零碳能源與多維度光信息傳輸技術

黃春暉教授/博導，陽光學院教師。中國電子學會和物理學會會員，中國測量與儀器儀表分會委員。入選福建省百千萬人才工程和541跨世紀人才工程。在新型自由空間相幹光通信研究，低維（納米）半導體和微電子技術研究有所建樹。完成國家和省部級基金項目10多項，論文超過70篇，發明專利10多項。國家精品在線開放課程《固體物理學》和省一流“金課”《大學物理學》負責人。出版《固體物理數字課程》、《新工科大學物理學教程》。

目錄

第1章近代物理學基礎

1.1電磁波的產生和傳播

1.1.1從電磁振蕩到電磁波

1.1.2偶極振子發射的電磁波

*1.1.3赫茲實驗

1.1.4光波屬於電磁波

*1.1.5電磁波理論

1.2現代物理學的建立

1.2.1經典物理學的成熟標誌——三次大綜合

1.2.2邁克耳孫莫雷實驗光速不變

1.2.3相對論的創立過程

1.2.4量子力學的誕生 

1.3狹義相對論的時空觀

1.3.1伽利略變換 

1.3.2相對論的基本假設洛倫茲變換 

1.4相對論動力學

1.4.1相對論中的質量和動量

1.4.2相對論中的質能關系

1.4.3相對論的應用

1.5經典量子論

1.5.1黑體輻射普朗克量子化

1.5.2光電效應與光的粒子性

1.5.3康普頓效應

1.5.4氫原子模型和氫原子光譜

*1.5.5原子能級的測量

1.6德布羅意波 物質的波粒二象性

1.6.1物質波

1.6.2電子衍射實驗

1.6.3不確定關系

1.7量子力學基礎

1.7.1波函數及其統計詮釋

1.7.2薛定諤方程

1.7.3定態薛定諤方程的應用

*1.8原子的量子理論

1.8.1氫原子

1.8.2多電子原子中的電子分布

參考文獻

附加讀物量子力學兩大學派的關鍵人物

第2章從半導體材料到芯片

2.1半導體電子結構

2.1.1晶態固體的基本性質

2.1.2晶體中的電子狀態 能帶結構

2.1.3本征半導體和雜質半導體

2.2pn結和其他半導體器件

2.2.1pn結

2.2.2三極管

2.2.3MOS場效應管

2.3集成電路

2.3.1半導體芯片制造工藝

2.3.2集成電路與半導體芯片

2.3.3集成電路設計與IP設計技術

2.4光刻技術

2.4.1光刻技術的發展史

2.4.2光刻原理與技術

2.4.3EUV光刻機

2.4.4國內芯片產業的挑戰

參考文獻

第3章零碳能源

3.1綠色環保的風力發電

3.1.1風能利用及風力發電歷史

3.1.2風力發電原理與效能分析

3.1.3風電機組

3.1.4風力發電的發展趨勢及挑戰

3.2可持續的水力發電

3.2.1水力發電的原理與基本類型

3.2.2水力發電機的結構

3.2.3水輪發電機的工作原理

3.3清潔高效的核電能

3.3.1核裂變和核聚變的基本原理

3.3.2輕核聚變

3.3.3壓水堆核電站

3.3.4核電站按反應堆類型分類

3.3.5核電站安全保障系統

3.3.6我國核電的發展

3.4取之不盡的太陽能

3.4.1太陽能與太陽輻射

3.4.2太陽能電池工作原理

3.4.3光伏發電技術與分類

3.4.4光伏發電技術的應用

3.4.5太陽能熱水器工作原理

參考文獻

第4章納米科技與鋰離子電池

4.1納米技術概述

4.1.1納米材料與技術的發展概要

4.1.2納米材料的特性

4.1.3納米材料的分類與制備

4.2典型的納米材料與器件

4.2.1納米磁性材料

4.2.2納米陶瓷材料

4.2.3碳納米材料

4.2.4納米膜

4.2.5納米電子技術

4.2.6納米材料在生物醫學的應用

4.3介孔材料

4.3.1兩類介孔材料

4.3.2MCM-41有序介孔材料

4.4納米結構的自組裝和模板合成技術

4.4.1納米結構的自組裝

4.4.2厚膜模板合成納米陣列

4.4.3有序介孔材料的應用

4.5鋰離子電池概況

4.5.1鋰離子電池的特點

4.5.2鋰離子電池的種類

4.5.3鋰離子電池的優點和用途

4.5.4鋰離子電池的發展歷史

4.6鋰離子電池的工作機理及其組成結構

4.6.1正極材料制備及其工作機理

4.6.2鋰離子電池的負極材料

4.6.3電解液

4.6.4隔膜

4.6.5鋰離子電池充電方法

4.7鋰電池生產工序

4.7.1前段工序

4.7.2中段工序

4.7.3後段工序

4.8全固態鋰電池

4.8.1全固態鋰電池的原理

4.8.2全固態電池的性質

4.8.3全固態電池的用途

4.8.4全固態電池實用化的研究

參考文獻

第5章光纖通信技術

5.1激光的基本原理

5.1.1自發輻射和受激輻射

5.1.2粒子數反轉與光放大

5.1.3光學諧振腔

5.2半導體激光器

5.2.1半導體產生受激輻射的條件

5.2.2半導體激光器的工作原理

5.2.3激光的特性和應用

5.3信息傳輸的主力軍——光纖通信

5.3.1發展歷程

5.3.2光纖通信原理

5.3.3數字光接收機

5.4光纖傳輸機理

5.4.1光射線的傳播定律

5.4.2光纖傳輸機理的射線理論

5.4.3階躍型光纖的波動光學理論

5.5光纖放大器

5.5.1EDFA光纖放大器的工作原理

5.5.2光纖放大器的構成及泵浦方式

5.5.3光纖放大器的應用 

名人堂：光纖之父高錕與光纖通信

5.6海底光纜

5.6.1設備結構

5.6.2遠程供電源設備和海底中繼器

5.6.3技術原理

5.6.4海底光纜的維護

5.6.5海底光纜的發展現狀和展望

參考文獻

第6章多維度光纖傳輸與全光纖網絡

6.1多維度光纖通信

6.1.1提高信號的波特率

6.1.2光纖通信復用技術

6.1.3高階調制

6.2光調制技術

6.3光調制器及其調制技術

6.3.1幅度調制

6.3.2光相位調制

6.4多維度光纖傳輸的研究進展

6.4.1光纖通信技術的研究現狀

6.4.2多維度光纖傳輸技術的研究進展

6.5光纖通信網

6.5.1光纖傳輸網

6.5.2光纖網絡中的網名和地址

6.5.3全光網

參考文獻

第7章相幹光通信

7.1相幹光通信的研究現狀

7.1.1研究現狀

7.1.2相幹光通信的優勢

7.2相幹光通信原理與核心技術

7.2.1相幹光通信原理

7.2.2相幹光通信的關鍵技術

7.3單空間模的連續變量相幹光通信

7.3.1單光束相幹光通信的基本原理

7.3.2兩種偏振復用調制協議

7.3.3偏振復用的CV-QKD實驗系統

7.3.4偏振復用與解復用的實現

7.3.5基於查表法的高速控制方案

7.4Stokes參量測量與解碼

7.4.1Stokes參量的測量原理

7.4.2零差測量S2分量

7.4.3零差測量S3分量

7.5實驗測量與誤差分析

7.5.1光強衰減方案

7.5.2隨機編碼實驗

7.5.3系統噪聲分析

7.5.4RQNN輔助下的Stokes參量編碼實驗

7.5.5誤碼率統計

參考文獻

第8章星鏈系統及其創新技術

8.1無線通信與衛星通信

8.1.1無線通信原理

8.1.2衛星通信

8.2星鏈系統概況

8.2.1星鏈計劃的建設情況

8.2.2星鏈衛星技術參數

8.2.3星鏈系統的特色

8.3星鏈網的空間結構衛星

8.3.1星鏈系統的空間構架和網絡

8.3.2星座的設計理念

8.3.3衛星

8.3.4自主規避碰撞系統

8.4獵鷹9號火箭

8.4.1“獵鷹9號”的設計思路

8.4.2“獵鷹9號”的組成結構

8.5Kr離子推進器

8.5.1離子推進器的結構與基本工作原理

8.5.2離子推進器的優勢

8.6星間鏈路與激光通信

8.6.1星間鏈路的幾何特性

8.6.2星鏈系統的星間鏈路技術

8.6.3使用頻譜

8.7地面段用戶段和星鏈終端天線

8.7.1星鏈終端天線特性

8.7.2相控陣列平板天線結構及其工作原理

8.7.3地面站的工作原理

8.8星鏈技術的危害和潛在威脅及其應對措施

8.8.1帶來的危害

8.8.2潛在威脅

8.8.3應對措施

8.8.4中國星網計劃

參考文獻

第9章量子計算與量子加密

9.1量子計算機

9.1.1量子力學的數學描述

9.1.2量子計算原理

9.2幾種量子算法

9.2.1量子傅裏葉變換

9.2.2Shor算法

9.2.3量子搜索

9.3量子加密原理

9.3.1經典加密的危機與量子加密的機遇

9.3.2量子加密的理論依據

9.4量子通信與量子加密

9.4.1量子密鑰分發

9.4.2量子加密技術

9.4.3量子簽名

9.5國內量子計算和量子通信研究

9.5.1量子芯片與量子計算

9.5.2量子局域網

9.5.3遠程量子通信

9.6量子通信的應用案例

9.6.1量子通信在金融領域的應用

9.6.2量子通信在政務領域的應用

9.6.3量子通信在數據中心/雲領域的應用

9.6.4量子通信在醫療衛生領域的應用

9.6.5量子通信在國家基礎設施領域的應用

參考文獻

附錄光的偏振