学频率转换、信号调制以及量子信息中的应用,并对这一领域的未来研究进行展望.     

信息学与信息化社会

一、信息与信息学在人类生活中,离不开日光、空气、水,不可想象在一个没有能源的世界上生活,也不可思议没有“信息”的伴随。信息是人类知识的媒介,是在技术、经济和社会范围内通信的媒介。信息处理方法的每一次重大革新和革命,都使人类社会进入到更文明的阶段。纸和活字印刷术的发