现代光学前沿新兴分支学科共80页
光学工程学科发展动态
光学工程学科发展动态
光学工程学科发展动态主要表现在以下几个方面：
1. 光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等光电信息产业的发展：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。
2. 传统光学系统的智能化和自动化：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。
3. 平板显示技术与器件的发展：平板显示技术在近年来得到了快速发展，已经成为现代信息产业的重要组成部分。
光学工程学科在平板显示技术与器件的研究方面取得了显著成果，推动了整个产业的进步。
4. 光学生物医学领域的应用：光学生物医学领域的研
究涉及光学成像、光学诊断、光学治疗等多个方面。
光学工程学科在光学生物医学领域的应用取得了重要突破，为医学诊断和治疗提供了新的技术手段。
5. 环境监测与污染控制方面的应用：光学工程学科在环境监测与污染控制方面的应用也取得了显著成果。
例如，在空气质量监测、水质监测、气体检测等方面，光学技术已经广泛应用。
总之，光学工程学科发展动态主要表现在光电信息产业的发展、传统光学系统的智能化和自动化、平板显示技术与器件的发展、光学生物医学领域的应用以及环境监测与污染控制方面的应用等方面。
0803光学工程一级学科简介
0803光学工程一级学科简介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 Engine e ring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。
光学领域的创新
光学领域的创新
引言
光学是一门研究光的产生、传播、控制和检测的科学。
随着科技的发展，光学领域不断涌现出许多创新技术，这些技术在通信、医疗、能源、军事等多个领域都有广泛的应用。
本文将介绍一些光学领域的创新成果，并探讨其对未来的影响。
光纤通信技术的创新
光纤通信是光学领域的一个重要分支，它利用光波在光纤中的传输特性来实现信息传递。
近年来，光纤通信技术取得了显著的突破。
例如，研究人员成功开发出了一种基于光子晶体光纤的新型光纤，这种光纤具有更高的传输速率和更低的损耗，有望在未来的通信网络中发挥重要作用。
此外，量子密钥分发（QKD）技术也取得了重要进展，为未来的安全通信提供了新的可能性。
激光技术的突破
激光技术是光学领域的另一个重要方向。
近年来，激光技术在功率、波长和脉冲宽度等方面都取得了显著的突破。
例如，超快激光技术的发展使得我们能够观察到物质内部的微观过程，为材料科学、生物学等领域的研究提供了新的工具。
此外，高功率激光技术也在军事、工业等领域得到了广泛应用。
新型光学成像技术
光学成像技术在医学、生物学等领域有着广泛的应用。
近年来，新型光学成像技术不断涌现。
例如，超分辨率显微镜技术突破了传统光学显微镜的分辨率限制，使得我们能够观察到细胞内部的细微结构。
此外，基于人工智能的图像处理技术也在不断发展，为光学成像提供了更多的可能性。
结论
光学领域的创新为我们的生活带来了许多便利，同时也为科学研究提供了新的工具。
随着科技的不断发展，我们可以期待光学领域将会有更多的创新成果出现，为我们的未来带来更多的可能性。
光子学和光电子学的应用与前沿研究
光子学和光电子学的应用与前沿研究光电子学与光子学是现代光学研究的两个重要领域。
光子学是研究光的本质和现象，光电子学则是将光与电子相结合，利用光的性质来操控电子。
两个领域的发展极大地促进了信息通信、光存储、生物医药等领域的进步。
本文将从光子学和光电子学的基础理论入手，探讨它们在实际应用和前沿研究方面的发展。
一、光子学的基础理论和应用光子学是研究光的本质和现象的学科，主要包括电磁波的形成、传播、相互作用和控制等。
在光通信、光存储、太阳能等领域，光子学都有广泛应用。
在光通信领域，光子学开发了高速光通信与光纤通信等技术，极大地提高了信息传输速度和距离。
随着信息技术的快速发展，人们对带宽的需求也越来越高，因此光子学在信息传输方面的应用必将会更加普及。
在光存储领域，光子学的应用也非常广泛。
比如，其中的一种重要技术就是基于受控熔融的有机材料制成的光盘技术，可用于制作CD、DVD等。
这些碟片的优点包括便携性、易存储、可靠性高等。
而且，有机材料如草酸钇等还可用于实现光存储的三维映像效果。
在太阳能领域，光子学的应用也非常广泛，其中最为显著的就是利用太阳能光伏电池发电，这是光电子学领域最早成功的应用之一。
太阳能电池是把太阳能转化成电能的设备，其原理是将光子转化成电子，而这正是光子学的基础。
二、光电子学的基础理论和应用光电子学是研究利用光的性质来操纵电子的学科，主要涉及光电子材料、光电子器件、极端紫外和软X射线光源等领域。
在摄像、非接触式测距和感应、激光加工等领域，光电子学都有广泛应用。
在无人驾驶和智能技术领域，光电子学有着广泛应用。
无人驾驶需要运用到摄像技术，从而实现对周围环境和行驶路线的准确判断。
而激光雷达技术也是无人驾驶设计中的重要组成部分，设计师可以利用低功耗的光电子技术来实现对车辆周围环境的精准测量和判断，有利于提高车辆运行的安全性和稳定性。
在医学影像诊断方面，光电子学也有着广泛应用。
光声成像技术是光电子学应用于医学影像诊断最为重要的技术之一。
光学在科技前沿的应用
光学在科技前沿的应用光学作为一门研究光的传播、变化和控制的学科，在科技前沿扮演着重要的角色。
光学的应用涉及众多领域，如通信、医学、计算机科学等，为人类的生活和科学研究带来了巨大的便利和进步。
光学在通信领域的应用是不可忽视的。
光纤通信作为一种高速、大容量的传输方式，已经成为现代通信的主要方式之一。
光纤的传输速度快、数据容量大，可以满足人们对于高速、稳定的通信需求。
光学的应用还包括激光通信技术，激光光束的方向性强，传输距离远，可以实现高速的数据传输。
光学在医学领域的应用也非常广泛。
例如，激光在眼科手术中的应用，激光技术可以精确地切割角膜，用于近视、远视等眼科手术，提高手术的安全性和效果。
另外，光学成像技术在医学影像学中的应用也非常重要，例如X光、CT、MRI等技术都是基于光学原理进行图像的获取和分析，用于医学诊断和治疗。
光学在计算机科学领域也扮演着重要的角色。
光学存储技术是一种利用激光在光记录介质上进行信息存储和读取的技术。
相比传统的磁存储技术，光学存储技术具有更大的存储容量和更快的读写速度。
此外，光学传感器技术也在计算机视觉和人工智能领域得到了广泛应用，例如光学传感器可以用于图像识别、手势识别等方面，为智能设备的开发和应用提供支持。
光学在能源领域的应用也具有巨大潜力。
太阳能光伏发电是一种利用光能转化为电能的技术，光伏电池的工作原理就是光的吸收和电子的运动。
光学技术可以提高光伏电池的转化效率，降低成本，促进太阳能的开发和利用。
此外，光学还可以用于光热能转换，利用光能产生高温，用于加热、蒸发等工艺过程。
除了以上几个领域，光学在科技前沿还有许多其他重要的应用。
例如，光学与量子技术的结合，正在推动量子计算、量子通信等领域的发展。
光学显微镜技术的不断进步，使得科学家可以观察到更小的物体和更细微的结构。
此外，光学仪器的发展也为科学研究提供了强大的工具，例如激光干涉仪、光谱仪等，可以用于材料表征、光谱分析等方面。
光学专业的就业方向及前景
光学专业的就业方向及前景光学专业是研究光传播、光学现象和光学设备的一门应用科学。
随着现代技术的发展和应用领域的拓宽，光学专业的就业前景也变得越来越广阔。
本文将探讨光学专业的就业方向及其未来的发展前景。
1. 光学工程师光学工程师是光学行业中最核心的职业之一。
光学工程师通过研究光学理论和技术，设计、开发和改进光电子设备、光学仪器和光学系统。
他们可以在光电子公司、光学仪器公司、科研院所和通信公司等行业就业。
随着信息技术的快速发展，光纤通信和激光技术得到广泛应用，对光学工程师的需求也日益增加。
在光纤通信领域，光学工程师可以参与光纤传输系统的设计和优化，提高传输速率和质量；在激光技术领域，他们可以参与激光器的设计和制造，用于医疗、材料加工、测量和通信等领域。
2. 光学研究员光学研究员是从事光学学术研究和科学创新的专业人士。
他们可以在大学、研究院所和科技企业等单位从事科研工作。
光学研究员通常参与光学领域的基础研究和应用研究，探索新的光学现象、发展新的光学理论和设计新的光学设备。
他们的研究成果可以应用于光纤通信、光学仪器、光学传感、光学显微镜、激光技术等领域，对推动光学技术的发展和创新起到重要的作用。
3. 光学制造工程师光学制造工程师负责光学元件、光学系统和光学仪器的设计、加工和制造。
他们可以参与光学元件的加工技术研发、光学设备的组装和调试，以及光学系统的集成和测试等工作。
光学制造工程师在制造工艺、设备和工具的研发和改进方面起着关键的作用。
随着科技进步的推动，光学制造工程师需要不断创新和改进，提高生产效率和产品质量。
4. 光学应用工程师光学应用工程师是将光学技术应用到实际工程项目中的专业人士。
他们可以参与光学传感技术的开发和应用、光学仪器的应用、光学成像系统的设计和优化等工作。
随着人工智能、无人驾驶、新能源等技术的发展，光学应用工程师在各个领域的应用需求也在增加。
他们可以参与无人驾驶汽车的光学传感系统的研发，提高辨识度和安全性；他们也可以参与太阳能光伏系统的设计和优化，提高能量转化效率。
光学交叉研究中的信息科学技术
光学交叉研究中的信息科学技术光学交叉研究属于一种交叉学科，它主要借助于信息科学技术来实现光学的高效利用和应用。
作为一种新兴领域，它已经逐渐成为了科学研究和发展的热点领域。
今天，我们将主要介绍光学交叉研究中的信息科学技术。
1. 光学交叉研究中的信息科学技术的概述光学交叉研究中的信息科学技术主要是将信息科学的理论、方法和技术应用到光学研究的方方面面中。
这些技术可以包括诸如数字光学、光学成像、复杂光学系统的仿真和设计、光学数据的编解码与存储、光学信号处理等等。
这些技术的出现，大大提高了光学研究的效率和精度。
在工程应用中，可以减少生产过程中的浪费和错误，提高产品的质量。
但是值得注意的是，光学交叉研究也有它自身存在的问题。
最根本的问题是如何在不同学科的交叉领域中做到知识和技术的紧密结合，以取得更好的研究效果。
此外，光学交叉研究的领域非常广泛，这给科学家的研究提出了更高的要求。
因此，在这一领域中还有很多的问题需要解决，以逐步推进研究的进展。
2. 数字光学在光学交叉研究中的应用数字光学，是光学交叉研究中最重要的分支之一。
它使用计算机和数字技术，对光学信号进行数字处理和转换。
通过这些技术，就可以实现信号的精确控制和处理，并将其转化为图像、视频、声音等多样化的信号形式。
数字光学在军事、医学、工业和科学研究等领域的应用非常广泛。
例如在科学研究中，它可以用来进行光学形变测量、光学相位控制、光学成像、光学信息处理、自适应光学、数字全息等等研究。
它的优点是可以高度精确地定量描述受测样品的变化，从而有效地利用光学元件和设备的能力。
3. 光学成像和全息成像技术光学成像为任意二维对象提供了三维展现的功能。
它可以将图像转化成数字形式，并将图像数据传送到电子显示器或计算机内存中进行处理。
光学成像技术是广泛应用于工业和科学研究领域的工具。
它可以使用光源或其他光学仪器来产生光学影像，这些影像可以用来识别不同种类的物质或了解材料的内部组成。
对EugeneHecht第四版《Optics》的评介-南开大学图书馆
关于Eugene Hecht 的第四版《Optics》张立彬（教育部南开大学外国教材中心副教授）张功（南开大学泰达应用物理学院）Eugene Hecht所编《Optics》是几十年来美国高校最流行的光学教材之一，至今仍被世界各国广泛使用和广为称道，在1974-2006年间，该书被译成6种语言，被世界各国发行57个版本，并被全世界1497个图书馆收录.该书1974年发行第一版，至今已出至第四版.我国首次中译本出版于1979年，由秦克诚、詹达三、林福成等译.它除了传统内容之外，还反映了现代光学的基本内容，全书基本覆盖了我国光学课程的主要教学内容，课程体系也和我国的光学教学相接近.按“光学”课程的教学要求，张存林对其进行了针对性的改编，使该书在保持原来特色的基础上具有很强的教学适用性，张存林的改编版发行于2005年.原版第四版由世界著名出版商Addison-Wesley 于2002年出版发行，ISBN号为0-321-18878-0，全书共13章，698页.一、作者简介Eugene Hecht 是位于美国纽约的Adelphi 大学物理系最受欢迎的教授，主要教授大学物理和光学课程.Eugene Hecht对于物理与数学、物理与艺术之间的关系造诣极深，著作颇丰.自1967年以来，他共写了97部作品，这些著作被译成10种语言，全世界7870个图书馆藏有他的著作，其中最经典的便是他编写的这本光学教材.除此之外，他还编著了《Schaum's outline of theory and problems of college physics》，《Schaum's outline of theory and problems of optics》，《Physics : calculus》，《Physics in perspective》，《Physics : algebra，Physics》等经典教材.为此，Eugene Hecht 在1989年度获得了美国艺术图书奖.二、教材的总体架构与内容简介Eugene Hecht 第四版《Optics》主要内容分为四部分：第一部分（1-4章）主要介绍了光学基础知识，为后面的内容提供一些预备知识；第二部分（5-6章）介绍了几何光学的内容；第三部分（7-12章）是物理光学的内容；第四部分（13章）是现代光学的内容.每章最后都有一定量的习题，用于读者练习，全书的最后还附有部分习题的详细解答.书的最后除了参考文献之外，还列出了名词索引，便于读者快速查阅.附录1为电磁理论，包括麦克斯韦方程的微分形式及其推导过程，和电磁波动方程及其推导过程；附录二为基尔霍夫衍射理论.第一部分介绍了光学的基础知识，作者首先在第一章回顾了光学的历史，从公元前1200年古埃及讲起，直到20世纪的光学，其中提到了毕达哥拉斯、德谟克利特、柏拉图、亚里士多德、阿尔哈曾、开普勒、伽利略、笛卡尔、费马、牛顿、惠更斯、菲涅尔、麦克斯韦和爱因斯坦等人对光学的研究和贡献. 第二章介绍了波动的知识，包括简谐波、叠加原理、复数表示、平面波、球面波和柱面波，以及三维波动微分方程.第三章主要介绍了电磁理论、光子和光的基础知识，包括电磁理论的基本定律（法拉第感应定律、安培环路定理、高斯定理、麦克斯韦方程等）、电磁波、辐射和量子理论基础，其中还介绍了经典理论和量子理论对光的描述以及对比，和光的传播等.第四章介绍了光的传播，包括散射、反射、折射以及对他们的处理方法，还有光与物质相互作用的一些日常现象.第二部分在第五章主要介绍了几何光学的内容，包括透镜、棱镜、光阑、光学系统、光纤光学、波前重塑等，详细叙述了光在这些元件和系统中的传播规律和处理方法，最后介绍了引力透镜效应.第六章是几何光学的深入拓展，介绍了厚透镜和透镜组、解析法光线描迹、像差、GRIN（梯度折射率）系统 .第三部分是所有光学教材的重点内容—物理光学.为了更好地学习干涉、衍射和偏振，作者首先在第七章独立介绍了光的叠加规律，包括同频率和不同频率光波的叠加、非简谐周期波和非周期波的傅里叶处理方法.第八章论述偏振，内容非常全面，包括偏振光的性质、起偏器、二向色性、双折射、散射和偏振、反射引起偏振、延迟器、圆起偏器、多色光的偏振、旋光性、感生光学效应—光调制器、液晶、偏振的数学描述.第九章论述干涉，先介绍干涉条件，再分别论述分波前干涉仪与分振幅干涉仪，再讨论干涉条纹的类型与位置，最后论及多光束干涉.在干涉的应用方面，介绍了单层膜和多层膜的应用、干涉量度学的应用.第十章论述衍射，分别讨论了夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射，基尔霍夫标量衍射理论，最后还介绍了边界衍射波的内容.第十一章讨论了傅里叶变换及其在光学中的应用，即傅里叶光学.第十二章介绍了相干理论，包括可见度、互相干函数和相干度的问题.第四部分是第十三章，主要介绍了现代光学的内容，包括激光、光信息、全息术和非线性光学.此内容可使读者了解现代光学的发展，开拓读者的光学视野.三、该书特色3.1 内容全面、丰富,编排合理Eugene Hecht 第四版《Optics》的内容极为丰富，他不仅包括所有光学教材共有的几何光学和物理光学传统内容，还在本书前几章介绍了光学的基础预备知识，如光学简史、波动和电磁理论，这为读者学习后面的光学主题知识打下了基础.这是非常重要的，因为许多读者之前并没有掌握波动和电磁理论，这会导致后面的干涉、衍射、偏振和傅里叶光学的学习会很吃力，所以先引入波动和电磁理论是非常必要的.在进入干涉衍射偏振之前，单独列出一章（第七章）介绍叠加原理，所以该书这样安排也是很合理的.另外，对于光学的部分—几何光学和物理光学，该书每一章节的知识都非常细致和丰富，几乎比国内任何一本光学教材内容都丰富.最后，该书除了传统内容之外，还反映了现代光学的基本内容.如第三章光学冷却，第五章光纤光学、波前重塑、引力透镜效应，第六章梯度折射率系统，第七章超光速与亚光速，第八章延迟器、光调制器和液晶，第九章单层膜和多层膜的应用、雷达干涉仪，第十章零阶贝塞尔光束和第十三章.3.2语言生动、讲解清楚、图片丰富全书图片非常丰富，而且清晰、美观与准确，使读者非常容易理解，表格也直观简练.新版更是重画了100多张图片并添加了许多新的图片.书中大量的公式推导思路清晰、简单明确，没有过于高深的数学推导，参数运用恰当，使学生主要关注了光学的物理意义，而非舍本逐末.3.3 本书的几个思想在几乎光学的各个方面，突出原子散射的中心角色；尽早地使读者从傅里叶理论的角度深刻理解光学；从书的一开始就明确了光的量子本质.四、该书的社会反映和适用对象十年来，该书一直在众多的光学教材中处于领导地位，它以一种活泼的易于理解的方式论述，它以其精确、权威、全面的视野和出色的配图而著称.第四版更新了一些图例、图片，并补充了光学领域的最新进展。