中国科学院上海光学精密机械研究所 学科简介

一级学科中文名称:物理学

英文名称:Physics

 

一、学科概况

物理学是一门系统而又博大精深的学科,在经典时代是由与它极相像的自然哲学研究所组成的,直到十九世纪才从哲学中分离出来成为一门实证科学。在现代,物理学已成为自然科学中最重要的学科之一,它不仅能够对客观世界规律作出深刻的揭示,还在成长过程中形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因如此,物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。 自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学背景——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。

光学是21世纪物理学研究的一个最热门的方向,是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到 X射线的宽广波段范围内,关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示,以及跟物质相互作用的科学,也是与光通讯、光信息等应用技术密切相关的学科。近年来,光学研究的重要发展趋势之一是创造极端的物理条件并进行相互作用研究。强场超快激光的出现与迅猛发展,为人类提供了前所未有的手段与极端条件,使强场超快光科学及其相关的交叉科学新前沿、新方向的不断开拓成为可能,推动了国际上一些重要的新的前沿研究方向的发展。同时,突破经典物理学框架的量子光学也在当代科学发展中发挥着相当重要的作用,如量子信息可以突破现有信息技术的物理极限,为信息科学的持续发展提供新的原理和方法。波色-爱因斯坦凝聚(BEC)是许多宏观量子现象的核心,目前探索新的BEC系统仍是一个富有挑战性的工作。此外,作为当代光学与光子学的重要应用,以光子作为信息载体和能量载体的信息光学与光电子技术在通讯、能源、材料、航空航天、生命科学和环境科学中已得到了广泛应用,必将引起一场新的产业革命,给工业和社会发展产生重要影响。

中国科学院上海光学精密机械研究所(简称中科院上海光机所)是国内最早被国务院学位委员会批准具有硕士、博士学位授予权和设立博士后流动站的单位之一,197819821986年分别开始招收硕士生、博士生和博士后。1998年经国务院学位委员会批准具有物理学一级学科(包括光学、理论物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理二级学科)博士学位授予权。在国务院学位委员会1994年进行的研究生教育质量评估中,我所物理学科光学专业博士、硕士学位点双双名列全国同专业之首。上海光机所强场激光物理国家重点实验室在2000年度全国数理科学学科的国家重点实验室和部门开放实验室评估中,被评为优秀实验室(名列全国第二,中科院第一),并于2005年度再次被评为优秀实验室,而且是该次全国参评实验室中唯一评出的优秀实验室。

该学科点现有在岗博士生导师17人,硕士生导师22人,其中,中国科学院院士2名,45以下博导占70%。并拥有“国家973计划”项目首席科学家、“863高技术计划”领域专家、10名中国科学院“国家引进国外杰出人才(百人计划)”入选者、4名“国家杰出青年科学基金”获得者。还有4名青年导师入选上海市“启明星计划”,充分显示了由院士领衔、梯队结构合理的导师队伍的雄厚实力。

该学科点一直承担着国家973计划、国家863高技术计划、国家自然科学基金重大重点、国家科技攻关等重大科研项目。目前承担科研项目75项,经费合计12640.5万元拥有一个国家重点实验室和一个科学院重点实验室,实验室总占地面积5630平米,其中约1800多平方米为超净光学实验室,具有较高程度的温度、湿度、洁净度方面的控制能力和仿真水平,能基本满足实验室精密稳定科研实验的需求,拥有高重复频率飞秒激光放大系统、冷原子特性测试系统、主动型氢原子钟等大型设备30余台,总价值一亿多元。

2000年以来,上海光机所物理学学科点先后获得国家自然科学奖二等奖(2001年),国家科技进步奖一等奖(2004年)、二等奖(2003年),上海市科技进步奖一等奖(2003年)和上海市自然科学奖一等奖(2010年)。近五年,共发表SCI论文800余篇,申请发明专利115项,举办主要国际国内会议24次,在重要学术会议上作特邀报告200余次。

格物明智,厚德载物是上海光机所研究生培养的追求和特色。该学科点培养出了一批优秀的博士毕业生,其中有四人相继获得“全国优秀博士学位论文”奖(1999李儒新2000胡素兴、2004年杨晓东、2009年杨玮枫);并有多人已获得国家杰出青年科学基金项目,如李儒新现任中科院上海光机所所长)、周常河、程亚、陆培祥(长江学者特聘教授)、盛政明(长江学者特聘教授)等。近5年来,共1人获中科院院长特别奖,5人获中科院院长优秀奖,7人获大恒光学奖,6人获中欧联合培养博士计划项目。

 

二、学科内涵与特色

上海光机所物理学科点设立光学、理论物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理等专业主要研究方向有:

1)超强超短激光源物理与技术:包括新型超强超短激光源物理与技术、超短脉冲强X射线源以及其它新型的相干强辐射源的开拓,创建全新的强场超快极端物理条件。

2)强场超快激光物理的实验与理论:包括超强超短激光与各种形态物质的高度非线性相互作用的实验和理论研究,重点揭示强场超快全新极端物理条件下相互作用的新现象与新规律。

3)强场激光物理新前沿新方向的开拓:包括量子相干操控原子与电子,强场高能量密度物理,相对论性物理与光学,极端超快非线性光学,强场量子光学效应等。

4)强场激光相关高技术领域的基础物理:包括X射线激光、激光等离子体与激光核聚变,激光高能粒子加速、亚飞秒乃至阿秒科学技术等中的基础前沿问题研究。

5)前沿交叉学科领域中的应用基础:利用超强超短激光与物质相互作用的新原理,创新发展泵浦-探测新技术和超高时空光谱分辨诊断新方法,重点进行材料、生命、信息等前沿交叉学科研究。

6)量子凝聚:包括-爱因斯坦凝聚体的物理性质及其量子应用技术研究,高频势阱原子导引及囚禁研究,超冷强耦合等离子体物理及应用研究。

7)量子频标:包括空间冷原子钟,喷泉原子钟,各类新型星载原子钟和原子钟物理等,以及原子钟在空间科学、计量、导航、精密测量等领域的应用。

8)量子信息和交叉学科前沿:包括基于原子芯片的量子信息研究,量子成像及应用研究,BEC和单原子在信息技术中的应用研究,激光捕获拉曼光谱技术及应用研究。

上海光机所物理学科点已成功研制出创世界最高峰值功率并最短脉宽的飞秒拍瓦0.89PW29fs)级超强超短钛宝石激光系统,并成功建立了5飞秒周期量级高重复频率强场超快激光系统,获得能量为目前国际同类研究最高的激光输出(0.7mJ/5fs, 1kHz)。此外还拥有我国唯一的铷喷泉原子钟,已实现长时间的闭环锁定,获得了长稳6x10-15的结果。

主要学科带头人:徐至展院士、王育竹院士、李儒新研究员、冷雨欣研究员、沈百飞研究员、韩申生研究员、周常河研究员。

 

三、培养对象与目标

本学科培养对象应具有光学、原子分子物理、激光物理、量子力学、光学信息处理、电磁学、光电子学等专业基础知识,并拥有良好的中英文表达能力及计算机操作能力。

该学科点旨在培养德智体全面发展,在所属研究方向上掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,具有独立从事科学研究工作能力的人才。培养出的学生可到高校及科研院所从事教学科研工作,也有大量的优秀毕业生在光纤通讯,光电子器件公司,太阳能产业,激光,液晶材料等领域工作,或到中国移动,中国电信,联通,铁通等网络公司,以及华为,中兴,TP—Link等仪器设备公司就业。