上海理工大学“光学工程学科团队”
发布时间:2012-09-13 浏览次数:

 

上海理工大学“光学工程学科团队”

主要事迹

上海理工大学“光学工程学科团队”是一支具有强大团队精神和协作精神的优秀团队。中国工程院院士庄松林担任学科带头人,团队有成员40名,其中党员28名(占总人数70%),具有博士学位的成员35名(87.5%),教授(研究员)25名(62.5%)。成员中拥有中国工程院院士、长江学者、国家千人计划人才、教育部新世纪优秀人才、上海市千人计划、上海市东方学者、上海市曙光学者、上海市科技启明星、上海市浦江人才、上海市晨光学者等诸多人才,主要从事先进制造领域现代光学系统、光学工程技术的基础和应用研究。该实验室团队近几年来以认真的科研精神,不断求实创新,注重技术推广,强调服务产业,在开展科研、教学、服务国家和上海经济发展的过程中,取得了显著成绩。

近三年来:团队科研到款经费年均达到2000万元以上,承担了诸多国家重要科研任务;团队先后在学术刊物上发表论文100多篇(SCI论文50多篇),负折射率材料反常多普勒效应研究刊登在NATURE PHOTONICS期刊上,几十家国内外媒体进行了报道;申请国家发明专利50多项;机械工业联合会科学技术奖一等奖、二等奖等奖项;博士论文《折射率变化型多层光存储的矢量衍射理论》奠定了我国在国际矢量衍射理论方面的研究地位,获“全国百篇优秀博士论文”。

一、        求实创新,进行基础研究的成果

该团队在中国工程院庄松林院士的领导下,认真科研,求实创新,三年中先后承担了4国家重大基础研究计划(973)项目,15项国家自然科学基金项目,2项国家科学仪器重大专项。在微光机电系统、微纳光学、矢量衍射理论、太赫兹技术等方面,都取得国际领先研究成果。

1)负折射率材料反常多普勒效应研究。201145日,世界顶级杂志NATURE PHOTONICS(影响因子23)正式出版了由我校光学工程学科团队的论文Observation of the inverse Doppler effect in negative-index materials at optical frequencies该论文在庄松林院士直接领导和参与下,在陈家璧教授(第一作者)、耿涛(通讯作者)等光学工程学科团队成员共同努力下,历时7年,利用在负折射光子晶体棱镜中频率为10.6μm的激光折射,首次观察到了逆多普勒频移这一反常多普勒效应物理现象。在刊登这篇论文的同时,NATURE PHOTONICS刊登了斯坦福大学材料学与工程系Evan J.Reed教授的一篇评论文章。他指出,“(这篇论文的)研究人员利用一块运动的负折射光子晶体与外差干涉技术结合第一次在光频段观察到了逆多普勒效应。该论文研究逆多普勒效应的方法与以往方法都不同。”“值得强调的是,陈等人的实验是二维的,而以往的实验实际上都是一维的。”他强调:“多普勒效应在天文学、医学、计量学以及大量其它应用中起着中心作用”。“陈等研究人员的验证实验不失为利用负折射材料的一个发人深省的实验。在具有奇异性质的光学材料方面的新的迅速发展必将为进一步对多普勒效应及其奇异变化的探索提供令人振奋的舞台。”英国物理学会的PHYSICS WORLD杂志迅速报道了这项工作,指出“这一成果将会促进推广多普勒效应从天文学到医学的许多方面的应用”。美国普渡大学Vladimir Shalaev教授认为这项成果“是一个重要的突破性进展”。 2PHYSICS网站(主要报道物理学重要成果的网站)和LASER FOCUS杂志网站也陆续报道了这篇论文,认为其重要科学意义部分在于“多普勒效应是物理学中一个很基本的概念”,部分在于“逆多普勒效应的发现为仍存在争论的负折射现象提供了进一步的证据”

2)“视觉假体微光机电系统的研究”。该项目本着“让盲人看到东西”的目标,以光信号、电信号互相转化,刺激神经信号为原理,进行一系列基础研究,对人类社会有重大推动作用。目前已取得重要突破,下一步将进一步研究可植入式的视觉假体微光机电系统。

3)“ 亚光波长人工微结构器件的光学特性及应用研究”。该项目在负折射率材料制备、超窄带导模共振滤光片等方面的研究成果,已在国际光学工程领域影响力最高的期刊上报道,开拓了特种隐身材料、完美透镜在我国的应用前景。

4)“ 新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究”。该项目研究光纤智能传感网在地震预警、安全监控等方面应用的科学问题,具有重大应用价值,受到社会的关注。

团队在光学工程基础方面的研究,拓展了我国光学工程研究的新领域,研究出的新技术极大丰富了光学工程学科的内涵,为光学工程学科注入了源源不断的生命力。

二、        服务产业,推进产学研结合的成绩

该实验室团队近三年来围绕国际和国家急需发展的能源、显示等问题,重点进行光学材料、光学系统、新产品、新技术的研制开发。他们强化和相关企业结合,以创建院士工作站、联合实验室,共同承接产学研项目等形式,推进产学研相结合,为支持上海和国家的经济发展、产业结构调整做出了重要贡献

团队先后与OMNIVISION公司、OCEAN OPTICS公司、泉州文创科技电子有限公司、上海高晶影像科技公司、上海光谱公司、华魏光纤公司、聚光科技公司、大亚公司成立联合研究院(实验室),共同研究开发市场所需新产品新技术;与江苏省政府与常州市企业、福建省政府与泉州市企业等联合创建了院士工作站,每年创经济效益达1000万元以上;研制的无制冷高功率半导体激光器封装技术,获得了2009年度机械工业联合会科学技术奖一等奖,为大亚公司获得直接经济效益每年达500万元。

团队针对国家能源战略需求先后进行了系列技术研究。2007年实验室承接的国家高新技术863项目“高效利用太阳能的纳米光学材料研究”,研发了新型的随温度感应的智能纳米光学材料,为发展我国新型节能材料做出了重要贡献。2011年牵头国家军口863项目:基于表面XXXX研究,为我国的国防事业做出一定的贡献。2011年承担了黑硅太阳能电池973研究课题“新型微纳结构硅材料及其广谱高效太阳能电池研究”,对提升我国在新能源领域的自主知识产权地位,起到了积极推进作用。

团队针对国家科学仪器整体研发水平不强、部件依赖进口的局面,2011年承接了两项科技部重大科学仪器课题。“高性能光谱仪器关键元器件与部件的应用及工程化开发”项目,针对国家高性能光谱仪器空心化的局面,进行光栅等关键部件的工程化开发。“基于太赫兹技术的新一代危险品分析检测仪器开发”项目,针对国家的反恐、维稳,开发独特的基于太赫兹电磁波技术的非接触式危险品分析检查仪器,开创了国内先河。

团队针对光学和医学的重要交叉应用,从美国整体引进了肖国华(国家千人计划)团队,进行巡航可控胶囊内窥镜的研究。胶囊内镜具有检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、不影响患者的正常工作等优点,扩展了消化道检查的视野,克服了传统的插入式内镜所具有的耐受性差、不适用于年老体弱和病情危重等缺陷,被医学界称为21世纪内镜发展的革命与方向。肖国华团队从2008年开始在美国硅谷进行可定位可控制胶囊内镜的研发,已经开发成功可定位胶囊内镜,开始试产并进入SFDA注册程序。可控制胶囊内镜则与第二军医大学合作,经过国家药监局批准,已进行了多次临床实验。

 

三、艰苦细致,力促神舟天宫对接

庄松林院士带领以杨波副教授为首的青年教师们,经过艰苦细致的工作,完成了神舟八号GNC系统的光学对准系统建模与杂散光分析任务。对接过程需要对神舟八号与天宫一号相对距离、速度、姿态等参数进行实时准确的计算,误差必须控制在很小的范围内,基于光学成像原理的测量设备以其高精度、高重复性被交会对接方案采用。但太空中来自太阳、地球大气层甚至月球的杂散光会强烈干扰CCD光学成像敏感器的工作,而在整个对接过程中,神舟八号与天宫一号的相对距离、姿态以及太阳光、地球大气层反射光、月光的入射角等参数都在实时变化,为了确保对接成功,需要对所有可能的杂散光工况进行分析,排除最坏情况并确定最佳对接时机。为了完成任务,自2010628日起,杨波老师带领的小组经过200多个昼夜的辛勤劳动,利用自己开发的软件,模拟了神舟八号与天宫一号在轨运行时数千种杂散光工况,随后对海量数据进行整理分析,找出了杂散光在对接过程中的变化规律,得出了最坏情况估计以及最佳对接时机。地面试验以及神舟八号和天宫一号在轨运行中实际所拍图像都验证了分析结果的正确性,该项成果得到了协作单位以及中国载人航天工程办公室相关领导的高度赞许。

 

四、教书育人,科研促教学的成就

该实验室团队牢牢把握自身的科研优势,在教书育人方面,也取得了优异成就。

1、依托重点学科,打造国家精品课程。2007年,实验室涵盖的《光学工程》学科被列为国家重点学科(培育)。团队依托重点学科建设,高质量教书育人。庄松林院士勤于指导青年教师,不但开设了《光学信息技术》课程,同时培养出该课程的老中青结合的教学梯队。2008年,《光学信息技术》课程获得国家精品课程。编写的教材《光学信息技术原理及应用》入选为全国 “面向二十一世纪课程教材”,已在全国广泛使用。该团队近年来共编写教材10多本,其中3本为国家十一五规划教材。

2、创新教学方法,锤炼名师团队。该团队在教学方法的创新上,注重课堂的教学效果。团队陈家璧教授获得第五届上海高等学校教学名师奖; “光电信息工程”讲课团队获得市级教学团队,《激光原理及应用》获上海市的优秀教材、上海市精品课程。《集成电路制造技术》课程获2011上海高校示范性全英语教学课程。

五、人才建设 ,打造一流团队的精神

该实验室注重人才建设和精神锤炼,努力打造了一流先进团队。

1、注重人才的引进和培养。2006从比利时引进的张轩雄教授,入选中国科学院百人计划。2008年从东京大学引进的朱亦鸣副教授,是历年来上海市最年轻的曙光学者。2009年又柔性引进长江学者窦晓鸣教授,2010年从美国宾州大学引进了许键教授(上海市东方学者、上海市千人计划),2011年从美国引进了肖国华团队(国家千人计划)。

2、注重锤炼团队精神、协作精神和拼搏精神

实验室注重锤炼团队精神、协作精神和拼搏精神,形成一支互相帮助、团结向上、奋发拼搏的团队。团队成员近一半是刚成家的年轻教师,房子、孩子等家庭压力都很大,但他们爱岗敬业,把假期休息时间都用在工作上,顽强拼搏,在知识传授、知识服务和知识创新等多方面取得骄人成绩。

 

团队全体人员在庄松林院士带领下,齐心协力,以“心比天高,脚踏实地”的精神,以“冲刺国家重点实验室”为目标,以“服务社会和人类”为追求,在科研探索道路上,走出一路风景,将为国家的科学研究和教书育人作出更大的贡献。