光信息科學與技術:學科門類,主幹課程,套用領域,套用概述,元器件,數位相機,掃瞄器

光信息科學與技術是大學本科理工學科的一個專業，現更名為光電信息科學與工程，屬於工學電子信息科學類。

根據2012年教育部本科專業目錄調整，原屬於電子信息科學類的光信息科學與技術、光電子技術科學專業與原屬於電氣信息類的信息顯示與光電技術、光電信息工程、光電子材料與器件五個專業統一更名為光電信息科學與工程，歸屬於電子信息科學類。

其培養目標是具有紮實的數學、物理、電子和計算機的基礎知識，系統地掌握光學信息處理技術、現代電子學技術和計算機套用技術的基本技能，能在光通信、光學信息處理、以及相關的電子信息科學、計算機科學等信息技術領域、特別是光機電算一體化產業從事科學研究、產品設計和開發、生產技術或管理的面向二十一世紀的高級專門人才。

基本介紹

中文名：光信息科學與技術
修業年限：四年
授予學位：理學學士或工學學士
授予學歷：本科

學科門類,主幹課程,套用領域,套用概述,元器件,數位相機,掃瞄器,顯示器,偏振片,紅外產品,照明能源,其他,目標要求,培養目標,培養要求,知識技能,教學實踐,就業前景,

學科門類

電子信息科學類（此專業於2012年教育部最新本科專業目錄中調整，與相關專業合併為光電信息科學與工程專業，歸屬於電子信息類）

主幹課程

高等數學、線性代數、機率論與數理統計、普通物理、普通物理實驗、機械製圖、機械設計基礎、數學物理方法、計算機原理及套用、電腦程式設計、電路理論、模擬電子線路、數字邏輯電路、信號與線性系統、自動控制原理、電子測量技術、電磁場理論、數位訊號處理、數字圖像處理技術、全息技術、光學基礎、工程光學、光學設計、光信息處理、雷射原理、量子力學、光電技術、電工學、電磁學、光電子技術、光纖通信、光電檢測技術等。

套用領域

套用概述

（原子物理、量子力學、固體物理、半導體物理、光電功能材料與器件、雷射原理、光學、非線性光學等）

中國的光學與光電子材料研究已進入套用和產業化的發展階段。其中主要有以下幾個方面：

在半導體光電子材料方面：在中國，用於積體電路（IC）和太陽能電池單晶矽（Si）年產量約為400噸。用於光電子器件的GaAs單晶、用於LED和LD的InP單晶和用於紅、綠色LED的GaP晶片材料已實用化。用於藍光LD和藍、綠光LED和GaN、SiC等寬禁帶半導體材料正在研發中。

在雷射晶體材料方面：華北光電技術研究所研製的Nd:YAG晶坯性能指標達到國際先進水平。華博技術有限公司的YAG雷射棒年批量生產能力為3000根。中國已成為礬酸釔（YVO4）晶體的生產出口大國。中國科學院福建物質結構研究所研製成大尺寸YVO4單晶，並加工成偏振晶體器件。

北京爍光特晶體科技有限公司已建成年產200公斤YVO4 單晶生產線。上海光機所研製的摻鈦藍寶石雷射晶體也已經出口美國、日本、俄羅斯等國家。中國研製的Nd:YAG和Nd:YVO4雷射晶體，其主要技術指標達到國際先進水平，出口產品數量約占國際市場1/3。

在非線性光學晶體方面：中國研製的偏硼酸鋇（BBO）、三硼酸鋰（LBO）等優質的非線性光學材料，系國際首創，用於雷射光源在可見光區的頻率轉換。用於雷射倍頻、光參量振盪、電光調Q和聲光、電光器件的鈮酸鋰（LN）單晶中國的年生產能力約為10 噸。

光電子材料發展的重點為：高功率、可調諧、LD泵浦和新波長雷射晶體等；超高亮度（LED）、半導體雷射器（LD）用GaAs,Gap,GaN基外延材料等；STN，TFT顯示器用液晶材料等；用於密集波分復系統的G.655非零色散位移光纖及大尺寸光纖預製棒等。

元器件

包括：光學儀器，光電檢測儀器，光學遙感、遙測儀器，機器人視覺，光學檢測和測量、夜視和偵察，微光夜視儀，紅外夜視儀，高解析度的成像衛星，偵察相機，高靈敏探測器平面陣列（FRA)，快速三維模型測量；計量學（定位，位置，線度，準直)；機器視覺（特徵，方位和缺陷）；光學感測器（成分，溫度，PH值探測等）。

1.光通信與光纖感測器件（光電感測技術、光纖通信原理與技術、光通信實驗等）

這裡可包括光纖光纜，光電子材料，集成光電子器件，光電元、器件，光纖通信器件（光纖無源器件，光纖有源器件），光纖感測器件，光纖雷射器，光端機，光纖通訊機及設備，光纖數據傳輸設備；光纖陀螺儀；光纖控制的相控陣雷達，光纖地面和衛星通信系統等等。

中國現有光纖通信企業320餘家，其中光纖光纜193家，光電器件46家，光纜材料和配套件企業22家，通信專用儀表9家，光通信傳輸設備50家。產值240億元，銷售額262億元。“十五”期間中國光通信產業發展重點為光傳輸、光接入、光傳送網產品、光纖光纜和光電器件五個方面。

2. 雷射器件及套用（光學、物理光學、非線性光學、雷射原理和技術、光信息處理等）

包括雷射器件（光纖，半導體、固體、氣體、準分子及其它），雷射加工，雷射全息，雷射醫療儀器，雷射測距，雷射雷達，雷射跟蹤，雷射制導，光學陀螺儀，交通控制系統，光導航設備與系統，目標指示器，干擾發射機和通信設備等。

中國從事雷射技術研究、雷射套用產品研製生產的單位約有400餘家（不含雷射音像設備生產單位），全國雷射產品市場年銷售額約為32.4億元人民幣（此數據不包括雷射音像設備、雷射通信工程、雷射條碼檢測及雷射二次效益如雷射醫療收入等）。

3. 光信息輸入與存貯（電工電子技術、計算機技術、光學基礎）

隨著計算機、網路技術和數字媒體技術的發展，光輸出入類設備，如掃瞄器、印表機、複印機、傳真機和數位相機等辦公自動化設備，以及光存儲類產品，如CD-ROM、CD-RW和DVD-ROM光碟機，以及記錄用的CD-R 光碟機和可重複讀寫型的CD-RW 光碟機，迅速地進入了人們的生活和工作。各種新型的辦公消費、娛樂類的光電產品將成為21世紀人們生活中的必需品。

數位相機

數位相機產業市場發展迅速：國家計委已確立重點發展數位相機（DSC）產業的計畫，進軍數位相機市場。在於組織力量，研發數位相機的關鍵零部件、核心技術及配件；重點項目包括：彩色顯示器、專用IC、高性能球面鏡片及印表機、碳粉等。

中國從事數位相機的研發、生產的廠家有：鳳凰數碼、喜馬拉雅、海鷗、方正科技、紫光、聯想集團、朝華科技、華旗資訊、TCL、先科、明基（BenQ）等。目前國內已有30多個品牌，大多集中在家用市場。

國外公司陸續在中國內地投資設立數位相機生產線，這些公司包括：美能達（Minolta)、尼康（Nikon)、賓得（Pentax)、松下（Panasonic)、三星（Samsung)、惠普（HP)、愛普生（Epson)、三洋公司、索尼（Sony)公司、奧林巴斯公司（Olympus)、柯達公司(Kodak) 、佳能公司(Canon)、富士膠片公司(FujiFilm)等。

掃瞄器

掃瞄器市場穩定增長：掃瞄器是計算機的重要外設產品之一，已成為光電產品中技術工藝成熟、市場套用穩定增長的重要產品。全球掃瞄器的著名品牌Microtek、HP、AGFA、UMAX、Acer、EPSON、Canon等早已陸續進入中國國內市場，與此同時，台灣地區的代工生產廠商的生產基地也都全部轉移到了內地，北大方正、清華紫光等國內單位研發的掃瞄器也正成為掃瞄器市場中重要品牌。

研發生產掃瞄器的廠商擁有掃描器生產技術和影像處理技術，因此包括數位相機、PC Camera等相關產品都是掃瞄器廠商謀圖發展的替代產品。為了適應多功能PC外圍光電輸入/輸出設備套用市場的需求，今後掃瞄器產品必將向著多功能複合套用方向發展。4 . 光顯示材料與設備（電路基礎、模擬電路、數字電路、微機原理與接口技術、光學等）

顯示器

中國顯示器領域發展良好：

在液晶顯示器（LCD）方面：中國液晶顯示器產量占世界產量的25 %。中國液晶行業年銷售額約為53.52億元。

中國已能生產滿足寬溫度低閾值等特殊要求的TN液晶材料，STN液晶材料已開始批量生產，結束了完全依靠進口的局面。國內的薄膜電晶體（TFT）用液晶材料仍處於實驗室研製階段。中國液晶材料年生產能力已超過40 噸。國內主要的企業有4家：北京清華亞王液晶材料有限公司、西安現代化學研究所、石家莊實力克液晶公司和煙臺萬潤精細化工有限公司。

偏振片

偏振片已進入穩定的批量生產階段，現有兩家生產企業，廣東福地日合偏光器件有限公司和深圳市深紡樂凱光電子材料有限公司，年銷售75萬平方米，銷售額超過6000萬元。

ITO導電玻璃是液晶三大材料之中發展最快的，生產廠家已超過10家，其中規模最大的是深圳萊寶真空技術有限公司。年生產ITO玻璃376萬平方米，銷售總值約6億元。STN用導電玻璃已大部分滿足國內需求。生產導電玻璃的成套設備已具備實現國產化的能力。

紅外產品

（電工電子技術、計算機技術、光學基礎）

近幾年來，中國的紅外產品市場發展迅速。隨著工業自動化的發展，熱故障與熱漏泄診斷的逐步推廣，以及技術安保體系的建立，紅外測溫儀、熱像儀和熱電視等產品的市場穩步增長。全國主要紅外產品年銷售額約為8億5千萬元人民幣。

照明能源

（原子物理、半導體物理、量子力學、固體物理、電工電路技術、光學基礎）

高亮度高效金屬鹵化物燈、硫二聚物（微波放電）燈和發光二極體LED光源將逐步取代白熾燈，實現照明上的革命。發光材料，發光二極體與發光元器件；

發展太陽能電池，地球上的能源愈來愈短缺，美國預計到2050年，太陽能源將占能源的一半。

光全息與全息存儲（光學、物理光學、非線性光學、光信息處理、雷射原理與技術)

本專業套用範圍越來越廣泛，前景可以說是相當好

其他

此外，掩膜版、背光源、取向劑、封接膠、光刻膠以及其他LCD相關材料的國內自給率有了很大的提高。即不完全統計，從事這方面生產的企業有7家，實現產值1.69億元。

中國現有LCD生產廠家約60家， 2003年北京市京東方科技集團有限公司以3.8億美元成功收購韓國現代顯示技術株式會社的TFT-LCD（薄膜電晶體液晶顯示器件）核心技術，已經在北京經濟技術開發區建設TFT－LCD產業基地，未來10年，TFT－LCD將在家電、電腦、數位相機、手機等行業得到廣泛套用。

日本、韓國、台灣等向中國大陸加快轉移STN－LCD、TFT-LCD生產線，已建成的或開始建設已達14條線，大多數為STN-LCD生產線，也有TN 和彩色STN生產線。

在發光二極體（LED）方面：中國LED產業呈現穩步增長趨勢，國內與LED研究、開發、生產有關的單位有300多家，大多數企業生產普通LED（指晶片為GaP、GaAlAs的發光二極體）。年產量達120億隻，銷售額約40多億元。目前國內普通LED晶片能批量生產的企業只有一家——聯創光電公司，年產約20億隻，聯創光電公司將向LED下游產品擴展，發展紅、綠、藍三基色全彩顯示屏、LED白光照明、LED交通等產品，屆時聯創光電將成為國內產品層次最多、規模最大的LED廠家。

LED顯示屏生產企業約有幾十家。中國正在成為全球傳統LED的生產加工供應基地之一。

中國生產的紅、綠、橙、黃髮光二極體產量約占世界產量的12 %，藍色發光二極體已研製成功。

在電漿顯示器（PDP）方面：電漿顯示器（PDP）研究開發取得較大進展，已經開始生產42英寸PDP屏。

在其他類型顯示器方面方面：如真空螢光顯示（VFD）、有機EL（OLED）、場發射（FED）等均在科研生產中取得進展。“十五”期間中國發展顯示器投資了380億元。

目標要求

培養目標

本專業培養具備光信息科學與技術的基本理論、基本知識和基本技能，能在套用光學、光電子學及相關的電子信息科學、計算機科學等領域（特別是光機電算一體化產業）從事科學研究、教學、產品設計、生產技術或管理工作的光信息科學與技術高級專門人才。

培養要求

本專業學生主要學習光信息科學與技術的基本理論和技術，熟悉光學、電子學技術和計算機技術，受到科學實驗與科學思維的訓練，具有本學科及跨學科的科學研究與技術開發的基本能力。

知識技能

1．掌握數學、物理等方面的基本理論和基本知識；

2．掌握光信息科學的基本知識和基本實驗技能；

3．了解相近專業的一般原理和知識；

4．熟悉國家信息產業政策及國內外有關智慧財產權的法律法規；

5．了解光信息科學與技術的理論前沿、套用前景和最新發展動態，以及信息產業發展狀況；

6．掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

教學實踐

包括生產實習、畢業論文等，一般安排10～20周。

主幹學科：物理學、電子科學與技術、計算機科學與技術。

主要課程：套用光學、物理光學、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、精密機械學基礎、波動光學、固體物理、雷射原理、光電子學等。

就業前景

“光信息科學與技術”專業就業領域—— 光電子產品與技術領域

全世界光電子技術產業的市場規模己達1萬億美元。國外光電子產業主要在美國、西歐和日本。中國的光電子技術產品市場的年增長率，始終保持在兩位數的高速增長勢頭。隨著信息光電子技術、雷射加工技術、雷射醫療與光子生物學、雷射全息、光電感測、顯示技術等光電技術的快速發展以及光電科技與數位技術、多媒體技術、機電技術等領域的結合與滲透，中國已經形成以下市場可觀、發展潛力巨大的光電子產業。

光信息科學與技術