0803光学工程一级学科简介.doc

0803光学工程一级学科简介 一级学科（中文）名称：光学工程 （英文）名称：Optical Engineering 一、学科概况 光学工程是一门历史悠久而又与现代科学与时俱进的学科，它的发展表征着人类文明的进程，它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经历了漫长的发展道路，铸就了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学，揭示了光的产生和传播的规律以及光与物质相互作用的关系。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。这些技术和产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理论和技术，特别是上世纪六十年代初第一台激光器的问世，实现了高亮度和高时空相干度的光源，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发展，光学工程已发展成为以光学为主，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、生物光子学、微纳光子学、薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光制造技术、弱光与红外热成像技术、光电传感与测量、光纤光学、自适应光学、光电子材料与器件、太赫兹光子学、光电子仪器与技术、空间与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电子产业和光子产业，这些产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录，存储、显示和传感等光电信息领域，具有数字化、集成化和微结构化等技术特征。 新世纪以来，传统的光学系统不断地向智能化和自动化发展，继续发挥重要作用。现代光学大踏步地向光子学迈进，使光学进入光子学时代。它是研究光子的产生、传输、控制（光开关、光放大、光调制、光变频、光波复用、光限制、光振荡等）、探测及其与物质（光子本身、电子、原子、分子、激子、极化子等）相互作用的科学。在先进制造和国防技术等领域，以能量为主要特征的光子学，正在发挥巨大的作用。光学在空间探索中的应用促生的新学科方向——空间光学，以及集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统和光子学技术在信息科学中的应用，将成为今后光学工程学科的重要发展方向。此外，结合“新科技革命”，光学工程学科必将在能源与资源（如太阳能发电、激光核聚变、地下水下能源探测等）、信息技术（如无线光通信、光计算、云计算、物联网等）、先进制造（如激光加工、微纳加工等）重要基础科学（如对宇宙认识，对生命，对脑认知与研究等）等领域发挥重要作用。 二、学科内涵 1.研究对象 光学工程学科主要研究1）以光作为信息传递的媒介，对客观事物与现象进行认识与探索，特别是以光作为视觉及其它人身感官的延伸，包括图像及多维时空信息的传输、存储、处理、显示等；2）光的产生，如激光、LED及其它各种光源等；3）光与物质相互作用的应用，如光敏探测器件、光刻蚀、光化工等；或以光作为能量的媒介及应用手段，如激光加工、激光核聚变、激光武器、能量光学等；4）利用光学等效原理进行图像及多维时空结构的观察及处理，如微光夜视技术、变像管与高速摄影等。 2.理论 作为一门理工交叉的学科，光学工程学科的理论体系得到不断地完善，其中包括以光作为信息传递的媒介，光电成像及光电信息的传输、存储、处理、显示理论；以光与物质的相互作用为基础，光的产生、光的传输、控制及光信息探测理论与技术；以光子作为能量载体，光子与物质的相互作用理论及光能转换理论与技术等。 3.知识基础 光学工程学科在长期的发展过程中形成了支撑学科体系的两大知识基础，即以光作为信息传递媒介的光电信息技术与工程；以光与物质相互作用为基础的光电子技术与光子学。光学与光电子技术原理是光学工程学科的必备入门知识，光电成像原理、光电探测理论、光度学与色度学、光学信息处理、光通信技术、红外与夜视技术、激光原理、光电子技术、光子学理论、生物光子学理论、光电子材料与器件等是光学工程学科的专业基础。更重要的是光学工程学科应高度重视系统分析与解决复杂光学工程问题的能力培养，即获取知识的能力、应用知识的能力和创新能力。 光学工程学科是光学与工程相结合的学科，而光学是物理学的重要分支之一，因此从事光学工程学科的学习和研究，必不可少地需要坚实的数理基础知识； 光学工程学科具有鲜明的学科交叉性和科技前沿性，它紧密地与计算机科学、信息科学、微电子科学联系在一起，因此，除光学工程学科的相关工程和技术科学基础知识外，还应有电子信息技术、计算机科学技术、仪器科学技术、微电子技术等工程与技术科学基础知识； 光学工程学科具有明显的推动社会进步的