光学与光子学-美国不可或缺的关键技术

摘要第1章 绪论1.1 研究意义1.2 使能技术1.3 经济问题1.4 全球视野1.5 教育的重要性1.6 未来的发展第2章 光子学对国民经济的影响2.1 引言2.2 光子经济学：激光器案例研究2.2.1 激光技术对经济的影响2.2.2 早期激光器的研发投资2.2.3 早期激光器市场2.2.4 国际对比2.2.5 激光器案例研究结论2.3 评估光子学的经济影响力——美国的行业收入、就业和研发投资2.4 政府和工业界资助的光子学研发资金及联邦政府提供的光学资金2.5 美国自1980年以来光子学创新领域的变革2.6 光学行业的风险投资2.7 技术市场、知识产权和美国大学的技术特许2.8 协同研发模式及其对光子学创新的意义2.8.1 半导体制造技术联盟2.8.2 美国光电产业发展协会2.8.3 美国国家纳米技术计划2.9 简要评述2.9.1 拟定的国家光子学计划2.10 本章研究成果2.11 建议第3章 通信、信息处理和数据存储3.1 引言3.1.1 通信3.1.2 信息处理3.1.3 数据存储3.2 影响案例：互联网3.3 技术进步3.3.1 通信3.3.2 网络3.3.3 研发示范领域3.3.4 信息处理3.3.5 数据储存3.4 制造业3.4.1 通信3.4.2 信息处理3.4.3 数据储存3.5 经济影响3.5.1 美国和世界其他地区之间的比较3.6 研究成果和结论3.7 建议和重大挑战性问题第4章 国防与国家安全4.1 引言4.2 光学和光子学对防御系统的影响4.3 技术概述4.3.1 《驾驭光：21世纪的光学科学与工程》问世以来光学相关研究的变化4.3.2 把握*新技术进步，获取发展机遇4.4 加工技术4.5 美国的全球地位4.6 研究成果和结论4.7 建议和重大挑战第5章 能源5.1 引言5.2 太阳能发电5.2.1 光伏系统5.2.2 聚光太阳能发电系统5.2.3 混合系统5.2.4 与现有和潜在的其他燃料来源相比，太阳能发电的平准化成本展望5.3 固态照明5.4 研究成果5.5 建议和重大挑战性问题第6章 健康与医疗6.1 引言6.2 技术对医学影响之历史概况6.3 现代医疗实践中的光学和光子学6.4 技术进步拓展了光子学的新应用6.5 技术进步为光子学在未来应用提供契机6.5.1 核酸序列检测和突变检测6.5.2 通过蛋白质和组织阵列进行蛋白质组学分析6.5.3 高通量筛选技术6.5.4 流式细胞术质谱分析6.5.5 眼科学6.5.6 图像引导外科手术（IGS）技术6.5.7 双能CT和定量图像分析6.5.8 再生医学中的生物医学光学6.5.9 研究中的生物医学光学6.6 研究成果6.7 建议第7章 先进制造业7.1 引言7.2 光子技术领域中的生产与创新：三个案例研究7.2.1 显示器7.2.2 太阳能电池7.2.3 用于通信系统的光电元件7.2.4 三个案例的异同7.3 光学领域的先进制造技术7.3.1 光学表面7.3.2 非球面透镜7.3.3 制造工艺和装备7.4 光子学在制造业中的应用7.4.1 光刻技术7.4.2 激光器在制造业中的应用7.5 增材制造7.5.1 立体光刻7.5.2 选择性激光烧结技术7.5.3 激光工程化净成形技术7.6 光电子技术与美国制造业的未来7.6.1 大批量生产7.6.2 小批量生产7.7 美国制造业劳动力7.8 研究成果7.9 建议和重大挑战第8章 先进光子测量技术与应用8.1 引言8.2 光学和光子学对传感、成像与计量学的影响8.3 技术概览8.4 自“驾驭光”研究以来的变化8.4.1 国际单位制（SI）定义的变化8.4.2 通过生成高次谐波分量开发阿秒脉冲串8.4.3 利用啁啾脉冲放大技术的极端条件台式设备8.4.4 纳米光学和等离激子光子学、负折射率材料和变换光学8.4.5 光量子状态的形成、控制及其探测方面的进展8.4.6 利用光学综合孔径雷达实现高分辨率遥感8.4.7 自适应光学技术的进展8.4.8 从*新研究进展中把握技术机遇8.4.9 制造业8.5 美国的全球地位8.6 研究成果8.7 建议和重大挑战第9章 战略性光学材料9.1 引言9.2 能源应用9.3 新颖结构：亚波长光学、超材料和光子晶体9.4 纳米结构材料面临的技术挑战9.5 生命科学与合成生物学中的光学材料9.6 研究成果9.7 建议第10章 显示技术10.1 引言10.2 不久的将来10.3 显示器概览10.3.1 液晶显示器10.3.2 触摸显示器10.3.3 OLED显示器10.3.4 柔性显示器10.3.5 投影显示器10.3.6 三维全息显示器10.4 显示器产品制造10.5 研究成果10.6 建议附录A 任务声明及介绍性信息A.1 背景A.2 引言A.3 任务声明A.4 委员会附录B 缩略语附录C 附加技术范例C.1 使能技术C.2 国防和国家安全C.2.1 监视C.2.2 夜视C.2.3 激光测距仪、指示器、干扰发射机和通信器C.2.4 激光武器C.2.5 光纤系统C.2.6 特殊技术C.3 能源C.3.1 太阳能技术成本C.3.2 太阳能-风能混合系统C.3.3 太阳能辅助技术C.4 健康与医疗C.4.1 光学和光子学在急诊室中的应用C.4.2 光学和光子学在诊断过程中的应用C.4.3 人类基因组计划取得的成果C.4.4 生物医学光学在日常生活中的应用C.4.5 通过蛋白质和组织阵列进行蛋白质组学分析C.4.6 眼科学C.4.7 内窥镜手术的进步C.4.8 氧饱和度测量方面的进展C.4.9 研究中的生物医学光学C.5 先进制造C.5.1 数控磨削和抛光C.5.2 聚合物成型C.5.3 玻璃成型C.5.4 磁流变抛光C.5.5 单点金刚石车削C.5.6 光学涂层C.5.7 计量学C.5.8 衍射光学元件和微光学元件的灰阶光刻C.6 显示技术C.6.1 液晶显示器中的偏振技术C.6.2 液晶显示器中的三维技术C.6.3 其他三维显示法C.6.4 触摸显示器C.6.5 显示框C.6.6 OLED显示器C.6.7 柔性显示器附录D 各委员会委员履历