第八章计算机技术与激光技术

1、第八章计算机技术和激光技术，第一节计算机技术，第二节激光技术，第八章计算机技术和激光技术，第一代电子计算机(1946-1957)。在此期间，电子计算机使用电子管作为基本的电子元件，这被称为“电子管时代”。主存储器采用延迟线或磁鼓，此时的编程主要采用机器语言编程，主要用于数值计算。作为代表，1946年，宾夕法尼亚大学制造了世界上第一台电子数字计算机，即ENIAC。第八章计算机技术和激光技术国际商用机器公司1953年4月7日，国际商用机器公司翻开了历史的新篇章。他们邀请了150名美国商业领袖和科学领袖参加IBM701的揭幕仪式。原子弹之父奥本海默(Oppenheimer)称这台计算机“为人类的极端

2、智慧做出了贡献”。IBM701是第一代电子管计算机的标志产品。第八章计算机技术和激光技术从第二代到第四代，现代计算机经历了50多年的发展。英国科学家艾伦图灵建立了图灵机的理论模型，发展了可计算性理论，奠定了人工智能的基础。匈牙利裔美国科学家冯诺依曼建立了现代计算机的基本结构，即冯诺依曼结构。因为现代计算机接连经历了几次重大的技术革命，留下了清晰的痕迹，人们通过划分时代来区分计算机的发展阶段。同时，随着科学技术的发展和计算机应用的扩大，计算机也在不断更新。到目前为止，计算机的发展已经经历了四代，并且正在向第五代过渡。第八章计算机技术与激光技术第二代计算机(1958-1964)，第二代电子计算机以

3、晶体管为基本元件，被称为“晶体管时代”。主存储器主要是磁芯存储器，辅助存储器开始使用磁盘；软件开始使用高级编程语言和操作系统。在第八章，计算机技术和激光技术，晶体管的发明中，1947年12月23日，贝尔实验室的两位科学家，w .布拉顿和J .巴丁，成功地制造了第一个晶体管。另一位名叫肖克利的科学家在晶体管的发明中发挥了关键作用。第八章计算机技术与激光技术第三代电子计算机(1965-1970)，第三代电子计算机以中小型集成电路为基本电子元件，被称为“集成电路时代”。随着外部设备数量的增加和操作系统的进一步发展和完善，计算机的主存储器开始使用更小、更可靠的半导体存储器代替磁芯存储器，模型开始多样化

4、、系统化，提高了计算机的运行效率，使用更加方便。第八章计算机技术和激光技术，集成电路。1966年，基尔比和诺伊斯被富兰克林研究所授予百龄坛奖章。基尔比被称为“第一个集成电路的发明者”，而诺伊斯则被称为“提出适合工业生产的集成电路理论的人”。1969年，美国联邦法院最终承认集成电路为“同时发明”。第八章计算机技术与激光技术IBM 360的第三代里程碑1964年4月7日，在老沃森公司成立50周年之际，IBM以50亿元的“大赌注”赢得了360系统计算机。IBM360有6种型号的大、中、小型计算机和44种新的配套设备，从功能较弱的360/51小型计算机到功能比51多500倍的360/91大型计算机。第

5、八章计算机技术和激光技术，以大规模集成电路为基本电子元件的第四代电子计算机(1970年以后)，被称为“大规模集成电路时代”。随着大规模集成电路的出现，电子计算机的核心部件，如运算单元和控制器，都被制造在一个集成电路块上。这使得计算机变得越来越大和越来越小成为可能，而微型计算机的出现使计算机更受欢迎，更深入到社会生活的各个方面，同时也为计算机联网创造了条件。微型计算机的出现和迅速发展是计算机发展史上的重要事件。第八章：计算机技术和激光技术，计算机结构和特点，计算机部件：算术单元，存储器，控制器，输入设备和输出设备。算术单元、存储器和控制器统称为中央处理器或微处理器。特点：1 .运行速度快；2.高

6、精度；3.具有记忆和逻辑判断能力；4.高度自动化。第八章计算机技术和激光技术，个人计算机。1981年8月12日，IBM在纽约宣布了IBM个人电脑的诞生。个人电脑以前所未有的广度和速度向大众普及。IBM PC主板配备64KB内存，有5个插槽用于添加内存或连接其他外部设备。它还配有一个显示器、一个键盘和两个软盘驱动器。它把一个大电脑房里的所有设备都搬到了一张个人办公桌上。第八章计算机技术与激光技术、计算机智能化自20世纪80年代以来，日本、美国和欧洲一直在开发第五代计算机。目前，还没有达成一致的结论，有几种可能性正在研究中：神经网络计算机模拟人脑思维，生物计算机利用生物工程技术，蛋白质分子作为芯片

7、，光学计算机利用光作为信息载体，通过处理光来完成信息处理。第八章计算机技术和激光技术。智能计算机具有处理各种信息的功能和能力。除了目前处理离散数据的计算机外，第五代计算机还可以识别和处理声音、文字和图像形式的信息。学习、联想、推理和解释问题的能力。有能力理解人们的自然语言。也就是说，只需要用自然语言写下需要处理或计算的问题的要求和解释，这样计算机就可以理解它们的含义，并根据人们的要求进行处理或计算，而不是像现在这样用专门的计算机语言来描述处理过程和数据。对于第五代计算机，只需要告诉它“做什么”，而不是“怎么做”。第八章计算机技术与激光技术、计算机网络、TCP/IP协议万维网(WWW)中国互联网

8、第八章计算机技术与激光技术、TCP/IP、1TCP/IP协议实际上代表了互联网使用的一套协议，其中最基本、最重要的两个协议是TCP/IP协议。2个由TCP/IP协议支持的服务(1)文件传输协议(2)电子邮件(3)远程登录远程登录，第8章计算机技术和激光技术，TCP/IP层次结构，第8章计算机技术和激光技术，万维网，由互联网提供。它的设计者是瑞士欧洲高能物理实验室的软件工程师蒂姆伯纳斯李。1989年，伯纳斯-李在互联网上完善了一种新的图形屏幕文件设计方法，称为超文本标记语言，它可以很容易地将一个文件中的文本或图形与其他文件连接起来。只要你用鼠标点击第一个文件中的一个段落或一个图标，互联网就可以为

9、用户提取相关的文件并显示在屏幕上。1991年，当伯纳斯-李在互联网上首次亮相万维网时，它立即引起了轰动，并获得了巨大的成功。正如伯纳斯-李所说，万维网的最大贡献是使互联网真正互动。人们可以访问网站，向网站添加内容，编辑网站上的内容，甚至在网站上表达自己的观点。第八章计算机技术和激光技术，互联网在中国，目前，中国直接接入互联网主要包括：(1)中国互联网(chinanetwork(2)中国教育研究网；(3)中国科技网(4)中国金桥网(中国gbn)，第8章，计算机技术与激光技术，中国互联网网络示意图，第8章，计算机技术与激光技术。早在1987年，中国科学院高能物理研究所(简称高能研究所)就首次通过低

10、速的X.25专线实现了国际长途联网，并于1988年实现了与欧洲和北美的电子邮件通信。1993年3月，在电信部门的合作下，开通了北京高能研究所至斯坦福直线加速器中心的高速计算机通信线路。1994年5月，高能研究所的计算机正式进入互联网(后来发展成为中国科技网)。第八章计算机技术和激光技术。与此同时，以清华大学为物理中心的中国教育研究计算机网络(CERNET)于1994年6月正式建立并正式接入互联网。1994年9月，中国电信行业开始进入互联网，中国互联网正式诞生。之后，原电子工业部下属的中国金桥信息网也正式开通。随着中国互联网四大力量的崛起和政府部门“三金工程”的建立，互联网日益成为中国人民科研工

11、作乃至日常生活的重要组成部分。第八章计算机技术和激光技术，激光的特点，强方向性；高亮度；单色性强；强相干性，第八章计算机技术和激光技术，光学基础知识，光源：发射光波的物体。(任何发光物体)。光是一种电磁辐射。根据不同的能源供应方式，光可以分为两类：光源可以分为两类。第八章计算机技术和激光技术在各种波长的电磁波中，可见光可以被人感觉到。单色光：单一频率的光波称为单色波。第八章计算机技术和激光技术，光束发散角=2，探照灯35毫弧度=2，激光10-2毫弧度，激光高方向性，s，r，第八章计算机技术和激光技术，激光高强度和亮度，普通红宝石激光器发出的激光亮度比太阳亮度高8个数量级(几千万倍目前，它能达到

12、几千瓦和几万瓦的脉冲激光：毫焦耳、焦耳和几十焦耳。目前，它可以达到几千焦耳和几万焦耳的时间，空间是压缩的，其功率密度比集中的太阳光高几十亿倍！第八章计算机技术与激光技术，激光的颜色极其纯净强单色性，连续光谱太阳光谱的线性光谱霓虹灯的单色谱线激光，单色性：/氪灯10-6普通氦氖激光器10-12，第八章计算机技术与激光技术，单色光，单频光波称为单色光。任何光源发出的光波都有一定的频率(或波长范围)，其中对应于不同频率(或波长)的强度是不同的。对应于波长的波长范围越窄，光的单色性越好。谱线宽度：强度通常降低到的两点之间的波长范围。谱线宽度是一个物理量，它标志着谱线的单色性。第八章计算机技术与激光技术

13、激光具有很强的相干性，相干长度：单色性越好，相干长度越长，普通光源可以达到105公里乘几厘米。第八章计算机技术和激光技术，激光的出现。1954年，美国物理学家托马斯成功研制出一种波长为1.25厘米的氨分子振荡器受激辐射微波放大器。1958年，马泽出版了红外线和光的微波激射。1960年，Meman制造了世界上第一台激光器。第八章计算机技术和激光技术，爱因斯坦的受激辐射理论：强调光的物质性；受激辐射的存在和光放大的可能性是从量子的角度预测的。激光的产生和原理，第8章计算机技术和激光技术，入射光，受激辐射光，原子受激辐射示意图，第8章计算机技术和激光技术，1在正常情况下，低能级粒子数大于高能级粒子数

14、，从而实现受激辐射条件下粒子数的反演。光波的受激辐射比微波的受激辐射更难实现。可见光：400-750纳米微波：亚毫米波0.11毫米毫米波110毫米厘米波110厘米分米波0.11米第8章计算机技术和激光技术受激辐射理论的意义，对辐射理论的发展起着非常重要的指导作用。揭示了光能聚集和放大的条件。这为激光的成功发展奠定了基础。第八章，计算机技术和激光技术，氨分子脉泽、氨分子源、聚焦装置和谐振腔的原理图。1960年，固体Mazer被成功开发。在第八章，计算机技术和激光技术中，罗晓提出用光腔代替微波谐振腔。自发辐射到各个方向的光子沿着中心轴被激发和放大，光通过在工作物质中的重复传播而被放大。激光器由工作物质泵辅助源光学谐振腔，工作物质，聚光腔M光学谐振腔，M，M，第八章计算机技术与激光技术，激光结构，工作物质泵源谐振腔，第八章计算机技术与激光技术，激光类型，激光分类，激发模式，工作物质，工作模式，输出波长，输出频率特性，第八章计算机技术与激光技术，激光类型，气体激光器，原子激光器，分子激光器，离子激光器和准分子激光器。原子激光器：氦-氖激光器是代表。这些激光器大多连续工作，输出功率低于100毫瓦，主要用于探测和干涉测量。离子激光器：以氩离子激光器为代表，这种激光器能发射功率高达几十瓦的强连续功率激光。它是一种重要的可见光激光装