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复旦大学是我国最早开展光学与激光科学技术研究的高校之一。光科学与工程系的前身是1952年由我国著名光学专家周同庆教授创办的固体发光与光谱实验室,1953年正式成立了光学教研组。1953年成功研制了第一只国产X光管,1963年研制成功国内高校第一台氦氖激光器。1970年成立光学系和光学工厂,此后更名为激光物理研究室。1984年设立“光学”博士点,1988年起被列为国家重点学科。1992年,光学博士点接受国家教委评估,位列全国高校第一名。所属一级学科“物理学”于1998年开始设置博士后流动站和长江特聘教授岗位, 是“211”工程重点建设学科。2000年激光物理研究室并入信息科学与工程学院,成立光科学与工程系。2003年设立光学工程硕士点,2011年设立光学工程博士点。研究基地还有“复旦大学上海超精密光学制造工程技术研究中心”以及“微纳光子结构教育部重点实验室”。复旦大学光学与光学工程学科的发展紧跟国际科学前沿并积极面向国家产业和国防发展的需求。
目前全系有教职工31人,其中正教授17人,包括双聘中科院院士1人,国家千人计划教授2人,长江特聘教授1人,杰出青年基金获得者3人。研究方向聚焦在四个方面:即超精密光学工程、光信息科学与技术、新型光能源材料与应用和光生物医学。目前承担了一大批国家和上海市的重大、重点以及面上项目。近年来在这些领域取得一批国际上有重要影响的成果,例如:(1)高功率固体激光及应用:在脉冲信噪比单次测量、实时诊断方面,形成了光纤列阵/PMT探测技术,获美国专利授权(US 8071934),已在中国科学院上海光机所承担的国家重大专项工程(高能拍瓦激光装置)中被采纳和应用,起到了不可或缺的作用,解决了国家重大专项工程中的一个核心科学技术问题。(2)高功率掺铥光纤激光器的全光纤化及商业化:位于2微米波段的中红外激光是光电对抗的重要光源,在医学、环境科学及国防技术领域有着非常重要的应用。但该波段激光产品输出功率超过1W即对国内禁运。我们已在实验室实现了掺铥光纤激光的多波长、窄线宽、可调谐运转,调谐范围达百纳米,线宽达2pm,功率水平百瓦。在此基础上,我们有望在1-2年内实现该产品的商业化及实用化,打破国际封锁。另外,窄线宽和宽调谐的同时实现,也解决了激光技术领域过去长期存在的一个难题。(3)高速高分辨二维折叠光谱成像仪的应用:高精度光谱成像分析在科学研究和工业等领域获得广泛应用,覆盖了从紫外、可见到红外的宽广光谱区,是现代光谱分析仪器的核心和基础。复旦大学光科学与工程系的研究小组突破传统单光栅和中阶梯光栅光谱分析方法的光物理限制,采用时间并联模式的快速光谱信息获取的新原理和方法,在国际上首次研制完成了高分辨多光栅二维折叠光谱分析仪,充分利用二维阵列探测器的优点,在一台光谱仪中,同时满足宽光谱区、高分辨率和全谱快速测量的三项关键功能要求。研究中采用10块子光栅构成一个光栅阵列,克服了面阵探测器信号张角限制,分别在200-1000nm通用光谱区和1450-1650nm通信光谱区,采用双焦距光学系统,将一维268mm和96mm光谱探测长度进行二维10重折叠,快速成像在二维面阵探测器的焦平面上,无任何机械位移部件,实现了全光谱高精度快速测量和分析,分辨率优于0.1nm,全谱测量时间小于0.1秒。研究中可靠解决了从二维光谱分析原理、光学设计、工艺到软件分析的一系列问题。新型光谱仪具有全谱响应均匀和无缝波长连接、结构紧凑、稳简定标、宽光谱区、高分辨率、全谱高速测量和高可靠性等显著优点(如图所示),其原理和方法在亚波长微纳薄膜结构的原位宽光谱动态特性调控分析中获得应用,体现了我国在国际光谱学前沿研究领域的重要原创贡献,分别获得国际“激光聚焦世界”和“光电子光谱”期刊的全文专题介绍和积极评价。在此基础上,将研究高达40块光栅集成的高精度光谱分析方法,预期随着高性能面阵光电探测器的普及,具有更高光谱分辨率和测量精度的快速二维折叠光谱将成为主流光谱分析技术在更多领域实现推广应用。(本文未刊登完,下期续)

光栅集成原型机及紧凑型二维光谱仪实物图,焦距250mm,200-1000nm光谱区,0.1nm分辨率,<0.1秒全谱扫描时间,外形尺寸为
