高压电危险！看这种技术如何有效监控

　　张荣：同学们，大家好！欢迎来到《大学》。

　　上一期给大家讲的是发光，我们叫做可见光，就是为了让人眼看到东西，所以用的主要是可见波段。但是还有一类应用，我们把它称之为信息光电子。事实上可见光之外，还有很多其他的成分。

　　比方说在红光之外叫红外光，在紫光之外叫紫外光。这些光在很多情况下，也都带着特殊的信息。所以从光的探测，从对这个信号进行跟踪的需要来看，我们不仅仅需要可见光，也需要对红外光和紫外光进行探测。

　　很早的时候，军事上就开始运用红外来引导导弹，导弹有一个红外的导引头。也正因为是红外的导引头，所以就出现了防这种导弹的技术，可以在飞机上撒一些锡箔，如果能够把飞机本身的红外光散射出去的话，那就有可能引导你的导弹向错误的方向飞去，从而保护自己。

　　我们有一些特殊的场合，它只有紫外信号，这个时候红外就派不上用场了。比方说在高压电周围，有的时候会看到高压电杆上面放电，物理学上称之为叫电晕。它是一种特殊的辉光放电，特殊的气体放电现象。电晕的主要成分就是紫外线。所以我们要想维护电网的安全就需要监控电晕，就需要监控它的紫外发光，如果我们有好的探测器，我们就能够对电网的安全进行更好地保障。

　　紫外技术非常重要，是全世界公认的战略性技术。关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。所以对于紫外探测这样一个高技术、战略性的技术，我们就得想办法把它攻克，掌握在自己手上，才能够在应用它的过程当中保障我们的安全。

你知道森林火灾如何预警，航船如何穿越迷雾安全靠岸吗？

　　在所有的紫外波段里又有一个非常特殊的波段，我们把它称之为叫日盲紫外波段，为什么叫日盲紫外波段呢？

　　我们地球上的光线主要来自于太阳光，但是太阳光射到地球表面的时候经过了大气层。其中有一层叫臭氧层，会吸收大量的紫外线。 但是它吸收的紫外线是特定波段的，到了地面上的时候，就没有这个波段的光子了。所以，国际上就把这个波段称之为日盲紫外波段。所谓“日盲”，就是你即使拿这个波段探测器对着太阳，也跟没太阳一样。

　　所以这个时候我们突然看到了，在这个波段里出现了信号，意味着它一定是一个人工信号，大自然没有嘛。所以，只要看到这个地方有信号，那十有八九它就是我要的目标。

　　日盲紫外的探测技术，对我们的国家安全，以及对我们的民用领域都非常重要。

　　紫外探测技术，可以用来导弹预警，导弹的尾焰有很强的日盲紫外信号。它还可以去监测高铁，如果接触出了问题，或者电器中间的一些元器件出了问题，它也会出现火花，也会出现电晕。这个会对高铁的运行造成一定的影响。所以对高铁的电工网进行巡检，也是它很重要的应用。天气预报节目里会经常说，森林防火。等它烧起来变成大片的火灾，那个时候要灭掉就很困难了。像美国加州的森林火灾都烧了好几个月才灭掉，损失非常大。当它还没有形成那么大的火点的时候怎么来监控？那么大一片林子不可能每个地方都派人去看，那就要靠紫外探测来实现。它会对早期的火点里非常微弱的紫外信号进行监测，一旦监测到就进行报警，你可以到那个地方去核实，那个地方是不是发生火灾了，这些都是非常重要的。

　　紫外探测技术还可以做导航。厦门港也是很大的港口，我们的港口会有雾天，大雾天里能见度很低，船就不能进来了，这就造成了港口的损失、船东的损失。所以大家都一直在想能不能有一个办法，把雾天也用起来，我们做了一个实验。

　　在青岛港，一样有雾，我们做了什么呢？通过一个人工光源，在靠岸的港口做成一个特定的、可以识别的紫外线的光源，用日盲紫外的成像放在船上。日盲紫外信号有一个很重要的特点，可以穿雾。它就可以通过监测远处岸上的日盲紫外的信号，对船本身进行准确的定位和导航，把这个信号传送给船的自动驾驶，它就可以沿着一个优化的航线慢慢地靠过来，最后的停泊精度可以达到多少呢？300米的船它的精度可以控制在40厘米以下，是非常精准的。所以青岛港因为用了这个技术，变成了一个全天候港。

　　它还可以做环境污染监测。我们现在的污染物，无论是化学污染物，还是污染水质的一些东西，它的吸收过程都是在紫外波段。对一些特定波长信号进行监测，从而准确地计算出这个水里面各种化学物质的含量，就可以对这个水质进行监测。现在这项技术已经相对成熟，在很多地方都已经推广了。

第三代半导体如何助力5G技术

　　航母技术里有一个叫电磁弹射，或者我们有一种新的武器叫电磁炮。它们都有一个共同的特点——需要瞬间输送巨大的能量。

　　【短片 电磁炮试射】

　　它就是因为把能量聚集起来，能够快速地把电功率输送到那个点上，这就都需要我们高功率的电力电子器件。

　　第三代半导体还可以做新的微波功率器件。微波功率器件有什么用？我们在座的同学每天都在用这个东西，就是手机。

　　手机为什么能够工作？是因为我们在周围布满了基站，这个基站信号和手机信号之间进行通信。通信的时候是手机把信号先送给基站，基站送给它的中央处理器，在它的骨干网之间完成交换，送给那头的手机，才完成了通信。所以大家可以想象一下，如果我们有更大功率的微波器件的话，那我们的基站就可以传送到更远的距离，我们就可以少一点基站。或者同样的基站我们就可以输送更高频率的信号。

　　我们现在发展5G技术，5G就意味着信号的频率更高，在这个过程当中就需要消耗更多的能量，需要更大功率的微波器件来进行处理，这些都是第三代半导体将来能用的地方。

　　在技术界有一个说法，叫做一代材料、一代技术、一代文明。所以新的材料就意味着我们可以把技术推上一个新的台阶，从而可以开辟很多新的应用。

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