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光纤通信光源技术论文篇二 我国光纤通信技术综述 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1. 我国光纤光缆发展的现状 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合规定的截止波长位移单模光纤和符合规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括光纤和光纤。光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限,在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的。接入网使用普通单模光纤和低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2. 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。 超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。 仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。 光孤子通信 光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。 光孤子技术未来的前景是:在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE,光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题,但目前已取得的突破性进展使人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。 全光网络 未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。 全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。 目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。 结语 光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的"冬天"但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。 看了“光纤通信光源技术论文”的人还看： 1. 光通信技术论文 2. 光纤技术论文 3. 光纤传感技术论文 4. 光通信技术论文(2) 5. 电力系统光纤通信技术论文
探讨光纤通信传输技术优点和缺点及其在现代通信中的应用论文
在学习、工作中，大家都经常看到论文的身影吧，论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧，下面是我为大家整理的探讨光纤通信传输技术优点和缺点及其在现代通信中的应用论文，欢迎阅读与收藏。
摘要： 随着通信技术的发展， 光纤的诞生使信号传输发生了质的转变， 当今信息时代， 通信网络的复杂程度不断提高， 为现代化通信的发展打下坚实基础。目前通信工程中最广泛的技术就是现代光纤传输技术， 大大的提升了通信传输的可靠性和传输速率。本文通过对现代光纤通信传输技术优点和缺点的分析， 探讨光纤传输技术在现代通信中的应用。
关键词：光纤通信； 传输技术； 应用；
一、光纤通信技术
1、光纤通信传输技术简述。
光纤通信传输技术是以光纤作为媒介， 具有进行长距离传输、大容量的通信、对环境污染小等优点， 光纤分为通信光纤、感用光纤两种类型， 能够对不同的情况进行整形、分频、调制光波等。在现实应用中， 光纤通信传输技术有更高的光波频率， 与普通的传输方式相比， 光纤有较高的传输质量并且损耗较小。
2、光纤通信技术的`特点。
（1） 施工成本低损耗小。随着传输技术水平的提高， 光纤传输的过程不断降低损耗， 光纤通信主要是以石英制成的绝缘体作为材料， 与其他类型的光纤相比具有成本低、损耗小等优点， 施工过程中不用安装回路和接地， 又具有较好的绝缘性， 从而使施工成本大幅降低。
（2） 容量大。相对于电缆和铜缆的传输， 光纤传输传输中损耗小并且具有更高的带宽， 通过特殊技术手段扩大光纤传输信息量， 实现远距离高效传输。
（3） 占用空间小。光纤的直径很小， 在施工过程中占据的空间越小， 就能减少施工的任务和后期的检修， 节约光纤维修的时间， 对于通信系统集成化具有非常重要的作用。
（4） 良好的保密性以及抗干扰能力。石英光纤有较好的绝缘性和抗腐蚀性， 不论是高压线释放的电磁干扰和自然活动中的电磁干扰都具较强的抵抗力， 不会干扰到信号的传输， 在军事方面运用的非常广泛。传统的电波通信容易出现电波泄露的问题， 保密性比较差， 但光纤通信技术却有较强的保密性， 更好的保护传输的内容。
二、现代光纤通信传输技术的应用
（1） 单纤双向传输技术。如今， 将现有的双纤双向改用为单纤双向技术， 更有效的节省能源， 降低光纤的消耗， 单纤双向传输技术是在不同的波段中用手法信号调制， 通过技术改进， 更适用于光纤末端设备的接入。
（2） FTTH接入技术。即光纤到户接入技术， FTTH主要采用PON无源光网络和P2P这两种通信方案进行传输， 具有全光纤、全透明的光接入网方式， 为三网融合进程的不断加快提供了有力支持。为满足消费者对通信技术的需求， 必须要有光纤到户接入技术， 虽然ADSL技术为信息通信领域中的提供良好基础， 但在未来的通信业务中的运用却越来越少， 尤其是在会议电视、网上游戏和HDTV高清数字电视等业务中。
（3） 在电力通信中的应用。未来电力通信的发展是以内部需求为主。在电网内部；
一是要降低成本；
二是要重视通信的重要性，电网外部， 一是要面对市场的变革；
二是要克服对外界的影响。据此要求， 需要电力通信相关工作人员提升专业水平、加强沟通工作， 保证电力通信的正常运行。
（4） 光交换技术。光交换技术是光纤传输技术的信息传递过程中通过光信号进行交换， 传统的通信网络是以金属线缆为物理基础， 传输信息数据的线路中是以电子信号的方式存在的， 电子信号是利用电子交换机进行交换， 目前传统的电缆通信网络已经被光纤通信技术替代， 除用户末端部分是采用光纤限号传输， 信息数据是以光信号的形式存在， 但是技术还是电信号交换技术， 由于光开关技术不成熟， 只通将光信号转换为电子信号再变成光信号传输， 这种方式效率低、技术成本高， 因此， 大容量光开关器件的研发对光交换技术的实现提供了支持， 但是由于大容量光交换技术在小颗粒、低速度信号交换中的技术还不成熟， 也可以在小颗粒的信号交换中采用电子交换技术。
三、光纤通信技术的发展趋势
（1） 光网络智能化。我国的光纤通信方式主要是以传输为主线， 但是随着计算机技术的快速发展， 计算机技术使网络通信技术得到了更进一步的发展。信息自动发现技术、系统保护恢复功能以及自动连接控制技术更多的运用现代光网络技术， 促进了光网络的智能化发展， 光网络的智能化也是通信领域发展的主要方向。
（2） 光器件的集成化。为了促进网络通信传输速度的发展， 光器件的集成化是实现全光网络的重要发展方向， 传统的ADSL宽带接入无法满足时下信息传输的需求， 因此必须先完善光器件性能提高信息传输速度， 所以， 为了推动光纤传输技术的发展实现光器件的集成化是必然发展方向。
（3） 全光网络。全光网络是在信号的交换过程和网络传输的过程中以光的形式存在， 在进出网络时进行电光和光电的转换。传统的光网络系统在网络结点处使用电器件， 在节点间形成全光化， 影响光纤通信干线的总容量， 因此， 实现全光网络是一个重大课题， 为了实现纯粹的全光网络， 必须建立光转换技术和WDM技术提高网络信息传输速度和网络资源的利用率。
结语：
光纤通信传输技术已经成为现代社会信息传输的重要技术， 信息通信领域中光纤通信技术的广泛运用， 大容量、高速度、长距离成为了我们追求的主要目标。网络时代的到来， 我们必须尽快了解光纤通信传输技术的现状及优缺点， 促进光纤通信传输技术的发展。
电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据,对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。下面是我为大家整理的电力系统远动论文，供大家参考。
摘要：电力系统远动装置能够为电厂提供实时数据，对于加强电力系统信息传递、管理和应用能够起到十分重要的作用。 文章 对电力系统装置进行了整体性的概述以及对远动装置通道运作方式进行了对比，分析了电力系统远动装置中的软件化远动装置以及计算机化远动装置，并对其应用前景进行了阐述。
关键词：电力系统;远动装置;电力监测
中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2013)29-0042-02
1 电力系统远动装置的概述
电力系统的发电组基础设施、变电站的数量分布以及输电线的组成情况愈加变得复杂，其运行时就需要掌握更多的安全性知识，需要对其可靠性做出必要的保障，为了获得更多经济性、安全性的电能质量，电力调度所需要准确而及时地掌握电力系统的运行状况，因而就会采取一定的信息监测 措施 ，以便对电力系统运行中的数据、参数、主电机工作状况以及断路器的投入状况等进行操作和调节，而适用于调度所和变电所相距较远的远动技术――电力系统远动装置就能够解决这一难题，它可以及时掌握调度所、发电厂以及变电所之间的系统信息，来完成远动操控。
远动装置能够完成遥信、遥测、遥控和遥调等事项，利用远动通道对信息进行传输，电力系统中的远动通道的主要类型有复用电力线高频载波通道以及复用和(专用)有线通道。远动装置的通道通常分为频分制和时分制两种，而多次复用的 方法 能够在更大程度发挥通道的作用。
在我国早期的电力系统远动装置中大都装有遥测量的数据转换器以及标度变换显示设备，通过使用纯硬件逻辑布线式设备对发送端时序系统进行监控，提供有效时间数值，保证电力系统正常工作。而随着电力系统自动化技术水平的不断升级以及计算机软件技术的不断进步，电力系统远程控制技术也得到了提高，远动装置更加体现出了自动化、整体化和信息化。
2 软件化远动装置
软件化远动装置具有很强的灵活性以及适应性，不仅能够实现电力运行系统中相关数据的遥测和遥信，还能够对系统信息数值进行交换、再分配和实时计算。与之相对应的便是硬件逻辑布线装置，这种装置缺乏一定的信息技术，而软件化远动装置可以发挥出类似于计算机软件的功效，通过软件操作来实现通道信息的传递。
但它和计算机软件有着诸多不同的地方，最突出的特征就是软件中的指令系统，通过强化的逻辑判断指令能够将远动装置中的重要信息及时处理掉，在电力系统中得到了十分广泛的应用。软件化远动装置在使用过程中具有以下明显特征：想要使得电力运行指令更加有效，必须对内存设置一些特殊的标志，才能使装置更加准确地进行存取、处理。远动装置在处理的电力系统信息时，要和诸多外设进行信息的交换和处理，诸如A/D转换器、调制解调器以及显示打印设备等，因而在指令设置上要充分考虑系统的方便性和操作上的有效性。
软件化远动装置以其本身具有的远动性、自动性以及电力系统通信控制等功能对近代电力系统工程的开发利用起到了十分重要的作用，其创新性的设计理念具有更强的实用价值，尤其是在以下诸多方面得到了十分广泛的发展与应用：使用软件化远动装置可以将硬件和不同程序的软件结合使用，从而进行模拟远动装置，将各种工作模式简单化;有效而准确地进行实时计算;实现电力系统厂站端自动化功能相结合;实现1∶N远动装置接口功能;通过使用多种类型的通信控制器对电力系统进行模拟远动，实现远程数据通信。
3 计算机化远动装置
计算机化远动装置主要是通过监控和采集电力系统运行中的相关数据来完成远程操作，其系统通常被称为SCADA。计算机化远程监控系统在变电所的终端装有实时监控设备，并在调度端装有以计算机为主的监控机，RTU是电力系统中远方监控的终端设备，主要由微机处理机和信息接口电路组成。
RTU在远动装置实际工作环境中具有体积小、可靠性强等特点，能够对电力电路中的变压器和无功率电源进行遥控监测，并且能对母线的电压以及相关功率的电能进行遥测;对报警电路和断路器进行监视;对断路器的合闸情况进行遥控;对变压器的换接或者断开情况进行遥控监测。由此可知，远方监视和数据采集系统(SCADA)具有信息采集、传送和处理等多种系统功能，对于远程操控电力系统自动化起到了重要作用。
计算机化远动装置具有以下显著功能：(1)信息采集功能：RTU能够将电力运行系统中的电流电压模拟量以及开关工作量、脉冲量进行数据采集和监测，然后由厂、站端经过专有的信息通道送至调度端;(2)采集功能的扩展：SCADA装置可以对电力系统中的相关数据以及电量值进行采集，并将事件的顺序记录下来;(3)信息传送功能：通过使用新型1∶N的接发模式将更多的电力系统信息进行多次转发;(4)信息处理功能：能够对通信范围内的信息进行压缩、循环传送和不同信息格式的转变;(5)使计算机和电厂的连接端口实现自动化;(6)实现自动诊断功能。
通过使用计算机化远动装置能够对电力系统相关数据的采集以及实现远程操控起到重要作用，还能够将电力系统发电厂站当地的常规控制系统和远程操控系统很好地结合起来。现代电力系统大都设有多层次的控制系统，因而不同信息环节上的远动装置在其分层控制系统中就拥有不同的显示地位以及自动化、信息化水平，而其对应的显示功能也有着明显的不同之处。计算机化远动控制装置以其本身的灵活性和较强的适应性能够对不同层次、不同阶段的的远动装置进行监控。
计算机化远动装置的另外一个显著特点就是能够根据用户的不同需求对各个阶段的自动化水平进行调度、监测，并建立一定的功能划分模块和总线方式的连接方案，而用户也可以根据自己的需要进行调整，使其符合不同的发展阶段和安装场所，从而提高计算机化远动装置的适应性。远动装置的一大发展趋势就是将多功能性质的计算机模块化合在一起，实行多样化 操作系统 。
4 电力系统远动装置的应用前景分析
随着电力系统的不断扩展以及电能生产技术的不断更新，也只有科技含量更高的电力远动装置才能使电力系统更加稳定。电力系统远动装置的目的就是为了实现电力系统中主要实时信息数据的传递与交换，而计算机科学尤其是微型计算机的迅速发展给远动技术提出了更高的挑战，只有将电力系统和计算机科学有效地结合起来才能得到更多有用的数据信息资源。
计算机调度监测远程操控系统在电力企业方面得到了十分广泛的应用，比如在一些煤炭电力系统中，很多坑口电厂形成了独特的发配电系统，通过使用计算机联网式的统一管理模式提高了电力调度的整体水平，为电力系统的稳定运行提供了切实可行的保障。有很多类型的企业已经将计算机化调度系统应用到了各个生产部门，并对其进行了统一式的管理，因此在实际远程化生产中起到了积极作用。
通常情况下，生产现场离调度中心比较远，而积极采用远动技术能够将信息更加准确地传输、控制，通过使用远方监控和数据采集系统(SCADA)可以加快自动化管理进程，取得良好的效果。在电力系统远动装置技术不断更新的过程中，通过和相关计算机软件技术的结合，一定可以提高电力系统的远程控制水平。
参考文献
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【摘要】随着现代化进程的加快，人们对电能的需求也在不断的提高，这就需要不断提高电力系统自动化的技术。远动控制技术是实现电力系统自动化的过程中必不可少的，因此对远动控制技术的了解和研究，是对电力系统自动化技术加强与提高的必要步骤。本文对远动控制技术及原理稍作介绍后，阐述了远动控制技术在电力系统自动化过程中的应用。
【关键词】电力系统，自动化，远动控制
电力系统自动化运行主要是通过融合通信技术以及远动控制技术等进行，其中，远动控制技术的应用，并不仅仅是对故障位置进行准确的判断，并且还可以进行有效的分析电能的消耗与质量以及负荷等，所以，可以说远动控制技术是实现电力系统自动化运行的重要部分。
一、远动控制技术
远动控制技术主要是由调度、控制端和执行终端组成的，以完成遥控、遥测等技术，以保证电力系统运行的稳定性和可靠性。首先，从终端根据调度需求采集系统的相关数据和参数，通过对所获取系统的运行状况进行分析判断之后，反馈命令给执行终端，从而操作设备以及进行相关参数的调整，实时的完成测控任务。由此可见，变电站与调度、执行终端直接信息的传递都是由远动控制设备来实现的。其主要模块有两部分，一是集中监视模块，是用于正常情况下监视系统运行的合理性，如果系统出现故障，则会及时处理;另一个模块是集中控制模块，是工作人员利用远动设备实现电力系统的遥控和遥调，这样不仅可以提高了系统运行的效率，还减少了人力成本。
远动系统的基本功能有遥测、遥信、遥控和遥调。遥测是远程测量的简称，是指应用通信技术传送被测变量的测量值。遥信，又称为远程信号，应用通信技术完成对设备状态信息的监视。遥控是应用通信技术完成改变运行设备状态的命令，又称为远程命令。遥调是指对远程的设备进行远程调试。远动系统的功能根据电力系统的实际需要仍在不断地发展扩大，在保证远方设备正常运行的同时要便于维护。
二、远动控制技术的原理
一般的远动控制过程主要是由远动信息的产生、传送以及接受三个方面的命令组成，由发送端设备通过远动控制信道进行信息的传送从而产生远动信息命令，接收端设备执行命令。远动控制系统与自动化系统之间在结构上的主要差别是信道，所以，信道中传输的命令必须要通过特殊的设备进行转换。由于这方面结构的因素，远动控制系统易收到外界的干扰，其运行的可靠性会收到影响。为了保证电力系统的正常运行，就必须建立一套自身运行可靠的远动控制系统，主要实现“四遥”功能，通过遥测和遥信来采集运行参数和状态量信息，并根据特定的通讯协议传给调度中心，调度中心通过遥控和遥调把更改运行状态和调整运行参数的命令下发给远动执行的终端。
三、电力系统自动化中远动控制技术的应用
1、数据采集技术的应用
在电力系统中运行的设备都是属于高电压和大功率的设备，所以，要利用变送器来对这些高电压、大功率的设备的运行参数进行转换，从而远动控制装置才能对这些数据进行处理，将其转化成TTL电平信号，模拟信号利用A/D技术转化成数字信号，从而实现遥信信息的编码以及遥测信息的采集。要利用光电隔离设备对遥信量的传送进行采集，并且在遥信数据帧中将对象状态中的二进制编码写进去，利用数字多路开关输出到接口电路。将电压电流信号用CT、CP和传感器获取后，由滤波放大环节将高次谐波去除，送入取样保持环节同步采集，用A/D转换所获得的与信号源同步的信号，送入高级环节中，从而实现数据的采集。
2、信道编码技术的应用
电力系统自动化中，远动控制信道编码技术主要涉及信道的编码和译码，以及信息传输协议等内容。必须要通过信道传输到调度控制中心，才能使所采集到的信息被使用，受信道易受干扰的局限，为了保证信息的抗干扰性，必须对信道进行编码和译码。在电力系统自动化中，所采用的编码和译码主要是线性分组码，线性分组码中多采用循环码。
3、通信传输技术的应用
调制和解调是电力系统自动化中远动控制通信传输技术主要涉及的两种技术，电力系统利用自身电力通讯的网络资源，可以通过卫星、微波、光缆以及载波等多种通信方式来构建电力通讯的专用网。目前电力系统自动化系统中，主要是利用电力线的载波和光纤通讯形式来进行通信传输，电力线载波的数据通信的实现主要是在信号发射端中进行编码后形成基带信号，利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号，通过多种调制技术把基带信号转换为模拟信号，之后以电流和电压的形式，随着电力线进行通信传输;同时，在接收端上，利用解调技术把转换后的模拟信号还原成数字信号。电力系统自动化正是利用调制解调器的调制-解调技术来实现远动系统的数据通信。
随着光纤传输技术的不断升级，其可靠性也随之提高，光通道设备造价也随着降低，在全国范围内形成电力系统自动化控制光纤传输网络，这种新型的通信传输网络会很快取代传统技术，成为主流。电力系统将计算机技术、通信技术以及控制技术相结合，利用了电力系统自身的设备，通过远动控制技术成功的实现了调度自动化，完善了电力系统的建设，从而实现了电力系统调度的自动化。
结语：随着我国科学技术水平的不断发展和提高，电力系统的规模不断的扩大，自动化系统的应用更加广泛，在融合了计算机和通信以及控制等技术之后，电力系统自动化通过远动控制技术在完成电力系统调度自动化的同时也提升了系统的智能化以及交互性。并且，由于计算机、通信以及控制等技术的不断发展，电力系统自动化除了包含运行和管理方面以为，还涉及到了系统先进性和经济性等方面。因此，我们可以看到，远动控制技术在不断发展和完善之后必会成为电力系统自动化发展的坚实基础。
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【简介】目前国内国际市场上常用的几种兆瓦级风力发电机（水平轴）降噪技术浅析，如锯齿尾缘、扇区管理等。 风力发电机的噪音分为两个部分：一种是【空气动力学噪音】，由发电机/涡轮机的叶片转动时切割空气而产生的噪音，会发出类似于“嗡嗡嗡”的声音；一种是【机械噪音及结构噪音】，与机械有关。风力发电机的工作原理是，通过涡轮叶片转动来带动齿轮进行机械性转动，从而产生电力。但是齿轮在彼此咬合的过程中，会产生巨大的震动，从而产生的巨大噪音，这是不可避免的。而机械噪音就是滋扰居民的最主要因素。因此风力发电机的降噪主要围绕这两个部分进行噪声减弱。 目前国际上较为先进的风力发电机整机制造商Vestas的2WM以上机型在不采用任何降噪措施之前，可以将风力发电机的安全噪音距离（小于50dB（二类环境噪声限值）的最小距离）降至300m以内，国内第一的风力发电机整机制造商Goldwind的2MW以上机型在不采用任何降噪措施之前，可以将风力发电机的噪音安全距离降至400m以内。 切片：声压级（DB）表面：声压级（DB） 一、空气动力学噪音的降噪技术 水平轴风轮的尖速比一般早5~7左右，在这样的高速下，叶片切割气流将产生很大的气动噪音（空气动力学噪音以下简称气动噪音），同时，很多的鸟类在这样的高速叶片下也很难幸免。另外从空气动力学上分析，物体速度越快，外形对流场的影响越大，所产生的声噪也越大。当风力发电机在户外运行时，叶片上不可避免的收到污染，这种污染实际上是改变了叶片的外形，即使这种变化很微小，但是也会成为影响气动噪音的因素之一。 降噪技术 1）锯齿尾缘 现代风力机朝着单机容量大型化方向发展,叶片变得越来越长,叶尖速度也越来越高 ，大量研究表明在风力发电机的叶片尾缘加装锯齿尾缘能够显著降低辐射到远场的噪声，即在叶片尾缘部分设置不同形状的锯齿，该方法启发于大自然鸟类翅膀尾缘或鲸鱼鱼鳍尾缘，属于一种仿生方法。尾缘锯齿会使流动在尾缘处形成一列反向旋转的涡对,改变了尾涡结构,减弱了下游尾迹区的展向相关性,减小了噪声的远场辐射。同时加装锯齿尾缘的叶片在典型的变速变桨控制策略下气动效率高于原叶片,在不同的年平均风速下的年发电量都有所提高,在整个风力机运行的风速区域内,叶尖速度都要小于原叶片。 缺点： 1、锯齿尾缘大部分都是粘贴在原有叶片上的，因此对锯齿尾缘的加工工艺和安装工艺要求特别高，因为叶片是高速转动的，一旦离心力大于锯齿尾缘与原叶片的粘贴力，轻则就会造成锯齿尾缘甩落，叶片撕扯性损伤，重则造成人员伤亡。 2、如果叶片在生产时就直接设计成锯齿尾缘，使其生产一次成型，这样虽然可以避免锯齿尾缘的脱落，但是成本增加较大。 锯齿尾缘 2）扇区管理 扇区管理技术，可对某机位在某时间段、风向段、风速段实施停机或减速或偏航（减小切入角）操作，减速某个风向上特殊风况对风机的影响，降低风机的载荷，以降低发电量为代价，确保气动噪声的降低。 缺点：损失发电量，降低投资收益率，投资回报周期较长。 3）夜间降噪运行模式 夜间降噪运行模式，是扇区管理技术的特例。白天因为有各种声音影响，噪音基本可以忽略不计。当寂静的夜晚来临，风力发电的噪音就另当别论。例如目前国家对白天风机噪音控制在50db以下，夜间需控制在45db以下是可以令人接受的。 缺点：损失发电量，降低投资收益率，投资回报周期较长。二、机械噪音及结构噪音的降噪技术 1、机械噪音及结构噪音主要分为以下几类： 1）齿轮噪音 啮合的齿轮对或齿轮组，由于互撞和摩擦激起齿轮体的振动，而通过固体结构辐射齿轮噪音。 2）轴承噪音 由轴承内相对运动元件之间的摩擦和振动及转动部件的不平衡或相对运动元件之间的撞击引起振动辐射产生噪音。 3）周期作用力激发的噪音 由转动轴等旋转机械部件产生周期作用力激发的噪声。 4）电机噪音 不平衡的电磁力使电机产生电磁振动，并通过固体结构辐射电磁噪音。 5）设备噪音 散热器、风冷设备（也叫通风机）等辅助设备产生的噪音。 2、降噪技术 机械噪音及结构噪音是风力发电机组的主要噪音来源，也是对人的烦扰度最大。这部分噪音是能够控制的，其主要途径是避免或减少撞击力、周期力、摩擦力。 从噪音的声源处进行降噪： 1）加工、施工工艺和运营维护的精益管理 提高加工工艺和安装精度，同时做好运营维护管理，使齿轮和轴承保持良好的润滑。在风力发电机安装和运行过程中，由于安装精度或者运营维护的欠缺，齿轮和轴承的摩擦会产生铁屑增加摩擦系数，进而提高噪音分贝； 2）采用弹性连接 为减小机械部件的振动，可在接近力源的地方切断振动传递的途径，如用弹性连接替代刚性连接， 3）采用高阻尼材料或增加消音装置 采用高阻尼材料吸收机械部位的振动能，以降低振动噪音，如： ◆机舱外壳采用高阻尼才会和更加吸音的材料； ◆在发电机散热风扇及变流器散热器等辅助设备处安装消音装置； 4）XI Engineering Consultants的聚合物瓦片 XI Engineering Consultants公司已经基于风力涡轮机塔架的自由层阻尼开发了噪声缓解解决方案。他们提出了一个案例研究，其中振动测量结合有限元（FE）模型表明，音调噪声的主要辐射源是塔壁。聚合物瓦片粘附到风力涡轮机塔架的壁上，从而增加它们的阻尼特性。这种自由层阻尼解决方案降低了负责放大音调噪声的共振振幅。验证IEC 61400测量表明，音调的可听度显着降低，并且安装也导致宽带声功率降低。 从噪音的接收处进行降噪： 1）乡村文化墙 兆瓦级的风力发电机主要集中于空旷的地区，因为大部分位于农村等偏远地区。在村民生活的地方，建造文化墙，这样既美观了农村面貌，做好了宣传，又从噪音的接收处进行了降噪。 2）居民房屋改造或房屋拆迁 居民对风力发电机的噪音滋扰主要是夜晚，所以可以通过对居民的房屋进行消音改造或者彻底搬离声噪区，进而实现降低或消除风力发电机噪音。普遍不会采用此种方案，因为涉及费用巨大，因为一旦为任意一户居民进行了房屋改造或拆迁，就意味着需要多全村的所有房屋进行改造或拆迁，因此在国内很少采用此种方案。 3）风机移机 如果以上方案均没有办法实现的情况下，只有舍弃该风力发电机机位，重新选址和测算发电量、投资回报率等各项数据，综合考量新的机位是否符合公司的投资回报效益和国家的相关政策法规等。
随着经济的快速增长，风电技术也在不断的改善，给人们的生活带来了许多方便.下面我整理了风电技术论文3000字，欢迎阅读!
促进风电发展的技术解决方案
【摘要】随着经济的快速增长，风电发展的技术也在不断的改善，给人们的生活带来了许多方便，但是,随着技术的发展,在风电发展这方面发现了许多的问题需要解决,本文就从促进风电发展的技术解决方案这方面来研究研究。
【关键词】风电发展;技术解决方案
中图分类号：X703文献标识码： A
一、前言
促进风电发展的技术解决方案是我国面临的一个重大的课题,在我国社会水平的发展,科学技术也在不断的发展,所以,在以后的日子中,需要科学技术人员在促进风电发展的技术解决方案这个方向做出很大的付出。
二、影响海上风力发电技术方面的因素
1、风资源评估
风资源评估是风电场开发建设的首要步骤，是进行风场选址、机位布局、风机选型、发电量估算和经济概算的基础.在宏观分析选址上，根据当地的气象部门的统计数据，获得辽宁沿海的几个城市的气象特征分别如见表1、图1所示.
表1辽宁省部分沿海城市风资源情况
营口、盘锦、大连、锦州等地区按照风能资源上分处于风能丰富区和风能较丰富区，并且临海处于渤海湾内，风速平稳、风浪较小，从宏观风资源角度上看非常适合海上风资源的开发，若要进一步的微观选址则需要建立一整套完整的测风系统以获得准确的技术数据.
2、海床考察与基础建设
海床的条件直接关系到基础采用的形式，基础的成本目前占单机总成本的19%，并且不同情况下的使用环境、造价都是不同.对于我国海上风力发电机基础，通常采用4种基础形式：单桩基础、三脚架或多支架基础、沉降基础和浮运式基础.其使用海域范围如图2所示.
图2根据水域深度海上风力发电机基础应用范围的划分
其中的单桩基础适于浅水、滩涂，并且安装简便，但是不能移动，不适合软海床.三角架或多支架基础适合于水深30m以上的水域，其基础非常坚固，但费用昂贵，很难移动，也不适合软海床.而沉降基础适用于深度不太大的软海床海区，并且安装方便，但海床表面不平时需要进行平整处理，建造费用高.浮运式基础适合于50m以上的水深，其本质就是一艘发电船，并且只适合深海域.辽宁沿海风速平稳，海床下降平缓，海床地质相对坚硬，比较适合应用单桩基础.
三、我国风电发展应重视的问题
1、风电规划过于粗放
(1)风电项目地方建设规划与全国整体规划衔接不够。各地区在开发规划风电基地时，主要是依照当地风能资源情况制定风电的规划规模和建设时序，而很少考虑电力系统的电源结构、电网输电能力、风电消纳市场等因素。各地政府确定的风力发电规划远远大于国家总体规划，使风电项目的规划发展没有体系性和衔接性，而且“十一五”以来，我国风电发展标准多次修改，对风电产业的总体指导性作用不能很好的体现。
(2)风电项目发展与水煤等其他电源规划协调不够。由于风能资源具有间歇性、随机性和不可控等特征，因此风力发电就不可避免的具有着随机和局部反调峰的这种特性，对系统的安全运行带来许多影响。电网系统能够消纳风力发电的规模大小，主要因素在于整个系统的合理规划程度和资源的优化配置情况。国外发达国家的水油气电源比重较高、系统调峰能力充裕，而我国则恰好相反，我国的情况是富煤缺油少气，在目前的电源结构中，煤电装机容量占到全国总装机容量的75%以上。水力发电中大部分是径流式电站、在丰水期是不能够进行调峰的，而核电站目前不参与调峰，因此整个电力系统的调峰能力严重不足，导致我国大部分地区电网的风电消纳能力受到限制。
(3)风电开发与电网规划建设配套不够。我国陆地可开发利用的风能资源主要集中分布在东北、西北、华北北部这“三北”地区，技术可开发量占到全国陆地风能总量的95%以上，我国风能资源基本上与用电负荷逆向分布。在风能富裕集中的“三北”地区，电网建设规模相对较小、且用电负荷有限，风电出力很难就地消纳。这与欧美等西方发达国家“小规模、分布式，低电压、就地接入”的风电发展方式显著不同，由于我国特有的地理、气候等因素制约，我国的风电开发不可避免的具有“大规模、集中开发，远程输送”特性，这就面临着更加复杂的技术挑战。风电的大规模开发必须依托坚强、灵活的电网来实现，且电网的建设周期相对与风电项目要长，因此风电和电网的规划和建设必须相互兼顾、配套开发，不能出现脱节现象。而当前，各地的风电项目规划不参照当地的电网建设计划和进度进行，使建好的风电场无法完全、稳定的接入电网，存在不协调情况。
四、风电前景展望
1、保守模式
这种模式假设中国风电按照常规方式发展，风机质量及供应能力基本保持目前的发展水平。在该模式下，减排温室气体压力不大，且中国风电发展还存在较多的限制性因素，电网建设落后于风电建设速度，电网瓶颈问题未得到有效解决，风电产业的总体投入相对较少，使得风电产业发展一般。这样在 2020 年前后，风电发展依旧比较缓慢;之后，一些问题得到初步解决，2030年以后，风电产业开始快速发展。若以这种发展模式进行，根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计，2020 年之前我国风电年新增装机容量将保持在 GW 左右，累计装机容量将达到150 GW;之后，年新增装机容量保持在 1 GW，并于 2030、2040 和2050 年分别实现累计装机容量 250 GW、350 GW 和 450 GW。
2、乐观模式
这种模式考虑到目前中国风电资源潜力、环境约束、社会总成本等因素，考虑到政府发展目标和产业发展水平，同时假设开发商对目前的风电市场充满信心。在该模式下，中国风电发展存在的问题将得到有效解决，如电网瓶颈问题初步消除、风电价格体制进一步完善、风电设备攻关技术取得进展等。中国风电产业各时间段发展较为均衡，风机制造业和风电市场开发保持合理的速度，电力和电量输送能力基本满足风电发展需求，电力系统具备一定的调度运行能力，中国风力资源得到较充分的开发。这种模式是一种平衡、稳健的发展模式，接近现实发展水平。若以这种发展模式进行，根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计，2020 年我国风电累计装机容量将达到 200 GW，占世界装机容量的 20%，年发电量实现 440 TW・h，创收 2 500 亿人民币。2020 年之后，年新增装机容量保持在 1 GW，并于 2030、2040 和2050 年分别实现累计装机容量 200 GW、400 GW 和 500 GW。
3、积极模式
这种模式充分考虑了温室气体的减排压力，国家加大投资力度，积极推进技术研发能力，使得产业发展和基础研发同步提高，电网建设和区域连接得到充分解决，电力系统具备灵活的调度能力;同时国家积极推出各项风电产业激励政策，法律条款能够运行到位，有效解决了各利益主体间的关系。国家发展目标与风电发展速度达到一致，配套的风电服务业也得到新的提升和快速发展。在该模式下，风电发展呈现高速发展趋势，风机制造和市场开发保持快速发展，电网技术、电力系统技术和风电应用技术有了质的突破，风电在电力结构中的比例迅速增长。这种模式是一种超前发展模式，若以这种发展模式进行，根据我国《新型能源产业发展规划》报告预计，2020 年前，我国风电年新增装机容量保持在 GW 左右，累计装机容量将达到 230 GW，之后，年新增装机容量保持在 GW，并于 2030、2040 和 2050 年分别实现累计装机容量 380 GW、530 GW 和 680 GW。
五、政策层面的解决策略
1、加强需求侧管理，推动风电多样化利用由于目前储热技术的成本远低于储电成本，为充分利用低谷风电，丹麦大部分终端用户配备了电锅炉、热泵等电采暖设备，将低谷剩余的风电转化为热能供暖，有些还通过储热装置，变储电为储热，大大减少了低谷弃风。我国风力资源多集中在东北和西北这些冬季采暖期长、采暖负荷较大的地区，如果将风电场的建设与地区供热结合，在原有供热锅炉的供热区域或新增的供热区域，试点电采暖，对于提高风电消纳、减少煤炭消耗都具有重要意义。结合用户侧电力需求管理，推动风电多样化利用，积极探索用户侧利用低谷电能的方式，也是提高风电利用率的重要途径。
2、积极开展风电低谷电价试点
充分调动更广泛的电力需求侧资源的关键在于电价激励。国外风电大国依托其成熟的电力市场，充分发挥风电运营成本低的优势，实现了风电的充分消纳。随着我国风电规模的扩大，低谷风电弃风限电问题日益突出。我国可借鉴西班牙、丹麦的风电电价模式，遵循不打破现行上网电价体系、衔接现行风电标杆上网电价的基本原则，试点风电低谷上网电价。初步考虑，风电低谷上网电价由 2 个部分构成：一部分为政府补贴电价(即当地火电机组脱硫标杆电价与当地所属风资源区风电并网标杆电价的差价)，维持不变;另一部分为低谷电价，可根据低谷风电特定用途倒算，如采用低谷风电供电锅炉采暖的，可按不高于采用燃煤锅炉采暖成本倒算，也可采用风电边际电量成本计算。
六、结束语
综上所述，就促进风电发展的技术解决方案这方面而言，为了找到促进风电发展的技术解决方案,科学技术人员不仅在技术方面努力,还得总结以前的不足加以改正,解决存在的问题也会是一大进步。
参考文献
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【／编辑部整理】新冠肺炎引起肺部纤维化，是否永久不可逆呼吸困难，中央流行疫情指挥中心专家小组召集人张上淳强调，肺部纤维化有很大机会随着时间慢慢改善，并且台湾医疗能量非常好，新冠病患大部都能解除隔离出院。另外，疾管署针对国内新冠病患调查，发现感染者发病日前后传染性最强，接着病毒散布能力就会减退。
张上淳表示，（1）日正好台湾首例H7N9病患回诊，2013年的同一天，该病患正好装上叶克膜维持生命，当时X光检查肺部一片白，显示肺炎状况非常严重，也曾经使用检疫洗肾协助改善病症，幸好症状慢慢减轻叶克膜移除，当年5月7日拔除呼吸器，胸部X光确认肺部状况大幅改善，但电脑断层扫描确认纤维化。
张上淳进一步说明，台湾首例H7N9病患在2013年5月20日快出院时，肺部功能仅有正常人％，同年6月11日恢复到，同年9月13日再恢复到，大概在半年后就完全恢复到正常，许多病毒性肺炎感染，大部分都有类似状况，相关肺部纤维化是有机会能够逐渐改善恢复。
另一方面，疾管署防疫医师郑皓元，与台大公卫学院林先和教授团队，共同利用台湾前100例新冠肺炎确诊病例与密切接触者资料研究发现，新冠感染者在发病前几天，与发病头1至2天，散布病毒能力最强，一直能维持大约1周，接着感染他人能力就开始下降，当放疫单位及早介入，就能阻断疫情扩散。
疾管署与台大公卫系研究数据结果，收录在《美国医学会内科医学期刊》 ，显示研究受到相动重视，有助于世界各国制订防疫政策。郑皓元强调，借由研究结果能确认，戴口罩与维持社交距离相当必要，各国公共卫生政策制订，都可以参考研究发现。张上淳也补充，戴上口罩对防制新冠肺炎有多重要。
张上淳说，如果感染者与健康人都没有戴口罩，当然带病菌飞沫就很容易直接进入口鼻，如果只有健康人戴口罩，就能把大部分病菌阻隔在口罩外层，降低自己感染风险，假使只有感染者戴口罩，也能把大部放病菌阻隔在口罩内层，减少其他人被自己传染风险，当然最好双方都戴上口罩，感染机会可以加成降低。
张上淳分析目前台湾新冠肺炎现况，分析429名确诊者，目前已311人出院，118人继续接受治疗，同时间住院人数正在减少，2采阴可解除隔离时（4月1日前），感染者发病至解除隔离平均要26天，住院平均22天才能出院，4月1日（3采阴）后，感染者发病至解除隔离平均要29天，住院平均24天才能出院。
张上淳提醒，在台湾新冠患者能发现，初期症状51％有咳嗽，45%出现发烧，鼻塞或流鼻水约有25%，嗅觉丧失约17%、味觉丧失约10%，显示咳嗽与发烧是最常见初始症状。并且，按照WHO严重度分类，台湾新冠患者约％无并发症的轻症，出现肺炎约％，严重肺炎或急性呼吸窘迫症候群约。
截至5月2日台湾共有432例确诊，分别为346例境外移入，55例本土病例及31例敦睦舰队。确诊个案中6人死亡，324人解除隔离，其余持续住院隔离中。目前约有300人正在居家隔离，约有8,300人正在居家检疫，敦睦舰队事件，目前掌握接触者共1,995人，584人为居家隔离对象，当中478人采检阴性。
肺部纤维化能活30年吗
肺部纤维化能活30年吗？肺部是人体很重要的一个器官，所以肺部有任何问题都要引起重视，有些人在检查的时候发现自己患有肺部纤维化这个疾病，对于这个疾病很多人都想知道能活多久，下面我分享肺部纤维化能活30年吗，一起来了解一下吧。
肺纤维化又可称为弥漫性肺间质纤维化，导致肺纤维化的原因很多，常见的有环境、职业、物理和化学等因素。肺纤维化是导致肺功能慢慢衰退，最后会因为纤维化面积过大，肺纤维化一般病程较长，目前中医的方法可以控制病情，不恶化，甚至达到逆转的效果，延长寿命。生活上注意保养，合理饮食。
肺纤维化由于发病原因、病情缓急、个人体质及诊疗情况差别很大，很大部分是可以治愈的，所以提醒您，得了肺纤维化，及时治疗很重要。弥漫性肺间质疾病约有140种之多，为我国常见的多发病。发病多见青中年，以40-50岁发病率最高男性稍多于女性，肺纤维化四季均可发病。但发病前1-2年多有严重呼吸系感染病史。
临床上根据肺纤维化症状和病因进行治疗，一些环境因素引起的肺纤维化，在脱离相应的环境后，病情可以较长时间处于相对稳定状态。由此可见，要正确判断肺纤维化和肺间质病的疗效和预后，最重要的还是要明确诊断和病因。
呼吸困难是肺纤维化最常见症状。轻度肺纤维化时，呼吸困难常在剧烈活动时出现，因此常常被忽视或误诊为其他疾病。当肺纤维化进展时，在静息时也发生呼吸困难，严重的肺纤维化患者可出现进行性呼吸困难。其他症状有干咳、乏力。部分肺纤维化患者有杵状指和发绀。肺组织纤维化的严重后果，导致正常肺组织结构改变，功能丧失。当大量没有气体交换功能的纤维化组织代替肺泡，导致氧不能进入血液。肺纤维化患者呼吸不畅，缺氧、酸中毒、丧失劳动力，严重者最后可致死亡。
肺纤维化预后不良，无特殊治疗方法，其自然发展病程自发病到死亡平均为4年，虽有少数肺纤维化患者可自然缓解，或病情持续稳定，但大多数肺纤维化患者存活在3～5年。经皮质激素和综合治疗部分肺纤维化病人可延长到6年，但最终死于呼吸衰竭。最快的急性型2周内死亡，最长可达15年。发现60岁左右发病肺纤维化患者存活时间较长，70岁左右者死亡率较高。
治疗肺纤维化的药物
一、糖皮质激素
由于病情轻重、年龄、体重等多种因素不同，激素用量可能相差悬殊。也就是说，激素的治疗应遵循个体化的原则。患者病情短期内进展变化不大，病情现对稳定，原则是小剂量维持以美卓乐4-8mg/d、8-16mg/d两个等级剂量。
二、免疫抑制剂
用于那些对激素无效或有严重的激素副作用者。常用的免疫抑制剂有环磷酰胺、硫唑嘌呤、甲氨蝶呤等。
三、抗氧化剂
在肺纤维化治疗中，研究较多并发现nac具有对抗氧化作用。目前干预肺纤维化治疗的一般剂量为600㎎一日3次口服，其与激素和硫唑嘌呤合用优于基础的治疗。常用药物：富露施 tid羧甲司坦口服液 10ml tid
四、抗凝剂
在肺间质纤维化患者治疗中给予抗凝剂干预是有益于其治疗的。常用药物低分子肝素 5000u ih qd 7-14d
五、 吡啡尼酮pirfenidone、主要用于ipf患者。用法：100mg tid 口服；虽然其初步结果显示有良好的治疗前景，令人鼓舞，但在被推荐于临床广泛应用之前，它的有效性、安全性及给药途径等还有待进一步证实。
六、其他药物。过去或现在正用于治疗其他疾病，发现目前有抗纤维化的新用途，如秋水仙碱、干扰素、acei或他汀类药物等，目前没有确定的应用经验。在肺纤维化的早期，症状不是很严重。只是呼吸困难，同时在x光照射也不会有所发现，但是在中晚期的时候就会有发现了，甚至严重时候还可以观察到肺的组织结构发生了变化，病人一定要特别注意这一点，在病情早期的时候就把病情控制住。平时也要多预防呼吸系统的疾病，这样可以减轻病情带来的痛苦。
肺纤维化吃什么食物好
1、梨：梨具有润肺清热、消痰降火、清胃泻热、养阴生津、滋肾补虚及润肠通便等作用。治疗肺部疾病引起的咳嗽、咯痰有独特而明显的效果。著名的.“梨膏糖”就是以甜梨为主原料制成的止咳成药。
2、荔枝：荔枝具有生津止渴、润肺化痰、健脾和胃、疏肝理气及滋补肾阴等作用。
3、甘蔗：甘蔗具有润肺益胃、补肾生津作用。对肺部疾病引起的干咳、盗汗、潮热等症状有一定的缓解作用。
4、核桃：核桃具有益肺平喘、养胃助纳、润肠通便、调肝和血、补肾健脑等功用。
5、苹果：苹果对肺也有好处， 每周食用5个或5个以上的苹果可以改善呼吸系统和肺功能。而且每天吃一个苹果能使你不易生病。苹果中含有大量的名叫槲皮苷的黄酮类抗氧化物，这种抗氧化物能保护肺部免受污染与吸烟的有害影响。洋葱、茶和红葡萄酒中也含有槲皮苷。
6、蜂蜜：现代医学证明，蜂蜜对神经衰弱、高血压、冠状动脉硬化、肺病等，均有疗效。在秋天经常服用蜂蜜，不仅有利于这些疾病的康复，而且还可以防止秋燥对于人体的伤害，起到润肺、养肺的作用。
那么当肺纤维化以后就应该要定期的去吃一些比较新鲜的水果的，这是可以很好的去改善自己肺部功能的一些食物，并且这些食物当中最好的就是梨子，因为梨子本身就是具有清热润肺的效果的，如果是自己有咳血的症状的话就可以用梨子来调理的，可以炖冰糖雪梨喝的，这是一个止咳的方法。
核物理是研究射线束的产生、探测和分析技术;以及同核能、核技术应用有关的物理问题。下面我给大家分享一些核物理学术论文，大家快来跟我一起欣赏吧。
激光核物理
摘 要 在最近十年,激光技术有了长足的进展,激光的强度超过了1022W/cm2, 激光的电场达到~4×1012V/cm.当这种高强度的激光照射在靶上时,可以产生许多由激光产生的核反应现象.在这篇 文章 中,作者回顾了这一领域的 研究 进展,并对在不远的未来激光产生 电子 ?质子?中子?X射线和正电子 发展 的潜力进行了一些讨论.
关键词 啁啾脉冲放大,粒子云,正电子发射层析术,库仑爆炸
1 什么是
最近十年中,激光技术有了显著的进展,激光强度已超过1022W/cm2,激光的电场强度达到;1012V/cm,比氢原子中电子玻尔轨道上的库仑场大759倍,相当于在原子大小上相应加上约40kV的电压,在原子核大小上相应加上约的电压,在这种很强的电场作用下,所有的原子都会在极短的时间内被电离,产生从几个MeV到几百MeV的质子,几十MeV到GeV的电子和其他粒子,以及韧致辐射和中子,这些粒子可以产生核反应,打开了核物理以及非线性相对论光学研究的新领域[1—3].
在今后的十年中,激光强度可能会提高到1026—1028W/cm2,这样高强度的激光可以将粒子加速到1012—1015eV,并将成为研究粒子物理?引力物理?非线性场论?超高压物理?天体物理和宇宙线研究中的一个有力工具[1].
超高功率超短脉冲激光技术的发展,在实验室中创造了前所未有的极端物态条件,如高电场?强磁场?高能量密度?高光压和高的电子抖动能量?高的电子加速度,这种极端的物理条件, 目前 只有在核爆中心?恒星内部?星洞边缘才能存在,在它和物质的相互作用中,产生了高度的非线性和相对论效应,产生了崭新的物 理学 领域,也为多个交叉学科前沿研究领域带来了 历史 性的机遇和拓展的空间.
2 国内外研究现状
当前国际上已经在一些实验室中建立了几十TW到几个PW的激光系统,在上世纪80年代中期,以前激光的强度长期停留在1014W/cm2左右,这是由于非线性吸收效应随着激光强度的增加而迅速增强,在80年代中期之后,由于采用了啁啾脉冲放大技术(chirped pulse amplification, CPA),激光强度提高了6—7个数量级,在CPA技术中,一个飞秒或皮秒的脉冲通过色散的光栅对在时间尺度将它展宽了3—4个数量级,这样就避免了放大器的饱和以及在很高强度时由于非线性效应产生的光学放大器件的损伤,在经过放大以后,再由另一光栅对将脉冲宽度压缩回到飞秒或皮秒宽度,以获得1019W/cm2到1022W/cm2的靶上功率密度.CPA超短脉冲TW的激光装置在法国光学 应用 研究所?瑞典Lund大学?德国Mark-Plank研究所?德国Jena大学?日本JAERI和 中国 工程物理研究院?中科院上海光学精密机械研究所?中科院物理研究所?中国原子能 科学 研究院等都建有.日本原子能研究所采用变形镜和CPA相结合的技术,运用低f值的抛物面镜,将激光聚焦于1μm的斑点,可以进一步提高焦斑上的功率密度,但是由于放大介质的单位面积上的饱和能量通量和光学元件的损伤阈值的限制,单位面积上最大的光强度?I??th?=hν3σΔν?ac2?,这个数值约为10?23?W/cm2.美国LLNL正在计划建造10?18?W(exawatt)和10?21?W(zettawatt)的激光装置,以期获得1026W/cm2 —1028W/cm2的靶上功率密度.
高强度的激光可以引起许多核反应,当激光强度I>10?18?W/cm2时,在激光电场做抖动的电子能量达到,产生了相对论等离子体.运用强激光在等离子体中产生的尾场去加速电子,如用一台紧凑型的重复频率的激光器可以产生200MeV的电子.这种激光等离子体型的加速器具有比通常电子加速器高出1000倍的加速梯度,即达到GV/m.运用高强度?单次脉冲的激光也获得了100MeV的电子,并测量到它的韧致辐射.超短超强激光还可以产生质子束,并开始运用这些质子束产生正电子发射层析术(positron emission tomography,PET)所需要的短寿命的正电子放射源,一种用激光来产生的小型化的和 经济 的质子产生器有望在未来用于质子治癌.运用超短超强激光直接产生正电子已在英国卢瑟福实验室开展,他们用重复频率的TW级的激光,打在高Z元素的靶上得到每脉冲2×107个正电子,它对于基础研究和材料科学很有用途.通过超短超强激光和氘团簇的相互作用,产生聚变反应的中子,其中子产额可以达到105中子/焦耳,激光产生中子的能量效率已达到世界上大型的激光装置的水平,它可以成为台面的中子源,由于其中子脉冲通量高,但总的中子剂量很小,适合于生物活体的中子照相和材料科学的研究.运用超短超强激光和氘化聚乙烯作用产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ, 50fs, 10Hz, 10?18?W/cm2) 轰击氘化聚乙烯靶,产生104中子/脉冲.运用超短超强的激光在相对论性的电子上的散射,产生几百飞秒?几十埃的硬X射线,可以用来研究材料和生命科学的一些 问题 ,这种超快的硬X射线源对于研究一些高Z物质和时间分辨的超快现象具有重要的意义.超短超强激光所产生的高能电子,在物质中产生高能X射线,可以在裂变物质铀中引起裂变,并在裂变靶中探测到许多裂变产物.在激光的强度达到1028W/cm2时,电场强度只比Schwinger场(真空击穿场强)低一个数量级,在这样的场中,由于真空的涨落被激发,激光就有可能从真空中产生正负电子对,美国Lawrence Berkerly实验室在SLAC高能加速器上,用10?18?W/cm2的激光束和聚焦性能很好的的电子束相碰撞,产生了200多个正负电子对,这是由于在反向相碰的电子和激光中,从电子的坐标系来看,激光的场强增强了Lorentz因子倍,以至于可以远远地超过Schwinger场值,直接从真空中产生一些电子对.
3 新的科学研究的 内容 ,新的交叉点
激光产生高能电子[4—7]
产生高能电子的机制有两种:第一种是在激光场作用下,电子做抖动运动,在激光强度I=10?20?W/cm2时,电子抖动运动能量能达到10MeV;第二种是由非线性效应所产生的能量比较高的部分.用300J,的激光照射在厚的金靶上,测量到的电子能谱分布基本上由两个部分组成:一部分是由有质动力产生的,它的能量在20—30MeV以下,还有一部分就是由非线性效应产生的几十MeV以至100MeV以上的高能量的电子,并和粒子云(particle in cell,PIC) 的 计算 结果符合,目前加速电子最高能量已达1GeV.能散度可达3% .
当激光的强度增加时,光波的压力变得很大,光压推着电子往前走,光波就像一个光子耙将等离子体中的电子推到脉冲的前面积累,形成电子的“雪耙”(snow plow) ,在这种“雪耙”加速中,电子的动能得到增益.在综合了光压作用和激光场的作用后,计算得到在激光强度为I=1026W/cm2时,加速梯度可达200TeV/cm,如果加速长度达到1m,电子能量为2×10?16?eV,在I=1028W/cm2时,加速梯度可达2peV/cm,加速长度为1m时,电子能量为2×10?17?eV,可以用来研究高能物理中的许多问题.
激光产生质子束[8,9]
在激光等离子体中,在I=10?20?W/cm2的情况下,加速质子的能量可以高达58MeV.加速梯度约为1MV/μm.质子被加速的距离只有60μm左右,如何增长加速距离成为非常重要的研究内容,加速质子的机制是相当复杂的,也提出了一些加速模型的设想.实验上的研究结果已显示它存在很好的应用前景.这表现在:
(1) 激光能量转换成质子束能量的效率是高的,而且和激光的能量有关,在激光脉冲能量为10J?宽度为100fs时,转换效率为1%,当500J?500fs时,转换效率为10%,人们已经获得了10?13?质子/脉冲,质子脉冲宽度约1ps,相当于10?25?质子/秒,即?;?106A的脉冲质子流.
从 理论 到实验应该研究如何进一步提高能量转换效率的问题,尤其是当激光能量进一步提高时,转换效率是否还继续上升.
(2) 质子束的发散角比较小,观察到的横向发散角为;mrad,比通常加速器上加速的质子束的发散角小.
(3) 高能质子束的获得可能会在今后的十年中实现,按照Bulanov等人的计算结果,在I=10?23?W/cm2时,质子可以被加速到1GeV以上,在I=1026W/cm2和1028W/cm2时,质子能量可以达到100GeV和 10TeV.
(4) 目前已获得几十MeV的质子束,并已用于为PET产生?18?F等短寿命的正电子源,在英国Rutherford实验室的Vulcan装置上,在20分钟内制备了109Bq的?18?F源,已经可以用在PET上.
(5) 产生200MeV的质子,并用于质子治癌,由于它在能量沉积上的优越性能,以及整个装置可以做得小,成本低,所以在治癌应用上很有发展前景,并可应用于中子照相.目前由激光加速产生的质子的能量分散度为17%.治癌应用要求能散度≤3%左右,因此减少能散度的工作在一些实验室正在进行中.
激光产生中子[10,11]
超短超强激光加热氘团簇产生核聚变,已经产生了104中子/脉冲或105中子/焦耳,从激光的能量转换成中子的效率看,和美国LLNL上的大型激光器NOVA上的每焦耳激光的中子产额相当,比日本大阪大学的大型激光装置Gekko 12上的数值大一个数量级,因此是一种很有 发展 前景的桌面台式的中子发生器,因为这种中子源的时间宽度只有1ps,是一个高中子通量的中子源,可用于材料 科学 和中子照相.
氘的团簇在吸收激光能量后要发生库仑爆炸,应该说到现在为止对于库仑爆炸的机理理解尚不非常清楚,尤其是团簇爆炸后产生的氘分子和氘的小团簇如何产生氘-氘的聚变反应也缺乏细致的了解,在进一步的改进方面,还有发展的余地,例如,如何采用多束的超短超强激光同时照射团簇,或用大于50T的脉冲磁场去推迟热等离子体的解体时间,以增加中子产额.
利用超短超强激光和氘化聚乙烯作用来产生中子,Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ,50fs,10Hz,10?18?W/cm2)轰击氘化聚乙烯靶也产生了104中子/脉冲,大约每焦耳的激光产生;104中子.Disdier等人用20J,400fs,5×1014W的激光辐照CD?2靶,获得107中子,每焦耳激光产生了;105中子,这是很高的中子产额,他们还要用500J,500fs,1pW的激光照射CD?2,以获得更多的中子.
在激光辐照CD?2平面靶时,除了要 研究 激光能量在CD?2靶上的能量沉积的分布外,如何充分地利用沉积的能量是一个很重要的 问题 .沉积的能量有很大一部分要转变成等离子体的动能,在平面靶的情况下,如何设计靶面形状,以最大限度地使等离子体的动能对D-D反应做贡献.
激光产生硬的超短(~100fs)X射线[12]
用超短超强激光(50mJ,)和50MeV的 电子 束散射可以产生4nm,300fs的硬X射线,虽然转换效率不高,但产生的X射线强度可以在Si表面产生衍射峰,可以用来研究Si表 面相 变过程(从固相→熔化过程)的时间分辨的研究,也可以研究蛋白质折叠动力学,蛋白质的折叠时间为1ns,用300fs的硬X射线可用来了解它的折叠过程中的状态.
激光产生正电子[13,14]
将具有几个MeV的电子,经过很好地准直后,射到一个高Z的靶上,通过Trident过程(Z+e-→Z′+2e-+e+)和Bethe-HEitler过程(Z+r→Z′+e-+e++r′)产生正电子,采用重复频率的超短超强激光和高Z靶的相互作用,每脉冲可以产生2×107个正电子,经过慢化后,储存在磁场中,它对于基础科学和材料科学的研究是很有用的.
4 主要存在的问题和 分析
这门新兴的交叉学科在国际上也只有十多年的 历史 ,但发展十分迅速,搞激光技术和原子核物理的科学家们已经开始在一起召开学术研讨会,共同参加一些实验,由于它是一个新的生长点,发展比较快,也比较容易发现一些新现象,所以合作的积极性也在日益增长.随着超短超强激光技术的发展,在粒子加速?核物理?甚至粒子物理方面可以做出一些很好的工作来.我国发展的情况有些滞后,学科之间的交叉和合作还没有真正形成,学科之间的了解和交流还不够,因此只在交叉学科的边缘上做了一些工作,按照我国在激光技术和核物理方面的力量来说,都应该有可能做出更多更好的工作. 目前 具有超短超强激光装置的研究单位并不少,但将它们运行好,做出好的物理工作的成果并不多.
国内的情况也和国际上相似存在着一个问题,即搞强激光技术的专家和搞核物理和粒子物理专家之间的交流?讨论不够,这就会 影响 这一交叉学科的发展.
从强场物理到超短超强激光技术,到 应用 于各个领域,在世界上是基础科学和技术进步相互推动,相互作用的一个范例,基础研究的需求,以及光学科学的基础,非线性科学的基础,促进了超短超强激光技术的发展,而高强度激光的发展又为物 理学 的发展提供一个崭新的世界.
参考 文献
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一、前言
激光出现后，依托锁模技术进入了飞秒（10–15 s）超快时代，并迅速应用到物理、生物、化学和材料等前沿基础科学研究。Zewail 教授因飞秒化学方面的开创性研究荣获 1999 年诺贝尔化学奖。啁啾脉冲放大技术（CPA）进一步将激光推进到了超强时代 [1] ，相关科学家荣获 2018 年诺贝尔物理学奖。
超快超强激光是指同时具有超快时域特性和超高峰值功率特性的特殊光场，为人类在实验室中创造出了前所未有的超快时间、超高强场、超高温度和超高压力等极端物理条件，极大地促进了物理、化学、生物、材料、医学以及交叉学科等前沿科学的发展与进步。可以认为，超快超强激光是用于拓展人类认知的前沿基础科学研究最重要的工具之一，在某些方面甚至是独一无二、不可替代的研究手段。
超快超强激光技术在推动前沿基础科学研究持续拓展的同时，又面临着前沿基础科学研究因自身深化 探索 而新增的能力支撑需求，这为激光技术体系发展赋予了强劲的牵引力。本文着重梳理超快超强激光的发展与科学应用需求以及国内外技术发展情况，在此基础上就我国的领域发展目标和重点方向开展论证分析，以期为我国激光技术的稳步发展提供方向参照。
二、超快超强激光应用与发展需求分析
超快超强激光在相关前沿基础科学研究中的应用拓展，亟需进一步提升激光参数， 探索 利用激光脉冲的其他参量来将超快和超强前沿基础科学研究推进到更为深入的物质层次。根据前沿科学研究目标的差异，未来领域应用与发展的需求集中在以下两部分。
（一）超快激光及其科学应用
这一方向的未来发展需求可细分为阿秒激光乃至仄秒激光、极紫外 – 太赫兹全波段多维度参量精密可控的飞秒超快激光。
阿秒激光乃至仄秒激光追求采用更短脉冲宽度的超快激光来研究物质内部更快的超快过程，需要发展更高脉冲能量、更短脉冲宽度、更高光子能量的高性能阿秒（10–18 s）激光。将阿秒脉冲的光子能量推进到硬 X 射线波段和伽马射线波段，将脉冲宽度推进到仄秒（10–21 s）的时间尺度，从而将人类能够 探索 的物质层次从原子 / 分子水平推进到原子核尺度 [2] 。
飞秒时间尺度对应着原子 / 分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的超快过程，有着广泛而重要的应用。随着研究的进一步拓展与深入，需要 探索 更加丰富和复杂的超快动力学过程，以致控制这些超快过程。为了对超快激光更多维度的参量特性进行调制和利用，不仅需要将飞秒激光的光谱拓展到红外 – 太赫兹波段、真空紫外 – 极紫外波段，还需要发展包括时域、振幅、相位、光谱、偏振、空间模式等多维度参量在内的精密调控飞秒超快激光，以极紫外 – 太赫兹全波段多维度参量精密可控的飞秒超快激光为代表。
（二）超强激光及其科学应用
根据定位和应用目标的差异，这一方向可分为低重复频率超高峰值功率超强激光、高重复频率高平均功率超强激光。其中，低重复频率是指激光脉冲重复频率在 10 Hz 及以下，高重复频率是指激光脉冲重复频率在 1 kHz 及以上。
唯有利用超强激光，人类方可在实验室中产生宇宙星体内部和原子核内部才有的极端物理条件。利用低重复频率超高峰值功率超强激光，可在实验室中研究激光粒子加速、光核物理、伽马光 – 光对撞等微观尺度的前沿物理问题，也可在宏观尺度上研究超新星爆发、太阳耀斑、黑洞吸积盘喷流等天体物理现象，还可研究引力波、暗物质、真空物理等拓展人类未知的前沿基础科学。针对国家重大理论与实验研究的需求，如激光粒子加速器、核嬗变等核物理、高能物理、激光聚变能源新途径、激光核医学等，低重复频率超高峰值功率超强激光提供了重要的科学研究工具。
在与国家战略需求相关的应用领域，如空天安全、空天环境物理等方面，高平均功率的超强激光是重要的驱动工具，以能够适应空天特殊环境的高重复频率超强激光为典型。高重复频率高平均功率的超强激光产生超强质子束、电子束、中子束、X 射线、伽马射线，以致超强太赫兹脉冲等次级超强光源作为新型工具，可以拓展到光核反应、激光推进、核聚变能源和核废料处理、疾病治疗等更为前沿的重大基础科学研究和实际应用中。
三、超快超强激光国内外研究现状
（一）超快激光及其科学应用
1. 阿秒超快激光
近 20 年的发展历程表明，宽带高次谐波产生阿秒脉冲来拓展应用的根本局限在于单脉冲能量偏低，国际主流的解决途径是建立高功率和长波长的飞秒超快激光系统。欧盟投资数亿欧元，在匈牙利建立了极端光装置 – 阿秒脉冲源（ELI-ALPS），通过两个拍瓦激光系统产生高峰值功率和高平均功率的阿秒脉冲 [3] 。长波长的中红外飞秒激光脉冲系统可产生更高光子能量和更短脉冲宽度的阿秒脉冲 [4] ，因此众多研究机构均在这方面开展工作。高重复频率阿秒激光研究也取得重要进展 [5] 。另外，通过 X 射线自由电子激光（XFEL）产生阿秒脉冲也获得了初步验证， XFEL 在产生高光子能量（硬X 射线和伽马射线波段）的高功率阿秒脉冲方面具有一定优势。
国内阿秒激光研究集中在中国科学院所属的上海光学精密机械研究所、物理研究所、西安光学精密机械研究所等科研机构。由于总体布局较晚，当前研究水平仍然相对落后。2009 年，上海光学精密机械研究所测量了阿秒脉冲链的脉冲宽度，获得了近傅里叶变换极限的阿秒脉冲激光。2013 年，物理研究所产生并测量了单个阿秒脉冲，获得了脉冲宽度为 160 as 的脉冲激光。西安光学精密机械研究所在阿秒脉冲激光研究方面承担了较多任务。国内高等院校，如华中 科技 大学、华东师范大学、北京大学、国防 科技 大学等也在开展阿秒激光的相关研究。此外，一些研究机构还在高功率激光加速产生高能电子和伽马射线等方面开展了系列工作。
2. 飞秒超快激光
利用非线性光学方法，国际上早已将飞秒激光的波长从可见 – 近红外波段拓展到深紫外 – 紫外、红外 – 太赫兹波段。自由电子激光器也已获得真空紫外和极紫外波段以及太赫兹超快飞秒激光，具有高能量和波长可调谐的优势，但相关装置较为复杂。为了研究更复杂丰富的超快动力学过程，多参量光场精密调控和多波长飞秒超快激光也获得了发展。
国内较多研究团队直接采用商用进口的飞秒激光器，叠加非线性效应来拓展波长等参量。在光场精密调控和多波长飞秒超快激光方面，上海光学精密机械研究所、上海 科技 大学、西安交通大学等机构完成了系列研究。2019 年，中国科学院大连化学物理研究所构建的自由电子激光器已经投入运行，在 50~200 nm 真空紫外与极紫外波段实现了波长连续可调的超快激光输出，发挥了飞秒超快激光对基础科学研究的支撑和拓展作用 [6] 。中国工程物理研究院利用自由电子激光实现了太赫兹波段超快激光输出。
（二）超强激光及其科学应用
这一方向的国际研究进展快速且竞争激烈，世界上已建成 50 多套拍瓦级激光装置 [7] 。
1. 低重复频率超高峰值功率超强激光
欧盟、美国、日本、韩国、俄罗斯等国家或地区均在建设十拍瓦级激光重大科学装置。近期多个国家或地区提出了 100~200 PW 重大激光科学装置的发展计划。欧盟 10 多个国家的近 40 个科研机构联合提出超强光基础设施（ELI）计划，旨在发展200 PW 超强激光装置，已被纳入欧盟未来大科学装置发展路线图；2019 年实现了 10 PW 超强激光输出 [8] 。法国 Apollon 激光装置 [9] 2017 年实现了5 PW 激光输出，2018 年实现了 10 PW 激光输出，更高指标输出目前有所延迟。英国 Vulcan 激光装置 [10] 计划采用光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术，将输出脉冲峰值功率由拍瓦级提升至十拍瓦级。俄罗斯规划用于极端光学研究的艾瓦中心（XCELS）拟实现 200 PW 峰值功率，待建激光装置包含 12 束功率为 15 PW、脉冲宽度为 25 fs 超强激光，利用相干合成技术来输出激光 [11] 。日本激光快速点燃实验项目（LFEX）装置已经实现了皮秒量级、脉冲能量达 2 kJ 的拍瓦激光输出，主要用于支持快点火激光核聚变、天体物理方面的研究。韩国光州科学技术院（GIST）基于钛宝石 CPA 方案，在 Hz 重复频率下实现了 PW 激光输出 [12] 。美国罗彻斯特大学 OMEGA EP 装置具有 1 kJ/1 ps/1 PW 的激光输出能力，同步提出了百拍瓦级超强激光的发展构想。
国内低重复频率超高峰值功率超强激光研究方向起步较早，已经形成了实力较强、梯队合理的研究队伍。自 1996 年起，每两年召开 1 次的“全国强场激光物理会议”显著促进了相关领域的学术交流和研究进展。近年来，我国在此方向取得了一些重要研究成果，部分成果已经处于国际领先水平。2017 年，中国工程物理研究院基于大口径三硼酸锂（LBO）晶体和 OPCPA 技术路线获得了近5 PW 超强激光输出 [13] 。上海光学精密机械研究所利用钛宝石 CPA 方案，2016 年在国际上率先实现5 PW 激光输出，2017 年在国际上率先实现 10 PW 放大输出 [14] ；利用 OPCPA 技术也实现了 1 PW 激光输出 [15] ；2018 年在国际上率先立项并启动建设百拍瓦级超强激光装置。此外，一些高等院校近期也提出了建设数十拍瓦级激光装置的规划设想。
2. 高重复频率高平均功率超强激光
这一方向的技术方法主要分为碟片超快激光和光纤超快激光。碟片激光器在解决增益介质的热效应管理问题之后，实现了平均功率为千瓦级的输出。光纤飞秒激光具有散热好、集成方便灵活、光束质量好、转换效率高等优势，且可实现 1 MHz 以上重复频率的激光放大，近年来获得迅速发展。受限于非线性效应，光纤中的 CPA 输出能量和功率还不高。
2012 年，国际知名学者 Mourou 教授在欧盟组织启动了“国际放大相干网络”（ICAN）计划 [16] ，旨在推动基于光纤飞秒激光及其组束技术的发展，实现高重复频率、高平均功率和高峰值功率的超强激光脉冲， 探索 应用于新一代粒子加速器的驱动源。在 ICAN 计划（10 J/100 fs/10 kHz 超强激光）框架下，德国耶拿大学牵头完成了光纤飞秒激光时间与空间组束的众多研究。例如，已经采用 16 束光纤飞秒激光合束获得了平均功率为千瓦级的高重复频率激光输出；提出的空间相干组束（16 32）与时间相干组束或脉冲堆积相结合的新技术方案，有望更加经济地实现 300 fs/100 TW 超强激光输出 [17] 。
国内高重复频率高平均功率超强激光还缺乏系统的研究布局，仅有上海光学精密机械研究所、北京大学、国防 科技 大学、天津大学等少量研究单位各自在分立的核心技术方向上开展研究和 探索 ，如高性能增益光纤研制、碟片激光放大技术、光纤飞秒振荡器、光纤 CPA 技术、空间激光组束、脉冲时间堆积和脉冲压缩等。一些科研机构和高等院校对大模场面积增益光纤、高能量高功率飞秒激光等技术方向进行了持续研究。鉴于在微加工领域应用的良好前景，国内诸多企业开展了数十瓦功率的光纤飞秒激光产品研制，部分企业已经推出了功率为 50 W 及以上的飞秒超快激光产品。尽管发展迅速，但大多数产品需要采用国外的关键器件，而具有自主知识产权的关键器件还较少。整体来看，这方面的研究较为分散，尚未在产业链条上形成系统规划和分工协作的局面。
四、我国超快超强激光发展思路与目标
（一）超快激光及其科学应用
1. 阿秒超快激光
阿秒脉冲的光子能量突破至 1 keV 乃至 10 keV 水平，支持开展阿秒超快内壳层电子动力学、电子自旋 – 轨道动力学等基础物理过程、大分子乃至生物大分子等复杂结构的超快电子动力学与结构变化等研究。涉及的关键技术包括：高功率、少周期、载波包络相位稳定的中红外激光系统，高亮度千电子伏特级阿秒激光脉冲产生，高分辨电子与多电子动量测量，通过康普顿散射方法将光子能量推进到硬 X 射线波段和伽马射线波段。
超快脉冲的脉冲宽度突破至仄秒水平，支持开展深内壳层电子动力学乃至原子核的动力学研究。阿秒脉冲的光子能量达到 10 keV 水平乃至伽马射线波段，阿秒脉冲宽度具备进入仄秒时间尺度的可能性。涉及的关键技术包括：与提高产生效率相关的技术，与实际应用相关的超快测量技术，仄秒脉冲宽度测量等。
2. 飞秒超快激光
随着飞秒超快光谱基础科学研究的发展，除了利用脉冲时域特性以外，光谱和偏振特性也是可以利用的重要特性。后续主要研究思路为：发展兆赫兹重复频率极紫外 – 太赫兹波段宽带飞秒激光，发展高性能、多波长的飞秒激光脉冲和多波长飞秒光频梳，实现同时脉冲形状和空间径向偏振（或涡旋）的、精密调控的特殊时空结构飞秒激光；发展吉赫兹重复频率超快激光，突破单光子和量子纠缠等新型超快光谱技术，提升超快光谱的稳定性和探测效率，支持更加纯粹的微观体系和更加复杂的多体超快动力学过程研究；利用多参量精密可控的超快激光，研究脑科学、肿瘤、生物发育与再生等方面的生物过程精密光控制。
（二）超强激光及其科学应用
1. 低重复频率超高峰值功率超强激光
需求牵引在于重大前沿物理科学问题研究，以期拓展人类认知。后续发展方向依然是继续提升激光的峰值功率（从 100 PW 到 1 EW），抢占最高聚焦功率密度（1025 W/cm2 ）的技术高地，为科学前沿研究提供最先进的极端物理条件。为了提升这类前沿实验的效率和可靠性，还应适当提升超强激光的重复频率，开展涡旋光等特殊光场的超强激光输出及其应用研究；时空电场精密控制与波长调谐的超强激光将进一步拓展应用范围。随着激光聚焦功率密度的不断提升，激光脉冲的时间对比度要求越来越高，应针对性开展有关输出与测量的创新研究。此外，大口径激光聚焦的创新研究和设计成为发展亟需，在有效提升聚焦功率密度的同时，可缓解放大输出激光能量伴生的成本问题。
峰值功率和重复频率是未来研究发展的突破口。预计在 2025 年、2030 年和 2035 年，将分别实现 100 PW、500 PW 和 1000 PW（1 EW）峰值功率的激光输出，在重复频率方面也将取得突破性提升。①利用 5 年左右的时间，实现单发 100 PW 峰值功率输出、重复频率 10 PW 激光输出；激光装置进行真空极化处理，支持天体物理、反物质等基础研究初步取得开创性科研成果。②利用 10 年左右的时间，通过提升泵浦激光能量来突破大尺寸光栅等关键元器件的研制和延寿问题，利用空间激光合束等方法实现 500 PW 激光输出，支持开展引力波、暗物质等前沿重大研究。③利用 15 年左右的时间，在更高功率泵浦激光方面，通过提升大尺寸光栅等关键元器件的尺寸和损伤阈值，结合空间相干组束方法来实现艾瓦级激光输出；发展新型聚焦系统，将聚焦功率密度提升至 1025 W/cm2 ； 探索 基于光和物质相互作用的新原理、新方法来实现艾瓦级激光输出，为激光发展开拓新的技术方案；获得达到近量子电动力学（QED）区域的超强激光，支持开展更加前沿的强场激光物理研究。
2. 高重复频率高平均功率超强激光
根据我国的现有技术水平、技术发展预期和国家重大需求，高重复频率高平均功率超强激光发展具有以下发展趋势。①利用 5 年左右的时间，重点掌握飞秒光纤 CPA、空间相干组束、脉冲时间堆积、大能量脉冲压缩等核心技术，通过路径和设计创新，降低这类激光的复杂性、难度和成本。②利用 10 年左右的时间，在实验室中产生太瓦级千赫兹重复频率的超强激光输出；重点开展强场激光物理中的高次谐波产生阿秒激光脉冲、激光电子加速等研究，获得高通量的阿秒激光脉冲，促进原子 / 分子和材料中阿秒动力学研究的发展；通过激光技术突破来带动工业应用的大发展，降低光纤飞秒激光的功率成本。③利用 15 年左右的时间，实现十太瓦级千赫兹以上重复频率的超强激光输出；通过工业领域的批量应用来驱动光纤飞秒激光功率成本的显著降低；对太瓦级激光进行空间合束，在实验室中实现十太瓦级高重复频率的超强激光；重点开展小型化粒子加速器研究，促进高重复频率、高能量质子束在医疗领域的拓展应用；利用激光产生的高能中子源， 探索 激光聚变能源和核废料处理等重要方面的应用。
五、超快超强激光的重点技术方向
1. 阿秒超快激光
未来重点发展方向主要包括：高能量单个阿秒激光脉冲，高平均功率（高重复频率）阿秒激光，高光子能量阿秒脉冲，拓展阿秒脉冲应用的小型化高重复频率阿秒脉冲。相关的技术发展方向为：高品质的少周期（含中红外）激光脉冲技术，简单便捷的阿秒激光脉冲测量技术、新型阿秒激光应用技术，高品质高亮度硬 X 射线和伽马射线产生技术、仄秒激光技术等。
2. 飞秒超快激光
未来重点发展方向主要包括：多波长高性能飞秒激光技术，宽带双频 / 多频梳飞秒激光技术，兆赫兹高重复频率高性能真空紫外 – 极紫外、红外 –太赫兹超快激光技术，径向偏振和涡旋等特殊偏振与空间模式的飞秒激光技术，吉赫兹高重复频率小型化量子点超快激光技术，垂直腔面发射（VCSEL）超快激光技术，涉及时域、光谱、偏振、空间、相位和振幅等多维度光场精密调控的飞秒激光技术等。
3. 低重复频率超高峰值功率超强激光
聚焦功率密度、对比度是最重要的参数指标，应进一步发展放大技术、脉冲压缩技术、空间聚焦技术、对比度提升与测量技术。未来重点技术方向具体包括：高通量放大技术（即超大能量的 CPA 或 OPCPA 技术以及对应的超大口径激光晶体或非线性晶体研制），等离子体拉曼放大和准参量啁啾脉冲放大（QPCPA）等新型放大技术，新型压缩器设计及大口径、高损伤阈值压缩光栅的研制，大口径超强激光组束技术，激光脉冲对比度提升与单发测量技术，大口径超强激光时空特性在线测量技术，大口径超强激光波前整形与新型高性能聚焦系统设计，超强激光时空电场精密控制与波长调谐技术，超强激光脉冲的腔外脉冲压缩技术，涡旋、径向偏振等特殊光场的超强激光产生及其应用等。
4. 高重复频率高平均功率超强激光
未来重点发展方向主要包括：新型飞秒光纤放大、新型碟片激光放大技术，高重复频率飞秒激光脉冲时间堆积与空间相干组束技术及其衍生创新技术，空间相干组束中甚多束激光的相位测量与主动反馈控制技术，新型飞秒激光放大的特殊光纤设计与加工技术，脉冲压缩与色散管理技术，高重复频率激光泵浦源技术，高重复频率放大过程中热效应管理技术，高性能增益光纤、高性能啁啾光纤光栅与透射光栅等核心元器件研制，时空光场精密控制与波长调谐技术等。
六、对策建议
（3）提高人类认知的基础科学研究，不仅需要本国科研人员的创新创造，还需要全球科学家的聪明才智。加强国际交流合作，吸引国际性人才开展联合研究，进一步加速和提升相关科学研究。在超强激光这些我国已经处于领先地位的领域方向以及一些具有引领性、颠覆性创新的研究方向，可以考虑在“一带一路”倡议框架下，开展重大基础科学装置建设，以我国为主并吸引其他国家（如亚洲国家、俄罗斯等）开展联合研究和技术攻关。通过基础科研成果共享（类似 ELI 计划和黑洞探测计划等）来提升我国 科技 创新的国际影响力。
（4）为了更好更快实现基础研究成果服务于国家经济 社会 发展需求的目标，建议科研机构和高等院校加强与企业的合作，促进超快超强激光方面实用型 科技 成果的高效转化。同时加强知识产权保护与管理，做好技术风险防范工作。
研究硅和锗的电子结构。研究硅和锗的电子结构：可以揭示半导体材料的性质，为硅和锗的应用提供理论指导，研究硅和锗的局域密度泛函理论：通过对硅和锗的局域密度泛函理论的研究，可以提出更加准确的性质模型。硅和锗是一种半导体材料，具有重要的应用价值，第一性原理计算是研究半导体材料性质的基础理论，因此，硅和锗的第一性原理论文具有重要的研究价值。
一组研究人员利用一项突破性的新技术揭示了以前从未重视过的硅晶体的特性，并发现了关于亚原子粒子和长期以来理论上的第五种力的新信息。
美国国家标准与技术研究院的研究人员，领导的国际合作，使用一项开创性的新技术，揭示了硅晶体以前不为人知的特性。
这些特性是该技术的关键，并揭示了一个重要的亚原子关于粒子和长期理论第五自然力的新信息。
随后研究人员在《科学》杂志上报告了他们的发现。
测量过程
技术研究院的科学家们通过瞄准硅晶体中称为中子的亚原子粒子并以极高的灵敏度监测结果，他们获得了三个非凡的结果：20年来，第一次用一种独特的方法来测量关键的中子特性；还获得了硅晶体中热相关振动效应的最高精度测量的结果，以及超出标准物理理论的可能“第五力”的强度极限。
为了在原子尺度上获得有关晶体材料的信息，科学家通常将一束粒子（如X射线、电子或中子）对准晶体，通过晶体晶格状原子几何形状，以检测光束穿过晶体平面的光束的角度、强度和图案。.
这些信息对于表征微芯片组件和各种新型纳米材料的电子、机械和磁性特性至关重要，这些纳米材料将用于包括量子计算在内的下一代应用。
技术研究院高级项目科学家michaelhuber说：“现在对硅晶体结构的理解已经大大提高了。这种‘通用’基底或基础材料是一切的基础。这对于理解在量子效应影响限制了测量精度地点附近运行的组件的性质至关重要。
虽然我们现在知道的很多，但持续进步还需要更详细的知识。
中子特性
中子、原子和角度就像所有量子物体一样。中子具有点状粒子和波特性。
当中子穿过晶体时，它会形成驻波（就像弹拨的吉他弦一样）。驻波位于两个原子之间和一排或一排原子上方。这些原子被称为布拉格平面。
当两条路径的波相互结合，或者用物理学术语来说是“干涉”时，它们会产生一种称为pendellösung振荡的弱模式，这种模式提供了洞察中子在晶体中受力的能力。
Huber说：“想象一下两把相同的吉他，以相同的方式拨弦。当琴弦振动时，它们会让一根琴弦沿着有减速带的路走下去，也就是说，沿着晶格中间的原子平面向下走，驱使另一根弦在没有减速带的情况下沿相同长度向下驱动，这就好像是在晶格平面之间移动一样。通过比较两把吉他的声音，我们可以发现减速带的一些特征：它们有多大和有多光滑，以及它们有有趣的形状吗？”
位于马里兰州盖瑟斯堡的美国中子研究中心与来自日本、美国和加拿大的研究人员合作，发现对硅晶体结构的精确测量增加了四倍。
令人惊讶的结果是，科学家们用一种新方法来测量中子的电荷半径。其半径值的不确定性与使用其他方法获得的最准确结果相竞争。
顾名思义，中子是电中性的。但它们是由三个基本带电粒子组成的复合物体。这三种基本带电粒子称为夸克。它们的电气特性并不完全相同。因此，夸克的主要负电荷通常位于中子之外。而净正电荷则位于中心。
这两个浓度之间的距离是“电荷半径”的量纲，这对基础物理非常重要。但通过类似的实验测量，结果却大不相同。
新的pendellösung数据不受这些因素的影响，这些因素被认为是导致这些离散电荷的原因。在带电环境中测量pendellösung振荡提供了一种测量电荷半径的独特方法。
硅晶体
技术研究院的BenjaminHeacock说：“当中子在晶体中时，它完全在原子电云中。在那里，因为电荷之间的距离非常小，原子之间的电场非常大，大约1亿伏特每厘米。因此对于非常非常大的场，我们的技术对中子的行为非常敏感，就像球形束缚态一样，具有略微正的核心和略微负的外壳。”
振动和不确定性中子的另一个有价值的选择是X射线散射。但它的准确性受到热量引起的原子运动的限制。
热振动不断地改变晶面之间的距离，从而改变被测干涉图。科学家们使用中子振荡测量来测试X射线散射模型预测的值，发现一些模型严重低估了振动的幅度。这些结果为X射线和中子散射提供了有价值的补充信息。
Huber说，“中子几乎完全与原子核中心的质子和中子相互作用。X射线揭示了原子核之间电子的排列。这种补充知识加深了我们的理解。我们的测量如此敏感的一个原因是，中子穿透晶体比X射线深得多，因此测得的原子核组合要大得多。我们发现了证据表明原子核和电子可能不会像通常假设的那样剧烈振动。这改变了我们对硅原子如何在晶体格子内相互作用的理解。”
第五力量
究竟什么是自然界中的第五力量呢？
报道称宇宙中的物质可以被这些力量拉在一起或推开。而
决定这一切的事实是，它们似乎不能再被简化为粒子之间更基本的相互作用了。
多年来，有许多未经证实的观点声称自然界存在第五种基本力，但长期寻找暗物质的努力都以失败告终。为了填补粒子物理学标准模型无法解释的空白，科学家们更加努力寻找新的力量。
五标准力模型是一种被广泛接受的关于粒子和力在最小尺度上相互作用的理论。
但这是对自然规律的不完整解释。科学家怀疑宇宙中的事物比理论上所描述的要多。标准模型描述了自然界中的三种基本力：电磁力、强力和弱力。
每一种力量都是通过“载流子”的作用来运作的。例如，光子是电磁力的载体。但是当标准模型描述自然世界时，并没有考虑重力。此外，一些实验和理论表明可能存在第五种力。
希科克说，“一般来说，如果有一个力载体，其作用的长度尺度与其质量成反比，这意味着它只能影响有限范围内的其他粒子，但没有质量的光子可以无限地工作一个范围内。所以，如果我们能包括它的作用范围，我们就可以限制它的强度。”
科学家的研究成果将第五力的强度限制在纳米到10纳米之间，将第五力的搜索范围缩小了10倍。
研究人员已经计划将硅和锗用于更广泛的未来测量。他们预测，测量不确定度可能会降低五个因素，从而可以产生迄今为止最准确的中子电荷半径测量，并且可以进一步限制或发现第五力。
他们还计划进行低温版本的实验，这将有助于深入了解晶体原子在所谓的“量子基态”中的行为，这解释了量子物体永远不会完全静止，即使在温度接近于绝对零下也是如此。