0803光學工程一級學科簡介
一級學科（中文）名稱：光學工程
（英文）名稱：Optical Engineering
一、學科概況
光學工程是一門歷史悠久而又與現代科學與時俱進的學科，它的發展表征著人類文明的進程，它的理論基礎——光學，作為物理學的主干學科經歷了漫長的發展道路，鑄就了幾何光學、波動光學、量子光學及非線性光學，揭示了光的產生和傳播的規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能力，建立了以望遠鏡、顯微鏡、照相機、光譜儀和干涉儀等為典型產品的光學儀器工業。這些技術和產業至今仍然發揮著重要作用。上世紀中葉，產生了全息術和以傅里葉光學為基礎的光學信息處理理論和技術，特別是上世紀六十年代初第一臺激光器的問世，實現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發展，光學工程已發展成為以光學為主，并與信息科學、能源科學、材料科學、生命
科學、空間科學、精密機械與制造、計算機科學及電子技術等學科緊密交叉和相互滲透的學科。它包含了許多重要的新興學科分支，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模迅速擴大的前所未有的現代光電子產業和光子產業，這些產業的主體集中在光信息獲取、傳輸、處理、記錄，存儲、顯示和傳感等光電信息領域，具有數字化、集成化和微結構化等技術特征。
新世紀以來，傳統的光學系統不斷地向智能化和自動化發展，繼續發揮重要作用。現代光學大踏步地向光子學邁進，使光學進入光子學時代。它是研究光子的產生、傳輸、控制（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。在先進制造和國防技術等領域，以能量為主要特征的光子學，正在發揮巨大的作用。光學在空間探索中的應用促生的新學科方向——空間光學，以及集傳感、處理和執行功能于一體的微光學系統和
光子學技術在信息科學中的應用，將成為今后光學工程學科的重要發展方向。此外，結合“新科技革命”，光學工程學科必將在能源與資源（如太陽能發電、激光核聚變、地下水下能源探測等）、信息技術（如無線光通信、光計算、云計算、物聯網等）、先進制造（如激光加工、微納加工等）重要基礎科學（如對宇宙認識，對生命，對腦認知與研究等）等領域發揮重要作用。
二、學科內涵
1.研究對象
光學工程學科主要研究1）以光作為信息傳遞的媒介，對客觀事物與現象進行認識與探索，特別是以光作為視覺及其它人身感官的延伸，包括圖像及多維時空信息的傳輸、存儲、處理、顯示等；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行圖像及多維時空結構的觀察及處理，如微光夜視技術、變像管與高速攝影等。
2.理論
作為一門理工交叉的學科，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基礎，光的產生、光的傳輸、控制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。
3.知識基礎
光學工程學科在長期的發展過程中形成了支撐學科體系的兩大知識基礎，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基礎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知識，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基礎。更重要的是光學工程學科應高度重視系統分析與解決復雜光學工程問題的能力培養，即獲取知識的能力、應用知識的能力和創新能力。
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研究，必不可少地需要堅實的數理基礎知識； 光學工程學科具有鮮明
的學科交叉性和科技前沿性，它緊密地與計算機科學、信息科學、微電子科學聯系在一起，因此，除光學工程學科的相關工程和技術科學基礎知識外，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基礎知識； 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代科技、工業、農業和國防科技的發展，它的每一項研究成果都將在改變客觀世界的同時，不同程度地推進人類社會的文明與進步，因此需要有人文社會科學知識基礎。
4. 研究方法
在光學工程學科產生和發展的過程中，出現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發展，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研究過程中，具有方法論性質的主要方法有：
1）數學物理方法：任何一個光學工程領域研究的問題都可以通過建立一個數學物理模型進行描述、分析，也可以從數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設計、開發和應用的基本規律，從而減少盲目性。
2）系統科學方法：在光學工程學科的研究中，其核心是將研究的對象看成一個整體,以使思維對應于適當的抽象級別上, 抓主要矛盾，力爭系統的整體優化。首先從系統的觀點出發，考慮其組成部分或整個系統與環境的相互作用；其次，在光學系統的設計過程中，影響因素極其復雜，有時甚至達到無從下手的程度，此時應抓住主要矛盾，忽略次要因素的影響是解決問題的關鍵；另外，追求光學系統的單項優化指標，勢必會造成加工困難、成本昂貴，但利用系統各部分優缺點的相互補償，可得到最低成本下最優化方案。
3）宏觀、微觀相結合的方法：光學工程領域研究的問題既涉及宏觀的器件及所構成的復雜大系統，又涉及微觀光子－電子之間的相互作用。因此，要求從事該領域研究工作的人員必須具備從宏觀到微觀，再從微觀到宏觀的研究、分析和解決問題的方法。
4）多學科融合、綜合集成方法：光學工程是以物理學一級學科中的光學（技術）為主要基礎的交叉綜合學科，其知識領域涉及物理學（特別是光學）、數學、電子技術、計算機科學、材料科學、精密機械、電子信息工程、控制科學、通信等多學科，因此，任何一個光學工程研究的對象都是多學科知識交叉、融合、綜合集成的結晶。這就必然要求從事該領域研究工作的人員應該具備多學科交叉的知識和綜合集成的方法。
5）哲學的思維方法：從哲學的角度觀察，可以發現光學工程領域研究的問題很多都蘊涵著樸素的哲學原理和方法，如對光的波粒二像性理解、采用光學手段偵察對方的同時也為對方反偵察提供了可能，等等。這就要求從事該領域研究工作的人員應該把握哲學的思維方法，能深刻理解矛盾的雙重性以及相互轉化的方式和條件。
