0803光學工程一級學科簡介

0803一級學科〔中文〕名稱：光學工程〔英文〕名稱：OpticalEngineering一、學科概況主干學科經受了漫長的進展道路，鑄就了幾何光學、波動光學、量子光學及非線性光學，提醒了光的產生和傳播的規(guī)律以及光與物質相互作用的關系。在早期，主要是基于幾何光學和波動光學拓寬人的視覺力量，建立了以望遠鏡、顯微鏡、照相機、光譜儀和干預儀等為典型產品的光學儀器工業(yè)。這些技術和產業(yè)至今仍舊發(fā)揮著重要作用。上世紀中葉，產生了全息術和以傅里葉光學為根底的光學信息處理理論和技術，特別是上世紀六十年月初第一臺激光器的問世，實現(xiàn)了高亮度和高時空相干度的光源，使光子不僅成為了信息的相干載體而且成為了能量的有效載體。隨著激光技術和光電子技術的進展，光學工程已進展成為以光學為主，并與信息科學、能源科學、材料科學、生命科學、空間科學、周密機械與制造、計算機科學及電子技術等學科嚴密穿插和相互滲透的學科。它包含了很多重要的興學科分支，如激光技術、光通信、光存儲與記錄、光學信息處理、光電顯示、全息和三維成像、生物光子學、微納光子學、薄膜和集成光學、光電子和光子技術、激光制造技術、弱光與紅外熱成像技術、光電傳感與測量、光纖光學、自適應光學、光電子材料與器件、太赫茲光子學、光電子儀器與技術、空間與光學遙感技術以及綜合光學工程技術等。這些分支不僅使光學工程產生了質的躍變，而且推動建立了一個規(guī)模快速擴大的前所未有的現(xiàn)代光理、記錄，存儲、顯示和傳感等光電信息領域，具有數(shù)字化、集成化和微構造化等技術特征。二、學科內涵1.爭論對象1〕以光作為信息傳遞的媒介，對客觀事物與現(xiàn)象進展生疏與探究，特別是以光作為視覺及其它人身感官的2〕光的產生，如激光、LED及其它各種光源等；3〕光與物質相互作用的應用，如光敏探測器件、光刻蝕、光化工等；或以光作為能量的媒介及應用手段，如激光加工、激光核聚變、激光武器、能量光學等；4〕利用光學等效原理進展圖像及多維時空構造的觀看及處理，如微光夜視技術、變像管與高速攝影等。學時代。它是爭論光子的產生、傳輸、掌握〔光開關、光放大、光調制、光變頻、光波復用、光限制、光振蕩等、探測及其與物質〔光子本身、電子、原子、分子、激子、極化子等〕相互作用的科學。在〔如太陽能發(fā)電、激光核聚變、地下水下能源探測等二、學科內涵1.爭論對象1〕以光作為信息傳遞的媒介，對客觀事物與現(xiàn)象進展生疏與探究，特別是以光作為視覺及其它人身感官的2〕光的產生，如激光、LED及其它各種光源等；3〕光與物質相互作用的應用，如光敏探測器件、光刻蝕、光化工等；或以光作為能量的媒介及應用手段，如激光加工、激光核聚變、激光武器、能量光學等；4〕利用光學等效原理進展圖像及多維時空構造的觀看及處理，如微光夜視技術、變像管與高速攝影等。理論作為一門理工穿插的學科，光學工程學科的理論體系得到不斷地完善，其中包括以光作為信息傳遞的媒介，光電成像及光電信息的傳輸、存儲、處理、顯示理論；以光與物質的相互作用為根底，光的產生、光的傳輸、掌握及光信息探測理論與技術；以光子作為能量載體，光子與物質的相互作用理論及光能轉換理論與技術等。學問根底光學工程學科在長期的進展過程中形成了支撐學科體系的兩大學問根底，即以光作為信息傳遞媒介的光電信息技術與工程；以光與物質相互作用為根底的光電子技術與光子學。光學與光電子技術原理是光學工程學科的必備入門學問，光電成像原理、光電探測理論、光度學與色度學、光學信息處理、光通信技術、紅外與夜視技術、激光原理、光電子技術、光子學理論、生物光子學理論、光電子材料與器件等是光學工程學科的專業(yè)根底。更重要的是光學工程學科應高度重視系統(tǒng)分析與解決簡單光學工程問題的力量培育，即獵取學問的力量、應用學問的力量和創(chuàng)力量。光學工程學科是光學與工程相結合的學科，而光學是物理學的重要分支之一，因此從事光學工程學科的學習和爭論，必不行少地需要堅實的數(shù)理根底學問；光學工程學科具有鮮亮的學科穿插性和科技前沿性，它嚴密地與計算機科學、信息科學、微電子科學聯(lián)系在一起，因此，除光學工程學科的相關工程和技術科學根底學問外，還應有電子信息技術、計算機科學技術、儀器科學技術、微電子技術等工程與技術科學根底學問；光學工程學科具有明顯的推動社會進步的特征，尤其當前的光電子技術、光子技術等關系到現(xiàn)代科技、工業(yè)、農業(yè)和國防科技的進展，它的每一項爭論成果都將在轉變客觀世界的同時，不同程度地推動人類社會的文明與進步，因此需要有人文社會科學學問根底。爭論方法在光學工程學科產生和進展的過程中，消滅了重要的科學方法與科學思想，不僅推動了光學工程學科自身的進展，也使得它成為最具方法論性質的學科之一。光學工程學科在科學爭論過程中，具有方法論性質的主要方法有：數(shù)學物理方法：任何一個光學工程領域爭論的問題都可以通過建立一個數(shù)學物理模型進展描述、分析，也可以從數(shù)學物理模型的仿真分析中總結出指導實際光電器件和系統(tǒng)設計、開發(fā)和應用的根本規(guī)律，從而削減盲目性。系統(tǒng)科學方法：在光學工程學科的爭論中，其核心是將爭論的對象看成一個整體,以使思維對應于適當?shù)某橄蠹墑e上,抓主要沖突，力爭系統(tǒng)的整體優(yōu)化。首先從系統(tǒng)的觀點動身，考慮其組成局部或整個系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用；其次，在光學系統(tǒng)的設計過程中，影響因素極其簡單，有時甚至到達無從下手的程度，此時應抓住主要沖突，無視次要因素的影響是解決問題的關鍵；另外，追求光學系統(tǒng)的單項優(yōu)化指標，勢必會造成加工困難、本錢昂貴，但利用系統(tǒng)各局部優(yōu)缺點的相互補償，可得到最低本錢下最優(yōu)化方案。宏觀、微觀相結合的方法：光學工程領域爭論的問題既涉及宏觀的器件及所構成的簡單大系統(tǒng)，又涉及微觀光子－電子之間的相互作用。因此，要求從事該領域爭論工作的人員必需具備從宏觀到微觀，再從微觀到宏觀的爭論、分析和解決問題的方法。多學科融合、綜合集成方法：光學工程是以物理學一級學科〔技術為主要根底的穿插綜合學科，其學問領域涉及物理〔特別是光學、數(shù)學、電子技術、計算機科學、材料科學、周密機械、電子信息工程、掌握科學、通信等多學科，因此，任何一個光學工程爭論的對象都是多學科學問穿插、融合、綜合集成的結晶。這就必定要求從事該領域爭論工作的人員應當具備多學科穿插的學問和綜合集成的方法。5〕哲學的思維方法：從哲學的角度觀看，可以覺察光學工程領域爭論的問題很多都蘊涵著樸實的哲學原理和方法，如對光的波粒二像性理解、承受光學手段偵察對方的同時也為對方反偵察供給了可能，等等。這就要求從事該領域爭論工作的人員應當把握哲學的思維方法，能深刻理解沖突的雙重性以及相互轉化的方式和條件。三、學科范圍光學工程一級學科現(xiàn)下設光電信息技術與工程、光電子技術與光子學兩個重要學科分支，既有側重點，又有穿插，主要爭論方向有：光電信息技術與工程光電信息技術與工程學科分支以光作為信息傳遞的媒介，對客觀事物與現(xiàn)象進展生疏與探究，特別是光作為視覺及其它人身感官的延長，涉及圖像及多維時空信息的探測、成像、傳輸、存儲、處理、顯示和傳感等；利用光與物質的相互作用，產生光敏器件進展光電信息探測；利用光的等效性原理進展圖像及多維時空構造的觀看與處理等。其主要爭論內容為：光電儀器，光電成像技術與系統(tǒng)，光電檢測與光電傳感，光學技術與制造，輻射度學、色度學與光譜技術，光電材料與器件，大氣光學與自適應光學，空間與海洋光學，光信息處理技術，光存儲與顯示技術，紅外與夜視探測技術，光通信技術與器件，光纖光學與技術，環(huán)境光學與技術，視光學技術等。光電子技術與光子學光電子技術與光子學學科分支以光與物質的相互作用為根底，爭論光子的產生、傳輸以及掌握，如激光與發(fā)光光源，光放大與光的非線性效應等；爭論光能轉換形式，如激光制造技術，激光核聚變和光能應用等。以光子作為信息載體，爭論光子與物質的相互作用機理及其相關技術，如微構造光學與光集成，各類光子器件等。其主要爭論內容為：激光與光子學技術，激光應用技術，微納光子學與技術，生物與醫(yī)學光子學，光電子材料與器件，超快光子學，能量光子學與技術，紫外與X射線光學，微波光子學，量子光學與器件，紅外與太赫茲光子學等。四、培育目標學士學位：具有光學工程學科扎實的專業(yè)根底學問，較強的綜合和分析力量，能夠從事光學工程領域相關工作的特地優(yōu)秀人才。具體包括：應在光學工程學科領域具有較扎實的理論根底和較寬廣的專業(yè)學問，了解本專業(yè)的進展方向和學科前沿。有較強的工程實踐力量和工程創(chuàng)力量，有嚴謹求實的科學作風，初步把握一門外國語。學士學位獲得者應能從事本專業(yè)或專業(yè)方向方面的科學研究、工程設計、技術開發(fā)和技術治理等工作。碩士學位：具有光學工程學科系統(tǒng)、扎實的專業(yè)根底學問，具有學術爭論的根本力量和獨立從事光學工程領域爭論、開發(fā)工作的創(chuàng)型人才。具體包括：應在光學工程學科領域具有堅實的專業(yè)理論根底和系統(tǒng)的特地學問。生疏本學科領域的進展方向和學術爭論前沿，有較扎實的工程實踐力量，有獨立進展理論和試驗爭論的初步力量和從事技術開發(fā)的力量，有嚴謹求實的科學作風，把握一門外國語，碩士學位獲得者應能擔當本專業(yè)或相近專業(yè)的科研、教學、工程技術和治理工作。博士學位：具有全面、扎實的專業(yè)根底學問，在某一領域或方向上有深入而系統(tǒng)的爭論，具備獨立從事光學工程領域學術爭論和教學力量的高層次人才。具體包括：應在光學工程學科的爭論領域中具有堅實而寬廣的理論根底和系統(tǒng)深入的特地學問。生疏本學科領域的進展方向及國際學術爭論前沿，有扎實的工程實踐力量，能夠制造性地從事理論和試驗爭論并做出創(chuàng)性的成果，具有獨立從事科學爭論和技術開發(fā)的力量，有嚴謹求實的科學作風。應至少嫻熟地把握一門外國語，能嫻熟地閱讀本專