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光学工程:一门历史悠久而又年轻的学科

导读: 它的理论基础——光学,作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路,铸造了几何光学、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和与物质相互作用的关系。

  光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。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而曲折的发展道路,铸造了几何光学、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和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。

  光学工程发展概况与应用领域

  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。

  1、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。

  2、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。

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