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1、 概况

光电技术研究所是北航“光学工程”学科及双一流学科“仪器科学与技术”的重要组成部分，现有光纤传感、集成光学、惯性导航、视觉感知等专业方向。每年招收全日制硕士和博士研究生约50名，并进行一定规模的在职工程硕士和博士的培养，坚持理论实践并重、前沿工程兼顾，教研相长，实现人才分类卓越。

光电所拥有一支年龄结构合理、研究专长互补的高水平教研团队，其中教授5人、各类专家和人才近10人，具有海外教育及科研背景的人数超过80%，师资力量雄厚。承担和参与建设了近10个国家级、省部级及校企联合实验室和工程中心，拥有一流的光电实验室条件和完备的光电子器件及系统研究和生产设备。承担了大量国家航天及武器系统重大工程项目和重点领域基础研究项目，项目来源稳定、科研经费充足。在光纤陀螺及其惯性系统、光电子器件、光学仪器和装备等领域处于国内领先地位，研发的光纤陀螺及其惯性系统产品与核心技术已广泛应用于海、陆、空、天领域，并在国家重大武器系统和火星探测、探月及大型卫星星座等航天应用方面取得重大突破。

2、历史沿革

光电技术研究所的前身是北航光纤陀螺课题组，溯源来自于上世纪五十年代，为满足“两弹一星”惯导急需，1956年由钱学森提议、林士谔创建了首个航空陀螺与惯性导航学科，从此开启北航三代人的陀螺梦和陀螺惯导人才培养与科技创新深度融合探索实践。第一代人林士谔空白中开创，实现我国机械陀螺从无到有；第二代人张惟叙困难中坚守，实现从机械陀螺到光学陀螺的跨越；第三代人张春熹等组建了光电技术研究所，带领团队在机遇中奋进，实现光纤陀螺快速发展、技术引领与大规模应用，并开拓了光学惯性测量、新型光电子器件及量子传感等新方向。三代陀螺人形成了该学科特有的“心怀祖国、勇于创新、甘于奉献”的“陀螺精神”，开创了“大团队、大平台、大项目、大成果”的发展模式。

3、学科建设

在学科建设方面，面向国家航空航天战略需求和国际学术前沿，光电技术研究所培育出光纤陀螺与惯性系统、光子晶体光纤及微纳光电子器件等特色方向，支撑“光学工程”获批北京市一级重点学科，也为北航“仪器科学与技术”进入双一流学科和A+学科做出了重要贡献。

依托学科传统核心特色“光纤陀螺技术”，光电所坚持不懈突破高性能光纤陀螺瓶颈，实现核心技术自主可控，研制出高精度大动态轻小型系列光纤陀螺产品，典型指标国际领先，并成功应用于多个国家战略武器系统及“火星探测”、“探月工程”等国家重大航天工程，获得6次国家科技奖励。光电所勇于创新，依托科技部3项国家重大仪器专项和国家自然科学基金重点项目，研制成功细径低损耗抗辐照光子晶体光纤和光子带隙光纤，实现了光子晶体光纤陀螺国际上首次空间应用，获批北航蓝天创新团队、科技部“创新人才推进计划重点领域创新团队”等，还有力支撑了“先进惯性仪表与系统技术”自然基金委创新群体。

围绕新一代光学陀螺和光电器件的研究，依托“惯性技术”国防科技重点实验室、“新型惯性仪表与导航技术”重点学科实验室等多所高水平实验室和基地，光电技术研究所充分发挥在惯性导航领域雄厚的师资力量和坚实的理论基础，紧密结合工程需求、理论教学、创新实践，提升本学科在国内及国际的影响力。

4、师资队伍

光电技术研究所现有固定教师25人，具有深厚的光学、仪器、电子及自动化专业基础和工程应用背景，其中教授5人，副教授11人，博导6人。教师团队中拥有长江学者1人，973首席科学家2人，国家863和装备预研专家2人，万人计划青年拔尖人才1人，国家级海外优秀青年1人，国家级科技奖励获得者6人，JS青年托举人才1人，北京市青年英才1人，北京市科协优秀青年工程师1人，北京市科技新星1人，北航青年拔尖人才4人，北航“卓越百人”青年人才引进计划入选者6人。

光电所教学、科研和工程团队由老中青三代教师组成，人才结构合理、团结务实、锐意进取、敢于拼搏，具有优秀的学术传承和显著的国防航天特色。建所以来荣获“全国五一劳动奖状”、“全国巾帼文明岗”、“国家高技术研究发展计划先进承担单位”、“国家高技术研究发展计划杰出贡献先进集体”以及“国家科技计划执行优秀团队奖”等多种荣誉称号。

5、教学工作

光电所办学目的是以培养具有空天报国情怀、基础扎实、专业雄厚、创新能力突出的高水平领导、领军人才，通过搭建专业课程实习、实践基地，构建本科通识化、硕士专业化、博士学术化的培养体系和课程体系。开设的主要课程有：微弱信号检测及处理、数字信号处理原理与应用、光电测试技术与仪器、惯性器件原理及测试技术、光通信原理与技术、光纤光学、光电子学理论、干涉测量技术、光电仪器与测量专业实验、光学惯性测量与导航系统等。招收工学硕士生约35人/年，工学博士生约15人/年。

在教学工作中，我们同时注重空天报国精神的融入，始终把为国防科技工业输送优秀毕业生作为自己光荣的责任与使命，积极引导毕业生到祖国最需要的地方建功立业，主要进入中国航天科技集团、中国航天科工集团、中航工业集团、中国电子科技集团等主流行业，为国防和航空、航天系统输送了大量优秀人才，众多人成长为技术骨干、型号总师和单位领导等。

除了专职的教学工作，光电技术研究所还与航天五院、八院、九院、二院及中航集团等所属的10余个研究所、企业和公司开展了“产学研”合作，深入推进校企协同育人，联合培养高水平的卓越工程师。

6、科研工作

光电技术研究所开展的科学研究始终以服务国家及国防重大战略需求为导向，巩固光纤陀螺、惯性导航及光学传感等传统优势和特色学科方向，保持国内领先、国际一流水平；瞄准前沿科学技术，大力发展集成光学、视觉感知、量子传感等前沿基础学科方向，开展国际前沿理论与技术研究，深化国际合作，持续产出高质量原创性学术成果；坚持独立自主创新，推进以光纤陀螺为代表的成熟技术和产品在国防和航天重大工程型号中发挥关键作用，并实现成果转化，产生显著社会和经济效益。目前，光电技术研究所形成的主要研究领域包括：

（1）光学传感与量子传感

（2）微纳光子器件与集成光学

（3）惯性测量及组合导航

（4）视觉感知及图像处理

建所近二十年，得到国家973和863计划、国家重大仪器专项、国家自然基金、型号产品研制、产学研合作、条件建设、学科建设等支持，累计经费超过5亿元。在相关领域国内外权威刊物（如Science Advances、Physical Review Letters、Laser & Photonics Reviews、IEEE Journal of Lightwave Technology、Optics Letters、Optics Express等）和顶级学术会议上发表学术论文300余篇，出版和编制10余本教材、专著和国家及行业标准，授权专利近200项。

7、实验室条件

光电技术研究所获得了4500万光纤陀螺条件建设和约1000万光学工程学科建设支持，建成了完备的光学设计和测量、电路设计与分析、系统仿真和环境实验条件。光电所建立了2000平米光纤陀螺工程化中试基地和4300平米北航-中航捷锐研究生专业实习基地，并且与航空、航天、兵器等多个研究所建立了联合实验室和工程化基地，还是北航“惯性技术”国防科技重点实验室、“新型惯性仪表技术”国防重点学科实验室、“精密光机电一体化技术”教育部重点实验室等的核心力量和重要组成部分。上述实验室条件为光电所进行高水准教学、科研以及复杂、高难度工程产品研制提供了保障和支持。

8、主要成果

在国家重大需求牵引下，经过基础理论探索突破、关键技术攻坚克难及细致和扎实的工程化和应用研究，光电技术研究所在近20年共获得国家级科技奖励5项、省部级科技奖励近20项。

典型研究和成果展示：

(1) 光纤陀螺及其应用

光纤陀螺是基于Sagnac效应的光纤角速度传感器，具有理论精度高、可靠性高、寿命长等优点，是极具发展潜力与竞争力的陀螺仪，已成为卫星、火箭、飞机、舰船、导弹和车辆等导航和姿控的主选器件。在国家863、973、高分专项、火星探测、探月工程等国家重大研究计划和工程型号的支持及牵引下，北航光电所开创了国内数字闭环光纤陀螺和光子晶体光纤陀螺等理论研究，建立了完善的光纤陀螺技术体系、器件体系和生产工艺体系，研制的光纤陀螺产品应用于多个国家战略武器系统和重大航天工程型号。例如，开发的系列化宇航光纤陀螺产品已经用于探月工程“鹊桥中继卫星”、“珠海一号星座”、“未来导航星座”、“全球多媒体星座”等八十多颗卫星和航天器，2021年5月，两套光纤陀螺产品用于“天问一号”火星探测任务的着陆器和火星车，提供高精度、高可靠的位置和姿态信息保障，助力我国首次火星探测任务圆满成功。

(a)光纤陀螺产品及卫星应用

(b)“祝融号”火星车与着陆器

(2) 新型光子晶体光纤及陀螺

光子晶体光纤由于良好的环境稳定性，是新一代光纤陀螺的首选光纤。北航光电所在国内率先开展光子晶体光纤陀螺技术研究，基于光子晶体光纤的高精度、轻质化、耐辐照光纤陀螺已达到0.001º/h精度，成功完成了“天舟一号、五号”货运飞船、“实践二十号”卫星的搭载飞行试验，2020年12月成功用于“新技术验证七号”卫星主闭环控制，是此类陀螺的国际首次空间应用。

(ab)光子晶体光纤及陀螺(c)“天舟一号”货运飞船(d)货运飞船试验单元

(3) 冷原子量子惯性传感

空芯光纤可同时导引激光和物质，实现高效光与物质相互作用。基于空芯光纤的冷原子量子惯性传感，将冷原子约束在数十微米的中空纤芯内，构造准一维的光导引型冷原子干涉仪，实现对惯性量的超高灵敏度测量。光电所开展了光导引型冷原子干涉仪的退相干机制、空芯光纤内原子冷却、相干操纵与探测技术研究和高精度、小型化光导引型冷原子重力仪和加速度计研制。

(a)空芯光纤截面 (b)激光冷却与囚禁原子 (c)真空腔内的空芯光纤 (d)冷原子被导引进空芯光纤

(4) 神经形态视觉感知与视觉导航

神经形态视觉区别于传统全局曝光成像方式，将光强相对变化编码为稀疏、异步事件，具有高速、大动态和高效率等优势，特别适用于目标探测和追踪、视觉导航和高速成像等领域。光电所针对神经形态视觉模型、芯片和传感器开展了研究和设计，开发了基于神经形态视觉的目标探测、组合导航及振动测量系统。

（abc）神经形态视觉模型、芯片和传感器 （def）目标探测、视觉导航和振动测量系统

(5) 微纳光子器件与集成光学

光电所致力于先进半导体材料本征物性研究及其在微纳光子领域的应用，在片上光源、石墨烯传感器、片上全光计算器、Si基波导器件及集成化光学陀螺等领域取得了多项研究成果，在Science Advances、Laser & Photonics Reviews、Photonics Research等光子学领域顶尖期刊发表数十篇原创性成果，同时致力于微纳半导体工艺及集成技术的研究，以实现高度集成的片上光学陀螺。

（abc）片上线性光源、石墨烯传感器、片上全光计算器 （de）集成光学陀螺