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光学工程:

通过数十年的建设和发展,光学工程学科密切跟踪光学和光电子技术发展前沿,结合国家重大需求形成了如下四个具有鲜明特色的研究方向,在国内同行中具有明显的优势,不少研究成果达到国内领先水平。

(1) 新型激光器及应用技术——研究高重频、高峰值功率连续二极管泵浦固体激光器技术;解决了二极管泵浦固体激光器在激光雷达中应用的可靠性及稳定型问题。并在“十一五”期间负责承担了相关激光器研制的型谱项目,为直升机防撞激光雷达、成像激光雷达提供关键器件。在紧凑型高重频固体激光器的研究领域,处于国内领先水平。

(2) 激光雷达与光电探测技术——研究合成孔径激光雷达光源、相干探测及信号处理技术。解决了粗糙目标回波相干检测的核心技术问题,在国内率先实现实际物体的激光合成孔径成像;研制的激光相干振动测量系统,成功用于我国新一代战机的外场动态振动特性的测量;提出利用预失真方法补偿压电陶瓷的非线性,已在毫秒量级周期获得1GHz带宽的线性调频激光脉冲,为进一步获取10GHz线性调频脉冲探索了一条可行的技术途径。

(3) 激光目标探测、识别与信息处理——研究水中运动目标识别与信息处理关键技术,研究激光快速扫描成像与探测技术,以及弱小目标信号的激光相干探测技术,解决自适应光外差技术的核心问题,大大改善了水下目标成像探测信噪比和识别能力。研发的基于前向散射谱测量的光舰船尾流探测系统,成功应用于外场实验,获得了国内最远的光尾流探测距离。

(4) 超快激光技术及应用——研究超短激光脉冲产生和非线性频率变换核心技术,探索新的锁模机制,成功实现了波长在1 μm和2 μm 的半导体二极管泵浦锁模激光器并制成实用化样机;解决了超快激光一步加工微纳光学元件的关键问题,大大改善了加工的精度和效率。 


 

物理电子学:

我院物理电子学学科1986年获硕士学位授予权,1998年获博士学位授予权,属于国家级重点学科(涵盖)。物理电子学在全国设立的75所高校中排名第7(武汉大学中国科学评价研究中心),形成了“物理特性研究为基础,以光电系统应用为目标”的学科研究特点,紧密围绕国际光电子技术的发展前沿,在目标与环境光学特性、多维光电成像与显示以及光电智能信息处理等学科方向上具有突出的表现和鲜明的国防特色,为我国的国防现代化建设做出了重要贡献。多年来承担了一大批总装预研项目,国家自然科学基金项目,重大专项,并与国内的多家国防军工单位长期保持着良好的协作关系。在红外方向形成了全链路仿真优化体系,已在国内多家单位得到了应用,尤其是红外目标与环境光学特性、大气辐射传输特性、红外成像系统,动态场景仿真,光电对抗系统设计,成像信息处理,目标检测,背景抑制,光谱数据处理,矩阵显示驱动等领域都具有明显的优势,创造了极大的社会经济效益。 


 

光学:

从上世纪80年代率先开展随机介质中波传播与散射以及目标与环境特性光散射特性研究,“目标激光散射特性研究”获国家科技进步三等奖和部级一等奖。本学科点发展迅速,已形成一支结构合理,学术带头人和学术骨干学术造诣较高的学术队伍。光学学科于2000年经国务院学位委员会批准有权授予硕士学位,2003年批准有权授予博士学位,2003年建立物理学博士后流动站(年代已核对)。该学科目前有教师46人,其中博士生导师5人,硕士生导师11人。现已形成3个稳定的研究方向:目标与环境光学特性、复杂结构的光散射理论与测量、光信息处理与光诊断技术。各研究方向的骨干教师及其团队成员爱岗敬业,在教学、科研和培养研究生方面具有丰富经验。本学科的研究特色主要有两个:(1)加强光学基础研究,注重理论与应用相结合。(2)光学研究为主体,依托学校的国家及省部重点实验室,加强本学科与电子信息、通信、微电子、生命科学等学科交叉与结合。


 

无线电物理:

我校物理学无线电物理学科自上世纪六十年代起就开展了各种复杂环境下的电波传播特性研究,成功研制了我国第一部毫米波通信样机并获国家级科技进步三等奖。随后在国内率先开展了随机介质中波传播与散射以及目标与环境散射特性研究。该学科于1998年获博士学位授予权(西北地区工科院校中最早具有理科博士点的学校之一),1995年和2000年分别被评为陕西省和信息产业部重点学科,2000年无线电物理实验室被评为信息产业部重点实验室,为国家211工程重点建设学科之一。该学科的主要研究方向和特色为:

(1) 复杂地空和地海背景电波传播与散射机理研究。针对复杂地海环境目标探测、天波超视距雷达、综合频率管理等应用领域,研究地海环境、电离层扰动、闪烁和对流层大气波导等反常电波环境对脉冲/波束信号传播的影响及处于其中的目标散射特性;长期坚持研究微波及毫米波通过雨、雪、雾、沙尘、烟雾,大气湍流及在多种战场环境下的时、空、频的传播机理与规律;建立多种传输效应如衰减、去极化分辨率、环境等效RCS等衰减的预报模型,并结合毫米波制导系统研究毫米波的传输特性。

(2) 复杂目标电磁散射机理与特征研究。研究卫星、飞机、舰船等多种复杂目标的雷达散射截面和瞬态响应特征,系统开展时域有限差分法、矩量法、等效边缘电磁流方法及其快速方法在复杂目标电磁散射和隐身机理中的应用研究。在国内率先开展电磁逆散射特性研究,出版相关专著。开展随机分布空间碎片目标、高密度大数量箔条/箔片干扰云团的电磁散射特性和时域特性分析。上述成果已应用于目标电磁特征的提取以及电子对抗项目。

(3) 目标与地海环境的复合电磁散射特性研究。在国内率先研究典型地海环境(地物、海面、植被、沙漠等)的电磁散射特性,研究典型目标与环境的复合散射机理。对复杂环境及复杂环境中目标的电磁特征进行建模建库、特征提取与识别。结合星载合成孔径雷达和机载雷达进行典型目标与地海背景电磁散射特性的复合建模、电磁成像和分离技术以及计算仿真软件开发,初步模拟评估地海环境与目标复合散射对成像雷达技术的影响。


 

等离子体物理:

(1) 高纬地区等离子体和电离层与电磁波相互作用研究。本研究方面主要侧重于空间等离子体特性以及与电磁波的相互作用研究。重点探讨南北极光形态特征与磁层、电离层耦合,以及大阳活动、磁暴对电离层电子密度三维分布、场向电流的影响;高纬电离层非相干散射测量与等离子与离子的非麦克斯韦分布与特征;高低纬大功率无线电波加热电离层对空间等离子体非线性与不稳定性等异常特征,以及加热形成异常电离层的短波、甚低频电波传播信道特性;大地震前兆与电离层异变、相关性研究。上述研究不仅在和平利用高纬/极区空间天气环境,而且在全球空间天气、信息感知的战略应用具有重要的意义。

(2) 电离层、局部等离子体电波传播与模化技术研究。本研究方向主要侧重于高低纬非均匀电离层电波传播,高低纬电离层电波闪烁特性;电离层剖面、TEC分布;电离层模化与中短期预报以及日地参数的影响;各向同性、各向异性等离子体脉冲电波传播;目标涂覆等离子体电波传播与散射,以及等离子体鞘套对电波传播影响。上述研究提升我校在太空信息技术领域地位具有重要意义,也是新体制卫星通信、导航和雷达系统技术发展的需要,也是国家空间信息基础平台与国防建设,以及全球战略的需要。

(3) 低温等离子体技术及其应用。本方向主要研究以电子回旋共振(ECR)、感应耦合等离子体(ICP)为代表的低温非平衡等离子体的产生及其应用技术。重点研究低温等离子体为工艺手段的浮膜材料制备、微细图形刻蚀技术在超大规模集成电路工艺中的应用。在系统研究等离子体中的微波能量吸收与的粒子输运的基础上,研究完成了等离子体增强化学气相淀积(PECVD)多层复合膜、稀土永磁型电子回旋共振等离子体源、电子回旋共振化学气相淀积(ECRCVD)、电子回旋共振反应离子刻蚀(ECRRIE)等工艺和设备,并成功地应用于集成电路生产和国防重点工程。


 

凝聚态物理:

凝聚态物理学科已初步形成了自己的研究特色,即异质半导体基础理论和介观涨落表征。硅基应变材料与宽禁带材料,被称为是继Si和GaAs半导体材料之后的第三代异质半导体材料,其能带结构、低维量子结构、载流子输运等科学问题,是凝聚态物理学科研究的前沿和热点。另一方面,随着固体器件结构向着微纳米尺度的发展,介观材料得到广泛关注,其中的介观涨落现象尤其引人注目,将成为认识和表征凝聚态物质介观特性的有效工具。