光学工程

光学工程

中文名 光学工程
外文名 opticalengineering
修业年限 四年
类别2 全光信号处理及网络应用技术
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设立背景

在早期,主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力,建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术和工业至今仍然发挥着重要作用。上世纪中叶,产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理的理论和技术。特别是六十年代初第一台激光器的问世,实现了高亮度和高时一空相干度的光源,使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体,随着激光技术和光电子技术的崛起,光学工程已发展为光学为主的,并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支,如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质上的跃变,而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学产业和光电子产业。

学科简介

光学工程(英语:optical engineering)是指把光学理论应用到实际应用的一类工程学。光学工程设计光学仪器,例如镜头、显微镜和望远镜,也包括其他利用光学性质的设备。此外,光学工程还研究光传感器及相关测量系统,激光、光纤通信和光碟(例如CD、DVD)等。

因为光学工程设计及开发的元件需要利用光来达到特定目的,因此光学工程需要了解光的本质,知道在实验室可以达到的极限。而实务上也需要考虑可用技术、材料、成本及设计方法等。光学工程和其他工程领域类似,也会用电脑来辅助设计过程。可能配合仪器使用、用做光学模拟、光学系统设计及其他应用中。工程师也常会使用试算表及编程语言等工具,当然光学工程师也常会使用针对光学设计的工具或套装软件。

光学工程计量学会利用光学方式进行量测,用像激光散斑干涉仪仪器量测微振动,或是用量测折射的仪器量测不同物体的特性。

发展历程

近些年来,在一些重要的领域,信息载体正在由电磁波段扩展到光波段,从而使现代光学产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。这些产业一般具有数字化、集成化和微结构化等技术特征。在传统的光学系统经不断地智能化和自动化,从而仍然能够发挥重要作用的同时,对集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统的研究和开拓光子在信息科学中作用的研究,将成为今后光学工程学科的重要发展方向。

平板显示技术与器件

平板显示是采用平板显示器件辅以逻辑电路来实现显示的。由于其电压低、重量轻、体积小、显示质量优异,无论在民用领域还是在军用领域都将获得广泛应用。该方向主要从事发光与信息显示前沿科学问题。既包括发光显示材料(有机材料、无机材料及其相关复合等材料),又包括诸多(场发射、等离子体、发光二极管、液晶及电致发光等)显示器件等方面的研究。

全光信号处理及网络应用技术

主要研究光通信网络、光纤传感及生物医学光子学领域的前沿课题——光分组交换全光网的网络技术及支撑光分组交换的全光信号处理技术,如光弹性分组环光纤通信网、全光缓存技术、光开关、光逻辑、光信头识别、分布式光纤传感系统、光纤性能在线检测、光纤技术在生物医学光子学中的应用等。

光电检测技术

主要研究先进制造技术、轨道交通等工程领域内各种几何及物理量的光电检测机理、方法、技术与实现途径,并采用各种信息与信号处理方法与技术来获得各种评价参数,最终实现对重要零部件与设备关键参数及缺陷的实时检测与故障诊断,确保其运行安全。

生物分子光探测技术

采用先进光电子学技术,以朊病毒、HIV等重要病毒为模型,开展病毒与细胞的相互作用机制、免疫保护机制研究,开展生物大分子的探测、分子相互作用识别等先进技术研究,发展快速检测技术。开展新型病毒载体、真核表达载体技术的研究。开发新型疫苗和药物。

光电子材料与器件

太阳能电池技术,主要研究先进的晶硅太阳电池工艺,以及单晶硅/非晶硅异质结(HIT)太阳电池技术、非晶硅薄膜太阳电池技术、有机薄膜太阳电池技术、染料敏化太阳电池技术、宽带吸收增强太阳电池技术等。

研究稀土发光、半导体发光、白光LED照明、无汞荧光灯、光学薄膜基本设计、光存储、光电探测等材料及光电器件,研究这些材料和器件的新技术和新工艺以及它们的应用。

光物理学

光物理学(optical physics)研究电磁辐射的生成与性质、电磁辐射与物质之间的相互作用,特别是其控制与操纵。它与一般光学、光学工程不同的方面是在于它比较专注于发现与应用新光学现象;但在光物理学、应用光学、光工程学之间,并没有太大的区别,因为光工程学所发展出来的元件、应用光学找到的实际用途,都是光物理学的基础研究所必需的前提,而这基础研究又导致发展出新元件与新用途。研究员时常会同时参与基础研究与应用发展的各种计划,例如,史蒂芬·哈瑞斯做实验发现了电磁感应透明现象,他又与莱娜·豪合作对于慢光(slow light)技术的发展贡献良多。

从微波到X射线,横跨整个电磁波谱,对于每一个频率,研究者尝试发展出具有更优良性质的发光源。线性与非线性光学过程、光谱学都囊括在光物理学内。研究者会对于各种线性或非线性光学过程做详细分析。激光与激光光谱学的研究成果已彻底地拓宽了光学的工作范围。量子光学、飞秒光学也是光物理学的重要研究领域。孤独原子对于强劲与超短时电磁场的非线性响应、原子-腔相互作用、电磁场的量子性质,这些高阶论题近期也是光物理学的重点项目。其它重要领域包括纳米光学测量所使用的崭新光学技术、衍射光学、低相干干涉测量术(low-coherence interferometry)、光学相干断层扫描、近场显微镜(near-field microscopy)等等。光物理学的研究成果,时常会促成通讯业、制药业、制造业和甚至娱乐业的惊人进展。

培养目标

学位设置

博士学位

与博士学位研究领域有关的专业课;与博士学位研究工作有关的国际发展动态综述;由教授主持,博士研究生定期报告研究工作的进展。

硕士学位

基础理论课 应用光学和光学仪器,高等物理光学,现代光学实验,光电子学,光谱学,量子电子学,数字图象处理,工程数学。

专业课

光学设计,激光原理和技术,导波光学,薄膜光学,光学材料与工艺,辐射度学和色度学,傅里叶光学,光学信息处理,非线性光学,量子光学,光通讯原理,计量、检测和传感技术,光学计量与测试。

主要相关学科

物理学,仪器科学和技术,电子科学与技术,计算机科学与技术,机械工程,信息与通信工程,材料科学与工程,生物医学工程。

学科排名

2012年教育部官方学科排名

教育部学科评估是教育部官方按照国务院学位委员会的要求对全国各高校的所有一级学科进行的综合性排名,是评价大学的唯一具有官方性质的排名,分别于2002年、2007年、2012年进行了三次。

信息领域主要的一级学科共有4个,分别是:0809电子科学与技术、0810信息与通信工程、0811控制科学与工程、0812计算机科学与技术。这四个一级学科覆盖面广、积淀深厚、发展迅速、热门度高、开设广泛,是信息领域的核心学科,也是中国各大高校——尤其是C9高校和其他985高校重点发展的对象,因而竞争极其激烈。此外,0803光学工程、0835软件工程这两个小学科也属于信息领域。

本一级学科中,全国具有“博士一级”授权的高校共38所,本次有25所参评;还有部分具有“博士二级”授权和硕士授权的高校参加了评估;参评高校共计38所。 注:以下相同得分按学校代码顺序排列。

学校代码及名称

学科整体水平得分

10335      浙江大学 89

10487      华中科技大

10056      天津大学

87

90002      国防科学技术大学

84

10055      南开大学

83

10213      哈尔滨工业大学

10614      电子科技大学

81

10007      北京理工大学

80

10288      南京理工大学

10004      北京交通大学

78

10186      长春理工大学

10252      上海理工大学

10285      苏州大学

10005      北京工业大学

77

10006      北京航空航天大学

75

10610      四川大学

10246      复旦大学

74

10293      南京邮电大学

73

10422      山东大学

10075      河北大学

71

10141      大连理工大学

10217      哈尔滨工程大学

10701      西安电子科技大学

10356      中国计量学院

69

10423      中国海洋大学

10699      西北工业大学

10028      首都师范大学

67

10559      暨南大学

10110      中北大学

66

10112      太原理工大学

10681      云南师范大学

10144      沈阳理工大学

64

10152      大连工业大学

10295      江南大学

10320      江苏师范大学

10475      河南大学

10490      武汉工程大学

10513      湖北师范学

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重点学科

学校代码及名称

学科整体水平得分

10335      浙江大学 89

10487      华中科技大

10056      天津大学

87

90002      国防科学技术大学

84

10055      南开大学

83

10213      哈尔滨工业大学

10614      电子科技大学

81

10007      北京理工大学

80

10288      南京理工大学

10004      北京交通大学

78

10186      长春理工大学

10252      上海理工大学

10285      苏州大学

10005      北京工业大学

77

10006      北京航空航天大学

75

10610      四川大学

10246      复旦大学

74

10293      南京邮电大学

73

10422      山东大学

10075      河北大学

71

10141      大连理工大学

10217      哈尔滨工程大学

10701      西安电子科技大学

10356      中国计量学院

69

10423      中国海洋大学

10699      西北工业大学

10028      首都师范大学

67

10559      暨南大学

10110      中北大学

66

10112      太原理工大学

10681      云南师范大学

10144      沈阳理工大学

64

10152      大连工业大学

10295      江南大学

10320      江苏师范大学

10475      河南大学

10490      武汉工程大学

10513      湖北师范学

考研院校

光学工程国家重点学科名单

拥有光学工程国家一级重点学科的高校:

清华大学,北京协和医学院-清华大学医学部
北京理工大学
南开大学
天津大学
长春理工大学
南京理工大学
浙江大学
华中科技大学
国防科学技术大学

词条图册

清华大学,北京协和医学院-清华大学医学部
北京理工大学
南开大学
天津大学
长春理工大学
南京理工大学
浙江大学
华中科技大学
国防科学技术大学

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