当今社会的发展已经进入了绿色环保、可持续的信息时代，科技创新起着引领作用，绿色的新型能源、大容量信息的高速安全传输是两大主流创新技术，其研发与进展尤其引人注目。但它们的发展都离不开功能材料（光传导材料、锂离子化合物等）的研制和功能器件（半导体器件与芯片、固体激光器、传感器和探测器等）的制造，这不仅涉及固体性质、固体微观结构及其各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的基础研究，还需要高新技术来支撑，以实现材料与器件制造的工艺需求。本书作为新工科大学物理学专题的专著，包括基础知识、绿色能源和多维度光信息传输三部分。基础知识部分包括近代物理基础和从半导体材料到芯片，绿色能源部分包括水电、风电、光伏和核电以及以锂电池为代表的新型固体电池，多维度光信息传输包括固体激光器、光纤通信技术、相干光通信、自由空间光通信和量子计算与通信技术。 本书可作为从事现代光通信技术和新能源开发应用的研究人员及工程技术人员的参考书，也可以作为大学物理的专题读物，为相关专业的本科生开设专题讲座，拓宽学生的视野。

第1章 近代物理学基础
1.1 电磁波的产生和传播
1.1.1 从电磁振荡到电磁波
1.1.2 偶极振子发射的电磁波
*1.1.3 赫兹实验
1.1.4 光波属于电磁波
*1.1.5 电磁波理论
1.2 现代物理学的建立
1.2.1 经典物理学的成熟标志——三次大综合
1.2.2 迈克耳孙莫雷实验光速不变
1.2.3 相对论的创立过程
1.2.4 量子力学的诞生
1.3 狭义相对论的时空观
1.3.1 伽利略变换
1.3.2 相对论的基本假设洛伦兹变换
1.4 相对论动力学
1.4.1 相对论中的质量和动量
1.4.2 相对论中的质能关系
1.4.3 相对论的应用
1.5 经典量子论
1.5.1 黑体辐射普朗克量子化
1.5.2 光电效应与光的粒子性
1.5.3 康普顿效应
1.5.4 氢原子模型和氢原子光谱
*1.5.5 原子能级的测量
1.6 德布罗意波 物质的波粒二象性
1.6.1 物质波
1.6.2 电子衍射实验
1.6.3 不确定关系
1.7 量子力学基础
1.7.1 波函数及其统计诠释
1.7.2 薛定谔方程
1.7.3 定态薛定谔方程的应用
*1.8 原子的量子理论
1.8.1 氢原子
1.8.2 多电子原子中的电子分布
参考文献
附加读物 量子力学两大学派的关键人物
第2章 从半导体材料到芯片
2.1 半导体电子结构
2.1.1 晶态固体的基本性质
2.1.2 晶体中的电子状态 能带结构
2.1.3 本征半导体和杂质半导体
2.2 pn结和其他半导体器件
2.2.1 pn结
2.2.2 三极管
2.2.3 MOS场效应管
2.3 集成电路
2.3.1 半导体芯片制造工艺
2.3.2 集成电路与半导体芯片
2.3.3 集成电路设计与IP设计技术
2.4 光刻技术
2.4.1 光刻技术的发展史
2.4.2 光刻原理与技术
2.4.3 EUV光刻机
2.4.4 国内芯片产业的挑战
参考文献
第3章 零碳能源
3.1 绿色环保的风力发电
3.1.1 风能利用及风力发电历史
3.1.2 风力发电原理与效能分析
3.1.3 风电机组
3.1.4 风力发电的发展趋势及挑战
3.2 可持续的水力发电
3.2.1 水力发电的原理与基本类型
3.2.2 水力发电机的结构
3.2.3 水轮发电机的工作原理
3.3 清洁高效的核电能
3.3.1 核裂变和核聚变的基本原理
3.3.2 轻核聚变
3.3.3 压水堆核电站
3.3.4 核电站按反应堆类型分类
3.3.5 核电站安全保障系统
3.3.6 我国核电的发展
3.4 取之不尽的太阳能
3.4.1 太阳能与太阳辐射
3.4.2 太阳能电池工作原理
3.4.3 光伏发电技术与分类
3.4.4 光伏发电技术的应用
3.4.5 太阳能热水器工作原理
参考文献
第4章 纳米科技与锂离子电池
4.1 纳米技术概述
4.1.1 纳米材料与技术的发展概要
4.1.2 纳米材料的特性
4.1.3 纳米材料的分类与制备
4.2 典型的纳米材料与器件
4.2.1 纳米磁性材料
4.2.2 纳米陶瓷材料
4.2.3 碳纳米材料
4.2.4 纳米膜
4.2.5 纳米电子技术
4.2.6 纳米材料在生物医学的应用
4.3 介孔材料
4.3.1 两类介孔材料
4.3.2 MCM-41有序介孔材料
4.4 纳米结构的自组装和模板合成技术
4.4.1 纳米结构的自组装
4.4.2 厚膜模板合成纳米阵列
4.4.3 有序介孔材料的应用
4.5 锂离子电池概况
4.5.1 锂离子电池的特点
4.5.2 锂离子电池的种类
4.5.3 锂离子电池的优点和用途
4.5.4 锂离子电池的发展历史
4.6 锂离子电池的工作机理及其组成结构
4.6.1 正极材料制备及其工作机理
4.6.2 锂离子电池的负极材料
4.6.3 电解液
4.6.4 隔膜
4.6.5 锂离子电池充电方法
4.7 锂电池生产工序
4.7.1 前段工序
4.7.2 中段工序
4.7.3 后段工序
4.8 全固态锂电池
4.8.1 全固态锂电池的原理
4.8.2 全固态电池的性质
4.8.3 全固态电池的用途
4.8.4 全固态电池实用化的研究
参考文献
第5章 光纤通信技术
5.1 激光的基本原理
5.1.1 自发辐射和受激辐射
5.1.2 粒子数反转与光放大
5.1.3 光学谐振腔
5.2 半导体激光器
5.2.1 半导体产生受激辐射的条件
5.2.2 半导体激光器的工作原理
5.2.3 激光的特性和应用
5.3 信息传输的主力军——光纤通信
5.3.1 发展历程
5.3.2 光纤通信原理
5.3.3 数字光接收机
5.4 光纤传输机理
5.4.1 光射线的传播定律
5.4.2 光纤传输机理的射线理论
5.4.3 阶跃型光纤的波动光学理论
5.5 光纤放大器
5.5.1 EDFA光纤放大器的工作原理
5.5.2 光纤放大器的构成及泵浦方式
5.5.3 光纤放大器的应用
名人堂：光纤之父高锟与光纤通信