先端光子学研究所简介

一、团队基本情况

研究所负责人：孙伟民教授

孙伟民，1968年出生，二级教授，博士生导师，中国光学学会光电技术专委会常务委员、中国光学工程学会海洋光学专委会委员、中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会理事、黑龙江省光学学会党总支书记、黑龙江省仪器仪表学会常务理事、西班牙GTC高分辨率超稳定光谱仪研制项目技术指导委员会委员、国家自然科学基金委会评专家。主持国自然重点项目1项，参与1项，主持国自然面上项目4项，科技部国际合作项目1项。发表SCI论文170余篇，获得授权发明专利50余项，获黑龙江省自然科学一等奖1项，主编《大百科全书》中“天文光纤技术”词条。

团队依托纤维集成光学教育部重点实验室，充分发挥哈尔滨工程大学光纤技术优势，与前中国天文学会理事长崔向群院士等一批天文领域顶级专家密切合作，服务于LAMOST等国家大科学装置，紧跟国际天文光学技术前沿，是国内光纤技术和天文需求结合最好的研究团队。作为国际天文光子学领域一支重要的有影响力的研究队伍，团队致力于将先进光纤和光子学技术应用于天文观测领域，研制了目前世界上最大的一对偏振积分视场单元。

研究所下设“天文光子学实验室”“光纤传感技术实验室”“空间光学实验室”“液晶光子学实验室”“精密仪器研发室”和“海空光纤感测技术联合研发中心（烟台）”。

二、研究方向

1. 三维光纤光谱成像技术

基于积分视场单元(Integral Field Unit, IFU)的三维光谱成像技术可以通过单次曝光同时获得延展视场的三维信息（二维位置信息和一维光谱信息）。

积分视场光谱分析在天体物理学中有着重要的应用，包括研究近邻星系或者星团中恒星形成区的分布、中等红移星系的动力学研究、中等红移尺度的距离估算、重建受引力透镜效应的星系、活动星系核的核区结构、行星状星云和超新星遗迹等。团队自主研制世界上光纤数密度最大的一对8064光纤单元单元IFU已经顺利交付，应用于光纤阵列太阳光学望远镜（FASOT）系统。

三维光谱成像技术不仅可以应用于天文领域，而且也可以应用于特种目标识别、资源调查、环境监测、复杂物理场分析等领域。

2. 特种光纤光缆应用研究

光纤的传输性能对于光谱成像设备的观测效率具有重要影响。随着光谱成像技术的不断发展，对光纤和光缆的传输特性提出了更高的要求。

研究用于天文观测系统中光纤和光缆的传输特性，特别是光缆在望远镜运行过程中的光纤动态焦比退化特性，对提高天文光谱测量精度有着非常重要的意义。项目组完成了含有状态监控功能的低焦比退化光纤光缆研制，高速多参数天文光纤测量装置研发等工作，计划服务于国家大科学装置LAMOST望远镜。

对于特种光缆的研究涉及众多国民经济领域，尤其是三海一核相关领域。

3. 光纤传感技术

光纤传感器是现在最具价值的无源光器件之一，被广泛应用于光通信及传感探测领域之中。团队在光纤光栅、光纤微结构设计、特种光纤设计等光纤传感、光学测试领域积累了二十余年的研究经验，发表大量相关论文，获得多项奖励。在科技部国际合作项目的支持下，借助学院创新引智基地的国际合作平台，在辐射场光纤传感、特种光纤综合测试、光纤多参量高速测试等方面取得研究进展。

4. 光学散斑冲击计量技术

API光学检测技术的研究重点是光学全息术以及干涉测量和剪切成像系统的设计和研究。我们在光学测量、集成光学、傅里叶光学和计算光学方面拥有长期的经验，开发了一系列功能强大的系统和设备，例如相位调制器、傅里叶变换成像光谱仪和多项无损检测系统。系统和设备直接在我们的实验室中通过测量进行原型设计和表征。

5. 液晶激光与传感技术

液晶是一种具有液体流动性和晶体各向异性的物质。由于液晶对温度、湿度、电磁场和化学气体等参量具有良好的响应，因此液晶的研究已经从最初的显示领域扩展至天文学、生物学、通信和激光等领域。课题组根据液晶及光纤的光学特性，开展了基于光纤的液晶生物传感、液晶VOC传感、液晶pH传感和微型激光器等方面的研究。

6. 光纤高增益扰摸技术

搜寻系外宜居带行星和地外生命是现代天文学一个研究热点，系外行星的搜寻可以采用成像法、凌日法和视向速度（RV）法。其中，视向速度法是目前最具成效的测量方法，如HARPS、ELT-HIRES等高精度视向速度测量系统精度可达1m/s左右，但该精度也只是适合较大质量的行星探测。要探测类太阳恒星系统宜居带范围内的类地行星，视向速度测量精度要达到10cm/s的量级，这对当前的天文仪器提出了很高的要求。在视向速度法中，高耦合效率的光纤传输和稳定的高扰模增益是提升测量精度的重要因素，团队针对两种扰摸光纤出射散斑的噪声抑制（Modal noise mitigation）和光纤出射光场的均匀化扰模（Fiber scrambling）提出了振动扰摸和特种光纤扰摸技术。

7. 超高速光纤光谱探测技术

光谱具有信息维度高，信息密度大的特点，一根光纤即可实现多波段的光谱测量，在成分检测、环境监测等领域有广泛应用。课题组研制了一套定制化超高速光谱测量系统，实现了小型化/便携式。该系统可以高达440ms的时间分辨率（@350-850nm波段）捕获空间发光目标的光谱信息，配合高速跟踪伺服系统可用于超高速运动物体的发光光谱测量、发光体时变光谱测量等领域。

8. 海洋光学探测与目标识别技术

围绕水下声、光、电、磁等各类信息载体信号的辐射、传播与接收等一系列过程中与海洋环境特性的相互作用关系，聚焦于空海界面、海水、海底界面、以及沉积层等与海洋环境相关的声、光、电、磁等物理场分布和变化规律认知，突破一批海洋环境与水下目标信息传感的新原理、新方法、新技术，解决一批关键海洋探测仪器研制的“卡脖子”问题，为产出一批创新性海洋仪器铺路搭桥，为“水下目标智能识别”提供技术支撑。

9. 光谱分析人工智能技术

光谱分析人工智能技术以人工智能算法为技术主体，以实现光谱数据快速处理与光谱信息精准获取为研究目标，旨在为多领域光谱研究人员提供快速、准确的分析工具。当前正在开展深度学习驱动的拉曼光谱预处理与识别技术研究，研究成果有望在以拉曼光谱为核心技术的深海探测、医学诊断、材料识别、食品安全等领域发挥重要作用。

三、团队优势

团队在天文光纤技术领域具有国际一流水平，与国家天文台、云南天文台、南京天光所、长春光机所、627所、202所、哈尔滨新光光电、烟台艾睿光电科技有限公司、长飞光纤光缆股份有限公司等单位合作密切，在特种光纤微器件、光纤制备与测试、光谱获取技术、光纤传感技术、液晶光学技术等领域具有研究特色和优势。

四、招生意向

欢迎对我们研究方向感兴趣的同学加入！每年计划招收博士研究生4-5名，硕士研究生30-40名。研究所提供一流的学习环境和实验条件，配备充足的科研经费，可以提供赴南京天光所、国家天文台、云南天文台、烟台海岸带研究所、烟台艾睿光电、长飞等国内知名研究机构或企业合作研究的机会。

同时欢迎有意向留本校读研/读博的优秀本科生提前进入实验室参与科研工作！

五、就业去向

目前在读博士15人、硕士80人。学生毕业去向包括国内外高校深造或任教，华为、中兴、长飞、沈阳自动化所、长春光机所等企业和科研院所工作。

六、联系方式

严老师 Email: yanyunxiang@hrbeu.edu.cn

先端光子学研究所：http://api.hrbeu.edu.cn/szdw.htm