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中国载人航天技术的发展历程很久以前，人类就有飞出地球、探知太空奥秘和开发宇宙资源的愿望，我国古代的不少神话故事便是突出的反映。最典型的是流传很广的嫦娥奔月，它描写一个叫嫦娥的美女，偷吃了丈夫后羿从西王母那里求得的长生不老的仙药后，身体变轻飘到月亮上去了。历史上第一个试验乘火箭上天的人是15世纪中国官员万户。1945年，美国学者基姆在他的《火箭与喷气发动机》一书中是这样描写的：万户先做了两个大风筝，并排装在一把椅子的两边。然后，他在椅子下面捆绑了47支当时能买到的最大火箭。准备完毕后，万户坐在椅子当中，然后命其仆人点燃火箭。但是，随着一声巨响，他消失在火焰和烟雾中，人类首次火箭飞行尝试没有成功。20世纪80年代，改革开放带来了航天技术的春天。1986年，中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划("863"计划)纲要》，把航天技术列为我国高技术研究发展的重点之一。"863"高技术航天领域的专家们对我国航天技术未来的发展进行了深入细致的论证，描绘了我国航天技术发展前景的蓝图，一致认为载人航天是我国继人造卫星工程之后合乎逻辑的下一步发展目标。1992年1月，党中央批准研制载人飞船工程。自此，我国的载人航天工程正式启动。1999年11月20日，我国成功发射了自行研制的第一艘飞船神舟1号，成为世界上第三个发射宇宙飞船的国家。此后，又分别把神舟2、3和4号送上九重天。在1992年开始研制载人飞船之前，我国"863"高技术航天领域的专家们曾为研制哪种运输器这个问题进行了几年的研究，即对从研制飞船起步和越过载人飞船直接发展航天飞机的多种技术方案进行了充分的论证、比较和分析，甚至还激烈地争论过。2003年10月15日圆了万户的梦，因为在这一天中国人民期待已久的第一艘载人飞船神舟5号顺利升空并安全返回，实现了中华千年飞天的理想。它也打破了美国和苏联.俄罗斯在这一领域的多年垄断格局，成为世界第3个独立自主研制并发射载人航天器的国家，这对世界载人航天事业的发展和振兴中华会起到巨大的推动作用。载人航天的重大意义历史上，远洋航海技术的兴起，导致了世界贸易的发展、世界市场的开辟和近代科学的一系列成就，开始了一个"全球文明"的时代。当代载人航天技术的问世，则使人类走出地球这一摇篮而到达太空，开始了一个"空间文明"的新时代。载人航天是航天技术向更高阶段的发展。不过，由于载人航天技术与无人航天技术有很大差别，主要反映在安全性、复杂性和成本高三个方面，所以从1961年第一名航天员上天到现在，它还没有表现出特别明显的用途。但从可以预见的未来来看，人类现在面临的资源枯竭、人口急增等急待解决的几大问题，只有通过开放地球、扩大人类生存空间来解决。即使在当代，发展载人航天也可以起到以下作用：首先，它能体现一个国家综合国力和提升国际威望。因为航天技术的水平与成就是一个国家经济、科学和技术实力的综合反映。载人航天是航天技术向更高阶段的发展，载人航天的突破--用本国的载人航天器将航天员送入太空并安全返回，更是一个国家综合国力强大的标志。发展载人航天需要依靠先进的技术水平、发达的工业基础和雄厚的经济实力。迄今为止，只有俄罗斯和美国实现了载人航天。其他拥有一定航天技术基础或较强经济实力的国家，虽欲染指载人航天，但因力不从心，所以只能求助于与他们合作，出钱出资，用俄、美的载人航天器将本国航天员送上太空，以图逐步加入世界"载人航天俱乐部"。邓小平同志曾经说过：没有两弹一星就没有中国的大国地位。所以，我国航天员进入太空，也能像上世纪六七十年代我国拥有"两弹一星"那样，引起全世界注视，提高我国的国际地位，振奋民族精神，增强全民的凝聚力。其次，它能体现现代科技多个领域的成就，同时又给现代科技各个领域提出新的发展需求，从而可以大大促进整个科技的发展，并将为培养和造就航天科技人才作贡献。例如，就载人航天器本身的研制和运行而言，它对通信、遥感、推进、测量、材料、计算机、系统工程、自动控制、环境控制和生命保障等技术提出了很高的要求，因而大大推动了这些技术的进步。再有，载人航天的发展能促进太空资源的开发，为地球上的人类造福。载人航天器所处的高远位置和微重力等特殊环境，可为科研提供一个理想的实验场所，它在推动生命科学与生物技术、微重力科学与应用等许多方面正发挥着重要作用，并有望在一些前沿学科上取得突破性进展，为人类带来巨大的效益。一些国家已经在太空制药、太空育种和太空材料加工等领域取得显著成果，并准备建造太空工厂，其效率和效益不可限量。另外，地球能容纳的人口是有限的，大约80亿～110亿，因此有些人已经开始研究向外空移民的方案；地球上的能源也日益紧张，那么是否可以到别的星球开发矿藏呢？这是科学家所关心的一个问题，而且不是天方夜潭，因为类似载人登月等许多过去可望不可及的神话和幻想，如今有不少都变成了现实。最后，载人航天具有巨大的军事潜力。使用载人航天器可以很好地完成侦察和监视任务；灵活部署、修理和组装大型军用卫星；安全而连续地指挥和控制地面军事力量；还能作为特殊武器的试验场。例如，早在1965年12月，美国双子星座7号飞船上的航天员就曾用红外遥感器监视和跟踪了1枚潜射导弹的发射，所获信息比潜艇上的观察人员报告的还要快。第1次、2次海湾战期间，和平号空间站与"国际空间站"上的航天员对战区进行了大量观测活动，取得了许多有用的信息。中国载人航天的未来前景中国载人航天将实施"三步走"的发展战略。中国在成功发射4艘无人试验飞船的基础上，已将首位航天员送入太空，实现了载人航天的历史性突破。然而这只是第一步。第二步除继续用载人飞船进行对地观测和空间试验外，重点包括出舱活动、空间交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室，以尽早建成完整配套的空间工程大系统，解决一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。
六一儿童节，为了庆祝我们的节日，学校举行了歌唱比赛。 比赛开始前，我们都搬着凳子坐在了操场上，排得整整齐齐。比赛分为两个部分，先团体赛再个人赛。比赛曲目的内容要健康向上。我们的校长亲自当主持人，几个音乐老师当评委。 当校长宣布比赛开始的时候，我们都兴奋极了。先是团体赛，由六年级的同学先唱，他们共唱了两首合唱曲目。一首是东方红，一首是打靶归来，奇怪吧，你是不是感觉回到了解放前？这学期我们学校特别重视对学生的传统教育，我们不仅背诵了弟子规，还学习了许多革命歌曲。接下来演唱的就是我们五年级了。说实话，我真的还有点紧张呢！看看周围的同学，也是一个个很严肃，完全没有了平时没正形的模样，我们代表的可是五年级这个班集体呀！想着平时老师一遍遍的帮我们排练，同学们在下面抽时间练歌，付出了多少辛劳呀，我们一定要唱好，唱出我们班的风采！我们女生先唱，我们按照排好的队站整齐后，由朱林同学报幕，我们唱的是《每当我走过老师窗前》，唱着歌词，我想起了我们敬爱的老师，她们真的是像歌词中所写的那样，每天辛辛苦苦地为我们付出，来的最早，走得最晚，有时我们调皮闯祸，她们总是耐心的教导我们，帮助我们。比对自己的孩子还要用心。我们都唱得很用心。后来老师点评的时候，也说我们唱得很有感情。我们女生唱完后，是男生合唱，他们唱的是《军港之夜》。平时爱活蹦乱跳的男生，这时候却一个个站得笔直，唱得委婉抒情，特别是中间朗诵的几句话，把下面的同学和老师都惊呆了，看看我们的音乐老师，脸上也露出了欣慰的笑容。 团体赛结束后，就进行了个人赛。我平时就很爱唱歌，这次比赛当然也报了名，我演唱了一首《感恩的心》，选择这首歌曲，是因为自己常常的被它的歌词所打动。这次我倒是一点也不紧张，熟练地唱着歌，比划着手语，自我感觉还不错。让我印象深刻的是四年级的文静同学，她的声音嘹亮，演唱时还富有感情，一首《丑小鸭》把全体老师和学生都震住了，她唱完之后，一阵掌声。呵呵，她肯定要得奖了！ 比赛结束后，成绩也很快就算出来了，我们班的团体赛得了一等奖，班长上去领奖时，我们都特别自豪！我也和文静同学并列得了个人赛一等奖，得到了奖状和奖品，我们领奖时，全校学生一起为我们鼓掌，我们俩也特别高兴，把奖状高高举起，脸上笑开了花。 比赛结束了，可是比赛的一幕幕却让我难以忘怀，它会成为我小学生活中最珍贵的回忆！
你自己写吧，就是找一找资料，题目新颖些，开头要使人想要继续看下去，如果你认为我讲的还不够完整的话，你可以看看（科技小论文）这个百度百科，这里头有给你说明，希望能帮助到你，谢谢，争取中考加分哦~~~~~~~~~~~~·
天津航海仪器研究所提供给员工的待遇是非常优厚的，包括带薪年假、五险一金、补充医疗保险、节日福利等。此外，该研究所还提供学习津贴、工会福利、职称评审及晋升机制等，为员工提供了良好的发展机会。
研究生分为硕士研究生和博士研究生。在我国，按照学籍管理的不同分为学历教育和非学历教育两种，非学历教育由国务院学位委员会办公室负责，学生毕业后只有学位证书没有学历证书。教育部高校学生司研究生招生属于学历教育，也就是说学生经过学习、考试，通过论文答辩后既有学位证书又有学历证书。研究生按学习方法不同，可分为脱产（统招）研究生和在职研究生。统招研究生分为硕士研究生和博士研究生。考取硕士研究生一般需要考外语、政治、综合科目（根据报考专业不同而不同）和专业课。而考博士研究生不需要考政治。硕士生的学习实行学分制，与本科一样，课程包括必修和选修。一般地，学术型硕士研究生就读年限为3年，专业型硕士研究生为2年。但是，也有特殊情况的存在。大家都知道，硕士研究生可以分为学术型硕士研究生和专业型硕士研究生，所以，这两类在就读年限上也是有区别的。而且同大学一样，虽然本科一般为4年制，但是有个别专业会是5年或者更长，这都是和专业有关系的。 许多学校都规定，如果提前修完所要求的学分，并符合一定条件的，可以申请提前毕业。按照规定，在职硕士生的学习年限可相应延长一年。我国硕士研究生种类比较复杂，可以从以下角度划分。 目前，教育部发布通知，提出对推荐优秀应届本科毕业生免试攻读研究生工作程序进行调整优化，要求从2014年起，推免名额不再区分学术学位和专业学位，不再设置留校限额。通知要求切实保障考生自主报考和招生单位科学选拔、择优录取，维护公平竞争的招生环境。 考生在规定时间内可自主多次平行报考多个招生单位及专业。推荐工作统一于每年9月25日前完成，接收录取工作于10月25日前结束，推荐阶段招生单位不得与考生签订接收录取协议，接收阶段不得开展推荐等工作。 教育部同时建立“全国推荐优秀应届本科毕业生免试攻读研究生信息公开暨管理服务系统”，作为推免工作统一的信息备案公开平台和网上报考录取系统。所有推免生均通过该系统填写报考志愿、接收并确认招生单位的复试及待录取通知，所有推荐高校和招生单位均应按规定通过该系统完成推荐及接收工作。 财政部、教育部印发《研究生国家奖学金管理暂行办法》，国家将为研究生特设研究生国家奖学金，奖学金将惠及4.5万名在读研究生，其中包括1万名博士研究生，3.5万名硕士研究生。 研究生国家奖学金由中央财政出资设立，博士研究生国家奖学金奖励标准为每生每年3万元;硕士研究生国家奖学金奖励标准为每生每年2万元。研究生国家奖学金每年评审一次，所有符合规定条件的攻读硕士、博士学位的全日制研究生均有资格申请。《研究生国家奖学金管理暂行办法》就硕博连读研究生也有明确的规定，硕博连读研究生在注册为博士研究生之前，或通过攻读博士学位资格考试前，将按照硕士研究生身份申请国家奖学金；而注册为博士研究生后，或已经通过攻读博士学位资格考试后，按照博士研究生身份申请国家奖学金。《研究生国家奖学金管理暂行办法》规定高等学校应于每年11月30日前将当年研究生国家奖学金一次性发放给获奖研究生。高等学校也要负责将研究生获得国家奖学金情况记入学籍档案，并颁发国家统一印制的荣誉证书。研究生奖学金的颁发，从很大程度上鼓励了在读硕士、博士研究生。这一安慰会给很多家庭带来欣慰。也会让硕士、博士研究生更加坚定自己所选择的晋升道路。 一、高等学校经教育部批准设置的57所研究生院承担了全国76%的博士和55%的硕士培养任务，研究生院在我国研究生教育的发展和高水平科学研究中发挥着重要的作用。 院校名称 所在省市 院校名称 所在省市 北京大学 北京市 南京理工大学 江苏省 中国人民大学 北京市 南京农业大学 江苏省 清华大学 北京市 浙江大学 浙江省 北京交通大学 北京市 中国科学技术大学 安徽省 北京航空航天大学 北京市 厦门大学 福建省 北京理工大学 北京市 山东大学 山东省 北京科技大学 北京市 中国石油大学(华东) 山东省 北京邮电大学 北京市 武汉大学 湖北省 中国农业大学 北京市 华中科技大学 湖北省 北京林业大学 北京市 中国地质大学(武汉) 湖北省 北京协和医学院 北京市 湖南大学 湖南省 北京师范大学 北京市 中南大学 湖南省 南开大学 天津市 中山大学 广东省 天津大学 天津市 华南理工大学 广东省 大连理工大学 辽宁省 四川大学 四川省 东北大学 辽宁省 重庆大学 重庆市 吉林大学 吉林省 西南交通大学 四川省 东北师范大学 吉林省 电子科技大学 四川省 哈尔滨工业大学 黑龙江省 西安交通大学 陕西省 哈尔滨工程大学 黑龙江省 西北工业大学 陕西省 复旦大学 上海市 西安电子科技大学 陕西省 同济大学 上海市 西北农林科技大学 陕西省 上海交通大学 上海市 兰州大学 甘肃省 华东理工大学 上海市 中国矿业大学(北京) 北京市 华东师范大学 上海市 中国石油大学(北京) 北京市 南京大学 江苏省 中国地质大学(北京) 北京市 东南大学 江苏省 国防科学技术大学 湖南省 河海大学 江苏省 第二军医大学 上海市 南京航空航天大学 江苏省 第四军医大学 陕西省 二、科研院所在我国，可以开展研究生教育的不仅有高等学校，还有科学研究机构和党校。《中华人民共和国高等教育法》第18条规定：“高等教育由高等学校和其他高等教育机构实施”，“经国务院教育行政部门批准，科学研究机构可以承担研究生教育的任务”。《中华人民共和国学位条例》第8条规定：“学士学位，由国务院授权的高等学校授予；硕士学位、博士学位，由国务院授权的高等学校和科学研究机构授予。”截止2014年，有下列科研院所承担研究生培养任务： 科学技术部中国科学技术信息研究所国家安全部中国现代国际关系研究院财政部北京国家会计学院上海国家会计学院厦门国家会计学院财政部财政科学研究所商务部国际贸易经济合作研究院农业部中国农业科学院中国兽医药品监察所水利部中国水利水电科学研究院长江科学院南京水利科学研究院住房和城乡建设部中国城市规划设计研究院国土资源部中国地质科学院工业和信息化部上海发电设备成套设计研究院中国原子能科学研究院中国核动力研究设计院核工业第二研究设计院核工业理化工程研究院上海核工程研究设计院核工业北京地质研究院核工业北京化工冶金研究院中国辐射防护研究院核工业西南物理研究院中国航空研究院中国航空研究院303研究所中国航空研究院601研究所中国航空研究院603研究所中国航空研究院606研究所中国航空研究院611研究所中国航空研究院014中心中国航空研究院613研究所中国航空研究院623研究所中国航空研究院624研究所中国航空研究院630研究所中国航空研究院631研究所中国航空研究院621研究所中国航空研究院625研究所中国航空规划建设发展有限公司中国航空研究院608研究所中国航空研究院609研究所中国航空研究院627研究所中国航空研究院626研究所中国航空研究院628研究所中国航空研究院304研究所中国航空研究院618研究所中国航空研究院640研究所中国航空研究院602研究所中国航空研究院610研究所华北计算机系统工程研究所中国兵器科学研究院西安近代化学研究所内蒙古金属材料研究所西安应用光学研究所昆明物理研究所西南技术物理研究所北方自动控制技术研究所中国北方车辆研究所西安机电信息研究所陕西应用物理化学研究所西北机电工程研究所西安现代控制技术研究所西安电子工程研究所西南自动化研究所山东非金属材料研究所中国航天科技集团公司第一研究院中国航天科工集团公司第二研究院中国航天科技集团公司710所中国航天科技集团公司第九研究院16所中国航天科工集团公司第三研究院中国航天科工集团公司第三研究院8357所中国航天科工集团公司第三研究院8358所中国航天科技集团公司第四研究院中国航天科技集团公司第四研究院42所中国空间技术研究院中国航天科技集团公司第五研究院504所中国航天科技集团公司第五研究院510所中国航天科技集团公司第九研究院771所中国航天科技集团公司第十一研究院中国航天科技集团公司第六研究院11所上海航天技术研究院中国航天科工集团公司061基地电信科学技术研究院电信科学技术第一研究所电信科学技术第四研究所电信科学技术第五研究所武汉邮电科学研究院中国舰船研究院武汉数字工程研究所中国舰船研究设计中心杭州应用声学研究所中国船舶科学研究中心中国船舶及海洋工程设计研究院上海船舶设备研究所上海船用柴油机研究所哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所江苏自动化研究所天津航海仪器研究所西安精密机械研究所郑州机电工程研究所洛阳船舶材料研究所武汉船用电力推进装置研究所华中光电技术研究所武汉船舶通信研究所武汉第二船舶设计研究所上海船舶电子设备研究所大连测控技术研究所邯郸净化设备研究所中国铁路总公司铁道科学研究院交通运输部公路科学研究院文化部中国艺术研究院国家新闻出版广电总局中国电影艺术研究中心国家卫生和计划生育委员会中国疾病预防控制中心中日友好临床医学研究所卫生部老年医学研究所中国气象局中国气象科学研究院国家海洋局第一海洋研究所第二海洋研究所第三海洋研究所国家海洋环境预报中心国家海洋技术中心中国地震局中国地震局地球物理研究所中国地震局地质研究所中国地震局兰州地震研究所中国地震局地震研究所中国地震局地震预测研究所中国地震局工程力学研究所中国地震局地壳应力研究所国家质量监督检验检疫总局中国计量科学研究院国家林业局中国林业科学研究院环境保护部中国环境科学研究院国家烟草专卖局郑州烟草研究院国家食品药品监督管理总局中国食品药品检定研究院国家测绘局中国测绘科学研究院国家中医药管理局中国中医科学院国家行政学院国家行政学院中国工程物理研究院中国工程物理研究院北京研究生部中国社会科学院中国社会科学院研究生院中国石油化工集团公司北京化工研究院石油化工科学研究院中国石油天然气集团公司中国石油勘探开发研究院国家电网公司中国电力科学研究院国网电力科学研究院中国电子科技集团公司华北计算技术研究所北京真空电子技术研究所河北半导体研究所南京电子技术研究所中国电波传播研究所南京电子器件研究所西南通信研究所华东计算技术研究所石家庄通信测控技术研究所华北光电技术研究所中国医药集团总公司北京生物制品研究所上海生物制品研究所武汉生物制品研究所兰州生物制品研究所长春生物制品研究所中国中钢集团公司中钢集团马鞍山矿山研究院中钢集团洛阳耐火材料研究院中钢集团天津地质研究院中钢集团武汉安全环保研究院煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院机械科学研究院机械科学研究总院北京机械工业自动化研究所北京机电研究所沈阳铸造研究所哈尔滨焊接研究所郑州机械研究所武汉材料保护研究所北京市中国建筑科学研究院中国建筑设计研究院钢铁研究总院中冶建筑研究总院有限公司冶金自动化研究设计院中国农业机械化科学研究院北京橡胶工业研究设计院轻工业环境保护研究所中国食品发酵工业研究院中国制浆造纸研究院中国建筑材料科学研究总院北京矿冶研究总院北京有色金属研究总院北京市劳动保护科学研究所北京市环境保护科学研究院北京市心肺血管疾病研究所北京市市政工程研究院北京市结核病胸部肿瘤研究所北京市创伤骨科研究所首都儿科研究所山西省中国日用化学工业研究院山西省中医药研究院辽宁省沈阳化工研究院黑龙江省黑龙江省中医药科学院黑龙江省社会科学院黑龙江省科学院上海市上海材料研究所上海内燃机研究所上海化工研究院上海船舶运输科学研究所上海医药工业研究院上海市计算技术研究所上海国际问题研究所上海社会科学院江苏省江苏省植物研究所江苏省血吸虫病防治研究所浙江省浙江省医学科学院湖北省湖北省社会科学院湖南省长沙矿冶研究院长沙矿山研究院湖南省中医药研究院广东省广东省社会科学院广东省心血管病研究所四川省四川省社会科学院云南省昆明贵金属研究所陕西省西安热工研究院有限公司甘肃省天华化工机械及自动化研究设计院有限公司
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 0.1 Hz 重复频率下实现了 4.2 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。
引言 光全息学是在现代激光的发现之后才迅速发展起来的，本文将就光全息学的一些主要的研究课题进行探讨，并针对一些应用课题进行研究。现代光全息学的起源,发展和人物,新型应用,本文将告诉你. 利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，这样记录下来的干涉条纹图样称为“全息图”，而当用光波照射全息图时，由于衍射原理能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维象，这个波前记录和重现过程称为“全息术”或“全息照相” 光束全息照相由盖伯于1948年提出的，而当时没有足够强的相干辐射源全息研究处于萌芽时期。当时的全息照相采用汞灯为光源，且是同轴全息图，它的+/-1级衍射波是分不开的，即存在所谓的“孪生像”问题，不能获得很好的全息像。这是第一代全息图。1960年激光的出现，1962年美国科学家利思和乌帕特尼克斯将通信理论中的射频概念推广到空域中，提出离轴全息术，他用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光，第一代全息图的两大难题因此得以解决，产生了激光记录，激光再现的第二代全息图。当代光全息学发展主要课题有：1. 球面透镜光学系统2. 光源和光学技术3. 平面全息图分析4. 体积全息图衍射5. 脉冲激光全息学6. 非线性记录，散斑和底片颗粒噪声7. 信息储存8. 彩色全息学9. 合成全息图10. 计算机产生全息图11. 复制，电视传输和非相干光全息图而伴随光全息学的发展也产生一些光全息技术应用，比如高分辨率成像，漫射介质成像，空间滤波，特征识别，信息储存与编码，精密干涉测量，振动分析，等高线测量，三维图象显示等方面的用途。本论文将就当代光全息学的研究与应用两大课题进行学术研究一． 当代光全息学研究 球面透镜不仅能形成光振幅分布的影象，而且易形成该分布的傅立叶变换图形。因此，用一个简单透镜可使物光在全息平面上成为某原始图形的傅立叶变换。存储在全息图中的变换所具有的特性，在光学图形识别中有重要的应用。透镜，作为形成影象的器件，可以在全息术中用来构成像面全息图。一个透镜可以形成：a.傅立叶变换和b.输入复振幅分布的影象 由于利用激光光源来制作全息图片，使得全息学开始成为一门实用的学科。对形成全息图所用光源提出的要求取决于由于物体和必要的光学部件的安排所决定的参数。从单一光源取得物波和参考波有如下图所示两种普通方法：A. 分波前法B. 分振幅法 在光源与全息图之间（通过物表面或参考镜的反射）传播的光线的最大光程差必须小于相干长度。激光的相干性与激光器的振荡模式有关，就全息术而论，它要求在任一个横模振荡的激光器的空间相干的辐射，由于高介模的振荡较不稳定，并有以两个或者多个模式同时振荡的倾向，因此最好的振荡模式是最底阶的模式。激光束的输出功率必须分成物体照明波和参考波。若物体要求从不止一个角度（以消除阴影），就需要将激光束分成好几束，一般采用分振幅法，因分振幅法能产生较均匀的照明，而且对光束的展宽要求小，既可以在分配前也可以在分配后展宽。平面全息图分析用非散射光记录的共线全息图上的条纹间隔与感光乳剂的厚度相比为较宽的。照明这张全息图的波前中的一条光线在通过全息图前只和一条记录条纹相互作用。因此全息图的响应近似于一个有聚焦特性的平面衍射光栅。加伯在分析这些特性时是把这样的全息图严格地当作二维的。用对二维模型分析的结果也很符合实验观察。在应用利思与乌帕尼克首先采用的离轴技术所得到的全息图上，其条纹频率则超过共线全息图，超过了量正比于物光束与参考光束之间的夹角。条纹间隔的典型值可以考虑由两平面波的干涉得到。正弦强度分布的周期d可以由下式决定：2dsinθ=λ, θ为波法线与干涉条纹间的夹角，波长λ，条纹间隔d式中当θ=15°，λ=0.5微米（绿光）时，则d=1微米。记录离轴全息图的感光乳剂的厚度通常为15微米，实际上，在这样的乳剂中记录的全息图已不能当作是二维的了。因此重要的是要记录住平面全息图的分析结果只能准确地应用于使用相当薄的介质所形成的全息图。体积全息图衍射基本的体积全息图对相干照明的响应可以用偶合波理论来描述。假设有两个在yz平面传播的并具有单位振幅的平面波，其进入记录介质并进行干涉的情况，按折射定律，有sin /sin =sin /sin =nn为记录介质的折射率； 及 分别表示两个波在空气中与z轴的夹角； 及 则为两个波在介质中与z轴的夹角。布拉格定律可以用空气中的波长 ，全息片介质折射率 写成如下形式： 2dsinθ= / 体积全息图的特性由布拉格定律确定，因此对照明显示出选择响应。 二.光全息学典型应用高分辨率成像当一张全息图用与制作全息图参考光束共轭的光束照明时，在理论上能再现没有像差没有畸变的物波，其投影实象的分辨率仅受全息图边界衍射的限制。由于分辨率将随全息图尺寸的增加而增加。由于全息图可以做的很大，因此可以指望在现场大到5×5厘米时空间频率高到1000线/毫米。显然此种情况下放大率为1，但1：1的高分辨率投影成像，在集成电路的光刻工艺中有重要的潜在应用。将光刻掩模精密成象在半导体薄片上的工作，目前是用接触印象法来完成的。但这方法很快就会使模板损坏。用投影方法将影象转移到薄片上是一理想的可供选择的方法，但要非常优良和非常昂贵的镜头才能使投影的掩模象达到要求的分辨率和视场。当用相干光源照明制作全息图时，摄影乳剂的收缩，表面变形，非线性及洽谈噪声源的影响就更大了。它们可使图象产生斑纹，衬度降低和边缘模糊，这些缺陷又是用光刻法制作集成电路所不允许的。新的，更稳定的材料可能是这些问题的解答。特征识别由空间调制参考波形成的傅立叶变换全息图的许多特性，曾被范德鲁等人用于特征识别。他们采用全息法作成的空间滤波器完成了“匹配滤波”在特征识别中的应用。匹配滤波与概念，形成与应用可由下图说明 当要把形成的空间滤波器作为特征识别时，在输入平面内z轴上方部分是一个由平面波透明的，在不透明背景上包含M个透明字符的透明片。我们将这一组字符阵列的透过率表示为 这里所有字符均围绕 点对称分布， 是阵列中的一个典型字符，其中心在 点。另外，在输入平面内 处，有一光强度为 δ 的明亮的点光源,并在空间频率面εη面上形成一张傅立叶变换全息图。这一全息图可以看作是t 与δ函数形成的平面波干涉的记录。但是当全息图完成识别功能时，仅由透过t的一小部分，即通过入射平面内的一个或几个字符的光所照明，我们将会看到，在输出平面上我们所关心的再现，是表示识别结果的一个明亮的象点。信息储存与编码全息图既可以存储二维信息也可以存储三维信息。信息可以是彩色的或者编码的，图象的或者字母数字的；可以存储在全息图的表面，或存储在整个体积中；可以为空间上分离的，或者重叠的；可以是永久记录或者是可以消象的。记录的内容可以是彼此无关的或者相互成对的；可以是可辨认的影象或似乎是无意义的图形。现代光全息学的发展前景十分广阔,而其实用技术必然会实现普及,有识之士当携手共同研究以促进社会进步.
拓扑光子学 开始于拓扑边缘态作为鲁棒波导的发现，而另一种最常用的光学元件--光腔也可以利用拓扑缺陷态做出性能上的独特创新。近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室L01组陆凌研究员等人的团队，理论提出并且实验证实了一种全新的 拓扑光子晶体微腔 —— 狄拉克涡旋腔 ， 不但可以支持任意简并度的腔模 ， 而且是目前已知光腔中, 大面积单模性最好的 。这个拓扑光腔填补了半导体激光器在选模腔体设计上的空白，为下一代高亮度单模面发射器件提供了符合商用激光器 历史 规律的新发展方向，对激光雷达和激光加工等技术有潜在的积极意义。此项工作也是对拓扑物理应用出口的一次 探索 ，相关研究成果以“Dirac-vortex topological cavities”为题于2020年10月19日在线发表在Nature Nanotechnology杂志网站上（）， 相关专利也已获得授权。
半导体激光器因其体积小、效率高、寿命长、波长范围广、易于集成和调制等优点被广泛应用于通信、加工、医疗和军事等领域。 其中单模器件因为其最理想的线宽和光束质量 ， 成为众多应用的首选 ， 而单模工作的关键是选模 ， 依靠的都是光子晶体结构 （图一）。比如整个光纤互联网络的光源是分布式反馈激光器（Distributed Feedback: DFB，图1左上），早期的DFB激光器采用一维周期光栅结构选模，但是因为有两个带边模式相互竞争，导致单模输出不够稳定。教科书般的解决方案是引入一个缺陷（四分之一波长的相移，图1右上），进而在光子带隙正中间产生一个缺陷模式，保证了稳定单模工作。此外，现在广泛使用于近距离通讯、光电鼠标、激光打印机和人脸识别中的垂直腔面发射激光器（vertical-cavity surface-emitting lasers: VCSEL）的谐振腔也同样利用了带间缺陷态来选模。然而由于上述两种主流产品都是采用一维光子晶体来选模的，所以在其他两个没有周期结构的方向就因为没有选模机制而无法在尺寸上超过波长量级，否则就会多模激射。器件尺寸上不去，单模功率也就遇到了瓶颈。 一个自然的提高单模功率的方案是采用二维光子晶体结构 ，而二维光子晶体面发射激光器（photonic-crystal surface-emitting lasers: PCSEL，图1左下）的产品也已经在2017年由日本滨松公司成功推出，具有大面积单模输出、高功率、窄发散角等多方面优势，但PCSEL也至少有两个高品质因子(Q)的带边模式相互竞争。因此，如果能像一维主流产品DFB和VCSEL那样， 设计出鲁棒的二维带间缺陷模式 ， 有可能成为未来高功率单模激光器的主流方向 。
物理所的研究团队运用拓扑原理设计出了具有二维带间缺陷模式的光腔 。团队首先意识到DFB及VCSEL中的一维缺陷态其实是拓扑的，与很多熟知的一维拓扑模型相等价，包括Shockely, Jackiw-Rebbi和SSH模式。特别是高能物理中的一维Jackiw-Rebbi模式有直接的二维对应，即Jackiw-Rossi模式，是狄拉克方程的质量涡旋解，并且原则上可以在凝聚态体系的蜂窝晶格中用广义的Kekulé调制来实现（HCM模型）。团队通过涡旋调制狄拉克光子晶体设计出了这种拓扑光腔，并且实验上在硅晶片(SOI)上和光通信波段（1550nm）实现了这种狄拉克涡旋腔（图1右下）。 该腔可实现带间单模 、 任意多简并模式 、 最大的自由光谱范围 、 小远场发散角 、 矢量光场输出 、 模式面积从微米到毫米范围可调以及多种衬底兼容等优良特性 。
最佳的大面积单模性是狄拉克涡旋腔有别于其他已知光腔的最独特优势 ，大面积单模性有利于提高单模激光器的功率和稳定性。市场对于功率的需求永远在增长，已有产品在单模能量输出上已经达到瓶颈，需要新的思路。而且高功率和单模本身就是一对矛盾，因为高功率需要大面积的光腔，而模式数量必然随着光腔的尺寸增加，让单模工作更加难以稳定维持，现在狄拉克涡旋腔的出现就是一个潜在的新技术路线。光腔的单模性可以用自由光谱范围（Free Spectral Range: FSR）来表征，之前已知所有光腔的模式间距（FSR）都和模式体积成反比（V -1 ），所以增大FSR的方法就是减小腔的体积。但是狄拉克光腔的FSR与模式体系的根号成反比（V -1/2 ，图1右下），所以在同等模式体积下FSR远超普通光腔（大一到两个数量级）。形成这一区别的原因是普通光腔中的光子态密度为一个非零常数，模式等间距排布；而狄拉克点频率处的光子态密度等于零，两边的模式间距（FSR）最大化（图2左）。
任意模式简并度是狄拉克涡旋腔另一个独特的地方 ，因为体系的拓扑不变量为涡旋的缠绕数（winding number: w），所以拓扑中心腔模的数量等于w，可以是任意正负整数，而且所有w个拓扑模式都是接近频率简并的，图2右展示了w=+1,+2,+3的实验光谱。高度简并光腔能降低多模激光的空间相干性，可用于激光照明技术中。
论文的通讯作者为物理所陆凌研究员，共同第一作者为南开大学与物理所联合培养的博士生高晓梅（现为物理所博士后）和物理所博士生杨乐臣，其他作者为物理所博士生林浩、南开大学本科生张琅（现为耶鲁大学博士生）、清华大学高等研究院汪忠研究员、北京理工大学物理学院李家方教授（原物理所副研究员）和南开大学物理科学学院薄方教授，拓扑微腔的样品制备在中科院物理所微加工实验室完成，物理所博士后李广睿参与了工作的后期讨论。该工作得到了国家重点研发计划（2017YFA0303800, 2016YFA0302400），国家自然科学基金 (11721404)，中科院先导专项(XDB33000000)和北京市自然科学基金 (Z200008)等项目的支持。
我的航天技术论文在过去半年中，接连发生了两起重大航天灾难。尽管人们备感痛惜，但这些挫折并不能阻挡人类进军宇宙的步伐。 既然航天活动风险如此之大，为什么人类依然不放弃进军宇宙的梦想呢？从长期看，地球的资源是有限的，人类总有一天必须走出自己的摇篮；从中短期看，航天活动可带来巨大回报，是一个国家综合国力的体现。进军宇宙是人类现在和未来的一项伟大事业。于是，载人航天成为现代航天科技发展的重中之重……中国载人航天技术的发展及其意义和前景俗话说，天高任鸟飞，海阔凭鱼跃。人类在漫长的社会进步中不断扩展自身的生存空间。现在，人类的活动范围已经历了从陆地到海洋，从海洋到大气层空间，再从大气层空间到太空的逐步发展过程。人类活动范围的每一次扩展都是一次伟大的飞跃。中国载人航天技术的发展历程很久以前，人类就有飞出地球、探知太空奥秘和开发宇宙资源的愿望，我国古代的不少神话故事便是突出的反映。最典型的是流传很广的嫦娥奔月，它描写一个叫嫦娥的美女，偷吃了丈夫后羿从西王母那里求得的长生不老的仙药后，身体变轻飘到月亮上去了。历史上第一个试验乘火箭上天的人是15世纪中国官员万户。1945年，美国学者基姆在他的《火箭与喷气发动机》一书中是这样描写的：万户先做了两个大风筝，并排装在一把椅子的两边。然后，他在椅子下面捆绑了47支当时能买到的最大火箭。准备完毕后，万户坐在椅子当中，然后命其仆人点燃火箭。但是，随着一声巨响，他消失在火焰和烟雾中，人类首次火箭飞行尝试没有成功。20世纪80年代，改革开放带来了航天技术的春天。1986年，中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划("863"计划)纲要》，把航天技术列为我国高技术研究发展的重点之一。"863"高技术航天领域的专家们对我国航天技术未来的发展进行了深入细致的论证，描绘了我国航天技术发展前景的蓝图，一致认为载人航天是我国继人造卫星工程之后合乎逻辑的下一步发展目标。1992年1月，党中央批准研制载人飞船工程。自此，我国的载人航天工程正式启动。1999年11月20日，我国成功发射了自行研制的第一艘飞船神舟1号，成为世界上第三个发射宇宙飞船的国家。此后，又分别把神舟2、3和4号送上九重天。在1992年开始研制载人飞船之前，我国"863"高技术航天领域的专家们曾为研制哪种运输器这个问题进行了几年的研究，即对从研制飞船起步和越过载人飞船直接发展航天飞机的多种技术方案进行了充分的论证、比较和分析，甚至还激烈地争论过。2003年10月15日圆了万户的梦，因为在这一天中国人民期待已久的第一艘载人飞船神舟5号顺利升空并安全返回，实现了中华千年飞天的理想。它也打破了美国和苏联.俄罗斯在这一领域的多年垄断格局，成为世界第3个独立自主研制并发射载人航天器的国家，这对世界载人航天事业的发展和振兴中华会起到巨大的推动作用。载人航天的重大意义历史上，远洋航海技术的兴起，导致了世界贸易的发展、世界市场的开辟和近代科学的一系列成就，开始了一个"全球文明"的时代。当代载人航天技术的问世，则使人类走出地球这一摇篮而到达太空，开始了一个"空间文明"的新时代。载人航天是航天技术向更高阶段的发展。不过，由于载人航天技术与无人航天技术有很大差别，主要反映在安全性、复杂性和成本高三个方面，所以从1961年第一名航天员上天到现在，它还没有表现出特别明显的用途。但从可以预见的未来来看，人类现在面临的资源枯竭、人口急增等急待解决的几大问题，只有通过开放地球、扩大人类生存空间来解决。即使在当代，发展载人航天也可以起到以下作用：首先，它能体现一个国家综合国力和提升国际威望。因为航天技术的水平与成就是一个国家经济、科学和技术实力的综合反映。载人航天是航天技术向更高阶段的发展，载人航天的突破--用本国的载人航天器将航天员送入太空并安全返回，更是一个国家综合国力强大的标志。发展载人航天需要依靠先进的技术水平、发达的工业基础和雄厚的经济实力。迄今为止，只有俄罗斯和美国实现了载人航天。其他拥有一定航天技术基础或较强经济实力的国家，虽欲染指载人航天，但因力不从心，所以只能求助于与他们合作，出钱出资，用俄、美的载人航天器将本国航天员送上太空，以图逐步加入世界"载人航天俱乐部"。邓小平同志曾经说过：没有两弹一星就没有中国的大国地位。所以，我国航天员进入太空，也能像上世纪六七十年代我国拥有"两弹一星"那样，引起全世界注视，提高我国的国际地位，振奋民族精神，增强全民的凝聚力。其次，它能体现现代科技多个领域的成就，同时又给现代科技各个领域提出新的发展需求，从而可以大大促进整个科技的发展，并将为培养和造就航天科技人才作贡献。例如，就载人航天器本身的研制和运行而言，它对通信、遥感、推进、测量、材料、计算机、系统工程、自动控制、环境控制和生命保障等技术提出了很高的要求，因而大大推动了这些技术的进步。再有，载人航天的发展能促进太空资源的开发，为地球上的人类造福。载人航天器所处的高远位置和微重力等特殊环境，可为科研提供一个理想的实验场所，它在推动生命科学与生物技术、微重力科学与应用等许多方面正发挥着重要作用，并有望在一些前沿学科上取得突破性进展，为人类带来巨大的效益。一些国家已经在太空制药、太空育种和太空材料加工等领域取得显著成果，并准备建造太空工厂，其效率和效益不可限量。另外，地球能容纳的人口是有限的，大约80亿～110亿，因此有些人已经开始研究向外空移民的方案；地球上的能源也日益紧张，那么是否可以到别的星球开发矿藏呢？这是科学家所关心的一个问题，而且不是天方夜潭，因为类似载人登月等许多过去可望不可及的神话和幻想，如今有不少都变成了现实。最后，载人航天具有巨大的军事潜力。使用载人航天器可以很好地完成侦察和监视任务；灵活部署、修理和组装大型军用卫星；安全而连续地指挥和控制地面军事力量；还能作为特殊武器的试验场。例如，早在1965年12月，美国双子星座7号飞船上的航天员就曾用红外遥感器监视和跟踪了1枚潜射导弹的发射，所获信息比潜艇上的观察人员报告的还要快。第1次、2次海湾战期间，和平号空间站与"国际空间站"上的航天员对战区进行了大量观测活动，取得了许多有用的信息。中国载人航天的未来前景中国载人航天将实施"三步走"的发展战略。中国在成功发射4艘无人试验飞船的基础上，已将首位航天员送入太空，实现了载人航天的历史性突破。然而这只是第一步。第二步除继续用载人飞船进行对地观测和空间试验外，重点包括出舱活动、空间交会对接试验和发射长期自主飞行、短期有人照料的空间实验室，以尽早建成完整配套的空间工程大系统，解决一定规模的空间应用问题。第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。
是小鬼耶～居然偶尔看到你这个问题了……
广播电视信号传输及发射安全问题论文
摘要 :广播电视节目正常播出的重要前提即安全的广播电视信号的发射以及传输，所以使发射以及传输过程当中的及时性和稳定可靠性得以保障有非常重要的意义。基于此，本文探讨了广播电视信号传输与发射中的安全播出问题。
关键词 :广播电视信号传输；发射；安全播出问题在播放广播电视节目时，不能缺少的一项工作即确保信号安全的工作，因此相关人员应将这一项工作做好，控制信号的安全传输，本文进行了相关探讨。
1影响安全播出电视信号的因素
第一，一般而言，重大的技术事故是对安全播出电视信号产生影响的重要因素。要想确保安全播出，就要确保顺利的发射以及传送信号。因广播电视系统有非常大的规模、较多繁琐的细节，无法全面到位进行管理，难免会有漏洞存在。另外，由于网络信息技术广泛普及，极易影响到广电媒体环节，从而对程序运作产生影响。第二，人为破坏也是极其重要的一方面原因，要想确保安全的广播电视播出，就应采取措施网络攻击和人为破坏的问题进行预防，防止信号遭受破坏。第三，重大性质的灾害，在短期间内无法恢复的恐怖袭击灾害和火灾灾害、地质灾害和自然灾害即重大性质的灾害。
2控制广播电视信号的安全发射和安全传输
2.1确保人员整体的水平和素质
从实质上来讲，人是安全播出广播电视信号极其重要的因素，不管是操作设备和管理设备，还是维护设备，都不能离开人的协作。因当前中国的科学技术逐步发展，研究者研究了越来越多的先进技术，因此对工作人员也提出了越来越高的要求，要求其有扎实的专业知识以及过硬基础理论，除了要熟练地掌握发射信号的操作流程和过程，同时还要了解信息发射设备的性能、运行信号发射设备的程序和规律以及原理。另外，其应有判断和处理故障的技能，这样才能第一时间对故障进行处理[1]。在实际的工作当中，要加大相关人员的控制和管理力度，同时应实施针对性的培训，让其根据相关制度规章展开多项工作，在实践中高度集中注意力，防止因疏忽而影响到安全播出，从而造成不必要的损失[2]。
2.2明确岗位职责
安全播出是开展电视信号发射这一项工作的重要目标，其涵盖了多项内容，机房设备安全和人员人身安全以及政治安全都包括在其中，为了防止节目停播或者劣播情况出现，针对这一项工作，管理层人员就要对交接班制度和值班制度、维修制度和安全制度进行制定，通过制度确保各项工作有秩序的开展。从某一角度来讲，这一工作可对播出系统和供电系统、天线系统和节目传输系统进行划分。值得注意的是，要落实好每一人员的责任，只有这样相关人员才能够在具体的工作当中清楚自身的职责，才能充分地调动自身的积极性主动地开展相关工作，确保更为优质且顺利的节目播出.
2.3设备的选购
从某种角度来讲，设备选购是广播电视信号安全发射以及安全传输一道不可缺少的程序。为了更好地对设备实行管理，要科学地采购设备，对技术先进性和经济合理性进行考虑[4]。比方说在对供配电的发射机进行选择时，将功率等级和频率等级确定下来之后，要考虑发射机技术性能和运行状况以及售后服务等等。在实际中，将发射台资金筹集起来极其不易，一般更换需要很长时间，所以在选购设备时，要确保可靠性和安全性，同时要综合考虑维护和性价比以及先进性等方面，防止因疏漏而带来可避免的损失[5]。
2.4加大力度更新以及维护设备
广播电视信号在实际的传输工作当中，经常需要应用各种设备，特别是发射台。从某种角度来讲，发射台能够确保更为稳定的信号传输，更为顺利的广播电视节目播出。为了使发射机的最好工作状态得以维持，相关人员在值班时应将巡机等相关工作做好，具体要做好以下几个方面的工作。第一，摸设备的温度、听设备的声，观察设备的外部和内部结构。第二，要定期地检修设备，作为检修设备的人员，除了要掌握设备运行原理和设备特点性能，同时还要掌握设备的技术参数，这样才能够在一时间发现设备工作状态的异常，从而及时进行处理，确保设备正常安全运行[6]。
2.5保证规范性的`广播设备操作
站在某一角度来讲，要想确保信号的安全播出，不能缺少的一项环节就是规范性的设备操作，具体要做到以下几点：第一，在播出节目的30分钟之前，要加大力度检查电视信号以及调频状态，一旦发现问题存在，要在第一时间进行相关处理，防止影响到正常的节目播出。第二，可借助系统应用对发射机自动开机时间和关机时间进行设定，在此基础上，值班人员应一再确认发射机状态和播出情况。第三，假如无需使用发射机，那么要对自动关机状态进行设定，只有处于特殊情形下，才可对手动的开关机模式进行使用。第四，在清洁台灯设备以及发射机时，要防止因对其开关触碰，而让设备处在工作状态之下。最后，假如发射机正处在工作状态之下，突然发生故障，要第一时间实现到备机的切换，防止影响到正常的节目播出，与此同时要尽快地处理好主机故障。
2.6加大力度处理广播设备故障
不管是什么设备，都有其自身使用寿命，当运行到一段时间之后，无法避免会有故障问题出现。假如在工作的过程中发生了故障，首先应冷静下来。假如工作人员缺乏经验，没有过硬的心理素质，那么在发生故障之后就会引起慌乱，不仅无法及时处理故障，还会引发更大故障，所以在日常当中要培养工作人员的心理素质，这样当故障发生时才能够更为准确判断发生故障的原因，从而采取有效措施将其正确处理。假如事态极其严重，在采取措施处理故障时，值班人员还应在一时间向上层领导人员汇报故障的情况，确保通过多方的努力，可最大限度的降低设备故障所带来的损失。
3结论
广播电视节目播出时常会发生事故，一般情况下都是为信号发射以及传输的相关问题所引起，与此同时，很多方面的原因就会造成信号发射以及传输的问题。因此，要想最大程度的避免播出事故，就要消除相关可能产生影响的因素。另外，要加大人员的培训力度，让其在掌握一定知识的同时有过硬的专业素质，这样才能在事故发生时，主动应对，积极处理，从而确保信号顺利发射和传输，继而确保广播电视节目顺利播出。
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太阳系的卫星是值得 探索 的有趣物体。尤其是像欧罗巴和土卫二这样的卫星。它们的地下海洋使它们成为寻找生命的主要目标。 但是为什么不派一艘航天器去访问几个卫星呢？美国宇航局即将启动其露西任务，该任务将访问 8 颗独立的小行星。对多个卫星的任务也可以这样做吗？ 要让航天器做到这一点，它就必须解决臭名昭著的三体问题，这会成为一个顽固的伙伴。一项新研究提出了一种可能的方法来做到这一点。 像伽利略和卡西尼这样的任务能够收集一些关于木星和土星卫星的数据。但是他们进行了远距离飞越；他们从未绕卫星运行。由于所涉及的所有引力，发送航天器来访问并围绕同一行星绕不同卫星运行是很棘手的。具有无限推进剂的航天器可以使用蛮力进出轨道。但这不是太空旅行的运作方式。一切都是从地球上用火箭发射的，费用很高，而且燃料必须小心使用。 一项新研究着眼于一种在不使用破坏任务的燃料的情况下在月球轨道之间移动航天器的方法。论文题目是“圆形受限三体问题中行星卫星邻域之间的转移设计：月球到月球的分析转移方法”。该论文的第一作者是来自普渡大学航空航天学院的 David Canales。 “圆形受限三体问题”是太空旅行中需要更强大解决方案的棘手问题之一。在不同卫星之间转移航天器的情况下。行星、卫星和航天器造成了难以驾驭的复杂引力情况。尤其是当卫星以不同的速度在不同的轨道平面上运行时。 他们的解决方案称为月月分析转移 (MMAT) 方法。MMAT 是一种在卫星之间转移航天器的通用方法，“......在圆形受限三体问题的背景下......”作者写道。 “简化的模型使分析约束能够有效地确定在同一行星附近移动的两个不同卫星之间转移的可行性。特别是，实现了这两个不同卫星的周期轨道之间的连接，”他们写道。在他们的论文中，他们提出了两个案例研究：一个是木星系统，一个是天王星系统。 作者解释说，其他研究人员已经提出了三体问题的解决方案。但他们表示，由于不同的原因，这些解决方案并不令人满意。例如，一些解决方案假设卫星在共面轨道上，这可能不正确。一些解决方案需要太多燃料并限制任务设计。当以更高的分辨率建模时，一些建模的解决方案并不适用。他们写道，解决方案必须“……有时会根据具体情况进行调整。” 他们的 MMAT 方法更有效。他们将其描述为“……适用于任何给定系统的卫星之间转移设计的替代通用方法。” MMAT 方法背后的具体数学计算超出了本文的范围。有兴趣的读者可以自行 探索 该论文。对于我们其他人来说，论文的结论是最好的解释。 在他们的结论中，作者认为从月球转移到月球是非常复杂的操作。“在同一行星附近移动的不同卫星之间转移的轨迹设计是各种约束、优先事项和要求之间的平衡，以实现成功任务的轨迹设计。” 该解决方案涉及在系统中使用振动点。“该分析支持不同卫星附近的平衡点轨道之间的转移，”他们写道。 作者的 MMAT 系统的优势之一是它不假设独立卫星的共面轨道。出于这个原因，MMAT 比以前的方法产生更好的解决方案。他们写道：“……考虑到卫星在某个时期位于其真实轨道平面上，MMAT 方法产生了与实际月球轨道一致的卫星定相。” MMAT 似乎为访问多个卫星提供了解决方案，这些解决方案不需要与以前的解决方案相同的高速度和长旅行时间。MMAT 产生“......在木卫三和欧罗巴附近的李雅普诺夫轨道之间的转移，以及在 Titania 和 Oberon 附近的光环轨道之间的转移，只使用一次机动。” 美国宇航局和欧空局的人们都在想着去冰冷的卫星的任务。欧空局正在开发木星冰卫星探测器（JUICE），该探测器将于 2022 年 8 月发射，并于 2032 年 9 月进入木卫三轨道。美国宇航局正在开发计划于 2024 年 10 月发射的木卫二快船任务。木卫二快船不会甚至围绕欧罗巴本身运行。相反，它将围绕木星运行，并将执行月球欧罗巴的飞越。（它仍然会做很好的科学。） 当 NASA 决定一项任务时，他们会从一组相互竞争的任务提案中选择它。未被选中的人有时会被遗忘，有时他们会以更进化的形式返回以再次竞争。例如，美国宇航局最近宣布了两项金星任务，称为DAVINCI+和VERITAS。但他们的选择意味着另一个木星卫星艾奥的任务失败了。该任务被称为艾欧火山观察员（IVO）。 但是，如果 NASA 和其他航天机构可以使用 MMAT 来掌握卫星之间的航天器转移，那么未来的情况就会有所不同。可以派遣航天器来调查多颗伽利略卫星。也许像 NASA 的 JUICE 和 IVO 任务这样的任务可以以某种方式结合起来，并且 IVO 不会降级。
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