光电子学与光学

光电子学与光学一、工程定义工程名称：光电子学与光学根底产业和高技术及根底科学涉及的主要学科：微电子学与固体电子学〔国家重点工程主要争论方向：型光电子材料、器件及其集成技术有机光电子学光波导及光纤器件光电子器件理论争论、CAD非线性光学材料与系统

设计及信息处理二、工程背景工程建立意义近年来，信息技术的蓬勃开展对人类社会产生了巨大的影响。它不但转变了人们的生活方式，而且确立了以信息产业为核心的现代产业构造。信息技术是一个包含了材料科学、计算机科学、电子科学、光学、信息猎取、处理与传输等多门学科的综合性的技术领域。信息技术对经济建立、国家平安乃至整个国家的开展起 着关键性的作用，它是经济开展的“倍增器〞和社会进步的“催化剂〞，是表达一个国家综合国力和国际竞争力的重要标志。 在迄今为止的人类历史上，没有一种技术象信息技术这样能够引起社会如此广泛、深刻的变革，在20世纪末和21世纪前半叶，信息技术乃是社会开展最重要的技术驱动力。目前，全球信息业飞速开展，要在国际竞争舞台立于不败之地，必需有自主学问产权的技术和产品，必需有具争论成果。我国是开展中国家，与经济兴盛国家相比，在开展高技术、推动产业化过程中，不行防止地会遇到更多的困难和障碍，在发挥优势实现跨越式开展中，必需要以坚强的国家意志为根底，发挥政府导向作用，调动各方面乐观性，实行统筹规划，集中资源，以保证信息技术实现跨越式开展。建立一个有自主技术、高度兴盛的光通信、光存储、光显示等信息产业是至关重要的。光子已成为信息的重要载体，光电子学与光学作为信息技术的重要组成局部之一，已经越来越引起人们的重视与关注。人们不断地探究着光的本质，争论光子的产生、传输、存储、显示和探测的机理与技术。近年来，随着与化学、材料科学、微电子学、分散态物理学、磁学等学科的穿插渗透日趋广泛深入，很多的学科快速开展起来，产生了诸多有用性极强的技术。光电子学与光学在空间、能源、材料、生物、医学、环境科学、遥感、通信、计量等领域有着宽阔的应用前景，已贯穿整个社会经济开展的方方面面，成为社会进步的重要技术支撑。光电子学与光学学科群经过近五十年的开展，在科学争论、人才培育和试验教学等方面均取得了巨大成就。在型光电子材料与器件、有机光电子学、半导体器件物理、非线性光学及系统集成等方面积存了丰富的科研经受， 着多项国家重大和重点工程。其依托单位之一的集成光电子学国家重点试验室是国家首批特地从事光电子学研究的国家重点试验室之一，其争论领域不断扩大，经多年来国家和部门投资建立，已成为我国光电子根底争论基地，在某些争论领域处于国内高校的领先地位。本学科群具有一批老中青相结合、年龄构造合理的学术梯队，形成了精干、高效、有经受和分散力的争论群体。具有跟踪国际前沿科学争论、承担国家级重大和重点争论工程、高水平人才培育的力量。国际水平光电子学与光学学科〔既包含理论上的突破，又包含材料的觉察、技术的制造和制造〕直接关系到信息产业、电子工业、航天工业、机械工业、自动化、国防工业等国民经济各个部门的开展水平，它是衡量一个国家是否为兴盛国家或是否具有现代化水平的重要标志。 在国外始终是热门学科，特别是兴盛国家起步早，投入资金雄厚，把它放在极其重要的地位，是世界名牌大学和研究机构重点建立和争论的学科之一。其主要表现在以下几个方面：在信息技术领域方面，美国、西欧国家及日本一直是高技术的领导者和信息产品市场的开拓者和占据者；从世界各国制造专利的申请上看，信息技术领域的创造专利绝大局部被欧美、日本等兴盛国家的一些科研机构及大公司所把握，在国内信息及电子技术领域所授权的创造专利有近3/4是国外申请的；在人才占有方面，欧美、日本拥有国际上80%以上的信息技术领域的顶尖人才，从争论团队来看，著名高校、争论机构和生产商绝大多数集中在欧美、日本等国。由于本工程建立学科属于根底和应用根底争论， 水平以在国际高影响因子的 SCI 刊物发表文章以及产业化程度作为重要的衡量指标。美国、德国、加拿大、日本等多个争论机构在上述争论领域中均作出了精彩的国际先进水平的成果，局部尖端产品已投放并且占据市场。仅以南加州大学为核心的美国 5所著名大学联合建立的光子工艺中心为例，美国已建立了假设干个光子学技术中心；德国政府已确定光子学是 21世纪初为保持德国在国际市场上先进地位至关重要的九大关键技术之一； 日本早在1981年通产省就雄心勃勃地联合13家大公司投入1.5亿美元组建了光子技术争论所；澳大利亚集中 10个重要单位的力气成立了光子联合争论中心，重点开拓信息技术和产品。国内水平自从“八五〞以来，对国民经济开展有直接影响的信息产业等领域，国家格外重视，在一些高校和争论机构组建了该学科，并赐予了政策倾斜和财政支持，制造了良好的开展空间，各方面争论工作均取得了显著进展，取得了很大的成绩。如北京大学在GaN宽带半导体材料和器件、清华大学和南京大学在SiGe超晶格材料和器件方面都做出了很DFB激光器与调制器的单片集成等方面取得很大进展。信息技术的特点是根底和应用争论并重。综合根底争论水平与国外差距较小，有的争论方向甚至处于国际前沿。但由于设备条件差、人才缺乏、资金缺乏，在深入研究和推动产业化方面与国外相比有较大差距。三、工程现有根底工程建立学科由光学、微电子学与固体电子学、信息与通信工程三个二级学科组成。既有根底理论争论——非线性光学与系统、半导体器件物理；又有应用根底争论——型光电子材料器件及其集成技术、有机光电子学、光波导及光纤器件、光电信息处理，经过几十年的建立与开展，根本上形成了理论争论、应用技术争论与产业开发并举的科学争论和教学体系，在科研、教学、人才培育、学术沟通等各方面均取得了显著成绩。微电子学与固体电子学学科点 61 生，81 年被评为我国首批半导体物理与半导体器件物理博士授权点开场招收博士争论生， 95 点学科，97 年调整为微电子学与固体电子学专业， 2002年被评为国家重点学科。87 年与清华大学、中科院半导体所联合建立“集成光电子学国家重点联合试验室〞，又一次为本学科点开展供给了良好的机遇。 80 年月中期曾提出的波导互补原理和器件构造，研制了“分段压缩平面共腔条形半导体激光器〞，改善了器件模式特性，获国家制造三等奖和电子部科技成果一等奖，并获我国半导体器件的第一个制造专利；“可见光阶梯衬底内条形激光器〞92年获国家制造三等奖用卤化物气相外延在GaAs衬底上生长高质量InP 薄膜〞中心锥形槽状光敏门极大功率光控双向晶闸管〞，“JE-TGS-〔a〕型氢气敏感元件〞，“JE-TGS-〔c〕型氧气敏感元件〞均先后获国家创造四等奖。98 年获国家教委科技进步二等奖；构造有机发光器件的争论方面近年来 SCI收录论文58篇，2000年获中国高校自然科学二等奖。除这些水平较高的应用根底争论外，还有高技术争论，如 “光波导、光电子集成器件计算机关心分析〞 96年获国家教委科技进步一等奖“构造GaAs超辐射发光管〞“半导体激光器牢靠性检测〞获国家教委科技进步三等奖。目前紫外写入光纤光栅技术已以技术入股方式和吉林省电子集 团签约，注册了“吉林省光信电子〞，产品有望在近期投放市场；半导体激光器超高速电光采样技术可以对 GaAs高速集成电路芯片内部特性进展检测，已在电子部13所应用，取得良好效果。光学学科创立于1953年，1984年获硕士学位授予权，1993 年获博士学位授予权，1999 年被评为吉林省重点学科，2001 年“相干光及原子分子光谱〞被确定为教育部重点试验室〔筹〕。原子相干光学争论方面，在国际上率先实现了无反转光放大的试验观测，引起国际学术界高度干烧孔效应〞、“半导体量子阱材料中的光开关〞和“等离子体中的电磁感应光透亮〞等课题取得了很多国际水平的成果，发表学术论文三十余篇。通信与信息系统学科79年开场招收争论生，86年成为博士学位授权点，1999 年被评为吉林省重点学科。80年月初期，在国内领先开场争论晶体管低频噪声，对 GM噪声、1/f噪声进展了系统的争论,提出了准确的测定方法和系统,取得了行业公认的成就,获电子部科技成果二、三等奖各一项。90 年月对晶体管噪声与缺欠之间关系进展了争论，提出了晶体管低频噪声筛选方法并在国防工业上得到了应用，获国家制造奖三等奖。 90 年月初期，对信息处理核心问题――谐波信号参量估量进展了深入争论。提出了非对称分布、非高斯噪声背景下谐波信号参量估量的预滤波ESPRIN后来，又提出了复过程高阶累积量投影定理，定义了特别的四阶累积量用预滤波和预白化方法解决了任意分布非高斯噪声背景下谐波参量估量问题，在国内外产生肯定的影响；90 年月末期，对乘法噪声背景下的谐波信号参量估量进展了争论，提出了互可混的概念，定义了特别的六阶时间多矩谱，解决了零均值乘性噪声背景下的谐波信号参量估量问题。本建立工程学科目前共有教师 116名，其中教授38名，博士争论生导师19名，已形成了老中青结合、梯队构造合理、学术思想活泼的一支争论队伍。本建立工程学科争论领域不断扩大，形成多个争论方向，受到国内外同行专家的高度重视，尤其在半导体光电子学、原子相干光学的某些领域处于国内高校领先地位。目前共承担的主要科研工程有国家重点根底争论“973〞工程二级子课题3863〞工程4项，国家自然科学基金大陆香港合作工程 2项国家自然科学基金重大工程子工程3项，国家自然科学基金重点工程2项、面上工程25项，还有信息产业部、教育部、吉林省、国际合作等工程40余项，我们所承担的科研工程都是国家信息产业开展所急需的关键技术工程。本建立工程学科争论成果共获国家自然科学四等奖11项，国家制造奖72324项，出版著作和教材17部，在国内外学术刊物和会议发表论文1500 余篇，一些论文发表在Phys.Rev.，Phys.Lett.,Z.Phys., Opt.Commun.，Appl.Phys.Lett., IEEEJ.Quan.Electron., J. Appl.Phys., Electron. Lett. 等国际著名刊物上，在国内外有较大影响。本建立工程学科现已培育出博士争论生 102名硕士369名,出站博士后争论人员4名。四、工程建立目标和主要建立内容〔一〕工程建立目标吉林大学光电子学与光学建立工程的建立目标是： 密把握学科国际国内开展动向、结合国家国民经济和社会开展需求，努力做出原创性的争论成果，解决涉及国家长远开展和国家平安的战略性、前沿性和前瞻性的理论和关键技术问题，开展具有自主学问产权的高技术，培育高技术产业生长点，为我国信息产业的开展做出奉献。把工程建立学科建成为我国光电子学与光学 基地，对外学术沟通的窗口，并在国际学术界占有一席之地。在人才培育方面，使本工程建立学科成为我国光电子学与光学领域从事科学争论、试验教学和产业开发的高层次专业人才的重要培育基地。〔二〕主要建立内容主要争论方向——型光电子材料、器件及其集成技术。重点研究基于型半导体光电子材料、低维纳米构造材料的各种型光电子器件以及集成器件。与之相对应的主要争论内容为：型宽带隙半导体 ZnO材料与紫外光电器件、窄带隙GaTe、InAs等材料与中红外光电器件以及酞菁纳米构造功能材料和分子光电器件等 材料与器件及其集成技术的争论。——有机光电子学。上个世纪末有机材料开场在光电子技术中崭露头角，由于它可以制作在 ITO 玻璃、Si等多种衬底上，甚至还可以制成柔件，与半导体工艺兼容，再加上加工简洁、本钱低等优点使得它在光显示、光波导、以及高速光调制器和光开关中越来越受人关注。本争论领域亲热关注这一重要开展动向适时地开展了有机光电子材料的根底争论，及其在平板显示、光波导器件中的应用争论。其争论方向包括有机 /聚合物电发光器件物理、设计与应用，聚合物波导阵列光栅〔 AWG〕和有机电注入激光器。——光波导及光纤器件。光纤及无源器件是形成光信息宽带网络得根底元件。近十年来，随着信息量的不断扩大，DWDM 技术的开展可以说是日月异，特别是支持该技术的两项核心技术即光纤放大和复用 /解复用技术开展尤为快速。其中光纤放大带宽从30nm的C波段开展到S、C、L波段的180nm，复用/解复用器已由滤波片形、光纤光栅形快速向AWG形开展，现单一器件通道达400，多器件复用通道可达 1000。本领域主要以各种光纤光栅为核心，充分发挥紫外激光微细加工技术得优势，重点研究高起点无源器件，增益平坦宽带光纤放大器、紫外写入AWG根底技术及MOEMS光通信器件等。——光电子器件理论争论、CAD设计及信息处理。本争论领域贯穿光电子器件根底理论争论、牢靠性争论、CAD 设计及集成系统的内部动态检测，形成一个系统的光电子器件及系统研制开发支撑体系，为现有光电子器件性能优化和器件的研制供给重要的理论依据、 测手段，具有重要建立意义。其争论内容包括型半导体CAD设计争论、半导体激光器牢靠性争论和高速集成电路芯片内部动态检测技术争论。——非线性光学材料与系统。非线性光学材料与系统的争论方向是针对既有重要科学价值又与高科技产业亲热相关的光与各种材料相互作用根本问题确定的。 包括：可调谐近、中红外激光的争论、甲烷气体探测的研究、以光纤激光器为根底的紫外光源系统的争论、有机非线性光学材料争论、可调谐上转换紫外光纤激光争论和非线性光学系统的同步化争论。学术队伍建立和学术沟通建立一支精干、高效、富有朝气和活力的科学争论群体，培育和造就一批年富力强、学术思想活泼的年轻学术带头人。学术队伍中拥有1~2名中国科学院或中国工程院院士，25名左右博士争论生导师，100名左右的教授和副教授，及工程技术人员，教师 队伍中具有博士学位的占70%以上。聘请国际知名的专家学者担当客座教授，联合进展科学争论、培育和指导学生。乐观举办和参与国内与国际高水平学术会议。开展形式多样、内容广泛的学术沟通及合作，进一步提高