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【关键词】 空间激光通信 通信网络 发展趋势
一、我国空间通信的发展现状
当下,我国在空间激光通信领域的研究确实取得了一定成效,但是这些成果比较片面,只是围绕一些特定的问题而进行的。面对国际激光通信领域的发展形势,我们需要从不同的角度去看待和研究激光通信。以下列表是我国国内各研究部门在这课题上的研究方向。针对国家现阶段对激光通信领域的重视,相关研究单位应该把握时机,大力发展激光通信事业,竭尽全力突破关键技术点,深入开发研究,为早日实现我国天、地、空一体化激光通信和信息互联奠定基础。
二、空间激光通信的关键技术
2.1高功率、高速率激光调制发射技术
高功率、高速率激光调制发射技术是由一个核心的发射系统构成,通过采用光学滤波、自适应滤波和电子学滤波来增加噪音比,组成发射系统部分只要是调制器、激光器、光学天线和信道编码等。
2.2高灵敏度、复杂环境下的光信号接受技术
空间激光通信系统是靠接受激光信号来实现的,而激光信号的接收方式主要有两种直接探测和相干探测,这两种方式中因直接探测技术相对来说比较成熟,是空间激光通信系统应用最广泛的形式;但是直接探测技术也有弊端,探测灵敏度受制于相关器件的性能,其通信速率与探测灵敏度成反比,通信速度提升的同时灵敏度反而下降。比较与直接探测,在同等通信条件下,相干探测的灵敏度明显优于直接探测,其范围在10 ~20 dB,但是相干探测方式要求非常严,必须做到信号光和本振光各种性能的匹配,涉及的系统比较复杂,所以实现的难度很大,但正因为这点使得相干探测技术成为国际上争相研究的热点。
2.3高精度APT技术
应用粗精复合轴VAF技术来实现高精度的动态跟踪。粗精跟踪都有自己各自的特点,对于粗跟踪它比较适应视场大、低伺服带宽的环境,在这种环境下可以实现迅速捕获、稳定跟踪;精跟踪的的特点是动态范围小、高伺服带宽,在一定程度上可以修复粗跟踪残差。复合轴VAF最终的跟踪精度还是有精跟踪伺服单元性能来决定的。
2.4发射接收光学系统及基台技术
实现空间光通信的重要装置是光信号收发和基台装置,这属于激光通信的核心部分,而对于这核心装置的设计必须符合多功能、集成化,基台具有质轻、高精度、小型化的特点。
2.5大气信道对激光通信影响的抑制技术
激光通信是靠光信号的作为通道来传输,大气的存在会对光信号的传输产生光信号闪烁、波段变形等影响,从而使得激光通信产生距离偏差和误码率提高。不仅如此,还会影响其他系统的正常使用,比如通信子系统、光学子系统。所以必须采用相应的措施,比较认可的是合适的地面站选址、多点布站、增加天线接受面积等措施,在一定程度上可以降低大气对激光通信的影响作用。
三、空间激光通信发展趋势
1、通信速率继续提高。不断完善的APT技术提高了激光通信性能的标准,也成为激光通信中研究的一个重要部分。由于速率与灵敏度成反比,发射功率与远通信距离在参数上存在一定矛盾,为了解决上述问题,通信分系统得以研制成功,波段为1550nm,能够在高速率调制的同时,完成高功率发射,由于发射功率较高,因而即使在高速率的条件下,仍能维持良好的灵敏度。另外还研制成功了空间相干激光通信分系统,与传统IM/DD探测技术相比,在这种新的探测方式应用下,相干通信的高灵敏度得到了有效发挥。这样一来,其传输速率就可升至Gbps量级。
2、光通信组网取代点对点通信。技术的创新才能引领时代的发展,原有点对点的通信模式弊端太多,新的光通信组网通信技术系统性能较高完全可以取代之前的点对点通信模式。光通信组网技术的核心要点就是中继转发,要得到天、地一体化的信号覆盖和信息传输的时效性,就需要搭建一个较为完善的天基信息网络,使同步静止轨道,中轨道,以及低轨道卫星,航天飞机,宇宙飞船,浮空平台,航空平台,以及地面平台互相连接。
结论:本文全面深入分析探究空间激光通信在我国的发展现状和未来的一个发展趋势,当下激光通信的发展阶段在国内外正处于一个研究的热潮,市场前景非常广阔。文章主要详细的分析了空间激光通信中非常关键的技术点,同时提出了自己对空间激光通信发展趋势的一些看法,并在此基础上对我国空间激光通信的发展进行了简要的概括。
参 考 文 献
[1]张来线,孙华燕,樊桂花,赵延仲,郑勇辉.猫眼逆向调制自由空间激光通信技术的研究进展[J].中国光学,2013,18(05):185-186.
[2]李英超,胡源,赵义武,丁莹,姜会林.发展空间激光通信,提高对地观测效能[J].长春理工大学学报(自然科学版),2011,20(01):189-190.
彼得・格林贝格尔作为获奖代表发言时说:“开放的中国吸引着世界各地的人们。我来南京工作四年了,在南京邮电大学,我和同事研发了可见光通信芯片,获得了一些激动人心的结果。中国政府已经把这一方向作为重点支持领域进行规划。通过不断探索,一定会对氮化镓光电子和光通信产业带来革命性的变革。我们在这么短的时间里取得这些进步,要感谢中国政府的科教政策。”他建议中国政府能提供更加积极的人才政策,将科研人员进一步解放,让他们能够心无旁骛地去做更多简单和重要的发现。
彼得・格林贝格尔1939年出生于德国,1988年因发现巨磁阻效应而闻名于世,并因该项成就和法国科学家阿尔贝・费尔一起获得了2007年诺贝尔物理学奖。2012年10月,彼得・格林贝格尔教授加盟南京邮电大学,就职于该校“Peter Grünberg研究中心”。
带来“简单、重要”的原始创新理念
Peter Grünberg创新团队的核心成员南京邮电大学通信与信息工程学院副院长王永进教授介绍,当年彼得・格林贝格尔获得物理学奖后,很多人问他:“做什么样的研究才能获得诺贝尔奖?”彼得・格林贝格尔回答:“简单、重要的发现。简单就是一说大家都懂的。重要是指对世界的认识,对生活会产生重大改变。再者一定是发现,要引领产业方向,不要跟风。”彼得・格林贝格尔主张科学家应该把更多的精力放在基础研究上,更关注物理现象背后的本质。因为基础研究取得突破,应用研究方面就会比较容易移植。正如他当年发现的巨磁阻效应,很快转变成存储领域的核心技术,突破了计算机硬盘小型化的关键瓶颈,推动了信息技术的革命性发展。
|“这是一个理念上的引领。”王永进说,“我们原先埋头苦干,天天很辛苦,但方向性不明确。”彼得・格林贝格尔加盟后,根据南京邮电大学的科研基础和学科特色,帮助学校重新规划相关领域的研究方向,提出基于硅衬底氮化镓材料体系,组建科研攻关团队,建设研发平台,围绕微纳器件与信息系统进行原创性研究。在大师的引领下,Peter Grünberg创新团队集聚海外高层次人才,完成国家973课题、国家科技重大专项课题、国家863重点项目等国家级课题43项。
两种“世界首个”光通信芯片问世
王永进指着桌上放着的手机,告诉记者,手机使用时间较长的话,摸上去会感觉到发烫。这是因为现在手机中的芯片,都是电子芯片,其通过电子的运动获得通信传输,传输中电子碰撞,电能转变成热能,器件的集成度越高,热效应越大。
Peter Grünberg创新团队着力研究光子芯片。因为光子在传输过程中不会产生热效应,且用光来传输,手机之间不会产生电磁干扰。创新团队科研人员在硅基氮化镓晶圆上,成功制备了高性能悬空氮化物薄膜LED器件。2014年8月,国际半导体领域知名杂志《Semiconductor Today》以“提高硅衬底InGaN LED器件出光率”(Increasing light output from InGaN LEDs on silicon wafer)为题重点报道了该项研究成果。
在此基础上,该团队率先实现光源、波导和光电探测器的单片集成,获得了世界上首个可见光平面光子通信芯片,并进行了视频通信和光子计算演示,为未来可见光平面通信和光子计算奠定了原型器件基础,又被《Semiconductor Today》作为热点进行专门报道。“我们发现了光电探测的新的物理本质和特性,也就是它的机制。有了最新的物理理解,我们又研发出世界上首个双工光通信芯片。信息的传输和接收原先需要两个独立的通道,现在只需要一条通道就可以达到同样的效果,信息传输的容量和传输的速度都得到提升。”
现在,创新团队又向生物医疗等方向拓展,目前他们根据人体的记忆效应,正在研究类脑芯片。
四年间,团队在LED照明、可见光通信、网络接入、双工通信、神经芯片等方面的研究不断拓展,并获得国家国际合作重大专项和江苏省重点研发计划等项目的资助。彼得・格林贝格尔教授“简单、重要的发现”的创新理念一次又一次得到印证。
【关键词】数字信号;算法;相干通信系统
信息时代中,为了维持信息的持续流通,光纤通信系统应用了当前比较先进的技术,因此本文通过研究相干接收机的结构,以及将相干接收机算法部分各个子系统的技术以及光纤色散补偿,进一步提高了数字信号处理算法技术的创新。
一、相干通信系统的研究
在相干通信系统的研究中,它主要分为发送端、光纤信道以及接收端几个方面,在使用的过程中相干通信系统不仅可以工作与时分复用和波分复用系统,而且能够工作与偏振复用系统。
其中在发送端部分中:它是在光通信系统中的作用下包含的信源编码、比特到符号映射、光载波调制以及一定的预补偿等,在使用中采用的是高阶调制格式的通信系统,其可以在保持硬件速率与占用宽带不变的状况下,进行成倍的增加通信系统的总容量。在光通信系统中常常采用的是所谓的IQ调制器进行复杂矢量信号的调制;光纤模型,为了提高通信相干系统中数字信号处理的作用,在整个系统中必须要对信号在光纤中传输的这种现象进行具体的研究,其中该种现象时从物理模型以及数学模型中入手的,在研究相应的补偿与均衡技术中更好的发挥数字信号处理技术,当时光信号作为一种电磁波,具体的解是在麦克斯韦方程组导出的波动方程中进行的,表达式是:
其中是信号偏振方向的单位向量,是初始振幅的傅立叶表示,是常数,最终将光信号基态模式分布成F(x,y)看成是近似高斯函数。最后在接收端的研究中,一般是光相干接收机的重要组成部分,它可以直接的测探接收机,增强检测信号的强度信息,并且可以对强度调制的信号进行光电转换之前除了匹配滤波之外的处理。但是在该环节的应用下增加了接收机的复杂程度并且提高了稳定性的要求。
对于相干光通信系统中数字信号处理技术的研究主要表现在:由于信号是通过光纤信道传输时产生的不同失真或者是损伤,在结合中形成了线性失真和非线性失真。其中由于线性失真补偿之间没有因果关系,这就不需要考虑顺序,但是在具体的算法中,需要遵循相应的原则:将需要估计的线性失真分离成单独的变量,优先估计并补偿静态,算法相对简单的变量,然后进行随机变量的补偿,最终将所有的变量补偿完整。其中在算法流程中:将每一个方框代表的是相干接收机的数字信号处理系统的子系统,并且将各个子系统之间可能的反馈线路使用具体的图表进行表示,在预处理算法的研究中,它是指在进行实质的信道均衡、载波恢复之前,对采样后的信号进行一定程度的预先处理,为形成数字信号处理算法做出充分的准备。
二、光纤色散补偿
色散作为光通信系统中最重要的引起信号损伤的因素之一,其中决定光纤色散程度的参数是GVD参数,它分为材料色散和波导色散两部分,在使用中它与硅材料折射率随频率的变化和光纤的波导结构有着绝大的关系,其中光纤色散补偿的算法有两种:基于色散扫描和基于非色散扫描,最终将适应色散补偿算法在寻找到代价函数的最大或者是最小值来确定具体的色散估计值。
三、采样时钟恢复
采样时钟恢复中主要是基于奈奎斯特采样定理,来降低对采样硬件的要求,将实际的相干系统中多采用于两倍符号率的采样速率,其中在数字信号处理中,应对的是相位恢复问题的一般做法,采用的方法是使用数字锁相环,具体的算法是:
频域采样误差检测器,根据该算法的研究,它主要适用于带通信号的采样相位恢复算法,并且适用于相干光通信系统中被下转换到基带的信号,该算法的思想表现在:在假设了接收到的信号模型后,采用数字锁相环来确保相位恢复,然而锁相环分为开环和闭环两种,其应于前馈和反馈两种硬件方式进行,按照适用信号的过采样率不同,基本的算法有:SPS≥2和SPS≤4,另外这些算法主要来源于经典的无线通信领域以及相干光通信系统,但是在SPS=2的算法中,一般得到了TED算法的最优修正权重。如表1所示:
表1 LeeTED的最优修正权重
脉冲形状 NRZ 33%RZ 50%RZ 68%RZ Nyquist
权重系数 1.4 0.46 0.54 0.67 0.8
其中该符号采用的非线性运算,直接在检测运算后信号在其波特率处的频谱分量中,降低信号的损伤。
四、偏振解复用及自适应信道均衡
由于受到外界的影响,光信号的偏振态、偏振度以及偏振模式损耗和传播速度都是随着传输的具体过程变化的,因此就得到光纤的偏振相关特性是随着时间变化或者是随着传输的距离变化的。其算法模式是:偏振复用系统的信道模型可以写为:
在算法的收敛速度以及计算复杂度的折中中,采用的是二阶CMA,其中CMA是对信号的旋转或者是信号的相位噪声来大大降低。
五、总结
通过研究相干光通信系统中应用的数字信号处理算法,能够对数字相干接收机经过光电转换和数字模型进行失真补偿的算法研究,具体的分析了色散补偿、采样时钟恢复、偏振解复用及自适应信道均衡等,降低了信号的复杂程度,提高了数字信号的处理技术。
参考文献
[1]孙云全,孙玉坤,杨泽昭,赵学军.数字信号处理技术在馈线自动终端中的应用[J].中国电子科技,2012(11).
[2]武强,朱斌,徐华.基于数字信号处理技术的地下水资源管理模型的研究[J].中国电子商务,2013(25).
【关键词】 自愈环网 光纤保护 规模 优点
光纤通信具有传输质量高、容量大和可靠性高等优点,是通信网发展的最佳选择。文章分析了自愈环网构成光纤保护的优点,其对SDH光纤通信网的建设具有一定的参考价值。
一、自愈环网光纤保护的概述
随着科技的进步,各种信息进入人们的生活,所以信息的准确性直接影响我们的正常生活。网上传输的信息逐渐加剧,传输信号的速率逐渐加快,如果网络传输中断,例如土建施工时光缆必须中断,那么整个社会就会因网络受到严重的干扰。目前,网络的安全性是问题所在。我们这里所说的自愈是指当网络传输中断(例如光纤断)时,不需要工作人员进行维修,网络传输会自动地在短时间内(ITU-T规定小于50ms)恢复,用户几乎不受影响。网络以研究并寻找替代传输路由和重新建立通信为研究方向。替代路由可以通过备用设备或利用已有设备中的不用的东西,来恢复一切或特定的优先级的业务。从上面的介绍我们知道网络的冗余路由、网元强大交叉能力和网元的智能性决定了其自愈性。自愈的工作原理是,利用备用信道恢复失效的业务,但是它一般与故障的部件和线路的修复或更换无关,故障点的维修仍然需要人为因素。在网络要进行自愈时,业务自动由原来的信道切换到备用信道,切换的方式包括恢复和不恢复两种。
恢复方式指的是信道之间的切换,如果主用信道发生故障,业务切换到备用信道,如果主用信道修复,业务再回复到主用信道。通常要使主用信道恢复使用需要在主用信道的传输性能稳定后,一般需要几分钟到十几分钟的时间才能把业务从备用信道转移回来。
不恢复方式指的是信道的切换是单向的,即使主用信道恢复,业务的传输信道不改变,那么原主用信道就为下一次的切换做准备,原备用信道就成为了主用信道。
二、自愈环网构成光纤保护的优点
2.1 SDH自愈环网优点
SDH自愈环网传输保护信号比传统的专用纤芯更具有优越性,主要表现在这几个方面:①采用SDH系统传输通信业务,不占用光纤资源,也不需要增加成本;②SDH自愈环网的双向性和自愈功能,决定其传输额稳定性,即使发生意外故障,信号传输也不会中断;③SDH自愈环网可以解决长距离传输的问题,专用纤芯保护的迂回通道一般比较远,直接光通信存在障碍;④SDH自愈环网的远程监控能力强,一旦通道出现异常情况就会立刻报告,然而,专用纤芯通道远程监测能力不足,需要人员值班看护。
2.2 SDH自愈环网的规模
SDH网是较多的一个个的SDH网元设备利用光缆连接而成的,网络的拓扑结构是网络节点(网元)和传输线路的按照一定的规则排列而成的。拓扑结构的规则排列决定了网络的有效性(信道的利用率)、可靠性和经济性。
SDH传输网是由不同类型的网元通过光缆线路连接组成的,通过不同的网元完成SDH网的传送功能,这些功能包括:上下业务、交叉连接业务、网络故障自愈等。SDH网中常见网元有终端复用器TM,分插复用器ADM,再生中继器REG,数字交叉连接设备DXC。
2.3 利用自愈环网构成光纤保护的优点
①抗干扰能力强:光纤保护信号的载体是光缆,外界环境无法对其造成影响。②保护性能强:光信号是通过信号码的差别来辨别保护装置的,相邻线路的高频信号不能影响主线路信号,资源丰富。③光纤通道为常发信,通道情况可以实时监测,不需运行人员人工进行检测。④信号传输的双向性:自愈环网内的光信号,采用的是1+1保护型,双向传输信号,一条线路的意外故障,并不影响信号的传输,大大提高了信号传输的可靠性。⑤成本低:光通道只有一个设备,即光收发信设备,提高了光通信资源的利用率,安装设备的成本小。⑥运行机制简单:高频保护的工作过程复杂,阻碍了运行维护,有误动作的可能;光纤保护运行机制简单(如光纤纵差保护),可靠性高,是继电保护加速发展的主要方向。
三、小结
光传送网络将朝着智能、高效、灵活、经济、稳定的趋势发展,业务需求决定技术发展方向,随着新型业务种类的出现,必定要进行改进、综合或提出新的技术来满足用户、运营商、设备制造商等对网络新的需求。因此,随着通信网络和通信技术的发展,SDH技术仍需进一步发展,在不能满足时代对网络的需求时,将被新的技术所取代。
参 考 文 献
[1] 徐钊,杨福锦,郑红党. FOM光纤自愈环网[J]. 光通信技术,2003,08:6-8
对,都出现了镜子。从本质上说,都和光学有关。
大到探月的嫦娥卫星,小到日常生活中的单反相机、CD光盘,无论是国家进步,还是你我的生活质量,都与光学工程息息相关。由于光学工程的应用实践要求十分严格,相关本科专业的毕业生往往无力承担与光学工程科学技术研究直接相关的工作。因此,每年有大量相关专业的本科毕业生选择考研。
由于光学工程是一门高层次、高门槛的学科,相较于机械工程、计算机科学与技术等专业,开设此专业的院校并不多。总体看来,光学工程专业的考研竞争比较激烈,尤其是在一些光学工程名校之中,2012年浙江大学光学工程的报录比就曾高达17∶1。
目前,我国具有光学工程博士一级授予资格的高校共38所。具有光学工程国家重点学科的高校共有清华大学、北京理工大学、南开大学、天津大学、长春理工大学、南京理工大学、浙江大学、华中科技大学、国防科学技术大学等9所,具有国家重点(培育)学科的高校有上海理工大学、电子科技大学两所,具有博士培养资格的中国科学院相关研究院所主要有长春光机所、西安光机所、上海光机所、上海技术物理所、安徽光机所、成都光电所等6所。
我们如何在为数不多的顶级名校或科研院所中选择一所最适合自己的院校呢?
第一,重视院校综合实力,避免依赖单一数据。
各种评估结果中的得分、排名等数据往往只能反映院校的宏观指标,且不同机构均有不一样的标准,很难客观真实地反映院校的全部情况。各院校的研究方向独具特色,互有长短,具体到每个研究方向,实力强弱更不相同,比如,光学设计这一领域,普遍认为实力强弱依次为清华大学、北京理工大学、浙江大学、天津大学等。同样的道理,单纯地看重院校的院士、长江学者数量、实验室规模、研究经费等指标也是不科学的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育质量的好坏,院校的导师构成、地理区位与就业环境、同学本科来源的层次与学术氛围等软实力也不是量化指标可以衡量的,然而这些因素对研究生阶段的学术成就以及未来的职业发展,往往比宏观数据具备更大的影响,万万不可忽视。
第二,光学工程不是什么院校都能“玩得转”。
在考生中广泛存在“211高校未必比985高校差”的思想,从而选择考研难度相对较小的“211工程”院校深造。不可否认,一些“211工程”院校在其传统优势学科上的确不比“985院校”差,甚至更有优势。但是,光学工程是一门“高富帅”的学科,只有高层次的院校才能承载光学工程这门学科,而优秀的光学工程人才往往也出自优秀的院校。主要原因体现在两个方面:第一,光学工程精密程度非常高,对实验仪器设备和资金的依赖性比较强,缺少国家重视和资金上的倾斜,院校很难承担昂贵的实验仪器设备,从而限制研究生的发展;第二,“985”院校导师的视野更加开阔,对研究生的基本要求更加严格、培养目标更高,甚至某些院校的本科生在导师的指导和严格要求下也能在诸如Optical Letters等国际顶级光学期刊上。此外,高层次的院校学术氛围更加浓厚,出国深造、就业等方面也具备更大的优势。
在此背景下,有必要对光学工程相关院校及其考研情况进行深度解读。本文将以拥有国家重点学科的浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学,以及中国科学院的上海光机所为例进行具体分析。
浙江大学:为强者而生
学科地位:浙江大学光学工程学科设立于光电信息工程学系内,该系前身为浙江大学光学仪器专业,是中国光学工程学科的诞生地,具有雄厚的学科实力。在2007―2009年、2010―2012年教育部学科评估中均排名第一。
学科特色:有现代光学仪器国家重点实验室、国家光学仪器工程技术研究中心、国防重点学科实验室等国家级研究基地。目前设置有光学工程研究所、光电信息及检测技术研究所、光电子技术研究所、光电显示技术研究所、先进纳米光子学研究所和光及电磁波研究中心、光学惯性技术工程研究中心等机构。
研究领域:浙江大学光学工程主要研究领域十分宽广,包括微纳光学与介观光学与器件、光学光电子薄膜、光电显示技术、高精度光纤传感、光电成像技术、微纳米精密检测技术、生物光子学、新型激光与光电子技术、光电子集成器件与系统,光通信技术与系统和新颖人工光电介质等。
师资力量:光及电磁波研究中心以长江计划特聘教授何赛灵为领军人物,大部分导师均为杰出“海归”或外籍教授,在光子学和电磁波的理论和实验研究领域开展了大量工作,获得了许多具有国际影响的学术成果。
地理区位:长江三角洲地区具有规模庞大的光电产业集群,具有国际化、起点高的特点,相较于珠三角地区以封装、为主的光电―半导体产业而言具有广阔的发展前景。
竞争情况:浙江大学就读光学工程的研究生中超过半数来自于浙江大学、天津大学、南开大学等名校的推免生。考研竞争极为激烈,从近年报录比便可见一斑。
考试特色:浙江大学光学工程考研参考书为郁道银、谈恒英著的《工程光学》。浙江大学光学工程的专业课考试较其他学校包括的内容更多,报考的同学需要复习几何像差、傅里叶光学等本科阶段较为薄弱的知识板块。此外,也会考查一定的激光原理知识。
华中科技大学:光谷传奇
学科地位:华中科技大学光学工程近年来发展迅速,实力雄厚。尤其是在筹的武汉光电国家实验室是我国目前仅有的几个国家实验室之一,学科地位非同一般。华中科技大学在2010―2012年教育部学科评估中与浙江大学并列第一。
学科特色:光学与电子信息学院设有武汉光电国家实验室、激光加工技术国家工程研究中心、下一代互联网接入系统国家工程实验室、国家集成电路人才培养基地、教育部电子信息功能材料重点实验室(B类)、教育部敏感陶瓷工程中心等研究机构。其中武汉光电国家实验室是由教育部、湖北省和武汉市共建,依托于华中科技大学,联合武汉邮电科学研究院、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国船舶重工集团公司第七一七研究所共同组建,已投入4亿多元建立了12个科学研究平台以及1个光电公共测试平台。
研究领域:华中科技大学主要研究方向为光电测控技术、光电信息存储、光通信技术、基础光子学、激光科学与工程、光电子器件与集成、纳米光电子学、生物医学光子学、能源光子学、太赫兹技术。
地理区位:华中科技大学地处著名的武汉光谷,当地产业集群形成的产学研体系研究水平很高,产业价值巨大,尤其在光通信、激光等领域具有较大优势,就业前景看好。
竞争情况:华中科技大学工学复试分数线2013年为330分、2012年为340分、2011年为330分。招生人数60人左右,随当年推免生比例有所波动。
考试特色:华中科技大学光学工程专业课考试偏向物理光学、电子学、激光原理相关知识。需要注意的是有两个单位可以接收光学工程的硕士生,分别是光电学院和武汉光电国家实验室。
天津大学:精益求精
学科地位:天津大学光学工程学科设立在天津大学精密仪器与光电子工程学院,是我国较早设立光学工程的高校之一。天津大学光学工程在2007―2009年教育部学科评估中名列第二,2010―2012年教育部学科评估中名列第三。此外,天津大学精密仪器与光电子工程学院也是教育部“教育教学改革特别试验区”的15个全国试点学院之一。
学科特色:所在学院设有精密测试技术及仪器国家重点实验室、光电信息技术科学教育部重点实验室、精密仪器中心、现代光学研究所、光电子研究中心、传感工程研究所、照明技术研究所、光电测控技术研究所、激光与光电子技术研究所、生物光学研究所、安全防伪技术研究中心等研究和开发机构。
研究方向:超快激光理论与应用研究、光学信息处理及其应用、光学技术在计算机科学中的应用、数字图像处理技术、光学传感器技术、先进固体激光及非线性频率变化技术、光电子学与光通信技术、激光与光电子应用技术等。
师资力量:中国科学院院士1人,中国工程院院士1人,长江计划特聘教授4人。天津大学光学工程的师资队伍配置十分合理,老中青年教师比例合理。老年教授如姚建铨院士、王清月教授等可以保证该学科的顶级实力,中年学科骨干如刘铁根教授近年来在光纤传感领域硕果累累,超快激光实验室的胡明列教授是天津大学最年轻的教授,学术前景十分光明。
地理区位:既紧挨近年来得到长足发展的天津滨海新区,又毗邻首都北京,就业环境较为优越。
竞争情况:就读于天津大学的研究生中,本校生源占有较大比例。天津大学工学复试分数线2013年为330分,2012年为335分,2009―2011光学工程报录比如下:
考试特色:天津大学考研参考书目为郁道银、谈恒英著的《工程光学》和周炳著的《激光原理》,建议欲报考的同学参考天津大学蔡怀宇教授编写的《工程光学复习指导与习题解答》。
南开大学:虽小而精
学科地位:南开大学光学工程设立于南开大学现代光学研究所内,隶属于电子信息与光学工程学院。现代光学研究所由光学工程元老母国光院士创建,是全国高校中最早取得光学和光学工程两个学科博士学位授予权的单位。在2010―2012年教育部学科评估中,南开大学光学工程名列第五。
学科特色:设有教育部光电信息技术科学重点实验室以及博士后流动站。
师资力量:南开大学光学工程规模较小,共有教师28人,教授、研究员18人,副教授8人,其中有院士1人,特聘教授1人,博士生导师13人,但导师队伍水平相当优秀,哈佛大学、剑桥大学等欧美名校留学、访问研究的经历非常普遍,近年来在Nature、Science等国际最顶尖期刊发表多篇论文,令国内同行为之拜服。较为出色的是青年教师刘海涛教授,在Nature发表两篇论文,在Physical Review Letters发表两篇论文,主要研究方向为表面等离子体等微纳光学的相关理论。
培养模式:南开大学光学工程招生规模较小,几乎与导师人数平齐,每个研究生均能得到导师的大量指导,研究生教育接近于精英教育。需要注意的是,南开大学光学工程的专业型硕士培养计划与学术型硕士培养计划基本相同,这与其他学校的培养模式有所区别。
研究领域:相比其他高校,南开大学光学工程的研究方向的理论特色较为明显,其研究领域主要有:光学/数字图象处理科学与技术、光学处理与光计算技术、激光与非线性光学科学与技术、现代光通信技术、光波电子学、光子技术、眼视觉光学和共焦显微技术、飞秒激光技术、微纳光学。
地理区位:与天津大学相同。
竞争情况:南开大学近年来考研报录情况如下所示,可见相较于其他院校,南开大学光学工程的性价比较高。
考试特色:南开大学光学工程往年专业课参考书是赵凯华、钟锡华编著的《光学》,专业课考试风格自2013年起有所变化,并且2014年考研没有提供参考书目,需要考生注意。
中国科学院上海光机所:卧虎藏龙
学科地位:上海光机所是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所。
学科特色:上海光机所现设8个研究室,分别是:强场激光物理国家重点实验室、中科院量子光学重点实验室、中科院强激光材料重点实验室、高功率激光物理联合实验室、空间激光信息技术研究中心(含:中科院空间激光通信及检验技术重点实验室、上海市全固态激光器与应用技术重点实验室)、信息光学与光电技术实验室、高密度光存储技术实验室、高功率激光单元技术研究与发展中心。
值得一提的是,上海光机所建成了国内仅有国际上也为数不多的“神光”系列高功率大型激光装置,用于激光分离同位素的激光与光学系统、超短超强激光系统、激光原子冷却装置、空间全固态激光器研制平台。在各种新型、高性能激光器件、激光与光电子功能材料的研制方面,也进入了国际先进水平,是我国现代光学和激光与光电子领域取得研究成果最多的单位之一。
研究领域:强激光技术、强场物理与强光光学、信息光学、量子光学、激光与光电子器件、光学材料等。显而易见的是,上海光机所的研究方向非常偏向于理论研究,因而十分适合于光学工程理论方向的深造。
地理区位:地处长三角的核心上海,地理区位优势相当明显。
竞争情况:每年有许多来自清华大学、浙江大学等顶尖学府的毕业生通过推免进入上海光机所,研究所人才济济。近年来上海光机所光学工程的复试分数线为:2013年320分,2012年325分,2011年330分。每年招生人数在40―50人,随当年推免比例有所浮动。
培养模式:上海光机所的专业型硕士与学术型硕士培养计划相近,且第一年是在安徽合肥的中国科学技术大学培养。