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浙江大学光电信息工程学系发展历程

日期:2011-05-09 18:06 访问次数:2618

  在浙江大学玉泉校区主教学区毛主席塑像北侧,坐北向南矗立着一座四层淡棕色教学楼——第三教学大楼,这里就是浙江大学光学工程国家重点学科所在地——浙江大学信息学院光电信息工程学系、浙江大学现代光学仪器国家重点实验室。浙江大学光电系自1952年在全国第一个建立光学仪器专业、1960年在全国第一个建立光学仪器工程学系至今,已经在第三教学大楼度过了50多年的风雨春秋。在第三教学大楼南门前,竖立着一个由原新华社香港分社副社长、中共杭州市委副书记、浙江大学党委书记、光电系总支书记、光电系58届系友张浚生同志题写的“求是之光”纪念石碑,石碑左侧玻璃雕刻碑文印证了浙江大学光电系暨光学工程学科五十多年的发展历程:“浙江大学光学仪器专业始建于一九五二年,五十年耕耘,数代人奋斗,力行求是,学术精进,人才辈出,饮誉四海,中国光学工程英才之摇篮实肇始于此”。半个多世纪以来,浙江大学光电系从这里培养出了近6000名本科毕业生、1500多名硕士和300多名博士,其中众多优秀人才在国内外光学工程研究机构、在光电信息产业领域、在政府部门和教育部门、在其他社会领域承担着重任,努力地工作,为人类科技的进步,为国家经济建设和国防建设做出了重大的贡献。浙大光电系50多年的发展历程,是新中国高等工科教育事业和光学工程学科发展的一个缩影。

开创新中国光学人才培养先河

    1952年,共和国成立之初,百废待兴、百业待举,国家建设和国防事业急需大量光学工程人才。国家教育部根据中国科学院和著名光学专家王大珩、龚祖同以及何增禄教授的创议,决定在浙大设置国内第一个光学仪器专业,调浙大物理系主任、著名光学专家何增禄教授任专业主任,盛耕雨副教授任实验室主任,董大年任支部书记,首届招收52级学生20名,开创了中国光学工程高等教育的先河。
  光学仪器专业创办初期的条件非常艰苦,一切都得从零做起,丁绪宝、董太和、龙槐生、缪家鼎、陈远绳等先生先后在该专业任教。时任浙大党委书记、副校长刘丹同志对新创建的光仪专业十分重视,采取了两条有力措施:一是聘请国内外有声望的光学专家来校任课;二是选派青年教师到国内外进修。1956年至1958年学校聘请苏联光学专家诺曼洛夫等来校讲学并兼任顾问,期间还有三批苏联专家来校讲学。这一切为筹建浙大光仪专业并使之迅速发展、壮大成为我国光学和光学工程领域著名的教学、科研中心奠定了基础。1956年9月,我国第一届光学仪器专业毕业生20人通过严格的国家考试,走向工作岗位,成为新中国第一批自己培养的光学仪器高级专门人才。
1960年光仪专业根据国家建设和人才需要,率先在国内组建光学仪器工程学系(以下简称光仪系),增设物理光学仪器专业,教师队伍超过40人,每年招生人数达120人,进入了快速发展的时期。
1963年,时任校长秘书的吴敏达同志来光仪系加强领导,并根据仪器仪表发展方向和光学仪器向光机电一体化发展的趋势,在光仪系组建仪器仪表专业,吕维雪教授任专业主任,后又从无线电系及物理系抽调骨干教师9人加强光仪系的电子学及理科力量,实现学科交叉。这对光仪系承担国家重大项目和在国内率先建立光学仪器人才培养教学体系起了有力的促进作用。
1965年光仪系五项科研成果参加了第一届高校成果展览和全国仪器仪表成果展览,光学座标镗床还送至香港展出,为学校和国家争得了荣誉。1965年11月经国家科委批准在浙大建立光学仪器中间试验基地,这是我国在高校建立的第一个光学工程类的中试基地。

形成教学与科研并重特色

    1976年底国家结束了文革的内乱,迎来了科学的春天。浙江大学为了发展科学仪器类人才培养,将在原仪器仪表专业基础上建设的“生物医学仪器”和“检测技术及仪器”两个专业从光仪系分出,单独组建“科学仪器工程学系”,而光仪系则重点发展光机电算一体化仪器及光学工程方向。光仪系积极贯彻教学与科研并重的办学方针,在学科上主要发展现代光学、激光技术、光电技术、计算机技术及光信息处理技术等。1977年浙江省科学大会授予光仪系全省科研十大红旗单位称号;1978年全国科技大会又授予光仪系先进科研集体称号。 1978年以后,光仪系在人才培养方面有了进一步发展,78-83年六年中设立了“光学仪器”、“激光技术及仪器”、“摄影技术及仪器”三个专业。其后专业设置按国家要求多次进行调整。1988年专业设置改为“光学仪器”、“应用光学”两个专业和10多个专业方向,开出课程30余门、实验98个。1978年恢复招收研究生,批准设立“光学仪器”和“计量测试技术及仪器”两个硕士点,开设研究生课程21门。在此期间派出业务骨干教师10余人和联合培养研究生去美国、德国、比利时及法国等国学习、进修、访问,开创了光仪系对外学术交流的新天地。外派骨干教师及研究生唐晋发、陆祖康、徐森禄、陈军、刘旭等学成后按时回国,成为光仪系后期发展中教学、科研的中坚力量。1979年经中科院批准建立现代光学仪器研究所,在此期间共完成国家和各部委任务16项,并通过光学仪器中试基地将科研成果转化为产品;系内学术氛围浓厚,79至82年在国内外共发表论文137篇,获得国家及部委级奖励19项,其中国家级2项,科学院及省级一等奖4项。1983年7月由国内著名的光学界权威王大珩、王之江、金国藩等组成的专家评审组对光仪系的评价是:“光仪系自成立以来积极贯彻教学与科研并举的方针,中国光学行业有这样一个培养人才的中心是我国的骄傲”。 
  教学与科研的紧密结合,推动光仪系在20世纪80年代进入了一个新的发展高潮。光仪系在历届系主任吴敏达、董大年、缪家鼎、唐晋发、陆祖康、刘旭等同志以及总支书记张浚生、徐裕钧、沈德洪、孙扬远、曾广杰等同志带领下,重点发展光机电算一体化的现代光学和光电工程技术,研制的数字波面干涉仪、l微米线宽投影光刻机、掩膜复印机、彩色亮度计、喇曼光谱仪、高重复频率倍频YAG激光器、高频及低频激光测振仪等都具20世纪80年代中后期的国际先进水平;薄膜光学单元技术一直处于国际知名、国内领先的地位,在薄膜微观结构、离子辅助淀积新技术等方面取得突破,成果达到国际先进水平;另外在光电技术领域、光辐射计量技术及仪器、宽波段可调谐激光器以及位相共轭激光器等单元技术方面也取得显著成果,为学校获得新的荣誉。1984年国家批准在光仪系建立光学仪器博士点;1985年在浙江大学建立国内首批仪器仪表博士后流动站;1988年浙大光学仪器学科被评定为国家重点学科,并建立了国家教委开放实验室;1989年国家计委批准在光仪系建立“现代光学仪器国家重点实验室”,1991年应用世界银行100万美元贷款项目开始建设,1995年实验室建成并通过了国家组织的专家组的评审验收,专家组的评审意见认为,重点实验室的研究工作属国内一流,部分研究成果达到同期世界先进水平。1996年国家重点实验室正式运行并对外开放。

抢占光电信息学科发展的制高点

    20世纪90年代开始,信息革命的浪潮席卷全球,人类社会进入了一个以光子和电子为基本载体的信息时代,处理光子行为的光学工程技术成为信息时代的关键技术之一,特别是以光互连、光传输、光处理、光存储、光显示等技术为主的光电信息技术使光学工程成为信息学科的重要组成部分和发展方向,成为信息社会的支柱产业。信息技术的高速发展使浙江大学光学工程学科又迎来了一个重要发展时期。1991年刘旭教授放弃国外优厚的条件回到光科系工作,1998年何赛灵教授作为浙江大学光学工程学科第一位长江特聘教授被引进到光电系,初步形成了以60后新一代杰出人才为主体的学科学术带头人群体,为新的学术团队和新的研究方向注入了新的活力。浙江大学光学工程学科以国家重点学科和国家重点实验室为依托,坚持应用基础研究、高层次人才培养与高技术产业化相结合的发展道路,在光电精密测试技术及仪器、光学与光电子薄膜、光辐射与计量技术及仪器、激光与非线性光学技术、光子信息技术等学科前沿领域,围绕国家对现代光学仪器工程发展的需要,开展了深入的应用基础理论和关键技术的研究,取得重大进展,许多研究成果在国内外本学科领域具有重要影响。

——在光学惯性技术方面,实现了光性测量电路高集成与小型化,获国家发明专利,填补国内空白,进入国际先进行列。 
——在液晶投影显示领域,研制出一系列国内首创的大屏幕显示设备,建立了一整套投影显示研究开发生产体系,为我国高分辨液晶电视产业的发展做出了贡献。 
——在光学薄膜与应用技术的研究中,在国内率先实现了DWDM中光学薄膜窄带滤光器200G、100G、50G系列以及CWDM滤光片;防蚀多层减反射膜的研究获国家技术发明四等奖。 
——研制出国内领先水平的“极坐标激光直写系统”,最小光刻线宽达0.5微米,建立了折射/衍射混合光学CAD与CAM软件系统,在国内率先研制出中波红外波段(3-5微米)衍射/折射混合光学导引头光学系统。 
——发展了光子晶体的新型计算方法,使光子晶体的计算效率、收敛性极大提高,设计出了多种禁带宽度更宽、性能更好的光子晶体结构,将光子晶体应用于光波导、谐振腔及其通信技术,在国外一流刊物上发表SCI收录论文近30篇,引起国际同行的高度重视。 
1996年以浙江大学光学工程学科为核心建立的“光电信息技术与仪器工程”学科群进入国家211工程建设项目。经过4年建设,光电学科理工结合的优势明显凸现,结合国家重大科研项目的研究,将光、机、电、计算机相结合的综合技术推向更高层次,奠定了光电信息仪器工程学的技术基础。为了适应光电信息学科和社会产业需求的发展趋势,1996年光科系对光学技术及光电仪器专业进行了重新调整,在国内率先设立本科“光电信息工程” 专业方向并开始对外招生,1998年归整后正式以信息工程(光电)专业名称进行招生和培养,取得了传统专业改造的成功突破,同时在国内率先开展光学工程类本科教学的改革,强化了光电信息工程专业方向的教学与科研,使本科生源质量有了极大提高,本科教学改革工作在国内同类高校中起到了重要的带头作用。 
光学工程学科十分重视将研究成果转化为生产力。1994年经国家科委批准依托浙大建立的“国家光学仪器工程技术研究中心”,成为华东地区最主要的光学工程高技术的推广辐射基地。2000年国家工程中心与地方政府合作,在余杭建立分中心与产业化基地,为国家工程中心对产业的带头与推动作用奠定了基础。以国家工程技术中心为重点,激光数码输出技术、投影显示技术已实现技术转让,投影光学引擎和数码输出技术被列入国家计委产业化计划项目。与此同时,国家重点实验室与国家工程技术研究中心相结合,在下游产业与社会联合,把科研成果迅速向产业转移和辐射。浙江大学余姚光电仪器厂1988年成立时仅有400余万的产值,至1995年底,发展成立浙江舜宇集团股份有限公司,其年产值已达3亿元,成为国内光学冷加工行业最大和最有影响力的企业之一,有力地推动了民族光电行业的发展,并为支持学科办学筹措了资金。

主动适应世纪之交学科发展的新挑战

    恰逢20世纪末、21世纪初世纪之交,国家进入了十五建设的新时期。光电系老一代学科带头人逐步从教学科研一线岗位退居二线,高考制度恢复后陆续毕业留校的教师和1980年后引进的教师全面承担一线教学科研工作和管理岗位重任。在老一代学科带头人学术精深、治学严谨的求是精神感染下,新一代教师队伍朝气蓬勃,在国家经济持续发展、社会变革日益加速的火红年代中,以卓越的学术智慧、无畏的创新思维和无私的奉献精神,较好地完成了光电系以一贯之的学科传承,使浙江大学光学工程学科的建设成就达到了一个新高峰。

  浙江大学光学工程学科在十五建设时期,在光纤传感关键技术、微纳光纤及器件、负折射率介质和光子晶体、高清晰度液晶投影显示技术及系统、多功能高集成度光电子集成器件等研究方向取得了突出的进展,主要成就有:
(1)在纳米光纤技术方面开展了原创性的研究工作
2003年童利民教授关于亚波长直径光纤的研究成果“Subwavelength-diameter silica wires for low-loss optical wave guiding”在《Nature》上发表。随后几年,在微纳光纤相干环、增益介质型微纳光纤以及微光纤激光器等方面的研究取得重要进展。2005年8月,Laser Focus World杂志在题为“Photonics Frontiers: Subwavelength optics come into focus”的评论中指出,由浙江大学和哈佛大学合作首先开始研究的“纳米光纤”已经成为光子学前沿研究的焦点之一;2006年5月,《Nature》杂志在 “Top five in Physics”的新闻评论中,称纳米线(包括纳米光纤)已成为当前物理学五大研究热点之一,并使用本学科和哈佛大学合作研究的纳米光纤照片作为标题图。
(2)在微型化、智能化光纤传感技术方面取得重大突破
本学科经项目组多年技术攻关,在微型化、智能化光纤传感技术方面取得重大突破,研制完成了具有自主知识产权的核心传感器件,受到系统单位的高度赞扬。项目组2007年被授予“十五重大贡献单位”荣誉称号。
(3)在液晶投影光学引擎与元件技术研究上实现突破
本学科在光学光电子薄膜及光电投影显示技术研究上拥有多年的先进技术积累。采用非成像光学技术,提高了投影系统的光能利用率,建立并完善了投影显示技术研发平台,研制出一系列填补国内空白的投影显示设备,推进了国家投影显示产业的发展,使我国成为投影显示光学元件产业的大国。该项目2002年获得浙江省科技进步一等奖,2004年获得国家科技进步二等奖。
(4)在负折射率介质和光子晶体研究上产出大批成果
2005年何赛灵教授主持的973项目“新型人工电磁介质的理论和应用研究”获得批准,总资助经费1500万元。何赛灵项目团队在负折射率介质和光子晶体研究上产出了大批研究成果,近5年年均发表高级别检索论文120余篇,研究成果在2004年亚太光通讯大会(APOC 2004)上应邀作全会特邀报告。2004年程成博士的论文入选全国百篇优秀博士论文。
(5)在多功能高集成度光电子集成器件研究上取得重要进展
针对新一代宽带光网络中的发展趋势和需求,本学科在高速半导体激光调制技术、波分复用平面波导器件、光纤到户接入网集成器件和高集成度纳米波导器件等方面开展了研究,共发表SCI论文100多篇(包括Optical Letters, Applied Physics Letters等),获国家发明专利10余项,2006年获国家杰出青年(外籍)科学基金“提高光子器件平面集成度”。近年来每年在国际会议上作4个邀请报告。
另外在高分辨率多光谱成像、气动光学、对地观测、光学精密检测、光学层析成像、光学稳像技术、三维真实体显示技术等领域获得了大量的项目支持和成果产出,初步形成了以刘旭、何赛灵、刘承、童利民、何建军、冯华君、章海军、沈永行等年轻教授为代表的新一代学术带头人群体。
在产业化辐射方面,2002年国家光学仪器工程技术研究中心在余杭临平建立分中心,开始建立产业化基地,至2004年完成50亩土地的建设,总建筑面积22000平方米,2006年启动了新一期50亩土地的建设,计划总建筑面积35000平方米,使工程中心拥有了更大的发展空间。
在人才培养方面,光学工程学科加强培养规模和结构的调整,重视培养质量的提升,加大本科生和研究生教学教改的力度。大搞教学改革与实践,使教学内容随时代发展而变革,强调光电信息基础理论与知识的教学,加强对学生动手能力和科研能力的培养,通过各种竞赛,锻炼学生特别是研究生的科研能力。近五年来获得浙江省教学成果二等奖一项,建设国家精品课程1门,省、校级精品课程5门。注重研究生优质生源工程建设,新生人数和素质逐年提高,硕士研究生招生规模达到70人左右/年,博士研究生招生规模达到40人左右/年,在校研究生与本科生比例大于1,研究生科研成果频出,培养质量不断提高,呈现出向国际一流学科看齐的迅速上升势头。
光电系目前是中国光学学会副理事长、浙江省光学学会理事长和教育部“光电信息科学与工程”专业教学指导分委员会副主任单位。多年的高层次专业人才培养积累和卓越的学术成就使光学工程学科厚积薄发,步入了一个全新发展的新起点。2001年在教育部、科学院系统学科评比中名列光学工程学科第四名,2004在全国高校研究生院一级学科评比中位居第二,2005年浙江大学“光学工程博士后流动站”被评为全国优秀博士后流动站,2006年在教育部学位与研究生教育发展中心组织的一级学科评比中以97分的高分获得全国第一,2005、2006和2007年连续三年在全国高校研究生院一级学科评比中获得光学工程学科第一名。光电系2007年开始挂牌建设国防重点学科实验室,成功举办了OSA纳米光子学国际会议和AIC国际颜色学会2007年年会,并相继获得了国家人才创新模式实验区、国家精品课程、国家特色专业建设点、浙江大学特色专业建设点、浙江省新世纪高等教育教学改革研究重点项目和浙江省省级实验教学示范中心等多个国家及省级教学建设项目的立项,在学科建设和人才培养领域开始了新的征程。