光学工程学科发展报告

光学工程已发展成为以光学和光电子技术为主，与信息、能源、空间、材料、生命、精密机械、计算机及微电子等学科紧密交叉和相互渗透的学科。光学工程在空间、时间、光谱尺度上向两极拓展，不断接近甚至突破理论极限，新器件层出不穷，新材料不断涌现，新技术不断发展，已形成并渗透到大量基础交叉学科领域。

光学工程学科全球范围的研究热点与发展趋势：一、固体激光技术向多极化发展；二、新型光学系统和光学仪器不断涌现；三、光波精密调控将获得突破；四、量子计算技术已初见端倪；五、激光增材制造推动工业制造水平到全新的高度；六、空间激光通信技术成为实现天地一体化的重要手段；七、光学观测在空间监测中越来越受到重视。

近年来在国家科技创新战略引领下，我国光学工程学科取得了一系列具有重大国际影响的科技成果，部分技术还实现跨越式突破，较好地面向了国际前沿。展望未来，我国光学工程领域的发展会呈现如下特点：一、我国将在基础科研领域形成一批重要成果；二、我国激光增材制造产业将进入快速发展阶段；三、我国空间激光通信将步入实用化；四、光纤通信将在技术和应用层面实现多项系统级创新；五、光学技术将进一步提升我国军事斗争和反恐维稳能力。

光学工程学科重大研究进展及研究成果

头戴式显示技术研究及应用（北京理工大学） 获得中国光学工程学会科技创新奖技术类一等奖

虚拟现实和增强现实是一门新兴并迅速发展的技术，在军事、医疗、工业、教育、培训、文化、娱乐等各个领域具有非常广阔的应用前景，被公认为是 21 世纪影响人们工作和生活形态的重要技术之一。头戴显示技术是虚拟现实和增强现实的核心技术之一，该技术开发了空前强大的设计和加工手段，深入挖掘自由曲面光学、几何波导等最新光学技术的潜力，给出了最优的虚拟现实特别是增强现实头戴显示系统设计和实施方案，主要技术指标大幅超越国际同类产品，有效地打破了微软、谷歌、索尼等跨国公司的技术垄断，自主知识产权的成果获得了多项国内外发明专利授权。根据中国专利局统计，北京理工大学项目组在头戴显示技术中国专利主要申请人中排名第 6，在数量上仅次于索尼、微软、谷歌、LG、精工爱普生等国际跨国公司。从众多用户证明可以看出，我们的研究成果满足了我国航天、军事领域的重大需求，同时支持了多个国内高科技公司推出头戴显示产品，有力地推动了我国虚拟现实、增强现实技术的发展，取得了非常显著的社会效益。

该团队与多家企业进行了深度合作，开展了以行业共性关键技术为核心的攻坚研究，和以市场为导向进行的重大科技成果工程化研究，逐步提升了合作企业的自循环能力，从而大幅提升其在产业内的竞争力，结合当前国家创业创新的大环境，开拓了科技成果向现实生产力转化的新模式。在该团队的协助下，先后有多家公司完成创业孵化，并在行业内形成较强影响，其中北京圣威特科技有限公司在团队的协助下开发了一系列基于虚拟现实的主题娱乐设备，并获得华谊兄弟互动娱乐有限公司数千万元投资。北京耐得佳显示技术有限公司与团队一起研制出了第三代自由曲面波导增强现实光学模组，打破了本领域的国外技术垄断，并成功应用于亮风台信息科技有限公司的量产型智能眼镜中，获得数千万人民币PreA 轮融资。北京知境科技有限公司在团队前期技术基础上开发出了新一代增强现实头盔显示器，并完成天使轮融资。

量子通信用高性能单频光纤激光器（山东海富光子科技股份有限公司）

获得中国光学工程学会科技创新奖产品奖一等奖

高性能单频激光器是量子通信设备的核心部件，单频激光器的性能决定了量子通信设备的性能。而光纤激光技术是目前最先进的激光技术，同传统的全固态激光器相比，结构紧凑、易于热管理、工作稳定、不易受环境干扰，而单频光纤激光器又具有光束质量好、相干长度长、谱线宽度窄、单色性好等诸多优点，具有极高的时间相干性和极低的相位噪声，已成为高性能量子通信设备的理想激光源。

海富光子建设了具有国际先进、国内领先水平的前沿高端单频光纤激光器的研发及生产平台，对我国基于高性能单频光纤激光器的量子通信的发展提供重要支撑；研制出自主创新的高掺杂、低噪声、高质量掺铥锗酸盐玻璃光纤，打破了国外对高性能单频光纤激光器最核心材料的垄断；突破了高功率高稳定性单频光纤激光器的技术壁垒，成功开发了具有自主知识产权的2um波段高性能高稳定性单频光纤激光器产品，输出功率大于2w，激光线宽小鱼2MHz，中心波长位于 1950nm，工作温度为 0~40 摄氏度，填补了国内空白，整体性能指标达到国际领先水平；此国产化高性能单频光纤激光器实现了规模化生产及销售，促进了产业结构调整，提升了产业整体竞争力和水平、大力推动了我国量子通信尖端工业的发展。

来源：中国光学工程学会