章科技與信息時代

光纖通信技術

人機交互技術

遙感探測新技術

信息高速公路

虛擬現實技術

原子芯片

晶體芯片

會說話的網絡瀏覽器

穿在身上的電腦

能識別手勢的電腦

能“聽懂”指令的電腦

水聲通信技術

神奇的生物電腦

戰勝人類的深藍電腦

第二章神奇的現代物理學

關於宇宙的新解釋

新興的介觀物理學

粒子物理學

新層次的核物理學

凝聚態物理學

混沌理論

耗散結構理論

假定的超弦理論

多種多樣的基本粒子

力學不確定度關繫

顏色炫目的液晶

來自天外的宇宙線

奇特的光電效應

形形色色的電磁波

奇異的放射性

令人費解的反物質

特性奇異的電子

奇異吸引子

引發光源革命的同步輻射

應用廣泛的微波技術

日趨成熟的核能技術

鋰“超原子”向超冷理論提出挑戰

引力波之謎

突破光速的類星體

第三章現代生命與生物技術

克隆技術

人類基因組密碼

器官移植

氨基酸生產技術

微生物采油新技術

環保高效的發酵工程

基因芯片到底怎麼回事

植物基因工程

細胞培養技術

消滅田間雜草新技術

植物授精的奧妙

花粉如何育種

胚胎移植

光生物技術

第四章現代醫學那些神奇的技術

比化療更為有效的癌療法

影像診斷新技術

人工晶體植入技術

開通血管的激光手段

激光療法粉碎結石

培育皮膚新方法

植入皮膚裡的顯示器

冠心病的激光治療

精確制導的腫瘤的殺手

納米編織器

切斷遺傳的機器

第五章給生活帶來便利的高新材料技術

粉末冶金技術

超導材料

超導懸浮列車

有“記憶”的金屬

堅不可摧的安全玻璃

反滲透膜技能技術

能篩選分子的超濾膜

光在玻璃纖維傳輸技術

耐強度高的玻璃態金屬

稀有金屬技術

沒有空間的“貯氣罐”

生物醫學材料

新一代磁性材料

陶瓷基復合材料

第六章航空航天技術

載人航天技術

航天器交會對接技術

航天遙感

太空旅行夢的實現

一箭多星的發射技術

用飛機發射人造衛星

光子火箭

推動“月亮女神”的電火箭

眾星行空

用核能發電的人造衛星

氣像衛星

為移動用戶服務的通信衛星

太空勘察員

可重復使用的航天飛機

往返天地的空天飛機

太空中的“自動運輸機”

空天驗證機

為航天事業服務的測量船

透視太空的“哈勃”

未來的人造月亮

以陽光為能源的光飛行器

建設國際空間站的“曙光”號

“探路者”的火星之行

重新服役的“先驅”號

全球衛星定位繫統

人類的個空間站

光纖通信技術

光纖通信技術是利用激光波作為信息載波、光導纖維作為載體的通信技術，是伴隨著激光技術的發展，從20世紀70年代初發展起來的一門嶄新的通信技術。采用光波傳遞信息，其通信容量比同軸電纜大幾十萬倍。由於光波在大氣中的傳播損耗及受大氣變化的影響較大，為了保證光波暢通無阻，需要使光波信息沿著特殊的線路傳輸。1970年，美國康寧公司發明了光學損耗很低的光學纖維，解決了光波損耗的問題，光纖通信從此得到了飛速的發展。20世紀80年代中後期又實現了155微米單模光纖通信繫統，即第四代光纖通信繫統。20世紀末至21世紀初發明了第五代光纖通信繫統，用光波分復用提高速率，用光波放大增長傳輸距離的繫統，光孤子通信繫統可以獲得極高的速率，在該繫統中加上光纖放大器有可能實現極高速率和極長距離的光纖通信。

光纖通信繫統由發送、傳播、接收三部分組成。在發送端由電光轉換器將需要傳輸的電信息符號變換為光信息符號，使光源輻射的光波由電信息符號調制成攜帶著信息的光波。這種光波再通過光纖傳輸到接收端。接收端由光電探測器將接收到的光信號變回電信號。由此可見，在光纖通信繫統中光電子器件和光導纖維起著極其重要的作用。

就光纖通信技術本身來說，應該包括以下幾個主要部分：光纖光纜技術、光交換技術傳輸技術、光有源器件、光無源器件及光網絡技術等。

在20世紀80年代中期，數字光纖通信的速率已達到144Mb/s，可傳送1980路電話，超過同軸電纜載波。於是，光纖通信作為主流被大量采用，在傳輸干線上全面取代電纜。經過國家“六五”“七五”“八五”和“九五”計劃，中國已建成“八縱八橫”干線網，連通全國各省區市。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計委、經委的安排下，1999年，中國生產的8×25Gb/sWDM繫統首次在青島至大連開通；隨之，瀋陽至大連的32×25Gb/sWDM光纖通信繫統開通。2005年，32Tb/s超大容量的光纖通信繫統在上海至杭州開通。

中國已建立了一定規模的光纖通信產業。中國生產的光纖光纜、半導體光電子器件和光纖通信繫統能供國內建設，並有少量出口。

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。

1波分復用繫統

超大容量、超長距離傳輸技術波分復用技術極大地提高了光纖傳輸繫統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸繫統中有廣闊的應用前景。波分復用繫統發展迅猛。6Tb/s的WDM繫統已經大量應用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用(OTDM)技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數業提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現的單信道速率達640Gb/s。

2光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈衝，由於它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相應平衡，因而經過光纖長距離傳輸後，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬裡之遙。

3全光網絡

未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡節點處仍采用電器件，限制了通信網干線總容量的進一步提高。因此，真正的全光網已成為一個非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。