光电子学与光学

4/4光电子学与光学光电子学与光学

一、项目定义

项目名称：光电子学与光学

项目所属领域：基础产业和高新技术及基础科学

涉及的主要学科：微电子学与固体电子学（国家重点学科）、光学、通信与信息系统

项目主要研究方向：

●新型光电子材料、器件及其集成技术

●有机光电子学

●光波导及光纤器件

●光电子器件理论研究、CAD设计及信息处理

●非线性光学材料与系统

二、项目背景

1．项目建设意义

近年来，信息技术的蓬勃发展对人类社会产生了巨大的影响。它不但改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结构。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、信息获取、处

理与传输等多门学科的综合性的技术领域。信息技术对经济建设、国家安全乃至整个国家的发展起着关键性的作用，它是经济发展的“倍增器”和社会进步的“催化剂”，是体现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，信息技术乃是社会发展最重要的技术驱动力。

目前，全球信息业飞速发展，要在国际竞争舞台立于不败之地，必须有自主知识产权的技术和产品，必须有具有创新能力的人才队伍，能够创造出具有世界先进水平的研究成果。我国是发展中国家，与经济发达国家相比，在发展高技术、推进产业化过程中，不可避免地会遇到更多的困难和障碍，在发挥优势实现跨越式发展中，必须要以坚强的国家意志为基础，发挥政府导向作用，调动各方面积极性，实行统筹规划，集中资源，以保证信息技术实现跨越式发展。建设一个有自主技术、高度发达的光通信、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部分之一，已经越来越引起人们的重视与关注。人们不断地探索着光的本质，研究光子的产生、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、凝聚态物理学、磁学等学科

的交叉渗透日趋广泛深入，许多新的学科迅速发展起来，产生了诸多实用性极强的新技术。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、计量等领域有着广阔的应用前景，已贯穿整个社会经济发展的方方面面，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发展，在科学研究、人才培养和实验教学等方面均取得了巨大成就。在新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累了丰富的科研经验，承担着多项国家重大和重点项目。其依托单位之一的集成光电子学国家重点实验室是国家首批专门从事光电子学研究的国家重点实验室之一，其研究领域不断扩大，经多年来国家和部门投资建设，已成为我国光电子基础研究基地，在某些研究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、年龄结构合理的学术梯队，形成了精干、高效、有经验和凝聚力的研究群体。具有跟踪国际前沿科学研究、承担国家级重大和重点研究项目、高水平人才培养的能力。

2．国际水平

光电子学与光学学科（既包含理论上的突破，又包含新材料的发现、新技术的发明和创造）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发展水平，它是衡量一个国家是否为发达国家或是否具有现代化水平的重要标志。该学科在国外一直是热门学科，特别是发达国家起步早，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设和研究的学科之一。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新技术的领导者和信息产品市场的开拓者和占领者；从世界各国发明专利的申请上看，信息技术领域的发明专利绝大部分被欧美、日本等发达国家的一些科研机构及大公司所掌握，在国内信息及电子技术领域所授权的发明专利有近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，从研究团队来看，著名高校、研究机构和生产商绝大多数集中在欧美、日本等国。

由于本项目建设学科属于基础和应用基础研究，研究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、日本等多个研究机构在上述研究领域中均作出了出色的国际先进水平的成果，部分尖端产品已投放并且占领市场。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，美国已建立了若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研究所；澳大利亚集中10个重要单位的力量成立了光子联合研究中心，重点开拓信息技术和新产品。

3．国内水平

自从“八五”以来，对国民经济发展有直接影响的信息产业等领域，国家十分重视，在一些高校和研究机构组建了该学科，并给予了政策倾斜和财政支持，创造了良好的发展空间，各方面研究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好的工作，清华大学还在有机发光材料与器件、DFB激光器与调制器的单片集成等方面取得很大进展。

信息技术的特点是基础和应用研究并重。综合基础研究水平与国外差距较小，有的研究方向甚至处于国际前沿。但由于设备条件差、人才缺乏、资金不足，在深入研究和推进产业化方面与国外相比有较大差距。

三、项目现有基础

项目建设学科由光学、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。既有基础理论研究——非线性光学与系统、半导体器件物理；又有应用基础研究——新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，经过几十年的建设与发展，基本上形成了理论研究、应用技术研究与产业开发并举的科学研究和教学体系，在科研、教学、人才培养、学术交流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年开始招收研究生，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始招收博士研究生，95年被评为吉林省重点学科，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实验室”，又一次为本学科点发展提供了良好的机遇。80年代中期曾提出新的波导互补原理和新器件结构，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，获国家发明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发明专利；“可见光阶梯衬底内条形激光器”92年获国家发明三等奖，“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”均先后获国家发明四等

奖。98年获国家教委科技进步二等奖；新结构有机发光器件的研究方面近年来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基础研究外，还有高新技术研究，如“光波导、光电子集成器件计算机辅助分析”96年获国家教委科技进步一等奖，“新结构GaAs超辐射发光管”“半导体激光器可靠性检测分析仪”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有限公司签约，注册了“吉林省光信电子有限公司”，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行检测，已在电子部13所应用，取得良好效果。

光学学科创建于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实验室（筹）。原子相干光学研究方面，在国际上率先实现了无反转光放大的实验观测，引起国际学术界高度重视。“电磁感应光透明”、“高色散高折射率介质”、“相干烧孔效应”、“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明”等课题取得了许多国际水平的成果，发表学术论文三十余篇。

通信与信息系统学科79年开始招收研究生，86年成

为博士学位授权点，1999年被评为吉林省重点学科。80年代初期，在国内率先开始研究晶体管低频噪声，对GM噪声、1/f噪声进行了系统的研究,提出了精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年代对晶体管噪声与缺欠之间关系进行了研究，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，获国家发明奖三等奖。90年代初期，对信息处理核心问题――谐波信号参量估计进行了深入研究。提出了非对称分布、非高斯噪声背景下谐波信号参量估计的预滤波ESPRIN方法。该方法被国内、外学者多次引用；后来，又提出了复过程高阶累积量投影定理，定义了特殊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计问题，在国内外产生一定的影响；90