《简水生院士-时代呼唤信息安全网和廉价高效的光伏电池-(PPT讲解优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简水生院士-时代呼唤信息安全网和廉价高效的光伏电池-(PPT讲解优秀PPT.ppt（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、时代呼喊信息平安网和廉价高效的光伏电池时代呼喊信息平安网和廉价高效的光伏电池Era Calls Information Security Network and CheapEra Calls Information Security Network and Cheap、Efficacious Solar cell Efficacious Solar cell 中国科学院院士中国科学院院士 简水生简水生北京交通高校北京交通高校BJTUu时代呼喊平安信息网的早日实现时代呼喊平安信息网的早日实现u我们所提出的光交换网是我们所提出的光交换网是“基于可变波长基于可变波长激光器分布式波分复用全光交换网激光
2、器分布式波分复用全光交换网”u北京交通高校光波所的工作北京交通高校光波所的工作u常规能源有尽时，光伏（电池）发展无了常规能源有尽时，光伏（电池）发展无了期期一、时代呼喊平安信息网的一、时代呼喊平安信息网的早日实现早日实现u自从高速交换路由器的研制成功，包交换的优点便得到了充分自从高速交换路由器的研制成功，包交换的优点便得到了充分的显示，使发讯者与受讯者之间无固定电路连接，大幅度地提高的显示，使发讯者与受讯者之间无固定电路连接，大幅度地提高了电路运用效率，降低了交换设备的成本，互联网得到了飞速的了电路运用效率，降低了交换设备的成本，互联网得到了飞速的发展，至今互联网已经无所不在。互联网的普及和发
3、展为人类信发展，至今互联网已经无所不在。互联网的普及和发展为人类信息社会做出了重大的贡献。但是在互联网中，受讯者与发讯者之息社会做出了重大的贡献。但是在互联网中，受讯者与发讯者之间并无固定电路连接，使受讯者不能实时精确地获得发讯者的地间并无固定电路连接，使受讯者不能实时精确地获得发讯者的地址码，这就为病毒流行、黑客入侵、网上赌博、网上银行盗窃、址码，这就为病毒流行、黑客入侵、网上赌博、网上银行盗窃、黄色和信息垃圾泛滥供应了可乘之机，阻碍了电子商务的快速发黄色和信息垃圾泛滥供应了可乘之机，阻碍了电子商务的快速发展，危害到社会的稳定和平安，也危及青少年的健康成长，时代展，危害到社会的稳定和平安，也
4、危及青少年的健康成长，时代呼喊平安信息网的早日实现。呼喊平安信息网的早日实现。u 远在远在1993年人们曾期望，年人们曾期望，NII（National Information Infrastructure）的建设将从根本上变更人们的生活方式、工作方）的建设将从根本上变更人们的生活方式、工作方式、学习方式。世界掀起了建设式、学习方式。世界掀起了建设NII（人们简称为信息高速马路）（人们简称为信息高速马路）的高潮，人们期望至的高潮，人们期望至2000年电子商务的交易额高达年电子商务的交易额高达4万亿美元，以万亿美元，以后每年都将以几十个百分点的速度递增，各种风险投资蜂拥而至，后每年都将以几十个百分
5、点的速度递增，各种风险投资蜂拥而至，掀起了人类历史上少见的光纤网建设高潮，互联网的发展达到了掀起了人类历史上少见的光纤网建设高潮，互联网的发展达到了空前的旺盛。但是在空前的旺盛。但是在2000年全世界的电子商务交易额只有数百亿年全世界的电子商务交易额只有数百亿美元，远远低于人们的预期值，互联网的旺盛急剧暗淡，美元，远远低于人们的预期值，互联网的旺盛急剧暗淡，IT业的业的发展快速降低到了谷底，发展快速降低到了谷底，2002年全世界年全世界IT产业一片萧条，至今尚产业一片萧条，至今尚未有大幅度增长的迹象。未有大幅度增长的迹象。u 造成这一现象的因素众多，但我认为这种互联网的平安问题是造成这一现象的
6、因素众多，但我认为这种互联网的平安问题是其主要缘由。因为目前互联网的平安仅仅依靠各种防火墙来供应保其主要缘由。因为目前互联网的平安仅仅依靠各种防火墙来供应保证，但这并不能从根本上解决网络的平安问题。目前计算机的速度证，但这并不能从根本上解决网络的平安问题。目前计算机的速度已经达到了每秒数十万亿次，即将达到每秒千万亿次的量级，在这已经达到了每秒数十万亿次，即将达到每秒千万亿次的量级，在这样高的计算速度下，任何防火墙和密约都将被快速解密。而且在将样高的计算速度下，任何防火墙和密约都将被快速解密。而且在将来斗争中，敌我双方首先攻击的将是对方的网络，网络的平安牵系来斗争中，敌我双方首先攻击的将是对方的
7、网络，网络的平安牵系到国家的安危、社会的稳定和信息社会的进一步发展。到国家的安危、社会的稳定和信息社会的进一步发展。u 另一方面，城市交通堵塞、环境污染的世界性难题的解决，也另一方面，城市交通堵塞、环境污染的世界性难题的解决，也迫切须要能够支持和实现随时随地办公的平安的信息网。只有实迫切须要能够支持和实现随时随地办公的平安的信息网。只有实现光路交换才可能从结构上确保网络的平安，因为在光路交换中现光路交换才可能从结构上确保网络的平安，因为在光路交换中受讯者与发讯者之间有固定的光路链接，在网上任何犯罪行为都受讯者与发讯者之间有固定的光路链接，在网上任何犯罪行为都将被实时精确地发觉，无处可逃。这就是
8、将来的信息平安网。将被实时精确地发觉，无处可逃。这就是将来的信息平安网。u 事实上目前两根光纤可以通一至两千万话路事实上目前两根光纤可以通一至两千万话路,在试验室中的通在试验室中的通信容量可高达信容量可高达10.92Tbps10.92Tbps，相当于，相当于1.71.7亿数字话路，而每根光缆中有亿数字话路，而每根光缆中有数十至数百根光纤，为人类社会供应了前所未有的最为廉价的信息数十至数百根光纤，为人类社会供应了前所未有的最为廉价的信息光路，已经远远超出了人类社会的需求。目前每公里光纤的售价约光路，已经远远超出了人类社会的需求。目前每公里光纤的售价约为为1010美元，远远低于铜线的价格，而且其它
9、光电子器件的价格都在美元，远远低于铜线的价格，而且其它光电子器件的价格都在成倍地下降，为人类社会实现光路交换奠定了坚实的基础。成倍地下降，为人类社会实现光路交换奠定了坚实的基础。u 在在这这种种状状况况下下，再再去去探探讨讨提提高高每每一一个个光光路路的的运运用用效效率率的的光光分分组组交交换换技技术术是是没没有有任任何何实实际际意意义义的的。令令人人感感到到缺缺憾憾的的是是，各各种种分分组组交交换换的的探探讨讨的的课课题题是是国国际际探探讨讨的的热热点点之之一一，我我们们国国家家从从“973”“973”到到“863”“863”也也设设立立了了大大量量的的探探讨讨课课题题，投投入入了了大大量量
10、的的资资金金。可可是是，光光的的延延迟迟和和光光的的逻逻辑辑器器件件的的关关键键技技术术没没有有取取得得突突破破，仍仍是是各各种种光光的的分分组组交交换换不不行行逾逾越越的的障障碍碍。即即使使将将来来取取得得了了突突破破性性进进展展，能能够够实实现现以以提提高高光光路路运运用用效效率率为为目目的的的的光光的的分分组组交交换换也没有什么经济效益。也没有什么经济效益。u 因为光纤通信的众多光路已远远超过人类社会的需求，每一光路是因为光纤通信的众多光路已远远超过人类社会的需求，每一光路是人类历史上最为廉价的通道。而实现各种光路交换所建立的困难的价格人类历史上最为廉价的通道。而实现各种光路交换所建立的
11、困难的价格昂扬的设备远远高于多利用几根光纤组成光路交换所需的投资。而且在昂扬的设备远远高于多利用几根光纤组成光路交换所需的投资。而且在分组交换的光网络内受讯者仍旧不能实时知道发讯者的地址码，上述全分组交换的光网络内受讯者仍旧不能实时知道发讯者的地址码，上述全部网络的犯罪行为都可在分组交换光网络中通行无阻。它的平安问题仍部网络的犯罪行为都可在分组交换光网络中通行无阻。它的平安问题仍旧是寄予于各种防火墙和密约，在现代高速计算机的攻击下，也必将快旧是寄予于各种防火墙和密约，在现代高速计算机的攻击下，也必将快速崩溃。速崩溃。u相相反反，我我们们应应当当充充分分利利用用廉廉价价的的光光纤纤和和天天文文数
12、数字字的的光光路路来来实实现现光光路路交交换换以以确确保保网网络络的的平平安安。从从电电路路交交换换到到包包交交换换再再发发展展上上升升到到光光路路的的交交换换，这这是是螺螺旋旋上上升升，这这符符合合毛毛泽泽东东在在实实践践论论所所提提出出的的“螺旋上升螺旋上升”的发展规律。的发展规律。u由由于于光光纤纤价价格格是是如如此此低低廉廉，大大城城市市之之间间可可以以用用专专用用光光纤纤干干脆脆相相连连，大大幅幅度度降降低低交交换换设设备备的的造造价价。在在目目前前已已建建成成的的地地下下光光缆缆网网的的基基础础上上，再再适适度度投投资资即即可可实实现现这这种种光光纤纤交交换换网网，不不仅仅可可以以
13、为为各各大大城城市市间间供供应应用用之之不不竭竭的的光光路路，还还可可形形成成炸炸不不断断打打不不烂烂能能禁禁得得起起将将来来斗斗争考验的地下通信信息网。争考验的地下通信信息网。二、二、我们所提出的光交换网是我们所提出的光交换网是“基于可变波长激光器分布式波分复用基于可变波长激光器分布式波分复用全光交换网全光交换网”图图1 基于可变波长激光器全光交换网络结构示意图基于可变波长激光器全光交换网络结构示意图北京北京120衡阳衡阳杭州杭州济南济南4160上海上海福州福州深圳深圳广州广州厦门厦门石家庄石家庄281300南京南京长沙长沙天津天津2140武汉武汉OXC1OXC15OXC3OXC2OXC 光
14、节点光节点光放大器光放大器宁波宁波 我们在这里还要着重指出的是，利用目前已敷设的光纤网可快速实现国防、公检法等国家专用保密网。目前国际形势变更莫测，建立起“基于可变波长激光器分布式波分复用全光交换的新一代保密专用网”是特别紧迫的。由于“基于可变波长激光器分布式波分复用全光交换网”的建成，平安问题得到解决，不仅人们所期望的电子商务黄金时代将会到来，而且还将为人们随时随地办公供应平安牢靠的光路交换网，从根本上解决城市交通堵塞的问题。u 目前我国有汽车目前我国有汽车24002400万辆，耗油量约占万辆，耗油量约占3333，人们预料到，人们预料到20102010年我国的年我国的汽车拥用量将达一亿辆，耗
15、油量占汽车拥用量将达一亿辆，耗油量占6060。而光路交换平安网的实现可以大。而光路交换平安网的实现可以大大削减汽车拥有量和耗油量，大量节约能源，解决环境污染问题。同时以大削减汽车拥有量和耗油量，大量节约能源，解决环境污染问题。同时以光路交换为特征的平安信息网不仅可以供应人们随时随地办公的条件，而光路交换为特征的平安信息网不仅可以供应人们随时随地办公的条件，而且可以供应远程医疗和手术、远程机械操作、远程双向教学和远程立体电且可以供应远程医疗和手术、远程机械操作、远程双向教学和远程立体电视电话会议，还可充分利用宽带网大通信容量的特点实现世界上任何旅游视电话会议，还可充分利用宽带网大通信容量的特点实
16、现世界上任何旅游景点的虚拟现实，人们可以在各地的立体的彩色的虚拟现实演示厅中遨游景点的虚拟现实，人们可以在各地的立体的彩色的虚拟现实演示厅中遨游全世界风景秀丽的景点和名胜古迹。全世界风景秀丽的景点和名胜古迹。三三、北京交通高校光波所、北京交通高校光波所的工作的工作图图2 四个节点波长交换全光网演示系统的原理图四个节点波长交换全光网演示系统的原理图图图3 光路交换全光网演示系统的一角光路交换全光网演示系统的一角图图4 4 新型新型MCVDMCVD预制棒车床预制棒车床图图5 5 改进的电炉改进的电炉图图6 6 光纤拉丝塔主体光纤拉丝塔主体图图7 Bi-Ga-Er 7 Bi-Ga-Er 共掺光纤的吸
17、收谱共掺光纤的吸收谱图图8 3100公里全光栅色散补偿点到点传输系统一角公里全光栅色散补偿点到点传输系统一角 图图9 光纤轴向磨抛机光纤轴向磨抛机u 为了空间科学的发展，我们研制出抗辐射的光子晶为了空间科学的发展，我们研制出抗辐射的光子晶体光纤和保偏的光子晶体光纤，如图体光纤和保偏的光子晶体光纤，如图10、11所示。并将所示。并将进一步研制出光子晶体光纤陀螺以满足空间科学和国防进一步研制出光子晶体光纤陀螺以满足空间科学和国防的需求。同时，光波所还研制出高掺镱大有效面积双包的需求。同时，光波所还研制出高掺镱大有效面积双包层泵浦光纤，并正在研制千瓦级掺镱包层泵浦大功率激层泵浦光纤，并正在研制千瓦级
18、掺镱包层泵浦大功率激光器，以满足国防和工业加工的需求。光器，以满足国防和工业加工的需求。图图10 高数值孔径光子晶体光纤截面图高数值孔径光子晶体光纤截面图 图图11 新型保偏光子晶体光纤截面图新型保偏光子晶体光纤截面图 四、四、常规能源有尽时，常规能源有尽时，光伏（电池）发展无了期光伏（电池）发展无了期u 二十一世纪将是能源危机和能源革命的世纪。众所周知，世二十一世纪将是能源危机和能源革命的世纪。众所周知，世界上已探明的石油存储量只能供应界上已探明的石油存储量只能供应4040至至5050年，出兵伊拉克，就是年，出兵伊拉克，就是为了石油不宣而战。世界上石油储量为了石油不宣而战。世界上石油储量67
19、%67%在中东，我国在中东，我国20042004年进年进口原油口原油1.21.2亿吨和成品油亿吨和成品油40004000万吨，万吨，8080的进口石油都须要经过的进口石油都须要经过马六甲海峡。有的国家已宣称为了马六甲海峡。有的国家已宣称为了“反恐反恐”，将驻兵马六甲海峡，将驻兵马六甲海峡，形势特别严峻。我国已探明煤炭储存量约形势特别严峻。我国已探明煤炭储存量约82008200亿吨标准煤，利用亿吨标准煤，利用目前的工艺技术，可以平安开采的总储量约目前的工艺技术，可以平安开采的总储量约15001500亿吨标准煤，亿吨标准煤，20042004年我国煤炭能源消耗为年我国煤炭能源消耗为19.619.6亿
20、吨标准煤，依据目前能源消耗亿吨标准煤，依据目前能源消耗增长的速率来计算的话，则我国的煤炭仅能够满足增长的速率来计算的话，则我国的煤炭仅能够满足30304040年的运年的运用。常规能源是地球用。常规能源是地球4646亿年形成过程中，太阳赐予地球能源的储亿年形成过程中，太阳赐予地球能源的储存，可是在我们几代人的发展过程中，就将这种常规能源消耗殆存，可是在我们几代人的发展过程中，就将这种常规能源消耗殆尽，这不仅危及到我国的持续发展，而且也是危及到中华民族的尽，这不仅危及到我国的持续发展，而且也是危及到中华民族的能否接着生存发展的大事。能否接着生存发展的大事。u我国已确定发展核电，在将来十几年内将兴建
21、约我国已确定发展核电，在将来十几年内将兴建约4040个百万千瓦级个百万千瓦级核电组，假如核电组，假如20202020年我国电力装机总量达到年我国电力装机总量达到9 9亿千瓦，则核电只亿千瓦，则核电只占总装机容量的几个百分点，但是预料我国在依据目前的耗能状占总装机容量的几个百分点，但是预料我国在依据目前的耗能状况比例上升，到况比例上升，到20202020年全国消耗常规能源为年全国消耗常规能源为6060亿吨，所排放的亿吨，所排放的CO2CO2将高达将高达200200亿吨以上，对人类的生存环境将造成严峻的影响。亿吨以上，对人类的生存环境将造成严峻的影响。我国自然铀资源短缺，大力进口自然铀，将会遇到更
22、为严峻的困我国自然铀资源短缺，大力进口自然铀，将会遇到更为严峻的困难，人们还寄予希望于钍，假如钍能发电，那将供应我国上千年难，人们还寄予希望于钍，假如钍能发电，那将供应我国上千年的能源需求，但是钍能否实现象铀一样的发电，目前尚无结论。的能源需求，但是钍能否实现象铀一样的发电，目前尚无结论。我国东海、南海的能源开发有待主动进行国际协作开发，其储量我国东海、南海的能源开发有待主动进行国际协作开发，其储量尚未可知。常规能源的消耗量不行逆转的，也是有尽时的。尚未可知。常规能源的消耗量不行逆转的，也是有尽时的。u 太阳能就是无污染的巨大能源，太阳实时赐予地球的能量是人太阳能就是无污染的巨大能源，太阳实时
23、赐予地球的能量是人类每天所消耗的能量的上万倍，其中类每天所消耗的能量的上万倍，其中70%70%以上的能量是赐予了大海，以上的能量是赐予了大海，陆地的降雨量、沿海的台风、飓风都是太阳能转化的表现形式。据陆地的降雨量、沿海的台风、飓风都是太阳能转化的表现形式。据专家计算，我国陆地每年接受太阳辐射的能量约为专家计算，我国陆地每年接受太阳辐射的能量约为2400024000亿吨标准亿吨标准煤，这是取之不尽、用之不竭的绿色能源。问题是应当尽快地研制煤，这是取之不尽、用之不竭的绿色能源。问题是应当尽快地研制出价格低廉、转换效率较高的光伏电池。目前的太阳能电池每三千出价格低廉、转换效率较高的光伏电池。目前的太
24、阳能电池每三千瓦约需一万美元，而三千瓦的太阳能电池约相当于一千瓦的火力发瓦约需一万美元，而三千瓦的太阳能电池约相当于一千瓦的火力发电，价格特别昂贵，远远地超过我们的国家和人民所能承受的极限。电，价格特别昂贵，远远地超过我们的国家和人民所能承受的极限。研制廉价和转化效率高的太阳能电池的历史使命就责无旁贷地落在研制廉价和转化效率高的太阳能电池的历史使命就责无旁贷地落在光电子科技工作者的肩上。北京交通高校为完成这一历史使命正在光电子科技工作者的肩上。北京交通高校为完成这一历史使命正在探究和探讨制作太阳能电池的新工艺、新路途和新方法。为了迎接探究和探讨制作太阳能电池的新工艺、新路途和新方法。为了迎接绿色能源时代的早日到来我们将全力以赴。绿色能源时代的早日到来我们将全力以赴。谢谢 谢！谢！