讲座-光学工程学科前沿

若尔斯阿尔费罗夫
基尔比
赫伯特克勒默
1997诺贝尔物理学奖获得者
1997年：美国的朱棣文、威廉· 菲利普斯和法国的科 恩· 塔诺季，表彰他们在发展用激光冷却和陷俘原子的方 法方面所做的贡献。
朱棣文
威廉· 菲利普斯
科恩· 塔诺季
物理之光（诺贝尔物理奖之光学）
2009 - Charles K. Kao, Willard S. Boyle, George E. Smith 1937 - Clinton Davisson, George Paget Thomson 2005 - Roy J. Glauber, John L. Hall, Theodor W. Hänsch 1936 - Victor F. Hess, Carl D. Anderson 2001 - Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl E. Wieman 1930 - Sir Venkata Raman 2000 - Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer, Jack S. Kilby 1929 - Louis de Broglie 1997 - Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji, William D. Phillips 1927 - Arthur H. Compton, C.T.R. Wilson 1994 - Bertram N. Brockhouse, Clifford G. Shull 1924 - Manne Siegbahn 1989 - Norman F. Ramsey, Hans G. Dehmelt, Wolfgang Paul 1923 - Robert A. Millikan 1988 - Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger 1922 - Niels Bohr 1986 - Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer 1921 - Albert Einstein 1981 - Nicolaas Bloembergen, Arthur L. Schawlow, Kai M. Siegbahn 1919 - Johannes Stark 1978 - Pyotr Kapitsa, Arno Penzias, Robert Woodrow Wilson 1918 - Max Planck 1974 - Martin Ryle, Antony Hewish 1917 - Charles Glover Barkla 1971 - Dennis Gabor 1915 - William Bragg, Lawrence Bragg 1966 - Alfred Kastler 1914 - Max von Laue 1964 - Charles H. Townes, Nicolay G. Basov, Aleksandr M. Prokhorov 1912 - Gustaf Dalén 1961 - Robert Hofstadter, Rudolf Mössbauer 1911 - Wilhelm Wien 1955 - Willis E. Lamb, Polykarp Kusch 1908 - Gabriel Lippmann 1953 - Frits Zernike 1907 - Albert A. Michelson 1950 - Cecil Powell 1902 - Hendrik A. Lorentz, Pieter Zeeman 1944 - Isidor Isaac Rabi 1901 - Wilhelm Conrad Röntgen
光学工程学科动态
刘卫国 2011年9月28日
内容
1. 2. 3. 4. 国内光学工程学科现状 光学工程学科的内涵 光学工程学科发展的新机遇 西安工业大学的光学工程学科
1、国内光学工程学科现状
光学工程学科分布
浙江大学、北京理工大学、西安电子科技大学、 南京理工大学、同济大学、复旦大学、西北工业 大学、长春理工大学、华中科技大学、国防科技 大学、重庆大学、上海理工大学、中国兵器科学 研究院、中山大学、燕山大学、山东大学、福建 师范大学、西安交通大学…共35所 西安工业大学
学位授予
博士： 2008：85 2009：200 2010：235 硕士： 2008：280 2009：来自百度文库30 2010：1161
2、光学工程学科内涵
二级学科设置 光信息技术 光电信息工程 光电子技术 光电材料 光电成像信息工程 光电工程 光电技术 光机电一体化 光纤光学 光信息科学与技术 光学技术与工程 光学仪器 光电检测技术 光电器件与探测技术 光电信息系统工程 光电信息处理与通信网络技术 光电仪器及技术 光电科学与工程 光伏技术与应用 光通信 光纤通讯技术 光学计量与测试 光学技术与光电仪器 技术光学与系统 气动光学 生物光学检测与成像 生物医学光学与视觉光学 微光机电系统 物理光电子学 信息光学技术 信息光学与工程光学技术 颜色科学与图像技术 医学光子技术与仪器 印刷光学工程
深空探测
“勇气”号火星探测器中， 装有全景照相机和红外探测 微型热辐射分光计，用于探 测火星上的岩石和土壤区域； 末端工具“手臂”之一为显 微镜成像仪，能以几百微米 的超近距离对火星岩石纹理 进行细致观察，还装有穆斯 堡尔分光计和阿尔法粒子X射 线分光计，进一步分析岩石 构成。这是一台多功能、智 能化光学成像光谱仪。
内窥镜
Laser Assisted In-Situ Keratomileusis
激光手术刀
先进制造：原位精密测量
激光加工：切割 焊接
信息显示领域
www.fudan.edu.cn
红外遥感：关系到国家航空/航天安全
探测方： 对目标的识别从 单一波段向微波/红 外/可见光多波段发 展。 防探测方： 对目标进行多波段 隐身。
嫦娥一号工程
2007年10月24日18时 05分 发射 11月7日正式进入工作 轨道
嫦娥一号携带的科学仪器
2007年11月26日
全球军事通信网络系统
国际上对我国的限制
红外光子器件不能 出口到中国!
美国光科技产业结构
2002年 500亿美元
3、光学工程学科发展的新机遇 ——国家工程的实施
激光冷却
半导体 激光器 2000年
量子光学 精密测量 技术 2005年
光纤通信 CCD 2009年
1997年
2009年诺贝尔物理奖获得者
高锟1933年生于中国上海，人称“光纤之父”，曾任香港中文大学校 长。博伊尔1924年出生于加拿大阿默斯特，史密斯1930年出生于美国纽 约，两人发明CCD图像传感器时均供职于美国贝尔实验室。诺贝尔科学 奖通常颁发给年龄较大的科学家，因为获奖成果都经过了几十年的检验。
光学工程学科内涵
光学制造、光电材料、光电探测、信息处理 激光与红外、夜视技术、短波、太赫兹 微纳米光学、光子学 光纤技术、光通信技术 海洋与空间、环境与能源、生物光学技术 瞬态光学 光度与色度
光学工程学科内涵
二级学科的整合： 光电信息技术与工程 光电子与光子学技术
光学的近代发展与诺贝尔物理奖 诺贝尔物理奖
Theodor W. Hansch (1941-) 亨施 Max-Planck-Institut fü Quantenoptik r Garching, Germany; Ludwig-Maximilians-Universit?t Munich, Germany "for their contributions to the development of laser-based precision spectroscopy, including the optical frequency comb technique
Micro-optoelectronic systems
Plasma and Thin Film Technology
Ion beam assisted evaporation Magnetron sputtering Ion beam sputtering Filtered arc plasma deposition Plasma enhanced CVD_ for optics
获奖成就：光纤通讯、精细光谱技术、激光冷却、中子散射、电子光学、激光光 谱学、光电子谱技术、光全息、激光、氢原子光谱、核磁共振、电子衍射、宇宙 射线、光散射、电子波动性、光电效应、原子光辐射、光谱分裂、X射线衍射、黑 体辐射、彩色照相、发现X射线，等
40/106!
摘自并补充：“从诺贝尔物理学奖看光学的发展”， 李多，等，《大学物理》 25，42（2006）
Eric A.Cornell
Wolfgang Ketterle
Carl E. Wieman
一种新的物质状态: “碱金属原子稀薄气体的玻色－爱因斯坦凝聚”。
2000诺贝尔物理学奖获得者
2000年诺贝尔物理学奖授予三位科学家，表彰他们在移动电话及半导体 研究中获得突破性进展。他们分别是俄罗斯圣彼得堡约飞物理技术学院 的若尔斯阿尔费罗夫、美国加利福尼亚大学的赫伯特克勒默和德州仪器 公司的杰克S基尔比。 他们的工作奠定了现代信息技术的基础，特别是他 们发明的快速晶体管、激光二极管和集成电路(芯片)。
高锟
乔治· 史密斯 George E. Smith
威拉德· 博伊尔 （Willard Boyle）
2005年诺贝尔物理奖获得者
Roy J. Glauber (1925-)格劳伯 Harvard University Cambridge, MA, USA “for his contribution to the quantum theory of optical coherence John L. Hall (1934-)霍尔 University of Colorado, JILA; National Institute of Standards and Technology Boulder, CO, USA
中国 “科学时报”
(2001/4/27)
全文翻译
“科学美国人”
专题文章
“光的胜利”
光刻机：微电子产业的“心脏”
光通信：重要的IT产业领域
宽带光网络的核心光学器件：窄带滤波器
超窄带 “光子门”
0.8nm 4谐振腔 146层
生命与健康领域
激光清除血 管内阻塞物
正常细胞和肿瘤细胞
红外吸收谱的比较
“ We're moving from an electronic world to an optical world ” “ The only technology that can solve the bandwidth problem is photonics. ”
“我们正从一个电子世界走向光的世界” “解决带宽问题的唯一技术是光子学”
2001年诺贝尔物理学奖获得者
2001年诺贝尔物理学奖由3位物理学家共享。获得者为美国科罗 拉多大学的埃里克· 康奈尔（Eric A.Cornell）教授、美国麻省理工学院 的沃尔夫冈· 克特勒（Wolfgang Ketterle ）教授和美国科罗拉多大学 的卡尔· 维曼（Carl E. Wieman）教授，他们的主要研究工作为原子物 理领域中的"稀薄碱性原子气体的玻色爱因斯坦冷凝态的研究"和"对冷 凝物的早期基础研究工作"。
光与现代生活
光科技
国家重大需求
信息 生命科学 光传感/照明 制造业 国防 光学元件/复杂系统 教学/科研
精密
空间 能源 印刷 医疗 材料
微电子 化学 环境
加工
生物 工程
工程
保护
光科学与技术应用范围
核技术 防灾
农业
生态 环境
资源 生命 科学
遥感
遥测
保护
军事
通信 计量
信息科学
美国“今日物理”专题文章，2001
极紫外光刻光学系统
高分辨对地观测成像系统
惯性约束核聚变—神光系统
惯性约束核聚变—神光系统
1. 西安工业大学的光学工程学科
学科基地
薄膜与光学制造技术教育部重点实验室 薄膜与光学检测陕西省重点实验室 光学先进制造技术陕西省工程技术中心 中白高技术合作研究中心
主要研究方向： Plasma and thin film technology Optical fabrication and metrology