贝塞尔光束具有显著的大景深和自愈特性，已广泛应用于量子纠缠、水下3D成像、光学微操作、显微镜等领域。然而，传统产生贝塞尔光束的方法（例如圆形狭缝和透镜、圆锥棱镜、空间光调制器（SLM）等），由于使用了体积庞大的光学元件，使系统笨重而复杂，阻碍了贝塞尔光束在实际中的应用。最近，已经提出的几个紧凑系统，如通过使用光子集成回路（PIC）、超表面、集成波导和3D打印光纤等方法生成贝塞尔光束。但是，上述技术产生的贝塞尔光束传播距离短，严重限制了贝塞尔光束在长传播距离场景中的应用。 在《Light Science &...
近日，上海交通大学物理与天文学院袁璐琦课题组、陈险峰课题组、以及新加坡国立大学Daniel Leykam课题组合作，利用合成频率维度的概念、结合传输矩阵的方法，研究了频率维度中的一维莫尔晶格结构（图1），发现其对应的平坦能带与频率原胞内局域位置具有一一对应的关系。该工作表明可以通过选择性的激发平坦能带，去控制局域频谱的位置。此外，该工作也提出了在合成维度中进一步探索莫尔晶格的可行性。 相关成果以“Moiré lattice in one-dimensional synthetic frequency dimension”为题于2023年4月7日发表在Physical Review Letters上。 图1...
本文为中国激光第2905篇。 欢迎点击在看、转发，让更多人看到 《光学学报》于2023年43卷第08期推出“现代光学设计与制造”专题，其中，香港城市大学蔡定平教授团队特邀综述“超构器件的设计、制造与成像应用”被选为本期封面文章。 封面解析 封面展示了新型光学器件：超构器件及其加工流程。经过材料沉积、图样转移、刻蚀等步骤后，可生产出经过精密设计的二维微纳结构，进而实现对光与电磁波的调制与操控。超构光学器件加工方法高度兼容于先进半导体微电子加工技术，为各式各样的新型超构光学器件的实现提供了成熟的解决方案，从而带领光学应用进入新时代。 《光学学报》2023年第08期封面文章 | 冷柏锐; 陈沐谷; 蔡定平;...
多通腔（Multipass cells, MPCs）技术的出现推动了后置压缩技术的快速发展，在近红外波段可产生mJ量级少周期脉冲，为高次谐波产生等应用提供了优质光源。将这一技术拓展至可见光和紫外波段将进一步扩大其应用范围。例如，采用波长位于可见光波段的少周期脉冲驱动高次谐波产生，有望将转换效率提高一个数量级。然而，在可见光波段，腔镜的线性吸收和非线性吸收都显著增强，对腔镜的镀膜提出严苛要求。 2022年，Victor Hariton等人首次在实验中搭建了工作在绿光波段的多通腔压缩装置，在固体多通腔中实现了从250fs至38fs的压缩结果，并研究了气体多通腔中气压和脉冲能量对光谱展宽的影响[1]。实验装置如图1所示。 图1...
单光子发射断层成像（SPECT）属于临床四大影像诊断技术之一的核医学影像技术，广泛应用于肿瘤、心血管、神经、内分泌等重大疾病诊断。然而，多年来，SPECT空间分辨率和探测效率严重受限于机械准直器，其成像空间分辨率（临床SPECT分辨率约为1cm）显著落后于其他影像技术。 为此，清华大学工物系团队提出“用探测器做准直器”的创新自准直成像方法，通过使用多层稀疏探测器进行光子准直，解决机械准直器造成光子大量损失的技术瓶颈问题，从而显著提升SPECT空间分辨率和探测效率。该团队2021年在《IEEE医学成像汇刊》（IEEE Transactions on Medical...
液晶作为介于各向同性液体和固体（晶体）之间的中间相态，短程无序，但仍保持一定的长程（指向）有序，使其兼具液体的流动性和晶体的介电/光学各向异性，同时具有优异的外场调谐特性和多层级的组装结构特征。自1888年发展至今，液晶技术已取得辉煌成绩，尤其给人们带来了绚烂多彩的显示世界。如何进一步发展，成为我们必须面对的新课题。 图1：液晶与THz电磁波谱示意图 图源：液晶与显示, 2023, 38(4): 419-431. Fig. 1 太赫兹（terahertz, THz）波泛指频率在0.1-10...
自1956年丹尼斯·加博尔发明全息术以来，人们一直相信光学全息是实现裸眼3D显示的理想途径。但是动态重构逼真立体场景的三维全息显示一直面临重大挑战，其中生成真实的三维全息图（3D hologram）是瓶颈问题。真实的三维全息图涉及对重构物体深度信息的连续精密调控，全息图深度信息调控能力越强，有效投影平面密度越高，人眼观测到的重构物体图像就越逼真。动态全息投影通常依赖空间光调制器（SLM）调制光场波前重构物体图像信息，然而即使采用最先进的SLM，目前生成的全息图深度调控能力也非常有限。此外，不同深度平面上图像之间的串扰进一步降低了全息投影的质量。因此，投影平面深度分辨率低和平面间图像串扰大成为产生逼真三维全息图的两个关键限制因素。...
全息技术能够完整记录和再现光场的波前信息，在三维显示、数据存储、光学加密等领域发挥了至关重要的作用。例如，全息三维显示技术无需佩戴设备、不易引起视觉疲劳，被认为是虚拟现实（VR）/增强现实（AR）近眼显示、智能车载抬头显示（HUD）等应用的终极解决方案。但是，传统全息图只能记录一幅图像，难以实现动态立体显示。 与之相比，新兴的轨道角动量（OAM）全息技术利用OAM自由度，开辟了宽广的信息存储空间。类似于电影的胶片，数百帧图像可记录在同一张OAM复用全息图中，其中每帧图像只对应特定的OAM阶数，相当于被赋予了一个专属密码；通过不同阶OAM光束依次照射全息图，实现三维影像的动态刷新，理论上可大幅提升全息技术的信息容量和安全性。...
撰稿：王剑威（北京大学） 本文由论文作者团队（课题组）投稿 量子计算通过利用量子物理原理来实现信息的处理与计算，有望在化学模拟、新材料设计、优化搜索、密码破译等方面发挥巨大价值。量子计算机正在经历一个从分立器件到芯片集成化的过程。 集成光量子芯片通过利用半导体制造技术加工出微纳尺度、大规模集成的高性能量子器件，实现芯片上光量子态的高效制备、操控和探测等功能。集成光量子芯片具有高稳定、强可控和易扩展的特点，为量子计算技术从实验室走向实际应用提供关键使能技术。 2017年，诺贝尔物理奖得主、维也纳大学Aton...
本文由论文作者团队（课题组）投稿 剪切散斑干涉（shearography）是在电子散斑干涉（ESPI）的基础上提出的一种高精度光学干涉技术，其通过检测物体在载荷下由于内部缺陷或者变形产生的表面应力集中现象，从而实现物体的无损检测。由于不需要额外引入参考光，剪切散斑干涉具备常规干涉技术所欠缺的抗干扰能力，使得剪切散斑干涉更容易应用到工业无损检测中。 剪切散斑干涉通过获取干涉条纹的相位来得到物体变形信息，在实际应用中被测物体往往是动态变化的，基于单张干涉图提取相位信息的空间载波相移法可以实现剪切散斑干涉动态相位测量。然而空间载波法经常存在频谱混叠现象，严重影响相位提取的质量。...
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专题介绍 阿秒(as)是10-18s的时间单位,比飞秒(fs)快3个量级，比皮秒(ps)快6个量级。传统上，人们借助电子技术才能获得纳秒(ns)到皮秒(ps)量级的最快可控过程。随着激光的问世，特别激光锁模技术的出现,超快技术才得到了快速发展，激光也因此成为目前研究微观粒子超快运动的最重要手段。1981年，美国贝尔实验室发明了碰撞脉冲锁模(CPM)技术，第一次将人们所能控制的时间推进到了亚 100fs，开启了超快研究的飞秒时代; 2001年，奥地利维也纳技术大学的 Ferenc...
光子盒研究院出品 量子计算的发展离不开人才队伍的建设，目前全球量子计算核心人才短缺，特别是国内从事量子计算研发的专业人员仅百余人，亟需培养下一代量子计算人才。 在全球范围内，量子信息教育看似一片蓝海，但是竞争已经愈发激烈，大量研究机构、科技巨头和初创企业开始布局量子信息教育。本文尽最大可能将全球量子信息教育资源（包括免费和付费）汇总，以供读者学习和参考。 本文中的链接复制后在浏览器中打开。 国内量子信息教育 1.本源量子 2019年初，本源量子启动了量子教育版块。先后推出国内首个量子计算在线教育平台——本源溯知、国内首部专业的量子计算与编程教材《量子计算与编程入门》以及国内首款量子计算全物理体系学习机。 ...
极紫外(EUV)光实验通常只能在昂贵的大型仪器设备中进行。近日，德国耶拿科学家Robert Klas开发了一种紧凑的EUV激光模块，可以用来产生这种特殊的光。这一突破性的研究在半导体制造业和显微镜等相关设备的研发方面潜力巨大。 此前，研究者多采用同步加速器来获得EUV光，该研究设备具有整个房子大小的体积。而基于此方法，研究者在实验室工作台大小的设备中就能产生EUV光。 Robert Klas开发的EUV光源可以放在一个实验台上 在研究过程中，Klas将高功率超短脉冲光纤激光器产生的激光，通过高次谐波响应转换成EUV光，并将高功率激光集中在一个惰性气体中。在此过程中，电子在几百阿秒内加速。 高功率激光通过高次谐波产生被转换成EUV...
3月22日，现年76岁的以太网发明者、3Com公司创始人鲍勃·梅特卡夫（Bob Metcalfe）荣获2022年图灵奖，这一计算机科学的最高荣誉，表彰他为引领大众进入超级连接时代所做的贡献。 鲍勃·梅特卡夫发明的以太网对人类的意义不言而喻。这项50年前开发的技术，是互联网的基础技术，让我们的电脑和数十亿其他设备能够联网，同时让它们互联。 谷歌人工智能副总裁Jeff Dean在ACM官方公告中说：“今天，全球约有70亿个端口，以太网无处不在，我们都认为它是理所当然的。然而，人们很容易忘记，如果没有Bob Metcalfe的发明，和他对每台计算机都必须联网的持久愿景，我们的互联世界将大不相同。” 图灵奖 图灵奖（Turing...
撰稿人 | 洪丽红，李志远 论文题目 | 350-2500 nm supercontinuum white laser enabled by synergic high-harmonic generation and self-phase modulation 作者 | 洪丽红，胡晨阳，刘圆圆，何会军，刘励强，魏志义，李志远 完成单位 | 华南理工大学，广东晶启激光科技有限公司，中国科学院物理研究所 研究背景 ...
涡旋光与角动量 早在1989年法国 Coullet 等人首次提出了光学涡旋（Optical vortices, OV）的概念。作为光的基本属性之一，通常光子的自旋角动量和轨道角动量沿着光场的传播方向，为纵向角动量。其中：自旋角动量和光子的圆偏振状态有关；纵向轨道角动量对应于光场横截面的角向涡旋相位。涡旋相位中心是一个相位奇点，使得光场横截面中心光强为零。...
本文由论文作者团队（课题组）投稿 化学成像可以针对基础生命科学研究以及临床诊断提供关键信息，是生物医学的一个重要研究分支。传统化学成像，普遍依赖于荧光标记物与特定细胞结构结合的方式提供信息。然而，由于荧光标记物会对生物样本造成干扰，如何实现无标记化学成像获得了学界广泛的关注。相干拉曼散射（coherent Raman scattering），是近年来蓬勃发展的一种无标记化学成像技术。这种”选键“成像利用激光控制细胞内自身的分子震动，可以在微秒内获取分子的化学键信息，从而实现无标记活体生物成像。相干拉曼成像在过去十余年内获得了长足进展，然而，受制于拉曼散射截面的物理极限，一些瓶颈制约了该技术的进一步提高。 图1：相干拉曼原理示意图...
集成光学是用光子集成线路实现光信号合成、处理和探测的技术，因此也被称为“光芯片”技术。在过去20年里，集成光学技术已实现从“实验室演示”到“工业级量产”的跨越，并成功应用在高速高容量光通信网络和数据中心。目前，用硅和磷化铟异质集成方式实现的电泵浦半导体激光器芯片已经实现商业化，并广泛应用于光互连数据中心。然而，硅和磷化铟仍存在光传输损耗过高等材料局限。...
导读 随着天文学日新月异的发展，人们对天文望远镜性能的需求也越来越严格。为满足人们对宇宙空间更好的探索，目前国际上正积极地建设口径位为20 m-40 m量级的极大口径光学红外望远镜。但是由于技术的限制，实现更大口径的望远镜并达到对应的光学设计要求仍然面临着巨大的挑战。 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所胡守伟提出了一种提出了一种新的轻量化钣金焊接结构的30 m中国未来巨型望远镜方案，并在此基础上进行大量的有限元建模、优化和仿真分析，为我国未来巨型望远镜的研制提供了技术参考。 1.极大望远镜主桁架结构介绍 典型案例...
