向光子學發展 2020年中國光學十大進展揭曉
2021年04月27日10:34

原標題:向光子學發展 2020年中國光學十大進展揭曉

圖說:中科院上海光機所黨委書記陳衛標研究員致辭 採訪對象供圖(下同)
圖說:中科院上海光機所黨委書記陳衛標研究員致辭 採訪對象供圖(下同)

  新民晚報訊(記者 郜陽)首屆光學前沿高峰論壇暨2020年度中國光學十大進展頒獎典禮近日舉行。量子糾纏光源、螢光成像、金屬鈉等離激元等10項基礎研究,激光聚變、光學雷達遠距離成像、光譜氣體檢測等10項應用研究成功入選“2020年中國光學十大進展”。

  “中國光學十大進展”評選活動由中國激光雜誌社發起,旨在促進中國優秀光學研究成果的廣泛傳播,推動中國光學事業的發展。憑藉高學術水平的候選成果,以及嚴格公正的評審機製,這一獎項備受業界認可,具有高度的公信力和影響力。

  院士:看得越小 收穫越大

  “按老前輩王大珩院士的話來說,光學不是一個獨立的產業或者小學科,它滲透到科學技術的各個領域。”中國科學院院士、中科院上海光學精密機械研究所研究員範滇元表示。

  他介紹,美國在上世紀末召集了百餘位專家,撰寫了一本關於21世紀光學工程和展望的《駕馭光》,對本世紀光學工程發展和作用都有了詳盡介紹。可不到20年,這群專家再次聚首,在新的書中提出了“光子學”,認為光子學是不可缺少的關鍵技術。

  “我們現在研究對象的精度和尺度越來越小,但獲得的結果越來越大。”範滇元解釋,“光子學,尤其是微納光子學,都是深入到微納的精度。‘微納’有兩方面的含義:其一,材料和結構都是微納量級;其二,做成的光學產品的精度可達微米或納米的量級,空間上可以用顯微鏡高解像度吧城鄉,時間上可以飛秒或皮秒成像解像度。”事實上,目前的光學芯片等都屬於光子學的範疇。

圖說:上海理工大學顧敏院士作大會報告
圖說:上海理工大學顧敏院士作大會報告

  成果:面向前沿 服務國家

  入選2020年中國光學十大進展名單的成果,既有面向世界科技前沿,也有面向國家重大需求的。在基礎研究類,華東師範大學精密光譜科學與技術國家重點實驗室科研團隊利用超快飛秒激光和符合探測技術,首次實驗觀測到了單分子體系內的超快振動回聲;聲波的回聲是一種常見的自然現象,當聲波在傳播過程中遇到障礙物時,將被反射形成回聲。回聲現像在很多方面都有著非常重要的應用,例如利用電子自旋回聲進行核磁共振成像。

  光子角動量在光與物質相互作用中發揮重要影響,上海理工大學納米光子學團隊首次從理論到實驗展示了具有時空渦旋相位並攜帶光子橫向軌道角動量的新型光場,開創了一個全新的光子軌道角動量自由度。

  在應用研究類,南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授團隊在大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池上取得新突破。該團隊製備的大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池經日本電氣安全和環境技術實驗室權威認證,穩態光電轉換效率高達24.2%,為目前大面積鈣鈦礦太陽電池的世界紀錄效率。他告訴記者,隨著國家政策的提出和政府加大投入,目前光伏產業蒸蒸日上,技術的進步會比原先更快。“我們的工作處於國際領先水平,但競爭仍然很激烈。我們的‘小目標’是突破光電轉換效率30%,進而達到35%。”譚海仁表示,“當然,從實驗室走向產業還要克服很多難關,從很小的半導體器件到很大面積的太陽能電池,我們要著重解決面積放大的同時保持效率。”

  此外,中國科學技術大學潘建偉院士、徐飛虎教授課題組在城市環境中通過平均每個像素點探測約一個信號光子,實現了距離達45千米的單光子三維成像,創下了新的成像距離紀錄。團隊成員介紹,遠距離單光子成像雷達系統在硬件端和軟件端均發展了適用於遠距離成像的先進技術。

  期刊:定位高端 服務科研

  在論壇上,中科院上海光機所黨委書記陳衛標研究員宣佈,上海光機所將創辦國內光學領域第一本英文綜述期刊——Photonics Insights。中國激光雜誌社負責期刊出版工作。

  Photonics Insights將於2022年以開放獲取的模式出版。複旦大學教授周磊和香港理工大學教授蔡定平受邀擔任共主編。對於這樣一本定位高端的綜述期刊,周磊認為,這本期刊的創辦將彌補中國在這方面的空白,必將成為相關領域研究生及年輕學者快速跟上光(子)學前沿領域最新進展的必讀刊物。蔡定平表示,Photonics Insights將與讀者快速分享光子學最前沿的研究工作,清楚地說明從基礎到前沿的關聯脈絡,研究的初心和動機。

  記者瞭解到,東南大學崔鐵軍院士、中科院光電所羅先剛院士、香港科技大學陳子亭教授、西湖大學副校長仇旻教授、香港大學張霜教授等傑出科學家已受邀為期刊撰寫文章。

  中國激光雜誌社總經理楊蕾表示:“Photonics Insights將成為光學與光子學研究人員閱讀、發表高質量綜述的新平台,並進一步豐富中國激光雜誌社的期刊類型,有助於雜誌社為科研人員提供更好的知識服務。”

  【延伸閱讀】2020年中國光學十大進展名單

  基礎研究類

  1.基於超構透鏡陣列的高維量子糾纏光源

  2.發現並揭示莫爾晶格中波的演化規律

  3.亞納米分辨的單分子光致螢光成像

  4.狄拉克渦旋拓撲光腔

  5.單分子回聲

  6. 金屬鈉:助推等離激元光子器件走嚮應用

  7. 時空光渦旋與光子橫向軌道角動量

  8. 放棄相位板,無需光學對準也能產生相位渦旋光束

  9. 首次觀測到開放量子體系中的非厄米趨膚效應

  10. 單層氮化硼聲子極化激元的直接觀測

應用研究類

  1.國際首輪間接驅動高增益激光聚變快點火集成實驗

  2.大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池

  3.光學雷達遠距離單光子成像

  4.超快激光三維操控透明材料內部鈣鈦礦量子點的可逆生長

  5.新型激光光熱光譜學氣體測量技術

  6.世界首例可用於數字相干光通信的高性能铌酸鋰薄膜電光調製器芯片

  7.雙倍頻程展寬的芯片級光頻梳

  8.光矢量分析:超高解像度、大動態範圍、超寬帶

  9.真空光鑷實現單個微納粒子質量和位置的高精度測量

  10. 螢光轉換體的3D打印和無壓燒結技術

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