美国海军正致力于通过应用先进人工智能技术，提升激光武器系统（lws）对无人自主系统（uas）的防御能力。该研究项目由海军研究院（nps）主导，重点关注激光武器跟踪系统的自动化改造以应对无人机群的威胁。
传统激光武器操作流程包含目标识别、姿态估计、精确瞄准点选择等多道人工干预环节。随着无人机数量持续增长，特别是低成本集群的战术应用，传统防御体系面临效率瓶颈——相较于常规导弹防御系统，激光武器在应对多目标时存在显著响应延迟。研究团队通过引入人工智能算法，旨在优化目标处理流程并提升整体作战效率。
当前人工智能系统已实现以下自动化功能：目标分类、飞行姿态解析、瞄准点选择及动态追踪补偿。针对无人机机动特性带来的挑战，系统通过机器学习算法持续优化激光束参数，确保在复杂环境下的持续有效照射。实验数据显示，该技术可显著缩短目标捕获时间并提高命中率。
项目取得的关键进展包括构建两套训练数据集：第一套包含10万帧合成无人机影像，第二套由海军研究院高能激光控制研究测试台（hbcrt）采集的77077帧实测数据。这些数据用于训练神经网络模型，重点提升系统对无人机飞行姿态的识别精度及脆弱部位判定能力。
hbcrt系统通过万向节式安装的30厘米口径跟踪望远镜与中波红外（mwir）传感器阵列，模拟完整的激光武器系统。该测试平台采用mwir传感器进行热信号追踪，配合望远镜完成激光束精确导向。目前系统已实现半自主运行模式，操作人员仅需监控系统状态，无需直接操控跟踪过程，从而降低人力成本并提升响应速度。
后续研究计划包括开展实地测试与海军高能激光远征系统（helex）的协同测试。项目负责人表示，基于人工智能的自动化技术已通过初步验证，预计未来三年内可实现工程化部署。这种人工智能赋能的定向能防御体系，为应对新兴无人机威胁提供了具备成本优势的和记娱乐官方旗舰的解决方案。
（天津津航技术物理研究所 杨茗）
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为了进一步提高期刊学术质量，广泛促进学术交流，突出期刊特色栏目，做精做专专题和专栏，《红外与激光工程》拟增选第二届青年编辑委员，以充分发挥青年科学家的重要作用，助力期刊向更高水平发展。
招募条件
1. 活跃在科研一线，治学严谨，在本学科有一定的影响力；热爱期刊工作，愿意为期刊的发展和推广献计献策，能够积极参与期刊的活动，协助组稿、撰稿、审稿等工作，愿意在参加国际、国内交流与合作时积极宣传、推介期刊；
2. 年龄不超过40周岁（1985年5月1日以后出生），博士学位及副高级以上职称；
3. 优先考虑从事光学工程领域研究，且具备多学科交叉背景的专家；
4. 优先考虑近两年参与本刊相关工作（包括但不限于投稿、审稿和期刊宣传）的科研人员；
5. 优先考虑具有国际视野，有海外留学背景、访学经历的学者；主持国家级科研项目、取得重大研究成果，具有为国际期刊审稿经历的研究人员。
青年编委权利
1.此次增选青年编委聘期2年，一经聘任，颁发证书，期满可申请连任，根据工作情况综合考核后决定是否续聘；
2.青年编委本人及团队投稿、推荐的投稿通过评审后优先发表；
3.优先拥有在本刊开设特邀专栏并担任专栏主编的权益，青年编委本人有组稿权，并享受组稿奖励；
4.在期刊及和记娱乐官方旗舰官网发布青年编委信息，在期刊微信公众号上刊发个人介绍及研究成果；
5.享有优先加入中国光学工程学会青年工作委员会、各专家委员会和理事会权利；
6.参与中国光学工程学会科技评奖、人才推优、会刊投稿，享有优先推荐权；
7.优先受邀在学会和编辑部组织的相关学术会议上担任专题主席或特邀报告人。
青年编委职责
1.积极为期刊的发展和推广献计献策，配合期刊宣传和其他相关工作，出席国内外学术会议时宣传推介期刊；
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gii:一种纯净、多孔的三维碳纳米结构
一种名为"gii"的可持续碳纳米材料有望改变宽带光电探测器，因为它能吸收从紫外到红外的全光谱光线。
宽带光电探测器是一种小型而功能强大的光电器件，将电磁波转化为电信号。与传统光电探测器受限于较窄波长范围不同，宽带光电探测器可检测从紫外（uv）到红外（ir）的宽光谱，涵盖可见光谱范围。
宽带光电探测器因其能检测电磁频谱中多个波长的特性，在众多领域发挥着关键作用。在电信领域，它们通过将携带海量数据的光信号转换为电信号进行处理和传输，成为光纤网络的核心组件。在医学成像中，这类探测器支持光学相干断层扫描（oct）和红外成像等先进技术，提供高精度组织图像以提升诊断准确性。其多用途性也使其在环境监测、光谱学和科学研究等需要宽波长检测的领域具有重要价值。
西苏格兰大学的团队最近首次测试了这种名为"gii"的革命性新材料。
gii由总部位于苏格兰的igii公司开发，是一种可持续的碳纳米材料，无需采矿或高能耗（二者均为环境有害工艺）即可实现工业化规模生产。此前该材料已在自供电传感器、能量收集装置和能源催化等多个领域进行过测试。
gii具备诸多优异特性——包括出色的光吸收性和导电性，这些特性可在宽光谱范围内提升光电探测器的响应率和外部量子效率（eqe），因此西苏格兰大学的团队尝试将其应用于宽带光电探测器。
一、概念验证研究
本研究是gii在宽带光电探测器领域的首次概念验证。团队通过分析标准gii（st-gii）和低电阻gii（lr-gii）的光学与结构特性评估其适用性。
采用拉曼光谱技术（通过测量光与分子振动的相互作用进行散射分析），在柔性kapton基板上测试了gii样品。使用不同波长激光（455纳米、532纳米、663纳米和780纳米）在1-8毫瓦功率条件下，评估了该材料的光响应特性。
二、全光谱吸收能力
研究发现，gii具有从紫外（uv：380纳米）到红外（ir：750纳米）的全光谱吸收能力，这种特性源于材料本身，无需通过表面光敏材料处理实现。
全光谱捕获能力使宽带光电探测器在多个领域展现独特优势：在电信领域能够同时检测不同的光信号，提升数据传输容量和效率；在医学成像中实现多光谱/高光谱成像技术，提供更详细且准确的诊断；在环境监测中可识别不同波长吸收特征的各类污染物和气体；在科研研究和光谱学领域，宽波长检测对于分析呈现复杂光谱特征的材料与现象至关重要，从而实现更全面、精确的测量结果。
采用单一材料实现全光谱检测，使gii相比需要多材料组件的传统方案更具优势，在降低成本、提升可靠性及设备小型化方面具有显著潜力。
gii用扫描电子显微镜拍摄的图像
三、光开关特性验证
gii具有光开关特性。该特性使材料可根据使用的光波长产生差异化电荷量，在光通信、光信号处理和数据中心领域具有应用前景。
gii同时展现的高表面积体积比，使其通过量子材料调控可增强对紫外/红外波段的敏感性。该特性不仅适用于宽带光电探测器，在储能器件和量子传感材料（如量子点）载体平台方面也具开发潜力。
四、挑战
将gii的光开关特性应用于实际的关键挑战之一，是理解并控制其振动（声子）与电学特性（电子）的相互作用方式。尽管拉曼散射为这种相互作用提供了证据，但使用传统光传感器（如光电二极管）进行测量仍然困难，因为这些传感器内部的缺陷（称为陷阱）会导致电子在完全捕获其行为前就损失能量。团队目前正在进行更多实验，通过在不同光照条件下测试gii并分析这些陷阱，探索克服该限制的方法。最终目标是将基于拉曼的先进研究成果转化为便携式芯片，并为实际应用铺平道路。
五、应用与时间线
这项技术的实际应用范围非常广泛，在光电子学领域内，还有很大的空间去探索更多关于gii的“概念验证”。团队正在探索将gii与量子点结合以拓宽光子检测范围，并为开发用于远程医疗应用的电子织物奠定基础。
（天津津航技术物理研究所陈彤）
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配备2000个驱动器的mems变形镜，体积可轻松置于手掌中
在银河系的遥远角落，或许存在着一颗与地球相似的系外行星。它围绕类似太阳的恒星公转，可能是一颗"水世界"行星。这颗已有数十亿年历史的行星早已冷却，不再释放形成初期的热辐射，甚至在漫长的岁月中可能孕育出生命。
尽管这颗"地球2.0"尚未被发现，但基于统计学模型，科学家确信此类行星的数量可能高达数百万颗。然而，这些体积微小且亮度极低的天体常被其宿主恒星的强光淹没——地球大小行星的亮度仅为恒星的百亿分之一，这对观测构成极大挑战。
目前，人类仅能对亮度低于宿主恒星千万分之一的行星进行直接成像。过去二十年间，已成功拍摄到数十颗年轻巨型气态行星，这些形成仅数百万年的"行星婴儿"仍保留着形成时的余热。但要捕捉到类似地球的岩石行星，现有技术仍存在显著瓶颈。
为实现百亿分之一的对比度分辨率，必须突破现有技术极限并构建专用太空平台（规避大气湍流干扰）。2020年，美国国家科学、工程和医学研究院发布的十年路线图明确提出建造首台专门用于搜寻宜居行星的太空望远镜——"宜居世界天文台"（hwo）。nasa正联合天文学家、工程师及工业界和记娱乐手机的合作伙伴攻坚关键技术，其中变形镜技术被视为核心突破点。
恒星日冕仪虽能阻挡恒星光以揭示行星，但其遮光罩仅能阻挡直射光，残余的散射光仍会绕过日冕仪。单凭日冕仪无法观测到类地行星甚至木星级天体。为此，天文学家在日冕仪后方部署了手掌大小的变形镜。这种微米级精度的镜面下方密布数百个微型执行器，通过与波前传感器协同工作，可实时校正因温度波动或大气扰动产生的光路畸变。
mems（微机电系统）技术通过集成微米级电子元件与机械部件，制造出兼具小型化与高性能的创新装置。多支科研团队正致力于研发下一代mems变形镜以适配hwo需求，需重点突破两大技术瓶颈：执行器数量与镜面质量。
值得注意的是，mems变形镜并非新技术。自二十余年前应用于系外行星成像以来，该技术已助力数十次重大发现，其中波士顿微机械公司（boston micromachines corporation, bmc）的mems变形镜占据主导地位——作为全球唯一能满足深空观测对比度要求的企业，其产品以一次性精密制造著称。
变形镜主要分为接触式与非接触式两类，区别在于驱动执行器的机械结构类型。bmc采用静电驱动的非接触式设计，通过反射镜与下方电极间的静电力调控镜面形貌。相较传统接触式方案，这种设计具有更强的环境稳定性，且重量轻、响应快、结构紧凑，尤其适合太空应用。其耐用性已在长期任务中得到验证。
然而，现有mems变形镜仍无法实现类地行星成像。首要限制在于执行器数量：当前最大型号（应用于双子座行星成像仪）仅配备4096个执行器，而hwo需求量级需突破10000个。幸运的是，静电驱动架构具有优异的可扩展性——依托半导体制造工艺，可在二维平面内批量复制执行器单元，从而实现规模化阵列。
但生产工艺本身却会引发新的问题：在硅层沉积、图形化处理与蚀刻过程中，下层结构会在镜面形成纳米级的"绗缝"纹理。虽然表面形貌变化微小（通常低于10nm），但仍会对光路精度产生显著影响。
bmc正通过流体动力学仿真与新型沉积工艺优化表面质量。公司计划在2029年hwo方案最终确定前攻克这一难题。与此同时，跨学科团队正开展多维度技术验证：2015年搭载探空火箭的首次太空测试虽因通信故障未能完成全指标测试，但证实了mems变形镜在极端发射环境下的可靠性；2020年darpa"变形镜演示任务"（demi）立方星搭载的邮票尺寸原型机，更在激光自检中展现出0.1μm的光学质量（hwo目标为0.01nm）。
除静电驱动方案外，hwo候选名单还包括压电陶瓷驱动与电磁线圈驱动两种技术路径。三种方案各具优劣：静电式具有最佳的可扩展性，压电式响应速度更快，电磁式则具备更高的驱动精度。目前研究团队正通过地面试验平台（如亚利桑那大学的真空模拟系统）加速技术成熟，力图在2029年前后确定最终技术方案。
（天津津航技术物理研究所张宁宁）
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]]>论文题目：基于双pd采样的涡旋光干涉位移快速测量方法研究（特邀）
作者：罗聪1，袁群1*，丁辰1，马燚岑1，侯湘楠1，杨文卓1，高志山1，郭珍艳1，徐尧2
完成单位：
1.南京理工大学电子工程与光电技术学院
2.江苏曙光光电有限公司
导读
精密位移测量技术是高端装备制造的核心技术，在半导体产业晶圆制造、集成电路生产及封装测试等核心环节中，均需依赖高精度和稳定性的位移测量技术，以满足精密加工和制造领域的标准要求。光学测量方法因其非接触性而广泛应用于精密位移测量，其中激光干涉测量技术因其高精度、高灵敏度、非接触以及大测量范围等优点，在精密位移测量中发挥重要作用，应用于众多领域。根据频率不同，可分为单频和双频激光干涉仪，以双频激光干涉为典型的测量技术，光路结构相对复杂，需要精确控制和处理两种不同频率的激光，增加了系统的成本和制造难度。本文介绍的涡旋光束是一种具有特殊相位结构的光束，具有螺旋形的相位波前及轨道角动量，使得光束在传播过程中呈现出旋转的特性。仅需在光路中增加一个产生涡旋光的光学元件并解调丰富的螺旋相位信息便可获得高精度的光学参数结果。因此，研究基于涡旋光束的位移测量技术，简化光路且保证测量的精度与效率，对促进半导体制造业的持续发展具有重要的科学意义与实用价值。
图1 不同拓扑荷数涡旋光束的光强分布及螺旋相位图
研究背景
基于涡旋光束的激光干涉位移测量技术是指用涡旋光与平面波、球面波及涡旋光干涉，通过对干涉图案进行解调获得高精度位移结果。涡旋光束利用其自由度和螺旋相位信息，在不需要对干涉光路进行过多修改的情况下，提高了测量精度和鲁棒性。因此，基于涡旋光束的激光干涉测量已成为最有效的优化策略之一。
图2 (a) 传统干涉测量系统 (b) 涡旋光束干涉测量系统
与传统干涉测量技术相比，基于涡旋光束的激光干涉测量方法具有若干显著优势：
（i）该技术能够通过直接观测涡旋光束产生的干涉图样，实时可视化亚波长尺度的干涉变换，避免了繁琐的后处理计算。这有助于提升依赖直接模式分析的测量分辨率。
（ii）相比于平面波，涡旋光束具备多自由度，这使其在相位噪声及环境震动的抑制方面更为有效，从而增强系统的鲁棒性。
（iii）该技术具备良好的兼容性与可扩展性，能够与现有的传统激光干涉测量系统相结合，以实现设备性能的提升和功能的扩展。
虽然在干涉仪中引入涡旋光带来了丰富的相位信息，提升了激光干涉位移测量的精度及测量范围，但受限于面阵探测器帧率，面阵探测器帧率通常为百帧，最快速度仅为25.15 μm/s。因此，在确保高精度与大测量范围的前提下，优化涡旋光干涉位移测量技术以提升测量速度，进而提高整体测量效率具有重要意义
主要内容
将原有的面阵探测器替换为高速的点式光电探测器（photodetector, pd），其帧率通常可达到兆赫兹。然而，由于pd的结构特性，仅能进行点式探测，从而只能获取干涉图案的局部信号。为了实现干涉图案与pd之间的关联，首先需要从涡旋光干涉位移测量原理出发，建立涡旋光花瓣形干涉图案与pd的数量、尺寸以及几何布局的关联关系。
图3 (a) 干涉原理；(b) pd几何布局
图3(a)中测试镜m移动时，整个光路光程的变化表现为干涉图案花瓣的旋转。此时pd采集的信号是与靶面尺寸一致的光强信号，该信号既包含随光程变化（即位移变化）的时间调制，也包含由空间方位角分布引起的初相位调制。由于相位是位移的函数，从信号求解角度出发，至少需要两路干涉信号才能解算待测相位。为简化光路并减少光学元件自身影响，采用两个光电探测器接收信号。根据空间方位角与初相位的关系，在干涉图上选取初始相位差为π/2的两个点（如图3(b)所示），此时两个pd采集的信号即为两路正交信号。对这两路信号进行滤波、去直流及归一化处理后，通过反正切函数计算得到包裹相位（位于-π与π之间）。为获得实际相位值，需对包裹相位进行解包裹处理，最终将位移变化转化为相位变化进行测量。
图4 实验光路
据此采用改进的马赫-曾德尔干涉仪结构，并结合涡旋光与平面波的干涉模型，设计并搭建出一个高效率、高精度的精密位移测量系统。通过调节右旋圆偏振片来保证两臂光强接近，提高干涉图的对比度。同时对pd靶面大小不同及空间布局偏移带来的误差进行了仿真分析，并提出了一种三角函数校正算法进行误差校正，校正前后相对误差分别为1.5%与0.2%。由此可得，所提出的校正算法能够有效地纠正非正交信号，从而提升该精密位移测量方案的准确性。
分别对系统的测量精度和大范围位移测量能力进行评估。使用pzt、数据采集卡及采集卡配套软件对采集信号进行分析处理，该设备将采集到的模拟信号转化为数字信号并传输至计算机软件进行分析处理。在标准位移50 μm下，得到纳米级测量精度。将pzt替换为数十毫米级行程的电机，搭配数据采集卡及pd对大范围位移测量能力进行评估，在不同速度下进行多次重复性实验，测量重复性误差为微米级，重复性结果鲁棒性较好，进一步验证了大范围位移快速测量的可靠性。
图5 不同速度下重复性实验结果
结论
本文基于涡旋光与平面波干涉图案的高灵敏度、高分辨率及均匀对称性，改进了马赫-曾德尔干涉仪的光路结构，采用高速光电探测器替代传统面阵探测器，在保证测量精度的前提下显著提升了测量效率。该方案在毫米级量程下实现了2.6 mm/s的测量速率，能够有效完成快速位移测量。系统具有结构简单、抗干扰能力强等优势，展现出良好的普适性。值得注意的是，本文采用的采集卡与pd组合可实现316.5 mm/s的极限位移测量速率，结合激光超过100米的相干长度优势，使该方法具备毫米级以上测量速率和米级以上测量范围的双重性能。
团队及作者介绍
南京理工大学先进光学设计与精密光学测试团队依托光学工程a类学科，由高志山教授和袁群教授领衔，在复杂系统的光学设计与极端元件的光学检测方向凝心聚力，面向先进光学制造与半导体加工背景下国家战略对于光学系统设计和测试的重大需求，以创新和解读先进光学设计方向的新理论、新方法和新工艺的科学内涵，突破和解决精密光学测试方向核心技术，研制具有自主知识产权的高端光学系统和测试仪器为使命，重点围绕基础科学仪器、半导体工艺线、航天载荷等方向开展科研工作，承担了包括国家重点研发计划、国家自然科学基金重大科研仪器在内的多项高层次科研项目，研制了用于微观形貌测量的系列倍率干涉显微物镜和白光干涉仪，用于mems器件高深宽比结构特征参数无损检测的近红外显微干涉仪，用于米级口径光学元件与系统质量检测的大口径激光干涉仪，用于空间载荷地面标定的太阳模拟器、回波模拟光源等多台套精密光学仪器。
高志山
高志山，教授，博士生导师，王大珩光学奖中青年科技人员奖获得者，主要从事跨尺度精密光学测试技术、光电系统仪器技术、眼视光学理论与技术等方面的研究工作，国家重点研发计划项目负责人，光学测试专委会副主任委员，全国光电标准化技术委员会委员，新版《光学手册》编委，出版《现代光学设计实用方法》、《现行光学元件检测与国际标准》。
袁群
袁群，教授，博士生导师，国家高层次青年人才，主要从事精密光学测试和先进光学设计方面的研究，承担国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等项目，在acs photonics等期刊发表高水平论文二十余篇，研究成果获省部级二等奖，担任《红外与激光工程》青年编委会执行委员会委员。
和记娱乐官方旗舰的招贤纳士
团队诚聘教师（紫金青年学者30w-40w起薪、优秀青年师资20w-30w起薪），博士后（鼎新博士后40w起薪、常规博士后30w起薪）。支持申报各类型人才。在学校政策基础上叠加团队科研奖励。
有意者简历发送至yuanqun@njust.edu.cn
文章信息
罗聪, 袁群, 丁辰, 等. 基于双pd采样的涡旋光干涉位移快速测量方法研究（特邀）[j]．红外与激光工程, 2025, 54(3): 20240594. doi: 10.3788/irla20240594
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连续变焦红外热像仪模块
在过去几十年里，红外（ir）传感器技术的发展推动了像素间距减小的重大创新，这使得固定视场（fov）中波（mw）和长波（lw）热成像相机模块在尺寸、重量、功耗和成本（swap-c）方面有了巨大改进。虽然此类发展为热成像开辟了众多新市场和应用领域——包括使用嵌入手机或无人机有效载荷的热成像模块，但像素尺寸与系统优化之间的关系比乍看起来要复杂得多。
毕竟，像素尺寸减小通常被认为是减小成像器件上像素的大小以及像素间距的过程，这会使图像分辨率提高并改善视觉质量。然而，在配备连续变焦（cz）镜头的先进红外相机系统中，情况并非总是如此。
系统工程师在优化组件规格与系统性能时，需进行多层次权衡分析，以确保为应用选择最合适的设计方案，尤其是在与特定性能要求（如探测范围或热探测灵敏度）比swap-c更为关键的情况下。
表面上看，缩小像素间距的优势显而易见：当给定视场和分辨率要求时，焦平面阵列尺寸与有效焦距（efl）可成比例缩减。然而这种简化模型忽视了实际应用中的多重技术限制，尤其在具备连续变焦能力的mwir系统中更为显著。
以下关键因素使像素尺寸与系统性能之间的关系变得复杂。
1. 光学灵敏度悖论
较小像素单位面积光子捕获量减少，需采用更快的光圈系数补偿，导致系统体积反而与采用较大像素的系统相近甚至更大。对更快光圈系数的需求还会影响空间分辨率，当光圈系数低于f/3时，要实现衍射极限性能变得越来越困难且成本高昂。
2. 动态范围挑战
像素势阱容量减小直接影响系统动态范围表现，这在高温工作环境下尤为明显。
3. 制造工艺限制
像素尺寸缩减会导致量子效率下降、暗电流密度增加以及固定图案噪声增大，高温工况下这些效应会进一步加剧。高温运行意味着系统功耗更低、冷却时间更快、制冷器寿命更长。
4. 串扰控制难题
随着像素间距与扩散长度之比减小，像素间串扰抑制难度显著增加，导致调制传递函数（mtf）下降，系统整体性能降低。
对5μm/8μm/15μm三种像素间距的系统实际对比实验揭示，在设计配备10倍连续变焦镜头的系统中，若要保持等效空间分辨率与瞬时视场：5μm方案需采用更复杂的光学设计，系统体积与重量显著增加；8μm方案在成本维度具有优势；15μm方案在探测、识别和鉴定能力方面表现更佳。
像素尺寸减小的成本影响呈现非线性特征，当综合考虑光学元件和相机模块成本时，8μm像素间距对应的系统成本较5μm方案节省9%，15μm像素间距对应的系统成本较5μm方案节省19%。
这些发现挑战了“像素越小越好”的传统认知：尽管小像素可降低swap-c，但在需兼顾探测范围与灵敏度的场景中，较大像素间距方案通过简化光学设计实现了更优的性价比。
系统设计哲学需从单一参数优化转向多目标协同，最佳和记娱乐官方旗舰的解决方案往往不在于追求尽可能小的像素尺寸，而在于找到能平衡光学性能、系统复杂度、成本和实际实施因素的最佳平衡点。8μm像素间距找到了成本最优解，而15μm系统在性能指标上表现出色，这充分说明了红外系统设计中各要素间复杂的相互作用。在红外成像系统中，像素尺寸与系统优化之间的关系远比简单的微型化所暗示的要复杂得多。
虽然在某些应用中（尤其是采用固定视场镜头的应用），较小的像素能够实现更紧凑的设计，但对于具备连续变焦能力的系统而言，它们往往会导致复杂度增加以及系统成本上升。最有效的方法是仔细评估每个应用的具体要求，并选择一种能在尺寸、重量、功耗、成本和性能之间实现最佳平衡的像素尺寸，这样才能确保热成像系统为其预期用途提供最佳的实用性与作战效能组合。
（天津津航技术物理研究所杨茗）
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撰稿人：石丽芬
论文题目：改进cyclegan实现可见光红外图像的迁移(特邀)
作者：石丽芬1，张鹏2，景亚蔓3，陈子阳2，蒲继雄2,4
完成单位：
1.中国人民武装警察部队警官学院
2.华侨大学 信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室
3.中国工程物理研究院流体物理研究所
4.闽南师范大学 物理与信息工程学院
导读
在安防监控、医学影像、遥感探测等领域，红外成像技术因其独特的环境适应性而受到广泛关注。然而，由于高质量红外图像数据的获取存在成本高、采集难等问题，可见光图像转换为红外图像成为一种有效的和记娱乐官方旗舰的解决方案。本研究提出了一种基于改进cyclegan的可见光红外图像迁移算法，旨在提升转换图像的质量，减少细节丢失和伪影。通过引入代理注意力机制（agent attention mechanism），增强了模型对全局结构和局部细节的捕捉能力，同时采用lpips损失函数优化循环一致性，提高转换后图像的内容与风格一致性。此外，优化判别器结构，引入patchgan架构和contranorm模块，提升模型对红外特征的识别能力。实验结果表明，该方法在多个数据集上均优于传统cyclegan，在结构相似性（ssim）、峰值信噪比（psnr）和视觉信息保真度（vif）等指标上均有显著提升。
研究背景
红外成像技术因其独特的抗干扰能力，广泛应用于安防监控、医学成像、自动驾驶及遥感探测等领域。相比可见光成像，红外成像能够在低照度、雾霾等极端环境下稳定工作，提供更可靠的感知信息。然而，高质量红外图像的获取受到设备成本和技术限制，制约了该技术的广泛应用。近年来，生成对抗网络（gan）技术的发展为可见光图像到红外图像的转换提供了新的可能性。cyclegan作为无监督学习的一种重要方法，通过循环一致性损失函数约束图像转换的准确性，已经在图像风格迁移领域取得了一定成果。然而，传统cyclegan在可见光到红外转换过程中，仍然面临色彩失真、细节模糊、对比度不足等问题。因此，研究高质量的图像迁移算法，能够提升红外成像技术在多领域的应用价值。
技术亮点
网络结构
本研究提出了一种基于改进cyclegan的可见光红外图像迁移算法。其核心创新点包括：
生成器优化：在cyclegan的生成器中引入代理注意力机制（agent attention mechanism），通过代理令牌进行信息聚合，提高模型对关键特征的识别能力。
循环一致性损失优化：采用lpips损失函数替代传统的l2损失，使模型能够更好地捕捉图像的语义信息，提高转换后图像的真实感。
判别器优化：采用patchgan架构，并引入contranorm模块，使判别器对红外图像的细节更加敏感，提高对图像真实性的评估能力。
实验结果
在flame2、osu-ct等多个数据集上进行实验，改进后的cyclegan在ssim、psnr、vif等评价指标上均有明显提升。
表1 osu-ct数据集中测试集的指标平均结果
此外，从视觉对比上看，改进后的模型生成的红外图像更加自然，色彩过渡更平滑，细节更加清晰，如图1、2所示。
图1 osu-ct数据集测试图像的对比图
图2 测试图像的细节对比图
我们模型在生成灰度红外图像时显著优于原始 cyclegan 模型。ground truth 中行人和车辆的高亮区域（200至250）边缘清晰且对比度高，而 cyclegan 的输出在这些区域数值较低，导致轮廓模糊甚至丢失；相比之下，我们的模型能够更好地还原高亮区域的数值和轮廓特征。同时，在低温区域（0至50），cyclegan 的输出图像平滑且缺乏细节，而我们的模型则保留了更丰富的层次感，地面和阴影区域的纹理表现更真实，过渡更加平滑。在高低温边界区域，cyclegan 常出现伪影和数值跳跃，而我们的模型显著减少了伪影并保持了清晰的边缘。
结论
本研究提出的改进cyclegan模型有效提升了可见光到红外图像的转换质量，特别是在细节恢复、色彩一致性和图像真实感方面优于传统方法。未来的研究方向包括：优化注意力机制，进一步提升对复杂场景的适应能力。多模态融合，结合可见光、红外与深度信息，提升图像转换的精确度。实时处理能力提升，优化网络结构，使其能够在边缘计算设备上高效运行。
团队介绍
华侨大学先进成像与测量（advanced imaging & measurement, aim）团队主要从事智能光学成像、精密光学测量以及光场调控技术。主要应用领域包括：复杂环境智能光学成像、部分相干激光器的研制及其应用、光学相干层析技术（oct）等。团队成员先后主持国家重点科技计划项目、国家自然科学基金项目10多项。在optica、laser & photonics reviews等国内外重要学术刊物发表论文200多篇；研究成果获得教育部自然科学奖二等奖1项、中国光学重要成果奖1项、福建省自然科学奖和科技进步奖三等奖3项。
文章信息
石丽芬, 张鹏, 景亚蔓, 等. 改进cyclegan实现可见光红外图像的迁移(特邀)[j]．红外与激光工程, 2025, 54(3): 20240486. doi: 10.3788/irla20240486
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撰稿人 |本文作者
论文题目 |artificial intelligence-driven distributed acoustic sensing technology and engineering application
作者|邵理阳*，张靖明，陈星炜，许德宇，谷华鑫，穆琪，余飞宏，刘帅旗，施晓兵，孙嘉遥，黄子星，杨雄基，张海峰，马云宾，陆涵，刘传庆，余长源
完成单位 |南方科技大学，香港理工大学，深圳清华大学研究院，国家管网集团，深圳市燃气集团
研究背景
在中国远古神话中，谛听神兽伏卧地藏莲台之下，耳廓垂落如垂天之云，须臾间捕尽三界十方微尘震颤。而当今光纤网络埋藏地层结构之中，纵横交错若大地脉络，片刻中预言六合八荒灾情风险。
分布式光纤声波传感（das）基于光纤中的背向瑞利散射效应，能够将数十公里的超长埋地通信光缆转化为感知大地的“神经末梢”，对光缆沿线极其微弱的声学扰动进行捕捉与解析，宛若“谛听”神兽一般持续倾听周边环境的风吹草动。das具备长距离监测、高灵敏度与通道密集等优势，能够在多种复杂场景下快速覆盖上万个点式传感器的监测范围，为重大工程和多领域的安全运维提供坚实支撑。
随着人工智能（ai）技术取得重大突破，在信号处理和模式识别等关键环节，通过深度融合ai智能分析与das广域监测，研究人员有望在噪声干扰、复杂事件识别等难题上取得新突破，达成“感知-认知-决策”的完整闭环，助力das从单纯的“听见异常”迈向更具前瞻性的“预判风险”。ai驱动的das宛如现代版“谛听”，在国家重大工程的诸多领域大显身手，已成为推动工程安全与数字化升级的重要科技力量。
导读
本文从重大工程应用与多学科交叉的视角出发，系统论述了人工智能驱动的分布式声波传感（ai das）技术在基础设施健康监测、油气管道安全预警、智能周界防护以及地震监测预警等关键领域的应用优势与发展潜力。首先，基于φ-otdr的原理分析阐明了分布式光纤传感技术在长距离、高分辨率、大动态范围监测中的独特优势；其次，从人工智能算法优化的维度，深入探讨了在数据采集、信号降噪、特征提取与智能识别等关键环节提升das系统智能化水平的技术路径。通过对典型应用案例的实证分析，展示了ai算法在实时数据处理与风险智能识别方面取得的显著成效，同时客观指出了当前面临的主要挑战，包括高质量训练数据匮乏、算法复杂度与实时性矛盾、多场景适应性不足等问题。最后，展望了技术发展趋势与跨学科融合的前景，为ai das技术在不同行业领域的深入应用提供了具有参考价值的研究思路和实践方向。
主要研究内容
相位敏感光时域反射（φ-otdr）技术是分布式声波传感（das）系统的核心，该系统利用窄线宽激光在光纤中产生的背向散射信号，高精度、高灵敏度感知环境中的声学扰动信号，实现对光纤沿线环境的全时全域监测。das具有测量距离长、空间分辨率高，环境适应性好等多种显著优势，为重大工程及各领域的监测需求提供了有力保障。在这一技术基础上，人工智能与das系统的融合，更是为其性能提升带来了质的飞跃，主要体现在以下三个关键层面：
数据层面：光纤传感数据不仅获取难度大，且数据量极大。通过构建公共数据集并运用数据增强算法，能有效缓解数据不足以及标注缺失的问题，增强模型的通用性与鲁棒性，使其在不同场景下都能保持良好的性能表现。
预处理阶段：监测过程中，大量噪声（如高斯噪声、相位噪声）和信号衰落严重影响监测精度。借助先进的信号重构与降噪技术，不仅能提高信号信噪比，还为后续的特征提取和模式识别提供了更为纯净、可靠的输入数据，结合特征提取算法，深度挖掘关键信息，为后续模型构建筑牢基础。
模型构建与学习：传统的支持向量机（svm）和隐马尔可夫模型（hmm），凭借成熟的理论和丰富的实践经验，在das系统中发挥着重要作用。而深度学习方法，如卷积神经网络（cnn），凭借强大的特征学习能力，逐渐成为主流。此外，半监督、无监督和迁移学习等新兴范式，在数据标注不充分或应用场景多变的情况下，仍能维持较高的识别率，为das系统的智能化发展开辟了新路径。
目前，ai das技术已在油气管道安全监控、交通基础设施健康监测、周界安防和地质环境监测等众多领域取得显著成效，为工程安全与智能化管理提供了重要技术支撑，助力各行业实现高效、精准、智能的监测与管理目标。
观点评述
在国家重大工程的安全管理体系里，人工智能驱动的分布式声波传感技术的重要性日益凸显。这项技术集全时全域监测能力与智能分析识别优势于一体，对各类异常情况迅速做出精准判断，已成为保障工程安全的创新性“利器”。不过，das技术前行的道路并非坦途。高精度数据获取、复杂多变的噪声干扰、算力有限的边缘设备，都限制着该技术在工程实践中应用效果。人工智能技术日新月异，das也顺势迎来性能提升的契机。ai持续优化下的das在信号处理、事件识别等能力不断增强。面向未来，科研人员将通过无监督与半监督学习技术，减少对高质量标注数据的依赖，提升数据处理效率。同时，积极探索轻量化模型，攻克边缘设备算法部署难题，拓宽das技术在资源受限环境中的应用边界。多学科的深度融合与大规模传感网络建设，也会催生更多创新成果，为工程安全与社会发展注入磅礴动力。
主要作者介绍
邵理阳，南方科技大学创新创业学院副院长/电子系教授（博导），美国国家人工智能科学院通讯院士，国家特聘青年专家，鹏城实验室/南方海洋实验室双聘研究员，天地海一体化智能网联研究中心主任，广东省集成光电智感实验室执行主任，科技部/基金委重大项目/国家奖评审专家，ieee/osa/spie资深会员，中国光学学会高级会员、光学测试专委会/纤维与集成光学专委会委员，中国光学学会光纤传感技术专委会委员，photonix/oea等期刊编委。
主要研究方向为智能分布式光纤传感技术及工程应用、天地海一体化智能网联关键技术及应用研究，涵盖油气管网、风电电网、轨道交通、桥梁隧道、周界安防、通信光缆（运营商）、航空航天等领域的智能监测，并在海洋风电、海洋油气勘探、海洋地球物理以及军事国防等领域展开应用部署。目前已在国际主要期刊及会议上发表学术论文共200多篇，其中sci论文183篇（nat.comm.，light sci. appl.，opto-electronic advances，laser photon. rev.，photonix等10篇），引用次数达7835次，h因子为48。在ieee icct，cleo-pr，apos等重要国际会议上做主旨报告2次，20余次特邀报告，并担任多个国际会议的tcp或组委会委员，（包括acp 2018/21/22、oecc 2021、ogc 2020-24、apos 2018-24、cleo-pr 2018/20）参与组织20 余次国际会议。授权发明专利20余项。
近年来主持和承担了包括科技部国际合作专项、国家自然科学基金、四川省高层次引进人才基金、省科技厅重大项目、广东省科技厅国际合作项目、广东省自然资源部项目、深圳市政府科研启动项目以及企业横向课题等在内的20余项科研项目。所研制的传感系统已广泛应用于各工程领域（与深圳燃气、香港地铁、中国电信、南方电网以及在琼州海峡500kv输电缆等均有示范性项目），成果屡次被《人民日报》《新华社》《中国科技产业》《深圳商报》《中央广播电台大湾区之声》《物联网之声》《南创中心》等主流媒体报道。
曾获得澳大利亚政府“奋进学者奖”、“詹天佑铁道科技奖青年奖”、四川省“突出贡献专家”、入选深圳市海外高层次人才引进计划（b类）、“深圳市产业发展与创新人才奖”、中国产学研合作促进奖（个人）、中国光学工程学会技术发明奖二等奖等。此外，连续5年入选美国斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家”榜单。
本文出处
]]>2024年5月9-11日
大连
大会和记娱乐官方旗舰官网：（阅读原文）
https://b2b.csoe.org.cn/meeting/cslibs2024.html
会议背景
光谱技术是近代光学计量的重要分支，通过对物质光谱的探测、分析来获取物质的组成、结构、含量、运动状态等信息，具有非接触、范围广、多组分、灵敏度高、可连续实时监测等优势。该技术目前已广泛应用于深空探测、环境监测、航空航天、科技考古、能源勘探、智能制造、精准医疗、智慧农业、食品药品等诸多领域。
为进一步推动光谱技术的应用与融合，探讨我国光谱技术的发展趋势和远景目标，促进光谱技术和仪器的进步与创新，中国光学工程学会将于2024年5月在大连举办“第二届光谱技术及应用大会”。会议将邀请100余位知名专家与会，通过学术报告、海报展示、对接洽谈、仪器设备展览等形式，就光谱领域的重要科学问题、核心元器件的关键技术问题和工程应用的最新成果展开交流。
组织机构
主办单位
中国光学工程学会
承办单位
中国光学工程学会光谱技术及应用专业委员会
大连理工大学
支持单位
北京卓镭激光技术有限公司
奥谱天成（厦门）光电有限公司
蔚海光学仪器（上海）有限公司
光谱时代（北京）科技有限公司
长沙麓邦光电科技有限公司
北京爱万提斯科技有限公司
成都多谱光学科技有限公司
长春新产业光电技术有限公司
中科原子精密制造科技有限公司
费勉仪器科技（上海）有限公司
上海如海光电科技有限公司
大会名誉主席
庄松林 院士，上海理工大学
范滇元 院士，深圳大学
陈良惠 院士，中国科学院半导体研究所
许祖彦 院士，中国科学院理化技术研究所
大会主席
田中群 院士，厦门大学
刘文清 院士，中国科学院安徽光学精密机械研究所
王建宇 院士，中国科学院上海技术物理研究所
执行主席
丁洪斌，大连理工大学
任 斌，厦门大学
邵学广，南开大学
张春峰，南京大学
王 哲，清华大学
马欲飞，哈尔滨工业大学
组织委员会
李 聪，大连理工大学
海 然，大连理工大学
大会报告（邀请中）
刘文清 院士，中国科学院安徽光学精密机械研究所
丁洪斌，大连理工大学
王茜倩，北京理工大学
孙兰香，中国科学院沈阳自动化研究所
杨良保，中国科学院合肥物质科学研究院
谭平恒，中国科学院半导体研究所
侯贤灯，四川大学
何志平，中国科学院上海技术物理所
夏兴华，南京大学
姜秀娥，中国科学院长春应用化学研究所/南开大学
金盛烨，中国科学院大连化学物理研究所
刘 诚，中国科学技术大学
专题分会
1
主席：
王 哲，清华大学
丁洪斌，大连理工大学
李祥友，华中科技大学
邀请报告（音序）：
董大明，国家农业智能装备工程技术研究中心
董美蓉，华南理工大学
段忆翔，四川大学/成都艾立本科技有限公司
郭金家，中国海洋大学
郭连波，华中科技大学
李鲁宁，中国科学院上海技术物理研究所
刘 曙，上海海关工业品与原材料检测技术中心
刘玉柱，南京信息工程大学
马明俊，中国科学院合肥物质科学研究院
孙对兄，西北师范大学
田 野，中国海洋大学
王 哲，清华大学
王珍珍，西安交通大学
武文栋，上海交通大学
张大成，西安电子科技大学
张 雷，山西大学
周卫东，浙江师范大学
曾庆栋，湖北工程学院
2
主席：
侯贤灯，四川大学
杭 纬，厦门大学
邢 志，清华大学
邀请报告（音序）：
陈明丽，东北大学
冯流星，中国计量科学研究院
冯先进，北京矿冶研究总院/北矿检测技术有限公司
胡 斌，武汉大学
胡圣虹，中国地质大学（武汉）
蒋小明，四川大学
刘丽萍，北京市疾病预防控制中心
吕 弋，四川大学
毛雪飞，中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所
汪 正，中国科学院上海硅酸盐研究所
于永亮，东北大学
3
主席：
任 斌，厦门大学
陈 建，中山大学
邀请报告（音序）：
方吉祥，西安交通大学
耿旭辉，中国科学院大连化学物理研究所
韩鹤友，华中农业大学
沈爱国，武汉纺织大学
宋 薇，吉林大学
王培杰，首都师范大学
王 珣，中国科学院大连化学物理研究所
王振友，广东大湾区空天信息研究院
谢 微，南开大学
徐抒平，吉林大学
张 洁，重庆大学
周海波，暨南大学
4
主席：
马欲飞，哈尔滨工业大学
刘 锟，中国科学院合肥物质科学研究院
邀请报告（音序）：
曹 章，北京航空航天大学
陈 爽，中国空气动力研究与发展中心
李文雪，华东师范大学
刘 锟，中国科学院合肥物质科学研究院
马欲飞，哈尔滨工业大学
彭志敏，清华大学
任 伟，香港中文大学
王 强，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
郑传涛，吉林大学
5
主席：
邵学广，南开大学
夏兴华，南京大学
邀请报告（音序）：
陈 斌，江苏大学
陈孝敬，温州大学
褚小立，中石化石油化工科学研究院
杜一平，华东理工大学
李晨曦，天津大学
刘惠民，郑州烟草研究院
邵学广，南开大学
谢丽娟，浙江大学
杨增玲，中国农业大学
臧恒昌，山东大学
张良晓，中国农业科学院油料作物研究所
6
主席：
张春峰，南京大学
叶树集，中国科学技术大学
邀请报告（音序）：
匡卓然，北京邮电大学
李现鲲，上海交通大学
林楷强，厦门大学
刘新风，国家纳米科学中心
罗嗣佐，吉林大学
谭世倞，中国科学技术大学
闫永丽，中国科学院化学研究所
杨 晔，厦门大学
钟锦辉，南方科技大学
周 蒙，中国科学技术大学
7
主席：
刘 诚，中国科学技术大学
梅 亮，大连理工大学
姚顺春，华南理工大学
邀请报告（音序）：
冯 淼，成都市环境保护学校研究院
李 博，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
梅 亮，大连理工大学
裴成磊，广东省广州生态环境监测中心站
唐桂刚，中国环境监测总站
王玲玲，河南省生态环境监测和安全中心
闫 明，华东师范大学
余家燕，重庆市生态环境监测中心
同期活动
产学研交流会
光学仪器工程应用论坛将针对光谱技术在环境监测和工业检测中的工程应用实践，邀请产、学、研、用代表参与研讨，围绕当前面临的重要问题提出解决措施和前瞻性建议，以主题报告和圆桌讨论的形式，探讨相关技术和行业的发展前景，推进本领域的产业协同创新和产业化合作。
光谱仪核心元器件研制及应用论坛将针对光谱仪器核心元器件的主要发展方向，如高性能、微型化、多模融合等，邀请知名仪器厂商和科研代表出席，共同探讨在技术创新和实际应用中取得的突破性进展和核心问题，进一步推动国产分析仪器的创新发展。
主席：
高劲松，长春奥普光电技术股份有限公司
阚瑞峰，中国科学院合肥物质科学研究院
李文昊，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
委员（音序）：
蔡红星，长春理工大学
吉日嘎兰图，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
殷海玮，上海复享光学股份有限公司
李 聪，大连理工大学
孙 滔，安徽中科华仪科技有限公司
王 昊，西安中科原子精密制造科技有限公司
王宏北，安徽中科太赫兹科技有限公司
张 科，上海天美科学仪器有限公司
张 鑫，安徽皖仪科技股份有限公司
张 勇，山东东仪光电仪器有限公司
青年发展交流会
本活动将邀请优秀的中青年代表出席，分享自己在工作实践中的心得和经验，交流职业发展规划，推动青年群体健康快速成长。
主席：
郭连波，华中科技大学
马欲飞，哈尔滨工业大学
委员（音序）：
曹 振，哈尔滨工业大学
崔敏超，西北工业大学
董美蓉，华南理工大学
海 然，大连理工大学
郝中骐，南昌航空大学
何 应，哈尔滨工业大学
侯佳佳，西安电子科技大学
侯宗余，清华大学
胡振华，中国科学院等离子体物理研究所
李 剑，南京大学
李 连，山东大学
刘玉柱，南京信息工程大学
马翔云，天津大学
宋 芳，吉林大学
孙 琛，上海交通大学
田 野，中国海洋大学
王瑞峰，中国科学院合肥物质科学研究院
云永欢，海南大学
张 雷，西安电子科技大学
张 雷，山西大学
张 鹏，中国科学院沈阳自动化研究所
赵栋烨，核工业西南物理研究院
周 进，国家纳米科学中心
朱 伟，武汉纺织大学
科技创新成果展
本活动将面向国内高校、研究院所、企业、科创平台和其他创新团队，公开征集2021-2024年光谱领域的科技创新成果展示项目，集中展现近年来本领域的新理论、新技术、新工艺、新产品和新应用。参展形式包括但不限于海报、展桌、宣讲、项目路演、新品发布等。大会将为遴选出的优秀成果提供重点推介服务。
投稿指南
（请作者自行做好保密审查工作）
投稿要求
中英文稿件兼收，请作者登录网站提交稿件，组委会请程序委员会专家进行审稿，通过审查的稿件将被大会录用，收录在会议投稿文集中。
稿件模板请参考会议和记娱乐官方旗舰官网，审稿周期一般为2-3周左右。
录用通知将按照投稿时间先后顺序陆续发送，以邮件形式发送至通讯作者邮箱。
投稿网址
https://b2b.csoe.org.cn/submission/cslibs2024.html
截稿时间
2024年3月31日
支持期刊
photonix（sci）、《红外与激光工程》（ei）、《光学精密工程》（ei）、《光子学报》（ei）、《强激光与粒子束》（中文核心）、《太赫兹科学与电子信息学报》（中文核心）、《大气与环境光学学报》（科技核心）、《遥感学报》（ei）、《电光与控制》（中文核心）、《量子电子学报》（中文核心）、《中国图象图形学报》（中文核心）
合作媒体
仪器信息网
分析测试百科网
“光谱技术及应用”微信公众号
组委会和记娱乐手机的联系方式
索尼珂（注册、投稿、赞助）
022-58168515/15122063125
sonik@csoe.org.cn
张 洁（同期活动）
022-58168510
zhangjie@csoe.org.cn
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中国光学工程学会
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中国光学工程学会是中国民政部批准的全国性一级学会。会员涉及光学和光学工程领域的科学家、工程技术人员、教授、学者，以及商界精英。学会秉承“创新、协同、求真、务实”的精神，将通过学术交流、成果展示、成果转化等多种形式，搭建一个产学研大平台，推动光学工程的技术创新、注重光学科技的成果转化、面向应用促进光学前沿的工程化。中国光学工程学会推荐年轻的领军专家作为学会核心力量，培养一批国内外新领军人物。
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]]>为提高我国光学工程学科博士生的培养质量，促进博士研究生的科研和创新能力，激发博士研究生在光学工程领域做出创造性科研成果的积极性，实现光学工程学科跨越式发展，中国光学工程学会将于2024年举办第九届“中国光学工程学会创新论文奖”评选工作（光学工程学科优博）。现将有关事项通知如下：
一.
评选条件
1、为了对参加评选的学位论文有考核期，原则上要求博士毕业满1年后才可以参评。参加评选的论文范围是：2022年、2023年3月底以前在国内学位授予单位获得光学工程博士学位的论文。其他不是光学工程学科，但确属光学工程领域研究工作的相关交叉学科博士论文，经中国光学工程学会专家委员推荐也可参加评选。
2、在2021年度获得博士学位的论文，如确属优秀，经校外三位同行博士生导师（中国光学工程学会理事有优先推荐权）推荐，也可以参评。
3、博士学位论文答辩前已获得副高级以上职称（含副高级）的作者所撰写的博士学位论文，以及涉密的博士学位论文，不得参加评选。
4、参评者需是中国光学工程学会会员。
二.
评选办法
1、限额评选
本次创新论文评选分“技术基础类”和“工程应用类”两类，获奖论文不超过10篇，其中“技术基础类”不超过5篇，“工程应用类”不超过5篇。视实际情况，评选出不超过10篇提名创新论文。“技术基础类”论文，重点评审作者发表的代表性成果，突出原始创新性，激励博士生在本学科前沿基础科学领域开展突破性研究，达到国际同类学科先进水平；“工程应用类”论文，重点评审作者解决的工程性问题，突出方法和技术先进，激励博士生在本学科领域面向工程应用需求开展突破性研究，达到国际同类技术先进水平，具有较好的社会经济效益。
2、论文推荐
（1）由符合评选范围的各单位学位委员会、研究生教育主管部门组织推荐。每个单位推荐博士论文不超过3篇。推荐办法各单位自行掌握。
（2）每位中国光学工程学会理事会成员可联名其他两位同行专家推荐一篇参评论文。
（3）各单位或专家推荐参评学位论文时，应注明论文属于“技术基础类”或“工程应用类”。
3、专家评议。由中国光学工程学会专家委员会组成专家评议组，进行通讯评议。
4、评审批准及公布。根据专家通讯评议结果，由中国光学工程学会评审专家委员会组织若干院士、专家进行会议评审，并在中国光学工程学会和记娱乐官方旗舰官网公布评审结果，无异议后，报中国工程学会常务理事会通过并由学会理事长批准公布。
三.
材料提交
1、各单位组织推荐申报论文，并于2024年4月30日前向中国光学工程学会评选工作办公室提交电子版材料，包括下列七种：
（1） 推荐表（附件1）
（2） 作者简况表（附件2）
（3） 博士学位论文全文（须是国家图书馆存档原文）
（4） 评价标准表（附件3）
（5） 校外同行专家推荐表（附件4）
（6） 博士学位论文综合介绍材料（5000字左右）
（7） 信息采集表（附件5）
附件请登录中国光学工程学会网站下载：
https://www.csoe.org.cn/detail/1807.html?_isa=1
各单位请将上述材料的电子版一并发送至邮箱：
zhangshu@csoe.org.cn
2、单位推荐表中“保密委员会公章”和“单位公章”处必须按照要求加盖公章，否则提交材料不能参加评审。
四.
表彰
1、在2024年中国光学工程学会年会上进行表彰，颁发证书。部分获奖论文将在大会上做宣讲。
2、在中国光学工程学会网站、会刊等有关媒体上公布获奖论文名单、获奖者和导师有关信息。
五.
时间安排
1、2024年1月15日，发评选通知。
2、2024年4月30日前，各单位提交电子版材料截止。
3、2024年5月底前，专家评议组通讯评议。
4、2024年6月底前，专家委员会终评，公示评审结果。
5、2024年7月，在中国光学工程学会年会上进行表彰。
六.
和记娱乐手机的联系方式
联系人：张姝
联系电话：022-58168542
电子邮箱：zhangshu@csoe.org.cn
电子表格下载网址：
https://www.csoe.org.cn/detail/1807.html?_isa=1（阅读原文查看）
附件1：推荐表
附件2：作者简况表
附件3：评价标准表
附件4：校外同行专家推荐表
附件5：信息采集表
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文章转载自微信公众号：光学工程
]]>大会背景
在此背景下，中国无人机产业创新联盟联合各方有影响力的单位将于2024年4月在北京举办“国际无人机应用及防控大会暨无人机产业博览会”。组委会致力于将会、展、赛相结合，打造一场高规格、高水平的无人机产业应用国际盛会，助推国内无人机产业健康、有效发展，加强无人机区域国际交流合作，探索国际无人机产业创新发展之路。
（2023大会现场嘉宾合影）
组织机构（拟）
主办单位
中国无人机产业创新联盟
中国光学工程学会
承办单位
中国无人机产业创新联盟
中国红外与微光产业创新联盟
电磁空间安全全国重点实验室
智能感知与工业信息化专委会
联办单位
中国人民警察大学
中国测绘科学研究院国家测绘工程技术研究中心
中国质量认证中心
中国农业大学农业无人机系统研究院
中国农业大学药械与施药技术研究中心
北航北京校友会双创委员会
天津市无人机应用协会
重庆市无人系统产业技术创新战略联盟
南京航空航天大学无人机研究院
中国科学院无人机应用与管控研究中心
国家农业智能装备工程技术研究中心
中国航天空气动力技术研究院
深圳大疆创新科技有限公司
中国电子科技集团公司第十一研究所
中国电子科技集团公司第三十六研究所
中国电子科技集团公司第五十四研究所
中国航天科工集团三院无人机技术研究所
中国航天科技集团九院无人机系统工程研究所
北京航空航天大学电磁兼容技术研究所
北京市飞行者航空科普促进中心
活动内容
专题一. 测控与通信导航技术专题
议题方向：无线电技术，中微子通信，量子通信，水声通信与导航，射频通信，电磁波通信，光通讯与导航，磁场通信，组合导航技术，光电探测与跟踪，雷达探测，无线电探测等。
专题二.任务载荷与目标识别技术专题
议题方向：多光谱相机载荷研制；新型光谱成像与探测；光谱辐射定标及数据定量化分析研究、光谱图像处理及数据应用；有限资源下雷达目标识别、开放环境下智能模型自主学习、多模态信息高效融合、智能算法性能定量评估等。
专题三. 智能无人控制技术专题
议题方向：无人系统总体布局设计技术，无人机发射与回收技术，无人系统材料技术，无人系统动力装置技术，无人系统智能隐身技术等。人机协同，集群技术，分布式控制，混合无人系统互相操作等。
专题四. 防御与反制技术专题
议题方向：无人机防御与反制议题：无人机目标预警、搜索、跟踪定位与识别技术；无人机导航、测控、信息传输链路干扰与抗干扰技术；无人机控制、捕获及软、硬毁伤等各类处置技术；目标伪装与伪装识别技术；电磁防护技术；低可探测结构、材料技术；仿真设计、测试试验、效能评估技术等。
※ 产业应用交流会一：警用无人机应用与创新交流会
※ 产业应用交流会二：自然资源与测绘无人机应用交流会
※ 产业应用交流会三：植保无人机应用交流会
※ 产业应用交流会四：无人机检测认证高峰交流会
※ 产业应用交流会五：无人机创新技术及产业发展交流会
※ 产业应用交流会六：智慧通航与无人机产业创新交流会
※ 产业应用交流会七：低空经济与无人机应用交流会
※ 产业应用交流会八：应急救援与无人智能装备产业创新交流会
※ 产业应用交流会九：“智兵先锋”无人系统技术国防应用交流会（闭门会议）
※ 产业应用交流会十：无人机防控技术与应用交流会（闭门会议）
参会报名请扫二维码
同期展会：2024无人机产业博览会
展会规模
博览会展览面积2万平米，参展商500余家。
展品范围
※ 无人机整机及系统：无人机在国防、植保、测绘、安防、应急、物流、电力、航拍等行业应用相关无人机系统及和记娱乐官方旗舰的解决方案；
※ 无人机系统核心部件：任务载荷设备，数据链路设备，5g网联设备、能源/动力设备，控制/导航技术与设备，无人机相关材料及电子设备；
※ 通航与低空经济：通航飞机、无人飞艇等其他飞行器装备，飞行管理平台、数据平台等软件平台；
※ 无人机防御系统及装备：无人机探测，预警技术及装备，无人机干扰及反制装备，以及系统和记娱乐官方旗舰的解决方案等；
※ 无人系统装备：无人车，无人船（艇），水下无人潜航器，无人驾驶汽车等；
※ 应急智能装备：智能消防机器人，水域救援机器人，移动通信指挥车，应急指挥调度平台，特种救援车等。
拟邀请参观单位（部分）
中央军委科技委、装备发展部、空军研究院、海军装备研究院、陆军航空兵学院、工信部、农业农村部、自然资源部、应急管理部、国家海洋局、国家空管委、民航局、应急管理部国家减灾中心，十一大军工集团、中国测绘科学院、国家电网、中石油、中石化、农业部南京机械化研究所、公安部一所，全国各地植保站、植保队、农场，各地公安局、警航办，各地测绘局、运维巡检机构，无人机相关国内外供应商、服务商、投融资机构，培训机构、媒体等。
往届知名参展单位
彩虹无人机、中天引控、九院无人机、航天206所、航天207所、总参六十所、中电科11所、36所、38所、七〇九研究所、雷达所、大疆、中航智、航景创新、华翼星空、白鲸航线、致导科技、时代星光、九洲防控、上海特金、理工全盛、历正科技、空御科技、华诺星空、四川低空安全、耐杰电子、鹰航电子、长光博翔、坤宇无人机、峰飞航空、爱生无人机、安徽耀峰、安徽航瑞、普宙飞行器、蜂巢航宇、正兴鸿业、航天中为、李龚导航、天峋创新、天津曙光等。
参展费用
1. 标准展位（规格：3×3米）光地展位（最少36平方米起租）
2. 国内展商：
标展：人民币16000/个 光地：人民币1600/平方米
3.国际展商：
标展：美元3000/个 光地：美元300/平方米
2024全国无人机创新技能大赛
竞赛概述
2024国际无人机大会将于2024年4月在北京亦创国际会展中心隆重举行，同期举办“2024全国无人机创新技能大赛”。大赛旨在激发无人机专业学生和无人机爱好者的科学兴趣、点燃科学梦想、发掘无人机创新设计人才，促进无人机教育和产业深入融合；人工智能已经成为国家战略，无人机与人工智能结合成为产业趋势，通过无人机创新设计和人工智能结合，推动人工智能的行业应用。
合作媒体
新华网、人民网、腾讯、新浪、搜狐、网易、东方网军事频道、光明网、中国网、宇辰网、无人机网、环球无人机网、全球无人机网、中国机器人网、中国测绘网、中国测控网、虎嗅网、澎湃新闻、36氪、智东西、c114通信网、智能制造网、仪器信息网、讯石光通讯网、创新品牌网、世展网、通航在线、移动通信网、5g通信网、《科技创新与品牌》杂志等。
组委会和记娱乐手机的联系方式
产业化交流会、会议赞助负责人：
鄂荣鹏
联系电话：13001030561
邮箱：erongpeng@csoe.org.cn
展览展示、大赛负责人：
王 灿
联系电话：13810630623
邮箱：wangcan@csoe.org.cn
媒体宣传合作负责人：
许晓洁
联系电话：18610003277
邮箱：xuxiaojie2019@csoe.org.cn
加入学会会员
中国光学工程学会
邀您成为会员
中国光学工程学会是中国民政部批准的全国性一级学会。会员涉及光学和光学工程领域的科学家、工程技术人员、教授、学者，以及商界精英。学会秉承“创新、协同、求真、务实”的精神，将通过学术交流、成果展示、成果转化等多种形式，搭建一个产学研大平台，推动光学工程的技术创新、注重光学科技的成果转化、面向应用促进光学前沿的工程化。中国光学工程学会推荐年轻的领军专家作为学会核心力量，培养一批国内外新领军人物。
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文章转载自微信公众号：光学工程
]]>会议安排
2024年4月13-15日 | |
南京上秦淮假日酒店 | |
https://b2b.csoe.org.cn/ meeting/csoeysc2024.html | |
会议背景
为持续推进我国光学工程领域前沿探索和核心技术攻关，并探讨行业最新研究进展和发展趋势，为科技强国建设和实现高水平科技自立自强提供有力支撑，首届中国光学工程学会青年科学家大会定于2024年4月13-15日在南京召开。
本次会议致力于为光学工程领域的青年科技工作者提供学术交流、科技创新和社会服务的合作平台，全方位、全覆盖、全扫描光学工程领域的青年科技者群体，进一步深化跨学科交叉融合，促进产学研用深度结合，助力青年科技工作者成长与人才举荐，加速推进我国光学工程领域的创新发展。会议将设青年学者沙龙和专题会议等环节。
录用论文收录在美国spie国际会议文集序列暨其数字图书馆中，ei核心检索，全球出版发行，同时也有众多国内优质光学期刊参与本次会议全文收录。
拟定活动日程
第一天：会议报到，第一届青工委成立及工作会，青托报告会
第二天：大会开幕式，大会报告，分专题研讨，青年学术新星，学生口头报告，青年企业家圆桌会议
第三天：分专题研讨，青年科学家领导力及经验分享会，大会闭幕式
组织机构
主办单位
中国光学工程学会
承办单位
中国光学工程学会青年工作委员会（筹）
南京航空航天大学
南京大学
东南大学
南京理工大学
联办单位（更新中）
清华大学
电子科技大学
中国科学技术大学
中国科学院光电技术研究所
中国科学院半导体研究所
国防科技大学
支持单位（更新中）
南京中科神光科技有限公司
长沙麓邦光电科技有限公司
矽万(上海)半导体科技有限公司
上海闵壹光电技术有限公司
南京晶萃光学科技有限公司
联合光科技（北京）有限公司
南京迪威普光电技术股份有限公司
罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司
深圳市晧辰电子有限公司
南京芯视元电子有限公司
南京迈塔光电科技有限公司
上海摩本电子科技有限公司
上海精渊科技有限公司
武汉红星杨科技有限公司
奥谱天成(厦门)光电有限公司
南京南智先进光电集成技术研究院有限公司
吉林省吉成超快设备有限公司
大会主席
吕跃广（中国工程院院士） 中国工程院
崔铁军（中国科学院院士） 东南大学
罗先刚（中国工程院院士） 中国科学院光电技术研究所
大会共主席
陆延青 南京大学
陈 钱 中北大学
高会军 哈尔滨工业大学
胡以华 国防科技大学
大会执行主席
潘时龙 南京航空航天大学
陆朝阳 中国科学技术大学
曹良才 清华大学
李 明 中国科学院半导体研究所
张雅鑫 电子科技大学
大会程序委员会主席
朱 涛 重庆大学
佟存柱 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
王 健 华中科技大学
唐 明 华中科技大学
徐 飞 南京大学
江 天 国防科技大学
徐飞虎 中国科学技术大学
邵晓鹏 西安电子科技大学
杨 军 广东工业大学
周 涛 中国电子科技集团公司第二十九研究所
曹 汛 南京大学
卢孝强 福州大学
胡伟达 中国科学院上海技术物理研究所
朱亦鸣 上海理工大学
张大伟 上海理工大学
孔令豹 复旦大学
汪 莱 清华大学
程鑫彬 同济大学
刘丽炜 深圳大学
吴 飞 浙江大学
罗旗舞 中南大学
徐可米 北京理工大学
张启明 上海理工大学
程 强 东南大学
蒋卫祥 东南大学
曹 暾 大连理工大学
太惠玲 电子科技大学
杨 星 国防科技大学
朱精果 中国科学院微电子研究所
总日程
分专题日程
活动主题
1
激光技术及应用
本专题拟反映激光技术及应用领域的最新进展，重点包括但不限于：高功率固体/气体/光纤/半导体激光、飞秒/阿秒激光、duv/euv光源、高速半导体激光、光子晶体激光器、窄线宽激光器、可调谐激光器、量子点激光器及应用等。
专题主席：
朱 涛 重庆大学
佟存柱 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
专题共主席：
陈岐岱 吉林大学
谢国强 上海交通大学
专题程序委员会：
王鹏飞 哈尔滨工程大学
马 杰 山西大学
刘俊岐 中国科学院半导体研究所
王枫秋 南京大学
韦小明 华南理工大学
魏志鹏 长春理工大学
赵天卓 中国科学院空天信息创新研究院
黄冬梅 香港理工大学
专题秘书：
史磊磊 重庆大学
王延靖 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
2
光电子器件与集成
本专题拟反映光电子器件与集成领域最新进展，重点包括但不限于：硅基光电子器件、iii-v光电子器件、薄膜铌酸锂器件、表面等离子体器件、多材料体系器件、激光器/调制器/探测器/无源器件、光场调控光电子器件、非线性光电子器件、大规模光子集成芯片、三维光子集成芯片、光信号处理芯片、人工智能芯片、量子芯片、光模块、先进微纳加工与表征工艺、光电子芯片流片工艺平台、异质异构集成、光电共封装技术、芯粒技术、光电融合技术、集成光电子器件系统应用等。
专题主席：
李 明 中国科学院半导体研究所
王 健 华中科技大学
专题共主席：
祁 楠 中国科学院半导体研究所
张 宇 湖北光谷实验室/华中科技大学
专题程序委员会：
王斌浩 中国科学院西安光学精密机械研究所
贾海昆 清华大学
张 永 上海交通大学
谢小军 西南交通大学
潘 权 南方科技大学
林宏焘 浙江大学
彭 超 北京大学
向 超 香港大学
专题秘书：
谢毓俊 中国科学院半导体研究所
刘 俊 华中科技大学
3
光通信与光传感
本专题拟反映光通信与光传感的最新进展，包括但不限于：新型光纤及其关键器件、光传输与光接入、数据中心光互连、光通信系统与网络、分布式和点式光传感技术、光传感解调技术与设备、传感器复用和大型传感器阵列以及网络化、面向通信与传感应用的信号处理技术、面向通信与传感应用的新材料新机理、通信感知一体化技术等。
专题主席：
唐 明 华中科技大学
徐 飞 南京大学
专题共主席：
薄天外 北京理工大学
廖常锐 深圳大学
专题程序委员会：
姜碧强 西北工业大学
张亚男 东北大学
杨川川 北京大学
于振明 北京邮电大学
马 麟 上海交通大学
张俊文 复旦大学
张益昕 南京大学
杨 晨 长飞光纤光缆股份有限公司
专题秘书：
赵志勇 华中科技大学
4
量子光学与光场调控
本专题拟反映量子光学与光场调控的最新进展，重点包括但不限于：量子光学基础、量子相干操控、光量子通信、量子光学测量、量子态的产生以及应用、原子相干效应、光与物质相互作用的量子效应、光学非线性效应、光学材料中的量子光学、集成光学等。
专题主席：
江 天 国防科技大学
徐飞虎 中国科学技术大学
专题秘书：
刘 博 国防科技大学
5
光电成像与显示
本专题拟反映光电成像与显示领域的最新进展，重点包括但不限于：计算光学成像，无透镜成像，三维成像，显微成像，偏振成像，数字全息成像，高速成像，超分辨成像，x射线与太赫兹成像，深度学习成像，散射成像，光谱成像，高清显示，ar/vr/mr显示，三维光场显示，三维全息显示，特种显示，超表面成像与显示等。
专题主席：
曹良才 清华大学
邵晓鹏 西安电子科技大学
专题共主席：
左 超 南京理工大学
李 燕 上海交通大学
李春来 中国科学院杭州高等研究院
胡浩丰 天津大学
专题程序委员会：
乔 文 苏州大学
冯世杰 南京理工大学
申俊飞 四川大学
阮智超 浙江大学
程文驰 西安电子科技大学
苏 云 北京空间机电研究所
李宇海 中国电子科技集团第53研究所
戴 博 上海理工大学
专题秘书：
何泽浩 首都师范大学
李 轩 西安电子科技大学杭州研究院
6
光电测量与计量
本专题拟反映新型光电探测材料与探测器、先进光电测量与传感，集成电路光电检测、空间与环境光电测量、先进制造光电测量、军民两用光电测试；微纳结构光学特性、单光子探测、量子光学统计；辐射定标技术、光度计量、色度计量；光通信计量技术、光伏计量技术、工业激光计量技术、照明计量技术、材料光学特性计量技术；极紫外与真空紫外计量技术、中远红外计量技术、太赫兹计量技术；激光波长精密测量技术、激光干涉测量技术、衍射测量技术、激光汇聚原子沉积技术、基于光频梳的几何量测量技术、高精度面形测量技术、高精度端度测量技术、光栅计量技术、激光陀螺测角技术、空间位姿测量技术等。
专题主席：
戴新华 中国计量科学研究院
杨 军 广东工业大学
专题共主席：
屈继峰 中国计量科学研究院
刘 东 浙江大学
专题程序委员会：
张文喜 中国科学院空天信息创新研究院
刘 琨 天津大学
胡慧珠 浙江大学
吴冠豪 清华大学
胡鹏程 哈尔滨工业大学
张 弛 华中科技大学
王 允 北京理工大学
阚瑞峰 中国科学院合肥物质研究院
甘海勇 中国计量科学研究院
吴金杰 中国计量科学研究院
石 岩 中国计量大学
裴雅鹏 中国航天科技集团一院102所
隋修宝 南京理工大学
郑 阳 中国特种设备检测研究院
专题秘书：
孙 青 中国计量科学研究院
王 顺 广东工业大学
7
微波光子学
随着电子信息系统向宽带化、阵列化和小型化不断发展，微波光子技术被认为是解决信息系统面临的速率和带宽瓶颈的关键技术之一，其不仅具有微波射频技术泛在与灵活的优点，而且具有光子技术宽带与高速的优点。本专题拟反映微波光子领域的最新进展，重点包括但不限于：高速宽带微波光子芯片与器件，光子学微波信号产生、测量与处理，微波光子雷达与成像，微波光子波束形成技术，微波器件和系统的光学表征，光子学毫米波/太赫兹通信与检测技术，空间激光与微波通信、通信对抗技术，微波光子技术的航空航天、生物医学等创新性应用等。
专题主席：
潘时龙 南京航空航天大学
周 涛 中国电子科技集团公司第二十九研究所
专题共主席：
戴道锌 浙江大学
薛晓晓 清华大学
戴一堂 北京邮电大学
朱 丹 南京航空航天大学
专题程序委员会：
张尚剑 电子科技大学
恽斌峰 东南大学
赵 佳 山东大学
舒浩文 北京大学
张伟锋 北京理工大学
杨登才 北京工业大学
周林杰 上海交通大学
叶 佳 西南交通大学
高永胜 西北工业大学
陈智宇 中国电子科技集团公司第二十九研究所
尹怡辉 中国电子科技集团公司第三十四研究所
瞿鹏飞 中国电子科技集团公司第四十四研究所
钱 广 中国电子科技集团公司第五十五研究所
专题秘书：
袁伟浩 南京航空航天大学
张博文 中国电子科技集团公司第二十九研究所
李 阳 西南交通大学
谢意维 浙江大学
8
光谱技术及应用
本专题拟反映计算光谱成像领域的最新进展，重点包括但不限于：微型光谱传感器设计、开发与表征，先进光谱仪设计，红外光谱成像，可见光/红外图像融合，计算多/高/超光谱成像技术，光谱超分辨成像，光谱数据处理与分析，光谱重构与人工智能，太赫兹计算成像，生物医学光谱分析，光谱技术在大气及环境监测中的应用，光谱技术在深空及天文探测中的应用，基于多/高光谱成像技术的目标检测、分类和表征方法，其他光谱相关技术等。
专题主席：
曹 汛 南京大学
专题共主席：
卢孝强 福州大学
专题程序委员会：
边丽蘅 北京理工大学
崔开宇 清华大学
王立志 北京理工大学
熊志伟 中国科学技术大学
杨宗银 浙江大学
袁 鑫 西湖大学
岳 涛 南京大学
专题秘书：
沈 秋 南京大学
周 游 南京大学
9
红外与太赫兹
本专题拟反映红外与太赫兹的最新进展，重点但不限于：新型红外与太赫兹功能材料、红外与太赫兹超快光学、太赫兹精密波谱、量子点红外探测器、二维材料红外探测器、混维异质结探测器、铁电调控增强红外探测器、拓扑半金属红外与太赫兹探测器、微结构增强红外与太赫兹探测器、太赫兹量子级联激光器、太赫兹芯片光频梳、红外光电逻辑计算芯片、红外偏振探测与成像、太赫兹成像、智能仿生红外与太赫兹探测等。
专题主席：
胡伟达 中国科学院上海技术物理研究所
朱亦鸣 上海理工大学
专题共主席：
孙 栋 北京大学
黎 华 中国科学院上海微系统与信息技术研究所
张 凯 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
倪振华 东南大学
太惠玲 电子科技大学
专题程序委员会：
王 军 电子科技大学
王 林 中国科学院上海技术物理研究所
叶 镭 华中科技大学
陈晓龙 南方科技大学
高 亮 华中科技大学
吴 翟 郑州大学
王 振 中国科学院上海技术物理研究所
专题秘书：
贺 婷 中国科学院杭州高等研究院
10
光学设计与制造
本专题拟反先进光学设计与制造的最新进展，重点包括但不限于：光学设计新方法，自由曲面光学设计，ar-hud设计，va/ar设计，光学仿真与建模，计算成像，光学设计优化，超精密车、铣、磨、抛工艺，cmp及ecm加工工艺，等离子体抛光，复杂光学曲面加工，光学微细加工技术，光学加工工艺链，光学加工系统设计，光学模压成型技术，特种光学玻璃和激光晶体制造与加工，光学加工工艺与装备，超精密功能部件及元件，刀具技术，光学工具，光学镀膜技术等。
专题主席：
张大伟 上海理工大学
孔令豹 复旦大学
专题共主席：
彭小强 国防科技大学
专题程序委员会：
张全利 南京航空航天大学
陈杉杉 西安交通大学
李 军 南京航空航天大学
李洪涛 清华大学
专题秘书：
王施相 复旦大学
王 琦 上海理工大学
11
光电信息安全
本专题拟反映光电信息安全领域的最新进展，重点包括但不限于：新型光电器件及安全应用、光通信与传输安全、激光探测技术及安全、红外目标探测技术及安全、光电隐身与伪装技术、光电防护技术、微波光子探测及其安全应用、光子芯片集成及安全、光电信息可信感知、智能光电信息对抗、ai赋能的感知模型内生安全、光电系统及软件安全、面向光电信息安全的新材料新机理等。
专题主席：
杨 星 国防科技大学
朱精果 中国科学院微电子研究所
专题共主席：
柯昌剑 华中科技大学
张 兵 中国电子科技集团公司第二十七研究所
陈 蔚 中国兵器工业第二〇九研究所
王 锴 中国电子科技集团公司第五十三研究所
专题程序委员会主席：
梁振宇 国防科技大学
专题程序委员会委员：
张紫辰 中国科学院微电子研究所
纪守领 浙江大学
张卫明 中国科学与技术大学
时尧成 浙江大学
刘智颖 长春理工大学
刘 飞 西安电子科技大学
张旨遥 电子科技大学
任振波 西北工业大学
许颢砾 国防科技大学
专题秘书：
高皓琪 国防科技大学
12
微纳光学与光电子器件
本专题拟反映微纳光学与光电子器件的最新进展，重点包括但不限于：光场调控、光学超表面、微纳结构制造、微纳光学器件及其应用、微纳结构中光与物质相互作用，电磁场仿真计算与模拟、光学非线性效应、腔电动力学、微纳结构测试与表征、微纳结构光电子器件、片上光频梳、光子晶体、微光机电集成等。
专题主席：
汪 莱 清华大学
程鑫彬 同济大学
专题共主席：
张文富 中国科学院西安光学与精密机械研究所
马晓亮 中国科学院光电技术研究所
专题秘书：
魏泽勇 同济大学
14
生物光子学技术与应用
本专题拟反映生物医学光学与光子学的最新进展，重点包括但不限于：光学显微成像技术，光学相干断层扫描技术，多光子显微成像技术，超分辨成像技术，拉曼光谱技术，激光散斑成像技术，光声成像技术，荧光寿命显微成像技术，荧光共振能量转移，神经光子学与光遗传学，光学诊断与治疗，生物传感技术，光动力治疗应用等在生物医学领域，光学纳米颗粒标记技术等。
专题主席：
刘丽炜 深圳大学
吴长锋 南方科技大学
专题共主席：
奚 磊 南方科技大学
郑 炜 中国科学大学
专题程序委员会：
杨思华 华南师范大学
刘成波 中国科学院深圳先进技术研究院
詹求强 华南师范大学
季敏标 复旦大学
田 超 中国科学技术大学
冯金超 北京工业大学
李 娇 天津大学
王晨光 吉林大学
专题秘书：
冯悦姝 深圳大学
15
科学智能（ai4s）
本专题拟反映科学智能（ai4s）最新进展，重点但不限于：ai4s基础理论、大语言模型与ai4s、ai4s算法与模型、ai4s助力基础科学研究、ai4s计算平台、ai4s的应用，如基于大模型的智能体、生物计算、群体智能、染色体结构与功能数字化建模、蛋白质组学、结构生物信息学、逆合成、可解释性、医疗健康、教育、天气预报、数字孪生生命、量子计算、电力系统等领域的应用，以及ai4s未来与挑战。
专题主席：
吴 飞 浙江大学
罗旗舞 中南大学
专题共主席：
李建欣 北京航空航天大学
专题程序委员会：
黄 刚 浙江大学
李斐然 清华大学深圳国际研究生院
刘扶芮 之江实验室
王 钰 上海交通大学
张 铂 上海人工智能实验室
张肖男 百度
周号益 北京航空航天大学
朱霖潮 浙江大学
专题秘书：
王永威 浙江大学上海高等研究院
16
量子信息技术
本专题拟反映量子信息技术的最新进展，重点包括但不限于：量子光学、量子计算和算法研究、集成量子光子学、量子精密测量、量子探测技术及其应用、量子广域安全通信、超冷原子和分子、量子信息产业。
专题主席：
陆朝阳 中国科学技术大学
徐可米 北京理工大学
专题共主席：
王大伟 浙江大学
戴 庆 国家纳米中心
专题程序委员会：
汪 野 中国科学技术大学
李晓鹏 复旦大学
李 霖 华中科技大学
贺 煜 南方科技大学
汪喜林 南京大学
专题秘书：
陈 超 南京大学
彭礼超 中国科学技术大学
17
智能光子学
本专题拟反映智能光子学的最新进展，重点包括但不限于：光子器件与光子集成电路，光学神经网络，智能光电芯片，超构材料/超构表面，微纳光场调控，全光计算，量子计算，智能显示与成像，拓扑光子学与拓扑器件，新型光电材料，智能光子传感与监测等。
专题主席：
张启明 上海理工大学
董建绩 华中科技大学
专题共主席：
李向平 暨南大学
专题程序委员会：
陈 鹏 南京大学
方心远 上海理工大学
专题秘书：
马晓光 上海理工大学
18
未来通信
本专题拟反映通信相关前沿领域的最新进展，重点包括但不限于：电磁超材料与可编程超表面，太赫兹与光学超材料与超表面，面向6g的智能超表面，智能超表面电磁波调控技术，智能超表面赋能无线通信的新型传输架构，智能超表面辅助的无线通信系统与测试，微波光子通信技术，光与射频融合通信技术，高速太赫兹通信技术，可见光通信与定位技术，激光通信技术，面向6g的通感一体化，ai赋能的未来通信等。
专题主席：
程 强 东南大学
专题共主席：
蒋卫祥 东南大学
张雅鑫 电子科技大学
专题程序委员会：
史金辉 哈尔滨工程大学
朱 敏 东南大学
陈 克 南京大学
朱秉诚 东南大学
张俊文 复旦大学
曹亚帅 清华大学
专题秘书：
张信歌 东南大学
同期活动
1
中国光学工程学会
青年工作委员会成立大会
2
青年科学家领导力及经验分享会
邀请来自青年科学家（45岁以下），分享他们学术心路成长历程和人生感悟、科研经验分享。从自身经历出发，将大家关注的问题转化为生动叙述，解决想加入科研圈或进军科技型企业的青年才俊提供科研和人生指引。
召集人：
曹良才教授
张雅鑫教授
3
青年企业家圆桌会议
邀请多位在创新创业方面有突出成就的政府、科研院校、企业和创投机构代表，介绍自己在产学研结合、科技成果转化方面的经验与实践，共同探讨光学工程领域的产业发展方向（可形成建议书）。
召集人：
傅剑斌 苏州六幺四信息科技有限责任公司
崔远驰 南京柔林智能制造研究院创始人
4
中国光学工程学会青年学术新星
旨在为青年学者提供学术交流的平台，对科研能力优异者给予表彰鼓励，激发青年学者的科研热情。大会拟评选出18位优秀报告人，发放“中国光学工程学会学术新星”奖状，并在大会闭幕式颁奖。
组委会邀请35岁以下青年学者，包括学生与老师。
采取大会程序委员会专家推荐或自荐的方式，每个专委会最终评选1-2篇，放在各专题做快报告。
5
青托报告会
6
工艺平台/创新技术/和记娱乐官方旗舰的产品展示
7
和记娱乐手机的人才招聘
投稿须知
支持期刊
photonix、红外与毫米波学报（sci）、红外与激光工程（ei）、光学精密工程（ei）、光子学报（ei）、中国光学（ei）、半导体学报（esci）、《南京航空航天大学学报》（中文核心）、《应用光学》（中文核心）、《量子电子学报》（中文核心）等。
spie文集，ei核心收录
投稿请登陆投稿网站先提交英文摘要（不少于500字），组委会请学术委员会审查后发邮件通知作者录用情况。按照论文质量推荐发表在不同期刊和大会文集上，录用通知根据提交摘要的前后顺序发放。
不发表文章，只做会议交流
会议支持凭摘要参会。
摘要投稿链接
https://b2b.csoe.org.cn/submission/csoeysc2024.html
报名方式
无论有无投稿，均欢迎注册参会！
注册网址
参会者请务必点击链接进行会议注册！
https://b2b.csoe.org.cn/registration/csoeysc2024.html
会议费
3250元/人。
学生优惠为2250元/人（不含在职学生）。
会议费包括资料袋、报告文集、会议指南文件、会议杂支、税等，不含论文版面费和住宿费。论文版面费2500元，相同第一作者不超过两篇。
付款方式
1.在线支付：
注册完成后，可跳转到在线支付页面，选择“支付宝”在线完成支付。
2.汇款转账：
开户银行：工行北京科技园支行
户名：中国光学工程学会
账号：0200296409200177730
汇款时作者请务必注明“姓名 稿件编号”，非作者请注明“ysc 姓名”,以便核对。
会议将提供正规会议费发票。
其他事项
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注册费会前2周（14天）可退全款，超过2周时间因产生会议成本将不再支持退款。
会议注册费发票：
会议注册费发票将在会前两周和会后两周集中处理。
会议地点
地址：南京上秦淮假日酒店(江苏省南京市江宁区秣周东路21号)。
预定方式：
025-84908888转预订部，报“4.13-15光学会议”。
单早500元/天，双早550元/天。
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中国光学工程学会
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中国光学工程学会是中国民政部批准的全国性一级学会。会员涉及光学和光学工程领域的科学家、工程技术人员、教授、学者，以及商界精英。学会秉承“创新、协同、求真、务实”的精神，将通过学术交流、成果展示、成果转化等多种形式，搭建一个产学研大平台，推动光学工程的技术创新、注重光学科技的成果转化、面向应用促进光学前沿的工程化。中国光学工程学会推荐年轻的领军专家作为学会核心力量，培养一批国内外新领军人物。
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介
科学发展和重大科学技术成就的取得，越来越依赖于不同学科的交叉与融合。光子学及光子技术作为当今最为活跃的研究领域，呈现出前沿探索深入、多学科交叉融合及创新成果不断涌现的发展态势，且正在发挥着无可替代的作用。中国光学工程学会联合多家优势单位共同组织召开“第二届光学工程前沿交叉科学大会”，旨在打造探讨光学与相关学科融合发展成果的交流平台，突出“交叉、融合、创新、发展”理念，推动光学工程学科发展和技术进步。热诚欢迎从事光学交叉研究领域的学术及产业界人士汇聚天津，开展学术交流、探讨技术合作。
组织机构
主办单位
中国光学工程学会
南开大学
天津大学
联办单位
河北工业大学
天津津航技术物理研究所
协办单位
南京理工大学
中国海洋大学
天津大学精密仪器与光电子工程学院
天津大学理学院
南开大学现代光学研究所
脉冲功率激光技术国家重点实验室
微光机电系统技术教育部重点实验室
自然资源部海洋观测技术重点实验室
天津市激光技术学会
中国宇航学会光电技术专业委员会
支持媒体
《红外与激光工程》编辑部
大会主席
吕跃广院士
大会副主席
许京军，南开大学
胡文平，天津大学
吕志伟，河北工业大学
苏建忠，天津津航技术物理研究所
大会执行主席
刘伟伟，南开大学
田 震，天津大学
朱 猛，天津津航技术物理研究所
大会组织委员会
刘 波，南开大学
徐德刚，天津大学
王雨雷，河北工业大学
胡以华，国防科技大学
会议议题/征文方向
激光科技及应用前沿
本专题拟研讨近年来激光科技及其应用的前沿创新性成果，聚焦但不限于: 高功率激光技术、高能量激光技术、超短脉冲激光技术、超快光谱技术、激光放大技术、光束合成技术、非线性光学及频率变换、光学频率梳、受激散射技术、激光调制技术及器件、激光测量技术与仪器、激光显微成像、激光与物质相互作用、激光雷达与探测技术等，以及上述技术在国防、航空航天、生命科学、测量仪器及装备等领域的前沿应用。
专题主席：
胡明列，天津大学
周 朴，国防科技大学
白振旭，河北工业大学
专题程序委员会（音序）：
付 星，清华大学
柯常军，中科院空天信息创新研究院
李进延，华中科技大学
卢华东，山西大学
罗正钱，厦门大学
秦冠仕，吉林大学
吴 坚，国防科技大学
张百涛，山东大学
朱江峰，西安电子科技大学
邀请报告：
冯 衍，国科大杭州高等研究院——光纤激光非线性频率变换技术（主旨）
朱 涛，重庆大学——外腔分布弱反馈超窄线宽激光技术及应用（主旨）
彭俊松，华东师范大学——呼吸子飞秒激光分形动力学（主旨）
李 捷，中科院空天信息创新研究院——小型工程化高次谐波单色极紫外激光器
李 平，中国工程物理研究院激光聚变中心——基于集束调控实现光谱展宽的束匀滑技术
李宇航，清华大学——基于微纳光纤的超快光纤激光
梁厚昆，四川大学——5-11μm高效率长波红外片上参量产生
刘 军，深圳大学——新型光纤激光器及其光场调控研究
刘博文，天津大学——基于相干合成的高功率飞秒激光技术
卢华东，山西大学——高功率低噪声全固态单频连续波激光器关键技术研究
马 杰，江苏师范大学——基于yb:y2o3陶瓷的高功率碟片激光器研究
彭志刚，北京工业大学——基于超大模场光纤的高功率、高能量超短脉冲激光放大及其应用研究
孙敬华，东莞理工大学——基于准相位匹配的非周期极化晶体设计
田文龙，西安电子科技大学——高平均功率高重复频率飞秒激光
王 庆，北京理工大学——cr:zns飞秒激光器及中红外产生
韦小明，华南理工大学——大功率ghz重频飞秒光纤激光跨学科应用研究
肖旭升，中国科学院西安光学精密机械研究所——面向3~5μm中红外全光纤激光应用的光纤器件研究
许将明，国防科技大学——高功率随机拉曼光纤激光及其光谱调控研究
叶 俊，国防科技大学——超荧光光纤光源的时频特性研究与应用
尹 彬，中国海洋大学——窄线宽光纤激光技术及其在环境激光雷达领域的应用
游利兵，深圳技术大学——面向新型显示制造的准分子激光技术研究
张金伟，华中科技大学——100w高功率飞秒碟片激光振荡器
张子龙，北京理工大学——复杂结构光场的生成变换及应用
赵智刚，山东大学——高重频真空紫外光源及其驱动源
朱江峰，西安电子科技大学——高功率全固态飞秒激光技术
邹金海，国防科技大学——深红光被动锁模飞秒光纤激光器
先进光电成像探测
本专题拟研讨近年来在先进光电成像探测领域的重要创新性成果，包括：先进光谱（红外、微光、太赫兹、紫外、x射线、微波）成像探测技术、先进多维（强度、相位、偏振、三维、光场）成像探测技术、先进高性能（高灵敏度、超分辨率、高动态范围、超快成像）光电成像与探测技术等，以及上述技术在工业测量、航空航天、国防探测、生命科学等领域的前沿应用。
专题主席：
左 超，南京理工大学
赵 星，南开大学
田 震，天津大学
朱 猛，天津津航技术物理研究所
专题程序委员会（音序）：
陈子阳，华侨大学
冯世杰，南京理工大学
胡浩丰，天津大学
刘 飞，西安电子科技大学
穆廷魁，西安交通大学
王 军，电子科技大学
张启灿，四川大学
张韶辉，北京理工大学
张诗按，华东师范大学
张宗华，河北工业大学
邀请报告：
冯泽心，北京理工大学——面向光束调控的自由曲面光学系统构建方法研究
高 亮，华中科技大学——胶体量子点红外探测芯片
郭忠义，合肥工业大学——待定
江劭玮，杭州电子科技大学——高通量无透镜编码成像技术及其生物医学应用
赖溥祥，香港理工大学——基于波前整形的散射光聚焦、成像、刺激及信息传递
刘 飞，西安电子科技大学——散射光场中信息复原的关键技术研究
吕 磊，河南工业大学——基于扩散模型的透明物体三维重构方法研究
马冬林，华中科技大学——成像光学系统自动化设计与全局优化设计方法
穆廷魁，西安交通大学——快照式偏振散射光谱赋能光纤内窥早癌诊断技术
施钧辉，之江实验室——高速度三维光声计算成像技术
施可彬，北京大学——双折射散射样品的光学层析成像
吴佳琛，清华大学——深度学习在无透镜计算成像中的应用
吴周杰，四川大学——基于多尺度并行单像素的多类型混合场景动态三维重建
徐 毅，广东工业大学——多模光纤的非正交复用传输技术
殷永凯，山东大学——单像素快速成像与目标定位技术
岳慧敏，电子科技大学——基于相位测量偏折术的光滑表面缺陷及三维面形快速检测方法
张宗华，河北工业大学——基于激光雷达与相机异构数据融合的三维室内场景重建方法
朱江平，四川大学 ——散斑编码弱纹理目标三维重建
赵少宇，北方微电子研究院——可调谐mems法布里-珀罗干涉仪技术及其应用
量子信息与光场调控
本专题研讨以线性及非线性光场调控为物理基础的量子信息研究前沿进展，特别是红外波段光量子调控的创新成果，包括但不限于：光学量子通信与量子计算技术的工程应用；新型非经典光场的制备、调控与表征；高维量子接口与量子存储的物理实现；新型量子传感与成像技术；非线性超结构与片上光量子调控技术；基于超表面及液晶几何相位原理的经典及量子光场调控技术。
专题主席：
史保森，中国科学技术大学
王慧田，南京大学
贾晓军，山西大学
李小英，天津大学
专题程序委员会（音序）：
蔡阳健，山东师范大学
陈理想，厦门大学
胡小鹏，南京大学
李勇男，南开大学
张 沛，西安交通大学
张 强，中国科学技术大学
周志远，中国科学技术大学
朱智涵 哈尔滨理工大学
邀请报告：
蔡阳健，山东师范大学——微纳光场相干性调控
陈理想，厦门大学
范锦涛，天津大学——基于时分复用飞秒opo的量子随机数产生器
郭学石，天津大学——基于布拉格衍射的干涉增强效应的压缩真空态频率调节
胡 伟，南京大学
胡小鹏，南京大学——基于铁电畴工程的非线性光场调控
黄 坤，华东师范大学——中红外上转换多维成像
荆杰泰，华东师范大学
孔令军，北京理工大学——基于轨道角动量纠缠的高维量子全息
李 鹏，西北工业大学——基于超表面的光场成像与光学计算
李勇男，南开大学——光子轨道角动量纠缠表征及应用
刘 博，国防科技大学——皮秒级光纤量子时间同步
龙桂鲁，清华大学/北京量子信息科学研究院——用量子说悄悄话-量子直接通信简介和进展
孙宝清，山东大学——基于非定域关联的全息成像技术
塔西买提·玉苏甫，新疆师范大学——基于涡旋光泵浦光参量振荡器的输出特性研究
汪喜林，南京大学
肖光宗，国防科技大学——基于有源腔光力系统中的声子激光频梳
闫智辉，山西大学——连续变量量子通信网络
尹华磊，中国人民大学——量子密钥分发与多方量子密码
张 沛，西安交通大学
张 强，中国科学技术大学/济南量子技术研究院
周 来，北京量子信息科学研究院——实用化长距离量子密钥分发
周志远，中国科学技术大学——中红外量子非线性光学研究进展
微纳光子学与光电集成
本专题拟研讨近年来在微纳光子学和光电集成领域的重要创新性成果，包括但不限于：微纳结构中光与物质相互作用、光子晶体与拓扑光子学、超构表面与超构透镜、微纳光子集成芯片、光学微腔及器件、纳米激光与有源集成、硅基光电子集成、薄膜铌酸锂光子集成、等离激元结构与器件、二维材料光电子器件、非线性光子集成、人工智能集成光子学，以及相关技术在光传感、光互联、光芯片等方面的应用。
专题主席：
李 涛，南京大学
张 诚，华中科技大学
时尧成，浙江大学
专题程序委员会（音序）：
常 林，北京大学
董建绩， 华中科技大学
甘雪涛，西北工业大学
桂丽丽， 北京邮电大学
郭旭涵， 上海交通大学
黄玲玲，北京理工大学
胡跃强， 湖南大学
刘文玮， 南开大学
路翠翠，北京理工大学
文花顺，中国科学院半导体研究所
张 林， 天津大学
专题秘书：
陈 晨，南京大学
邀请报告：
戴道锌，浙江大学——硅基多模光子学（主旨）
胡小永，北京大学（主旨）
李向平，暨南大学——人工微结构多维光场调控及应用（主旨）
彭超，北京大学——拓扑荷调控光子集成（主旨）
蔡鑫伦，中山大学——高速铌酸锂薄膜光电子器件
常林，北京大学——集成高相干并行技术
甘雪涛，西北工业大学——模式调控的纳米线激光器及其片上集成
郭旭涵，上海交通大学——硅基光电子集成芯片
黄玲玲，北京理工大学——基于端到端逆设计的超表面全息
赖耘，南京大学——透明哑光表面、单向“隐形”窗户与高清透明显示
李林，华东师范大学——基于二维光场的光调控
李子园，北京理工大学——
林宏焘，浙江大学——
任梦昕，南开大学——铌酸锂超构表面的非线性倍频及其调控研究
宋万鸽，南京大学——基于拓扑波导阵列的微纳光子集成
温兴林，华中科技大学——光学谐振腔/二维半导体复合体系研究
夏可宇，南京大学——无磁可集成非互易光量子调控
杨原牧，清华大学——基于超构表面的快照式单目多维相机
大气与海洋光学
本专题拟研讨近年来在大气与海洋光学领域的创新性成果，包含但不限于：大气光学、海洋光学、环境光学，以及相关的信息获取与分析技术，如大气探测激光雷达技术、环境监测激光雷达技术、海洋激光雷达技术、光学遥感技术、水下光学探测技术、水下光学通信技术、水下声光融合技术等。
专题主席：
李红志，国家海洋技术中心
薛 彬，天津大学
刘 东，浙江大学
专题程序委员会（音序）：
孔美巍，同济大学
李志伟，天津理工大学
汪小勇，国家海洋技术中心
王 星，天津大学
吴翰钟，华中科技大学
张翠翠，天津大学
专题秘书：
蔡 跃，天津海事测绘中心
邀请报告：
戴光耀，中国海洋大学
胡 伟，天津大学
黄 慧，浙江大学
孔美巍，同济大学
李校博，天津大学
孙丙强，复旦大学
王 星，天津大学
王玉峰，西安理工大学
王章军，山东省科学院海洋仪器仪表研究所
闫召爱，中国科学院国家空间科学中心
应轲臻，清华大学
周雨迪，东海实验室/浙江大学
生物光子学与精准诊疗
本专题拟研讨近年来在生物光子学、医学光子学和疾病诊疗领域的重要创新性成果，包括但不限于：光与组织相互作用、计算光学光谱与成像、超分辨光学成像、神经光子学与神经调控、光学诊断与治疗、光学传感与调控、光场调控与检测、组织光谱与成像、光学与微纳米技术、生物光电功能材料、激光医学、智能光子学、医工融合转化等方面的创新理论、技术及其应用。
专题主席：
陈雪利，西安电子科技大学
袁 振，澳门大学
杜 洋，中国科学院自动化研究所
顾有林，国防科技大学
专题程序委员会（音序）：
胡文博，西北工业大学
李 晖，西安交通大学
马晓鹏，山东大学
牛海晶，北京师范大学
潘雷霆，南开大学
钱 骏，浙江大学
施可彬，北京大学
王 富，上海交通大学
专题秘书：
周王婷，西安电子科技大学
邀请报告：
李 聪，复旦大学（主旨）
史海斌，苏州大学（主旨）
闫天翼，北京理工大学（主旨）
杨 健，北京理工大学（主旨）
杜 洋，中国科学院自动化研究所
胡文博，西北工业大学
李 晖，西安交通大学
李 婷，中国医学科学院生物医学工程研究所
李斯文，中国药科大学
刘成波，中国科学院深圳先进技术研究院
牛海晶，北京师范大学
潘雷霆，南开大学
钱 骏，浙江大学
施可彬，北京大学
宋继彬，北京化工大学
王 帆，北京航空航天大学
袁 振，澳门大学
太赫兹技术与应用
本专题拟研讨近年来在太赫兹科学前沿与核心技术领域的重要创新型成果，包含但不限于：太赫兹物理与理论，太赫兹辐射源，太赫兹传输技术，太赫兹检测技术，太赫兹光场调控技术，太赫兹超材料与超表面，太赫兹与物质的相互作用，太赫兹通信，太赫兹雷达，太赫兹光谱与成像技术，太赫兹生物医学，太赫兹强场等方面。
专题主席：
刘伟伟，南开大学
徐德刚，天津大学
朱礼国，中国工程物理研究院流体物理研究所
专题程序委员会（音序）：
程洁嵘，南开大学
邓 彬，国防科技大学
祁 峰，中国科学院沈阳自动化研究所
施奇武，四川大学
孙怡雯，深圳大学
王与烨，天津大学
吴敬波，南京大学
颜立新，清华大学
张栋文，国防科技大学
专题秘书：
钱文启，南开大学
邀请报告：
范 飞，南开大学——太赫兹超高灵敏波导干涉仪及其生化传感应用（主旨）
江 天，国防科技大学——基于可调谐超表面奇异点的太赫兹功能器件（主旨）
王天武，中科院空天信息创新研究院——高时空分辨太赫兹扫描隧道显微镜技术研究进展（主旨）
丛龙庆，南方科技大学——基于bic的太赫兹柔性超表面吸收器
邓 彬，国防科技大学——太赫兹sar精细化成像技术
杜 鹃，国科大杭州高等研究院——新型太阳能电池内太赫兹动力学研究
李海粟，北京交通大学——太赫兹亚波长偏振保持光纤集成器件研究
吕治辉，国防科技大学——太赫兹技术在瞬态过程测量中的应用
祁 峰，中科院沈阳自动化研究所——太赫兹成像技术
施奇武，四川大学——低损耗太赫兹光纤材料及器件研究
王迎新，清华大学——太赫兹光热电探测与片上集成光谱测量
王与烨，天津大学——高性能、宽带太赫兹频域光谱技术的研究
魏东山，深圳先进技术研究院——太赫兹光谱技术在热力学研究中的应用
邬崇朝，上海交通大学——高性能太赫兹量子级联激光及其应用
吴敬波，南京大学——液晶太赫兹可编程超表面
徐新龙,西北大学——二维材料太赫兹辐射特性研究
闫培光，深圳大学——大面积高灵敏度太赫兹探测器研究
张 波，首都师范大学——基于钙钛矿异质结的太赫兹波记忆功能调控
光刻胶与光刻技术
本专题拟研讨近年来在光刻胶与光刻技术领域的重要创新性成果，包含但不限于：光刻胶的合成与表征，光刻胶反应机制，光刻胶理论计算，光刻胶工程化应用，极紫外光刻、纳米压印、导向自组装等先进光刻工艺与技术，逻辑与存储制造工艺，掩模制作与缺陷检测，同步辐射、自由电子激光等大科学装置在光刻中的应用等。
专题主席：
杨国强，中国科学院化学研究所
熊诗圣，张江实验室
张 磊，南开大学
专题程序委员会（音序）：
崔 波，加拿大滑铁卢大学
yasin ekinci，瑞士保罗谢尔研究所
李 冰，北京科华微电子材料有限公司
罗 锋，南开大学
邰仁忠，中国科学院上海高等研究院
伍广朋，浙江大学
专题秘书：
甄 妮，南开大学
邀请报告：
崔 波，加拿大滑铁卢大学（主旨）
刘世勇，中国科学技术大学（主旨）
邰仁忠，中国科学院上海高等研究院（主旨）
伍广朋，浙江大学——二氧化碳基聚碳酸酯光刻胶的设计合成及性能研究（主旨）
熊诗圣，张江实验室（主旨）——导向自组装光刻技术及应用
杨国强，中国科学院化学研究所——半导体光刻材料研发进展（主旨）
陈金平，中国科学院理化技术研究所
季生象，中国科学院长春应用化学研究所
李 冰，北京科华微电子材料有限公司
吴晓斌，中国科学院微电子研究所——傅里叶合成照明技术研究
徐 宏，清华大学
许晓斌，张江实验室——非传统微纳图案化方法研究及器件应用
神经形态与低维柔性光电子器件
本专题拟研讨近年来在神经形态与低维、柔性光电子器件领域的重要创新性成果，旨在促神经形态、柔性光电子器件领域的跨学科合作与交流，推动相关技术的发展与应用，为未来智能柔性电子器件的设计与制造提供新的思路与方向。研讨内容包含但不限于：神经形态器件的基本原理与实现、柔性光电子器件的设计与制造、新型柔性光电材料、柔性电子可扩展制造技术、神经形态与柔性光电子器件的电路和系统集成，基于功能材料的光电转换器件、光电传感器、柔性显示器等，以及在可穿戴设备、生物医疗监测、人机交互以及人工智能等领域的新型应用等。
专题主席：
徐文涛，南开大学
耿德超，天津大学
专题程序委员会（音序）：
安众福，中国科学院化学研究所
狄重安，中国科学院化学研究所
黄 佳，同济大学
纪德洋，天津大学
李希艳，南开大学
邱龙臻，合肥工业大学
沈国震，北京理工大学
叶 乐，北京大学
张 珽，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
专题秘书：
陈家欣，南开大学
张 晴，天津大学
邀请报告：
安众福，南京工业大学（主旨）
狄重安，中国科学院化学研究所（主旨）
黄 佳，同济大学（主旨）
沈国震，北京理工大学（主旨）
张 珽，苏州纳米所（主旨）
陈惠鹏，福州大学——面向显示的神经形态器件
陈杰威，华南师范大学
李东，湖南大学
刘 奥，电子科技大学
刘 钢，上海交通大学——感算融合智能新器件与仿生计算技术
孙 佳，中南大学
田 禾，清华大学
叶 镭，华中科技大学
光通信与光传感
本专题拟研讨近年来在光传感与光通信领域的重要创新性成果，包括但不限于：微纳结构光纤传感、光纤生物化学传感、点式光纤传感器、分布式传感器、新型传感光纤和涂覆材料、传感解调系统和技术、光纤传感器工程化及系统集成技术、高速光纤通信、水下光通信、卫星激光通信、光交换和光电混合交换、智能光组网协议与算法、面向智算中心的光互联技术等。
专题主席：
董永康，哈尔滨工业大学
赵永利，北京邮电大学
张 帆，北京大学
刘艳格，南开大学
江俊峰，天津大学
专题程序委员会（音序）：
薄天外，北京理工大学
陈斌，合肥工业大学
顾华玺，西安电子科技大学
金龙，暨南大学
李凡，中山大学
李建平，广东工业大学
李泳成，苏州大学
刘志海，哈尔滨工程大学
娄淑琴，北京交通大学
庞拂飞，上海大学
邵理阳，南方科技大学
王丹石，北京邮电大学
王健，华中科技大学
杨雷，中国科学院空间应用工程与技术中心
张红霞，天津大学
诸葛群碧，上海交通大学
专题秘书：
李宏伟，哈尔滨工业大学
邀请报告：
光通信：
王健，华中科技大学——基于结构光的光学计量（主旨）
杨奇，华中科技大学——单模光纤单跨超1000公里传输技术（主旨）
张杰，北京邮电大学——（主旨）
曹原，南京邮电大学——大规模量子密钥分发组网关键技术
李凡，中山大学——数据中心高速光互连
李建平，广东工业大学——短距多模光纤通信
李巨浩，北京大学——少模光纤传输体系架构和应用进展
刘业君，重庆邮电大学——空间激光通信的协同组网关键技术研究
裴丽，北京交通大学——信息感测与处理关键技术研究
汪伟，中国科学院西安光学精密机械研究所——星载高速光交换技术研究进展
王丹石，北京邮电大学——光网络数字孪生与应用
于思源，哈尔滨工业大学——非定轨平台下的激光通信系统和终端技术
郁小松，北京邮电大学——量子密钥分发网络组网技术及标准化进展
展月英，中科院空间工程中心——深空激光通信高灵敏度信号处理关键技术
朱逸萧，上海交通大学——数字模拟混合前传接入
光传感：
刘志海，哈尔滨工程大学——微结构光纤spr传感器（主旨）
庞拂飞，上海大学——金属-石英异质集成光纤磁场传感（主旨）
邵理阳，南方科技大学（主旨）——智能分布式光纤传感关键技术研究及工程应用
王义平，深圳大学——极端环境光纤传感技术及应用（主旨）
金龙，暨南大学——光纤光声成像技术
李健，太原理工大学——高空间分辨率混沌拉曼分布式光纤传感技术
刘帅旗，哈尔滨工业大学——低复杂度相敏光时域反射技术研究
娄淑琴，北京交通大学——微结构光纤及其新型光纤传感器的研究
张红霞，天津大学——海洋环境下光纤传感技术
张信普，大连理工大学——催化式红外热成像与氢探测
激光智能制造与增材制造
本专题拟研讨近年来在激光智能制造和增材制造领域的前沿创新。重点关注激光技术在智能制造中的高效应用、增材制造技术的材料创新和工程实践。包含但不限于激光加工、智能控制系统、数字化制造、高性能材料、复杂结构设计、先进制造工艺、制造工程标准化、精密制造、以及航空航天、汽车和生物医学等行业应用。
专题主席：
姚建华，浙江工业大学
雷剑波，天津工业大学
雷李华，上海市计量测试技术研究院
袁 群，南京理工大学
专题程序委员会（音序）：
邓 晓，同济大学
金 涛，上海理工大学
孟宪凯，江苏大学
王 涛，中国民航大学
闫 浩，上海交通大学
姚喆赫，浙江工业大学
邀请报告：
崔健磊，西安交通大学——碳基集成电路的激光微纳制造方法与机理研究
邓 晓，同济大学——激光汇聚原子光刻技术与应用
刁晓飞，中国计量科学研究院——基于跟踪式激光干涉的工业机器人标定技术研究
胡永祥，上海交通大学——激光驱动金属微滴喷射打印技术
黄 虎，吉林大学——非晶合金表面纳秒激光微结构制造与力学性能调控
金 涛，上海理工大学——高精度双频激光干涉仪及其应用
刘辉龙，广东工业大学——微型超级电容器多尺度微纳结构石墨烯电极的激光制造及高集成研究
倪劲成，中国科学技术大学——飞秒激光微纳加工及手性光学应用
王 迪，华南理工大学——激光选区熔化异质材料成形装备与工艺
王大锋，中国兵器科学研究院宁波分院——高氮钢摆动扫描激光-电弧复合焊接技术研究
王建波，中国计量科学研究院——基于光频梳的新一代光波长基标准研制进展
于 海，中科院长光所——数字图像处理技术与光电位移测量技术的交叉融合
张志宇，中科院长光所——增材制造金属反射镜的表面缺陷激光修复研究
周留成，空军工程大学——激光冲击强化技术发展
同期活动
学生快报告
面向在读学生，参加者须在线提交摘要信息，会上准备5分钟ppt报告(7-8页)，着重介绍自身成果与创新点。欢迎踊跃报名！
光学工程博士交叉学术交流会
通过搭建平台、营造氛围为光学工程学科博士生培养营造以交叉和创新为特征的学术文化氛围，提高研究生综合素质和创新能力。
投稿须知
投稿网址
https://b2b.csoe.org.cn/submission/oeai2024.html
截稿时间
2024年4月8日（第一轮）
出版渠道
英文稿件：将由spie出版，发表在spie proceedings（ei收录）
仅交流，不发表：若已在其他出版物发表的文章，希望在会议做交流，请投稿时提交摘要（中英文皆可），在主要投稿期刊选择“仅交流，不发表”。
中文稿件：需在会议网站上直接提交稿件全文，择优推荐至合作期刊发表。
合作期刊：《红外与毫米波学报》、《红外与激光工程》、《光学精密工程》、《中国光学》、《光子学报》、《红外技术》、《电光与控制》、《太赫兹科学与电子信息学报》、《应用光学》、《海洋学报》，《光电工程》、《量子电子学报》、《大气与环境光学学报》、《光学与光电技术》、《红外》、《激光与红外》等。
《红外与激光工程》特推出简讯类文章，作者需提交1000字左右的内容概述、包括实验数据和结果吗，并配图表2~3个。
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局部放大图像显示了彩色液晶光栅的具体结构
全息显示技术为真正的3d显示提供了终极和记娱乐官方旗舰的解决方案，在增强现实和虚拟现实方面具有巨大潜力。全息三维显示在从医疗到军事等众多应用领域都非常受欢迎。然而，由于现有技术的限制，要同时实现大视角和高保真色彩重建是挑战性的。全息3d显示器的颜色和视角主要取决于激光的波长和当前空间光调制器的像素尺寸。传统系统中不可避免的色差和窄视角严重影响了全息显示效果，阻碍了全息三维显示在许多领域的应用。
北京航空航天大学王琼华教授领导的团队在《light: science & applications 》上发表的一篇新论文中，报道了一种基于彩色液晶光栅的大视角3d显示系统。他们开发的系统显示50.12°的彩色视角，是使用单一空间光调制器的传统系统的 7 倍。
研究人员利用一种特殊设计的彩色液晶光栅，对入射的rgb光具有相同的衍射角，通过二次衍射来放大视角。彩色液晶光栅在一个液晶单元中具有三个不同间距区域，分别对应于不同波长的入射光。
此外，研究团队提出了一种无色差全息图生成方法，与彩色液晶光栅相配合，实现大视角彩色显示。使用这一新系统，可以在没有色差的情况下生动地重建3d彩色物体，并可以从大视角观看。
该系统解决了传统全息3d显示系统视角小、色差严重的问题，在医疗、工业等领域具有良好的显示效果和广阔的应用前景。
（天津津航技术物理研究所 张雨彤）
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四束激光束从poker flat研究场的激光雷达研究实验室射出；三个黄色光束是钠共振风温激光雷达，绿色光束是瑞利密度温度激光雷达
【据gi.alaska.edu 2024年3月4日报道】为了解地球外的太空天气，阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究人员们正在开发一种新的光探测和测距仪器。
该研究所的激光雷达将测量大气层的中间层和热大气层交汇处75至125英里高空大气中的温度。随着近地轨道卫星的不断扩散，以及越来越多的国家在前往月球和其他地方的途中通过该区域，增加对该高度的了解变得越来越重要。
研究人员的目标是开发一种远程操作的激光雷达，并用地球物理研究所已设立的两个激光雷达来补充当前的科学调查。
新的激光雷达正在与一家商业激光和记娱乐手机的合作伙伴合作开发，并将被放置在地球物理研究所位于加科纳附近高频主动极光计划的设施中。新的激光雷达将为poker flat的钠共振风温激光雷达和瑞利密度温度激光雷达提供补充的测量数据。
研究人员表示，激光雷达可以利用激光光谱测量高层大气中的温度、密度和风，这是其他方法无法实现的。激光雷达使用脉冲激光束来分辨和区分特定范围内不同距离的物体或目标。它类似于雷达，但使用光而不是无线电波。
激光雷达有两种类型。一种可以探测坚硬的表面，并创建地形、建筑、植被和其他物体的高度详细的3d地图。另一种类型可检测水体或大气等目标的体积。利用大气激光雷达，研究人员可以通过分析返回信号中的多普勒频移来确定风速和风向。多普勒频移是指相对于相对于波源运动的观察者，波的频率或波长的变化。温度可以通过激光器返回光中谱线的增宽来推断。增宽是由粒子的热运动引起的。较热的区域具有更快的粒子运动，从而产生更宽的光谱线。
新型激光雷达，称为铁共振风温激光雷达，于2021年4月开始建设，预计将于2024年投入使用。激光雷达将测量带中性电荷的铁原子，而不是大气层本身的分子。激光雷达光的颜色经过精确调整，以产生来自铁原子的强回波。只需选择合适的激光颜色，这样嵌入空气中的铁原子就可以给研究人员足够的返回信号。
流星体，特别是微流星体，不断轰炸地球大气层，并在太空边缘燃烧时将铁和其他元素沉积到中间层和热层。虽然流星沉积了几种金属，但最近的研究表明铁层延伸到了更高的高度。这意味着激光雷达测量可以深入到太空天气区域。
新的激光雷达将帮助研究人员研究例如尘埃空间等离子体和极地中间层云（也称为夜光云）之间的相互作用等方向。
夜光云由微小的冰晶组成，看起来像薄的蓝色云，在高纬度地区的夏季，有时可以在夜空中看到它们在闪光。尘埃空间等离子体是带电粒子（等离子体）和固体尘埃粒子共存的空间区域。尘埃空间等离子体可以通过引入能够导致大气化学变化的粒子来影响地球的上层中间层。中间层的变化会影响夜光云的形成、分布和持续时间。
（天津津航技术物理研究所 靳婷）
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爱丁堡大学的单光子雪崩二极管传感器（spad）（5便士硬币表示比例）
英国sonardyne公司正在联合大学和技术公司，开展一个突破性的水下单光子测绘和成像系统项目。他们获得了英国创新公司量子技术商业化挑战项目（innovate uk commercialising quantum technologies challenge）270 万英镑的资助。
革命性的水下单光子成像系统（uspis）项目将开发能够在所有水下环境中提供大面积、高分辨率三维图像的下一代技术和设备。
该联盟汇集了六家具有世界级背景的重要工业、研究和学术机构数十年的专业知识和经验，共同开发具有商业可行性的水下测绘系统：
sonardyne 国际公司——在提供水下定位、传感和成像系统方面拥有 50 多年的专业经验；其正在领导该项目的系统集成和测试。
fraunhofer英国研究公司——正在开发激光系统和进行环境测试。
redwave实验室公司——正在为 100 皮秒脉冲激光源设计和制造坚固耐用的紧凑型控制电子设备。
photon force公司——正在开发下一代一维 spad 阵列传感器和配套的现场可编程门阵列（fpga），用于在散射环境中成像的板载处理。
赫瑞瓦特大学——在其广泛研究的基础上，利用其测试设施，将其知识应用于收发器系统和单光子成像技术的设计。
爱丁堡大学——将利用其在设计三维成像 spad 方面的经验，协助赫瑞瓦特大学在水下环境中评估这些 spad，为定制 spad 传感器和成像系统的设计提供信息。
该项目将利用创新的单光子阵列探测器技术，结合产生极短和高功率光脉冲的激光，提供海底测绘系统。该系统将部署在水下航行器上，在海底上方一定高度生成三维地图。
目前的声纳和激光成像技术受到水的透明度、范围和光量的限制。该项目将应用单光子成像探测技术，即使在光线不足、水质浑浊的情况下，也能在距离海底较高的位置生成高度详细的图像。
这种新方法不同于其他技术，因为它依赖于最先进的spad探测技术，即使在光线极弱的情况下，也能通过长距离或浑浊的海水生成三维图像。该系统的运行高度和速度远远超过目前的光学系统。
海上风电场的安装和运行、石油和天然气钻井平台的退役、环境监测和安全操作等越来越多的重要海底应用均需要高分辨率三维地图。随着全球环保意识的不断提高和清洁能源的不断使用，对更加详细的海底信息的需求也将与日俱增。
该项目已实施两年，原型设备的测试将于 2024 年 4 月开始。
（天津津航技术物理研究所 杨茗）
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]]>撰稿人 | 杨海遥、李志远
论文题目 | observation of single-molecule raman spectroscopy enabled by synergic electromagnetic and chemical enhancement
作者 | 杨海遥1, 莫昊燃1, 张简智1, 洪丽红1 & 李志远1,2
完成单位 | 华南理工大学物理与光电学院，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室
研究背景
拉曼光谱学有着悠久的历史，是当代分析化学的一个标准技术。拉曼散射携带了分子结构中许多关键的特征信息，是分子独一无二的指纹谱，然而过于微弱的信号强度掣肘了拉曼散射用于实际的光谱应用。上世纪六十年代，激光器的发展提供了更强的激发光源，使较高分子浓度下的拉曼光谱采集成为了现实。然而，要达到可检测的拉曼信号强度，在激光能量较高的前提下，仍需要待测分子达到相较于吸收和发射光谱所需的高得多的浓度。一方面，高能激光对有机分子和生物组织等的破坏，限制了拉曼光谱应用的广度，另一方面，高测试浓度也使其无法在基础的科学问题中发挥应有的潜力。1974年，表面增强拉曼效应（sers）的发现为这种困境带来了破局的机会，最初是银电极粗糙表面随机形成的纳米间隔中吸附的分子拉曼信号被偶然发现会被极大地增强，其原理是金属纳米间隔结构形成的等离激元共振使入射光和散射光得到数个数量级的放大，其增强机制被称为“电磁增强机制”。之后金属表面和二维材料等也被发掘出能通过与待测分子产生电荷转移的方式，以接触的方式增强拉曼散射，这种增强机制被称为“化学增强机制”。
论文导读
经过近五十年的发展，sers技术取得了巨大的进步，但是距离终极目标：将拉曼信号增强到可媲美荧光强度的水平，以实现快速可靠的单分子识别及检测，还有相当大的距离。为实现这个伟大的目标，还需要继续探索新拉曼增强机制。
业界公认，sers的增强来源可以总结为两种机制：电磁增强机制（eme）和化学增强机制（cme）。电磁增强机制源自于贵金属的纳米结构之间形成的等离激元共振，可以呈数量级地增强局域内的电磁场强度，形成所谓的“热点”，“热点”的强度取决于金属的成分、纳米结构和尺寸以及结构中间隔的距离，是一种与待测分子无关的远程效应。目前，基于这种机制的增强已经可以达到10个数量级左右。而化学增强机制被认为是待测分子与其吸附的表面之间发生了电荷传递，为发生拉曼散射的电子提供了增幅。化学增强是源于直接接触的短程效应，待测分子与其吸附的表面之间发生了电荷传递，提升了参与可发生拉曼散射的电子态的数量。分子和表面材料的能级都会对其造成影响，近来获得广泛关注的半导体二维材料——过渡金属硫族化物由于其直接带隙特性，有相当的潜力作为拉曼光谱的化学增强基底，与能级匹配的分子搭配工作，可以提供3至5个数量级的拉曼增强。
主要研究内容
电磁与化学两种增强机制相互平行、独立工作，如果能够以合适的策略将两者的效果有效地叠加在一起，协同工作，或可以突破单分子拉曼成谱的瓶颈。基于上述这种朴素的加和理念，在计算机模拟的辅助下，团队用金纳米颗粒和镀层金膜并覆盖了一层二氧化硅的硅片搭建了一个简单的等离激元光学纳腔，筛选了罗丹明b（rhb）和二维材料二硫化钨作为匹配的待测分子和吸附表面，将两者组合在一起，形成了电磁和化学增强机制协同工作的拉曼增强基底。组装过程是将吸附了rhb分子的单层二硫化钨附着到覆盖着金膜的二氧化硅隔离层（调控纳腔间距）上，随后滴加金纳米颗粒，使其“坐落”到分子上并形成上述的光学纳腔。这样，分子就能在有电磁增强效应的“热点”中与二维材料同时发生电荷转移作用并获得化学增强效应。团队用这种基底和一系列对照样品，发现了激动人心的结果：在显微拉曼光谱系统下进行了逐点（每点步长1μm）的拉曼光谱采集，最低在10-18 m罗丹明b浓度（每片滴加20 μl，平均约12个分子，5 mm × 5 mm）的条件下实现了拉曼成谱，并以罗丹明b分子拉曼谱中1650波数左右的峰位信号为标的（对应氧杂蒽中苯环的平面内键伸缩振动模），扫描并定位到了数个点位强度基本一致的拉曼信号。
该文于2024年2月29日以observation of single-molecule raman spectroscopy enabled by synergic electromagnetic and chemical enhancement为题发表于photonix。
技术突破
团队在该工作的准备和进行中对表面增强拉曼光谱（sers）的两大增强机制——电磁增强（eme）和化学增强（cme）进行了深入的研究和探索。通过缜密的理论分析和精心的实验研究，成功设计出了最大化这两种机制协同作用的微纳结构，实现了对单分子拉曼检测的理论和实验体系的奠基。
在实验方面，本文以二维材料单层ws2为基底，其对吸附的rhb分子，提供了高达5个数量级的化学增强因子。并且二维材料本身超薄的特性，使其可以适配金属纳腔达到最强的等离激元共振所需的间距尺寸，从而叠加上更为巨大的电磁增强效应。下图为本文所用双机制增强单分子拉曼基底的结构示意图：
图1 单分子基底工作机理示意图。上方的金色球面表示金纳米颗粒；颗粒下方的绿色荧光区域表示等离激元共振产生的“热点”；区域中的球棍模型表示置于“热点”中的分子；分子下方的球棍平面模型表示单层二硫化钨，二硫化钨与分子之间的蓝色闪电图样代表两者的电荷转移效应；最下方的多层片状模型表示以单晶硅片为基底进行多层镀膜的基片。
如图所示，基底的金镀层与金纳米颗粒形成了一个纳米间隙，两者之间通过一层透明的二氧化硅调控间距，以在局域内获取最强的等离激元共振效应，而插入在其中的二维材料与分子之间通过电荷转移效应来提供化学增强效应，最后在浓度极低至10-18mol/l的条件下，在标准的raineshaw显微拉曼光谱仪中成功测量获得了单分子的拉曼光谱。与无增强的对照组相比，sers增强因子达到了约1016。在增强因子和检测极限这两个根本性指标上，本项实验比起已有文献报道的最好结果均有大幅度的提升，充分展示了eme和cme协同工作的拉曼增强机制的强大威力。
进一步的，该系统下，rhb分子最强的拉曼振动峰之一为1650 cm-1，以此为标的，本工作实现了以单分子拉曼信号在微区对片上分子的示踪与成像：
图2 不同浓度样品以1650 cm-1为标的信号的微区拉曼成像。
如图所示，在超低浓度下，分子基本上都是以单体形式存在，随着浓度增长，单分子信号出现的频率逐渐提高。当浓度超过10-10m时，才开始出现明显的多聚体和成片的高强度信号。
观点评述
本文设计并通过实验验证了一种综合eme和cme的拉曼增强方法，并获得了16个数量级的增强因子，实现了单分子的拉曼成谱和成像。该方案进一步地拓展，在单分子的条件下，实现对分子进行快速-原位的动力学分析，为其物理、化学的基础机制实验研究拓宽了强有力的技术路径。本底信号的增强为减小光源强度，缩短曝光时间等也提供了空间，意味着可以在小至便携级别的拉曼光谱下进行精细的谱学分析，或者对样品进行快速大面积高通量的筛选和拉曼光谱采集（目前已经推进到了毫秒级别的曝光时间，一次积分清晰成谱）。综合利用二维材料与分子间的电荷转移以及等离激元共振增强局域电磁场的方法论，不仅适用于拉曼增强，还有其他更多可能的应用场景，比如单分子催化、荧光增强和微纳光电器件等等。另外，替换光学纳腔的组成和结构，改变二维材料的材质以及组成异质结等方法，也为这套简单的结构提供了更多的可扩展性。
主要作者
李志远，本文通讯作者，国家杰青，华南理工大学物理与光电学院教授，副院长，人工光、声微结构物理实验室主任，从事微纳光子学、非线性光学、激光技术、拓扑光子学和量子物理中的理论、实验和应用研究近30年，已在prl, science advances, chem. soc. rev., jacs, adv. mater., nano lett., acs nano, light等物理学、光学、化学和材料学期刊上发表sci论文近500篇，被sci引用33,000次，h-index为86，现任《光子学报》副主编。提出了本文的主题，全程指导了工作的推进，并对论文的撰写和修改进行了严格把关。
杨海遥，本文第一作者，华南理工大学物理与光电学院博士生，本科毕业于天津大学化工学院，研究生期间一直从事纳米材料的开发、应用与表征研究，2019年以第一作者在nat. comm.发表的文章已达492次引用。在本论文中设计并实施了主要实验工作，采集并分析了文中的所有数据，论文主体的主要撰写人。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-024-00119-6
文献检索：
photonix 5, 4 (2024). https://doi.org/10.1186/s43074-024-00119-6
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photonix 已被sci、ei、scopus、doaj、proquest、cnki、inspec、dimensions等10多个数据库收录。2022年6月获得首个影响因子19.818，位列q1区。同时进入《2022年中国科学院文献情报中心期刊分区表》，位列物理与天体物理大类和光学小类双一区，为top期刊。中国科协首次颁布“光学工程和光学领域高质量期刊目录”photonix 位列t1级。
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]]>撰稿人 | 薪胆居士
论文题目 | silicon photonics-based high-energy passively q-switched laser
作者 | neetesh singh, jan lorenzen, milan sinobad, kai wang, andreas c. liapis, henry c. frankis, stefanie haugg, henry francis, jose carreira, michael geiselmann, mahmoud a. gaafar, tobias herr, jonathan d. b. bradley, zhipei sun, sonia m. garcia-blanco & franz x. k?rtner
完成单位 | 德国自由电子激光科学中心，desy
研究背景
光子集成(photonic integrated circui，pic)指的是顺应现代信息化社会对仪器、设备、元器件的小型化、微型化、集成化和便携化的要求而发展起来的一个热门研究领域。具体来说是将各种光学器件或者光电器件(如：led、激光器、电光调制器、光波导、光复用/解复用器、光放大器、光电探测器等)集成到一个基板上，构成一个整体且实现某种功能(如光谱分析、激光发射等)。这一概念源自于信息化社会的基石：集成电路(integrated circuit, ic)。
芯片化是当前光子集成研究的目标之一。光子芯片通常以一小块半导体晶片或介质基片为衬底，依托于集成光学或硅基光电子学中的介质光波导来传输导模光信号，将光信号和电信号的调制、传输、解调等功能部件封装在一个管壳内，成为具有所需光学或光电功能的微型结构单体。与ic芯片相比，光子芯片具有更低的传输损耗 、更大的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力。
论文导读
从激光输出的连续性来看，激光器可以分为连续激光器和脉冲激光器两种。连续激光器就像常见的照明灯具那样，开机后会不断地输出激光。脉冲激光器则像相机的闪光灯那样，以“频闪”的方式间歇性地输出激光。相对而言，脉冲激光器将光能量集中在很短的时间内(如几个纳秒)输出，因此在同等条件下瞬时功率远高于连续激光器，且对目标的“加工”时长更加精确可控。这使其在生物医疗、材料加工、光通信等领域有着很广泛的应用。
针对现代信息化社会对激光器微型化的需求，德国电子同步加速器研究所(desy)自由电子激光科学中心的neetesh singh等人联合德国基尔大学、荷兰特温特大学、芬兰埃斯波阿尔托大学和加拿大马斯特大学研制了一种仅有约9mm2大小的芯片级硅基被动调q激光器。相关成果以silicon photonics-based high-energy passively q-switched laser为题发表在nature photonics上。
主要研究内容
激光器的脉冲式输出通常是采用调q和锁模技术来实现的。调q技术采用电光、声光等方式来控制谐振腔内的损耗进而调整q值。在储能阶段，提高损耗降低q值以保证在泵浦源充能的过程中没有激光输出，使激光工作物质中存储尽可能多的能量；在输出阶段，快速调高q值并维持一个极短的时间将累积的能量集中释放以获得高瞬时功率的短脉冲激光输出。锁模技术则在谐振腔中不同模式之间引入固定的相位关系，使其产生模间干涉从而得到皮秒甚至飞秒级别的脉冲输出。目前，激光的高功率脉冲输出技术已经较为成熟，激光手术刀、激光切割等已成为常见事物。但要将其集成到一个边长仅毫米级的芯片上时，却因受空间限制而困难重重。该文针对光子集成中的光放大和调q展开研究，实现了芯片级高功率脉冲激光输出。
技术突破
该文研制的激光器是用光刻、蚀刻、射频反应溅射镀膜和等离子增强型化学气相淀积(pecvd)技术在100mm晶圆上制造的。如图1b所示，该激光器由增益(图1b中绿色区域)、腔镜(三个环形反射镜)以及饱和吸收器(nli-sa)三个部分组成。增益部分的光学结构由硅衬底、底部二氧化硅层、氮化硅波导、顶部二氧化硅层、掺铥氧化铝膜和二氧化硅包层组成。其中的大模面积(lma)氮化硅波导与掺铥氧化铝膜之间的二氧化硅层被蚀刻加工为300nm(图1b左上小插图中的g)以便于提高波导和增益介质之间的耦合效率，实现受激辐射光放大。饱和吸收器的主体是一个非线性迈克尔逊干涉仪(调q原理详见该文参考文献30)。两条干涉臂上的加热器是用光刻和金属沉积制造的(钛和金)，用电流控制温度以便于通过热胀冷缩调整干涉臂的尺寸来补偿干涉臂的制造误差进而优化饱和吸收器的性能。
泵浦光(pump)进入芯片后经波分复用(wdm)耦合进入增益部分实现对增益介质掺铥氧化铝膜的充能。增益介质发出的光在氮化硅波导中传播并通过一个非3db耦合器以不同的功率(80:20)进入nli-sa中对称的两个非线性波导。光在两路波导中传播时产生由功率决定的克尔相移实现相位差的引入，然后被波导末端的环形反射镜送回耦合器处叠加并干涉。此时的耦合器起到传统谐振腔中半透半反腔镜的作用：一方面将部分干涉光作为脉冲激光输出，同时将另一部分光传回增益部分，继续引发受激辐射光放大。放大后的回程光离开增益部分后经由wdm末端的环形反射镜再次经wdm进入增益部分，接着是饱和吸收器，再被环形反射镜送回从而形成谐振回路。
图1 被动调q激光器原理图。a. 被动调q原理。b. 微型大模面积(lma)脉冲激光器。wdm，波分复用器；nli-sa，基于非线性迈克尔逊干涉仪的饱和吸收器；h1和h2，高功率和低功率加热臂。图中绿色部分为增益区，绿色箭头代表谐振腔内和输出的激光及其传播方向。泵浦处wdm的左上端口以及左下角nli-sa左侧共连有三个环形反射镜，组成了谐振腔。c. 芯片照片及其部分区域的显微图像。显微图像中淡紫色区域为增益部分。左下显微图像展示了泵浦、wdm以及三个环形反射镜。右下显微图像则展示了定向耦合器和输出端。
作者选用波长为1.61μm的连续激光器结合高功率保偏放大器组成泵浦源。泵浦光经过半波片、四分之一波片、99:1光纤分路器和透镜光纤耦合到芯片中。其中光纤分路器的1%端口用于泵浦源工作状态监测。低功率泵浦时，芯片输出连续激光；随着泵浦功率的增加，固有的驰豫振荡随之增加。经实验测定，激光器阈值泵浦功率约为20mw(图2b)，斜率效率为40%，输出中心波长1.89μm(图2a)，重复频率<1mhz，脉宽250ns，单脉冲能量超过150nj。
图2 激光器的功率、光谱和时域响应。a. 线性和对数光谱图。b. 输出随泵浦功率变化的曲线。每个泵浦功率分别测量输出功率6次，图中圆点为6次的平均值，误差条表示6次输出的功率范围。c. 芯片输出的脉冲激光。d. 出射激光的一个单脉冲。
观点评述
该文针对热门研究领域光子集成中的芯片式激光器展开研究，研制出了一款高功率脉冲激光芯片。该硅基激光芯片使用掺铥氧化铝膜作为增益介质，采用大模面积波导提高信号功率，通过带有圆形弯曲的蛇形增益波导布局有效增加了谐振腔的总往返长度(16.7cm)，利用基于非线性迈克尔逊干涉仪的饱和吸收器实现了片上被动调q。在增益波导设计上采用了绝热拉锥结构，一方面波导的狭窄部分减少了散射损耗，另一方面有利于波导中的基模传输提高弯曲布局密度增加谐振腔长度。针对干涉臂的加工精度问题提出了利用加热器补偿的和记娱乐官方旗舰的解决方案，有效优化了芯片的输出性能。整体设计思路和实现过程有较高的科研价值。
该芯片级激光器的性能与台式光纤激光器相当，且尺寸小重量轻。波长2μm左右的高功率脉冲激光输出用途广泛。以医疗领域为例，因为水在1.94μm处有一个吸收峰，用该波段激光做手术可以在快速凝血的同时减小对周边组织的损伤。目前常用的激光手术设备为掺铥光纤激光器，脉宽通常为几个微秒，重复频率数百赫兹，而且需要用多模光纤将激光引导至手术位置，传输过程会对光束质量和强度产生不利影响。与之相比，该文所研制的芯片级激光器的脉宽达到了亚微秒，重复频率也接近1mhz，尺寸重量使其可以加装在手术器械上直接利用输出激光进行手术以保证光束质量，从而提高治疗效果。综合来看，该文成果在医疗、非金属材料加工、光通信、航空航天领域具有广泛的应用前景。
本文出处
发表于：nature photonics
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41566-024-01388-0
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photonix 已被sci、ei、scopus、doaj、proquest、cnki、inspec、dimensions等10多个数据库收录。2022年6月获得首个影响因子19.818，位列q1区。同时进入《2022年中国科学院文献情报中心期刊分区表》，位列物理与天体物理大类和光学小类双一区，为top期刊。中国科协首次颁布“光学工程和光学领域高质量期刊目录”photonix 位列t1级。
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]]>撰稿人 | 刘亚楠
论文题目 | ultrafast laser one-step construction of 3d micro-/nanostructures achieving high-performance zinc metal anodes
作者 | 刘亚楠1，丁烨2，刘泽平3，李星辰4，田思超5*，范立双3*，谢继昌6，徐亮亮7，jinwoo lee7*，李健8，杨立军1*
完成单位 | 哈尔滨工业大学，中国军事科学院国防创新研究院，中国医学科学院北京协和医学院，roberval实验室，韩国科学技术院，北京理工大学
研究背景
随着能源危机和环境污染问题日益严重，开发可持续利用的新能源成为当前社会迫切需要解决的问题。现如今，锂离子电池被认为是储能领域的重要里程碑，在航空航天、国防通信等领域得到了广泛应用。然而，在全球碳中和背景下，锂离子电池的高成本和安全问题将无法满足未来电化学储能市场对于高性能设备可靠性和环境适用性的需求。
水系锌离子电池由于高安全性、高离子电导率及易制造等优势受到广泛关注，被认为是替代锂离子电池最有前途的新型储能系统。锌金属具有存储量丰富、无毒、环保、低电化学电势、高理论容量等优势，已成为水系锌离子电池最有前途的负极材料。然而，在水系锌离子电池循环过程中，锌负极表面不可控的枝晶生长及有害的腐蚀/副反应缩短了器件性能。在锌负极表面制备微纳结构，可以提供更多的电化学活性位点，改善离子电化学反应动力学，已被证明是解决以上问题的有效方法。然而，微纳结构复杂的制造工艺和高成本问题严重阻碍了高性能锌负极的开发。此外，在微米甚至纳米尺度上调控微纳结构仍然具有挑战性。开发面向锌负极表面微纳结构调控技术，加速离子相关电化学反应动力学，已然成为当前水系锌离子电池的研究前沿。
论文导读
超快激光加工技术具有高效率、高重复性、高自由度、无掩模和高可控性等优势，已被广泛应用于微纳制造领域。近日，哈尔滨工业大学机电工程学院杨立军教授团队联合化工与化学学院范立双副教授团队、中国医学科学院北京协和医学院田思超教授团队及韩国科学技术院jinwoo lee教授团队在 photonix 上发表论文“ultrafast laser one-step construction of 3d micro-/nanostructures achieving high-performance zinc metal anodes”。文中，作者首次提出了锌负极表面三维微纳结构的超快激光一步制备方法，通过三维微纳结构表面晶格结构转变调控锌的成核行为，实现了高性能锌负极的高效率制备，并可拓展至其他金属基器件电极表面微纳结构制造。该方法不需要复杂的制备工艺与步骤，可在微/纳米尺度对三维微纳结构进行高效率、高精度调控，在能源化工领域具有广泛的应用场景。
主要研究内容
本文针对水系锌离子电池负极表面枝晶生长及有害的腐蚀/副反应问题，提出了锌负极表面三维微纳结构的超快激光一步制备方法。设计并优化了锌金属电极表面三维微纳结构形貌，揭示了三维微纳结构的超亲水/亲锌特性对电极电化学性能的调控机制。建立了三维微纳结构锌电极循环过程电化学动力学模型，研究了三维微纳结构形貌对电极表面电场分布、枝晶生长以及zn2 浓度分布的影响规律。通过密度泛函理论与tem观测结果，揭示了三维微纳结构表面晶格结构转变对电极电化学性能的提升机制。利用原位光学及非原位sem观测方法，揭示了三维微纳结构锌电极表面的锌沉积机理。研究了三维微纳结构全电池的电化学性能，制备出大面积软包电池并验证了其优异的柔性性能，为超快激光微纳制造技术在锌基储能领域的实际应用提供了新思路。
技术突破
利用超快激光加工技术在锌负极表面制备了三维微纳结构（图1a），三维微纳结构每平方厘米包含超过1.56e6个三维圆锥结构（图1b），结合sem图像（图1c）可知，三维微纳结构由表面微米尺寸的三维圆锥阵列和纳米尺寸的纳米颗粒组成，显著增加了电极的比表面积，提供了更多的电化学反应位点。白光干涉仪3d图像（图1d）验证了三维微纳结构的高度一致性，表明了超快激光的高精度和高质量加工。采用fib技术（图1e）和tem表征（图1f-k）确定了三维微纳结构表面生成的zno与基材锌金属形成了晶面相互平行的zn(001)/zno(100)异质结构（图1i-k）。
基于tem分析结果建立了不同体系表面吸附离子模型，dft计算结果表明，与zn(001)表面相比，zn2 与zn(001)/zno(100)表面之间具有更强的相互作用（图1l-m），表明zn2 倾向于在zn(001)/zno(100)表面而不是在zn衬底上成核。此外，zn2 在zn(001)/zno(100)表面相对困难的扩散有效地阻止了离子的迁移和聚集（图1n）。因此，zn(001)/zno(100)表面可以有效地捕获和固定zn2 ，降低电极和电解质之间的界面浓度梯度，从而抑制枝晶生长。
图1 超快激光一步制备锌负极表面三维微纳结构。
三维微纳结构改善了电极/电解质界面的氧化还原反应动力学，因此，锌负极具有优异的循环性能（图2a-b）。由原位光学观测结果及时间-电流曲线可知，三维微纳结构在均匀化锌沉积及抑制析氢反应方面具有积极作用（图2c-f）。因此，与mno2@cnt正极组成的大面积软包电池在不同的弯曲状态下正常工作并显示“hit”，具有出色的供电性能和柔性性能（图2g）。
总结来看，通过超快激光一步制备方法构建功能性三维微纳结构可以有效解决锌负极存在的枝晶生长及腐蚀/副反应问题。三维微纳结构集成了低局部电流密度、快速zn2 传输和超高的锌沉积空间，有效地优化了电极表面电场分布、zn2 浓度分布和锌的成核行为，从而实现了均匀的锌沉积并抑制了腐蚀/副反应，在实际应用中展现出优异的电化学性能和柔性性能，为在金属电极表面构建三维微纳结构以实现高性能储能器件提供了一种创新方法。
图2 电极电化学性能及储能器件应用。
观点评述
本文提出锌负极表面三维微纳结构的超快激光一步制备方法，以有效提高水系锌离子电池电化学性能。结果显示，三维微纳结构实现了均匀的锌沉积并有效抑制了电极表面的枝晶生长及腐蚀/副反应。基于数值模拟、理论分析和表征技术，揭示了三维微纳结构表面zn/zno原子尺度异质结构对锌成核行为的调控机制。在实际应用方面，三维微纳结构全电池的循环性能和容量保持率均得到显著提高，并且大面积软包电池在不影响性能的前提下，可在不同弯折角度下正常供电，具有优异的续航能力和柔性性能。这项工作为实现高性能水系锌离子电池提供了创新方法，并可扩展至其他金属基器件电极表面微纳结构的高效率、高精度制备。
主要作者
刘亚楠，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院博士后，哈工大郑州研究院激光智能制造研究所副研究员，主要从事超快激光微纳制造机理及应用研究。在photonix，materials & design，journal of manufacturing processes，ceramics international等期刊发表论文10余篇。
丁烨，哈尔滨工业大学机电工程学院副教授，硕士生导师，主要从事水导激光精密加工机理、工艺与装备，超快激光微纳制造机理与器件应用等领域研究，入选江苏省徐州市“双创计划”人才资助。近年来，主持国家纵向项目10余项，包括国家重点研发计划课题与子课题、国家重大科技专项子课题、国家自然科学基金青年基等。在photonix，advanced functional materials，energy storage materials，small等期刊发表论文50余篇，获授权发明专利20余项。
杨立军，哈尔滨工业大学机电工程学院教授，博士生导师，致力于激光复合制造与激光微纳制造等领域研究。入选国家级高层次人才计划，黑龙江省头雁计划骨干成员，黑龙江省b类人才计划。“十三五”国家重点研发计划“激光制造与增材制造”重点专项项目首席，“十四五”国家重点研发计划“工程科学与综合交叉”重点专项项目首席。主持国家重点研发计划、自然科学基金重点项目、863计划项目、国家科技重大专项项目以及一批省部级重点项目和国际合作项目20余项。近年来，获省部级科技进步一等奖2项，二等奖4项。在photonix，advanced energy materials，advanced functional materials，energy storage materials，small等期刊发表高水平论文200余篇，获授权发明专利25项。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://doi.org/10.1186/s43074-024-00122-x
文献检索：
photonix 5, 6 (2024). https://doi.org/10.1186/s43074-024-00122-x
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]]>撰稿人 | 朱思琪
论文题目 | vacuum-ultraviolet (λ<200 nm) photodetector array
作者 | 朱思琪#，林卓耿#，王钊，贾乐敏，张乃霁，郑伟*
完成单位 | 中山大学
研究背景
太阳风暴是太阳耀斑和日冕物质抛射现象，会引起地球的电离层扰动和磁暴等，从而可能会造成巨大的社会经济损失。因此，需要对太阳活动进行实时监测来预防灾害性空间天气时间。具有极低太阳背景噪声的真空紫外光（vuv，10-200 nm）成像探测是监测太阳活动的有效手段。硅基vuv探测器需要一个结构复杂的滤光系统来去除可见光干扰，并且其抗辐照性能较差。因此，研究者们一直致力于探索新型抗辐照vuv 探测器。近年来，超宽禁带半导体具有紫外光谱选择响应和高耐辐照性能等优点，被认为是具有潜力的vuv探测材料。然而，目前超宽禁带半导体紫外探测仍然停留在基础研究层面，并且集中于原型单点器件。开展超宽禁带半导体成像探测阵列研究是未来发展的趋势。
论文导读
真空紫外（vuv, 10-200 nm）成像探测具有极低的太阳背景噪声，是实时监测太阳风暴的有效手段。超宽禁带半导体具有紫外光谱选择响应和高耐辐照性能等优点，被认为是具有潜力的vuv探测材料。近日，中山大学郑伟研究团队报导了一种基于超宽禁带半导体氮化铝的8×8无滤波vuv探测器阵列，是迄今为止最短截止波长（203 nm）的成像阵列。器件阵列采用无需刻蚀的多步光刻和电极镀制工艺制备得到。实验结果表明，该器件阵列对vuv光优异的响应性能和良好的成像能力。这项工作证明了超宽禁带半导体具有vuv成像探测的潜力。该研究成果于2024年3月13日以“vacuum-ultraviolet (λ<200 nm) photodetector array”为题发表于 photonix 期刊。
主要研究内容
具有纤锌矿结构的氮化铝（aln）具有6.2 ev的超宽直接带隙，其正好对应于vuv波段200 nm的长波限。这一特性使得其成为无滤波vuv探测器的最佳候选材料。在前期的研究中，中山大学郑伟研究团队已成功制备了aln基vuv探测器的单点和线列器件。相比于报导的aln基器件，其显示出理想的响应度、高外量子效率，以及极快的响应速度等优势，得益于良好的aln薄膜质量以及光电二极管型器件结构。在此基础上，本工作首次制作了基于pt/aln/sic/ti/au垂直结构的8×8真空紫外探测器阵列。器件的电极被设计为8×8个阳极（顶电极）以及一个共阴极（底电极），采用多步激光直写光刻工艺制成，无需刻蚀。探测器阵列对vuv光具有优异的选择性响应（截止波长为203 nm），极低暗电流密度（2.85×10-11 a·cm-2@-2 v），高响应度（0.054 a·w-1@ 0 v），超短上升和下降时间（13 ns和73.4 ns）。成像测量中显示的vuv图像边界清晰，明暗对比明显，表明该探测器阵列具有良好的成像能力，可用于高信噪比、高响应速度的成像应用。这些结果为基于超宽禁带半导体的vuv成像探测器的研制以及在vuv探测中的实际应用提供了借鉴。
技术突破
1
器件具有极低的暗电流密度和高响应速度
图1 (a)pt/aln/sic/ti/au光电二极管结构。(b)器件0 v下120~300 nm范围内的光谱响应曲线。(c)器件在185 nm单色光照和黑暗条件下的j-v曲线。(d)器件对193 nm脉冲信号的光响应。(e)所报道的紫外探测器阵列上升时间和暗电流密度的比较。
目前报导的大多数宽禁带半导体基短波紫外探测器阵列仍集中在金属-半导体-金属光电导结构。虽然其能通过增益机制实现超高光响应，但是非平衡载流子长的弛豫时间会导致器件较长的响应时间，并且需要外加偏压工作。相比于平面光电导结构，光电二极管结构由于内建电场具有暗电流低，响应速度快，无需外加偏压的优点，能够用于高信噪比和高速探测。因此，本工作的器件阵列采用了pt/aln/sic/ti/au光电二极管结构。使用pt作为空穴收集层，sic作为电子收集层，构建内建电场。光电测试结构表明器件展现出极低的暗电流密度（2.85×10-11 a·cm-2@-2 v）和高响应速度（上升时间13 ns，下降时间73.4 ns），这些指标比目前报道的短波紫外光电探测器阵列高出3-4个数量级。
2
基于超宽禁带半导体氮化铝的vuv探测器阵列
图2 8×8 aln基vuv探测器阵列制备。(a)器件制备流程。器件(b)照片和(c)显微图像。由于pt电极较为透明难以被观察到，使用蓝色方形标出了pt电极区域。
本文首先报导了基于超宽禁带半导体的vuv探测器阵列。器件的电极被设计为8×8个阳极（顶电极）以及一个共阴极（底电极），采用多步激光直写光刻工艺制成。此外，为了提高光生载流子收集效率，感光阵元上覆盖细栅线金属。并且为了使非感光阵元的aln区域不吸收vuv光减小串扰，采用vuv光不透过的光刻胶将其覆盖。探测器阵列的制作过程不需要蚀刻，可以提高器件的制作效率和精度。制备的探测器阵列的照片和显微图像可以清晰见到多次光刻之后的电极图案，证明该工艺良好。该结果有望推动基于超宽禁带半导体的vuv成像检测的实际应用。
观点评述
本文首次报道了无滤波的超宽禁带半导体基vuv 8×8探测器阵列。探测器采用pt/aln/sic/ti/au二极管结构，其对vuv光具有良好的选择性响应，并且表现出极低暗电流（1.70×10-11 a·cm-2）、高的响应度（0.054 a·w-1）和较快的响应速度（上升时间13 ns，下降时间73.4 ns）。器件是采用多步光刻工艺制成的，无需刻蚀，其工艺简单并且具有较高的可靠性。成像的vuv图形边界清晰，明暗对比明显，与实物图像具有非常高的相似度，体现了该器件具有较好的成像能力。本工作为超宽禁带半导体基vuv成像探测器的研制提供了借鉴，并且有效促进了其在vuv探测的真实应用。虽然本工作所报导的器件像素仍较少（8×8），但是这是第一份基于带隙大于6.0 ev半导体的vuv成像探测器报导。未来的工作也将围绕器件像素的增多和匹配读出电路的搭建进行，以期研制出全链条超宽禁带半导体基vuv成像系统。
主要作者
郑伟（通讯作者），中山大学材料学院副教授，博导，广东省杰青。郑伟老师团队一直致力于真空极紫外光探测方向的研究。主持搭建了国内首个真空紫外（120-200 nm）光电测试平台。依托这一平台，开展以下研究：超宽禁带半导体晶态材料的生长和材料物理研究（如氮化铝、氮化硼、金刚石、氧化镓），真空极紫外微光探测器和极紫外相机研究。在包括nature communications、advanced materials、advanced functional materials、acs nano、nano letters等期刊杂志上以第一作者或通讯作者发表研究论文114篇，主持8项国家省部级项目。
朱思琪（共同一作，第一），中山大学材料学院博士研究生。2021年6月获得中山大学材料物理专业学士学位，现直接攻读博士学位。研究方向为宽禁带半导体物理和光电探测器，以第一作者在photonix、acs photonics、applied physics letters等期刊发表学术论文7篇。
林卓耿（共同一作，第二），中山大学材料学院博士研究生。2019年获得华南理工大学学士学位。研究方向是超宽禁带半导体阵列器件。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-024-00120-z
文献检索：
photonix 5, 5 (2024). https://doi.org/10.1186/s43074-024-00120-z
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]]>2024年3月27日，爱思唯尔(elsevier) 重磅发布2023“中国高被引学者” (highly cited chinese researchers)榜单，photonix 3位主编、13位编委和编辑入选，祝贺入选的各位编委会成员！
“中国高被引学者” (highly cited chinese researchers) 榜单以全球领先的信息分析公司爱思唯尔(elsevier)的引文与索引数据库scopus作为统计来源，从多个维度深度剖析、识别处于科研职业生涯不同时期的中国学者，并系统性展示其科研成果表现。
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法国法雷奥（valeo）公司与teledyne flir签署战略合作协议，将热成像技术引入汽车行业，以提高道路使用者的安全性。双方已于2023年底与一家全球领先的汽车制造商签署重要合同，为其提供作为新一代adas（advanced driving assistant system）驾驶辅助技术一部分的新型热像仪。
法雷奥和teledyne flir将为夜视adas提供首款asil b级（汽车安全完整性等级b级）热成像产品,提供在弱光条件和恶劣天气下的生物体检测和分类功能。该系统将进一步丰富法雷奥的大范围传感器，并且依靠法雷奥的adas软件栈，实现乘用车、商用车和自动驾驶汽车的夜间自动紧急制动（aeb）等功能。
法雷奥在adas领域的优势之一便是拥有市场上最完整的传感器产品组合（超声波传感器、摄像头、毫米波雷达和激光雷达），还配备基于人工智能的软件、中央计算单元和区域控制器来支持其运作。据悉，法雷奥的摄像头因其微型化、精确性（可在-40℃至85℃提供清晰的图像，分辨率最高达800万像素）、高制造精度（可达微米级别）及优异的计算能力独树一帜。
红外热像仪是在各种驾驶条件下增强对行人、动物、车辆和道路边缘检测能力的关键工具。长波红外感应的细节信息与可见光域相结合，提高了驾驶员的视觉效果；同时，法雷奥红外热像仪通过与激光雷达或毫米波雷达等其他传感器结合，提高了复杂环境或高速驾驶情形下的特征检测能力。
法雷奥将充分利用其在汽车视觉系统方面的专长，再结合teledyne flir的热成像技术，为客户提供完整的夜视和记娱乐官方旗舰的解决方案，包括基于法雷奥人工智能和图形可视化的感知软件栈。
teledyne flir与法雷奥的合作使热成像技术在运输行业更加普及，全面覆盖从乘用车到半挂卡车等各类车辆，让更多驾驶员和自动驾驶安全系统可以在完全黑暗、杂乱的环境中或者恶劣的天气条件下识别道路情况，比现有的其他传感器更胜一筹。
（天津津航技术物理研究所 张姝）
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据phys.org网站2024年2月1日报道，华盛顿大学研究小组设计出一种无需昂贵的纳米制造设施，几乎在任何地方都可以生产光子集成电路的方法。该研究成果发表在《science advances》杂志上。
光子集成电路是一项重要的技术。这些精密的微芯片有望大幅降低成本，提高电子设备的速度和效率，其应用领域广泛，包括汽车技术、通信、医疗保健、数据存储和人工智能计算。然而，如今的纳米制造设备建造成本高达数百万美元。
对于现有的纳米制造设施，使用者至少需预留一天时间来进行用于制造这些微芯片的严格而耗时的光刻工艺。此外，如果在设计中出现错误，或者芯片因其他原因无法正常工作，就必须丢弃有问题的电路，调整设计，并制造出新的芯片。这往往需要在无尘室中耗费数天甚至数周的时间。
华盛顿大学的研究团队开发了一种创新方法，可以通过激光写入器将这些电路写入、擦除和修改到相变材料薄膜中，类似于用于刻录 cd 和 dvd 的材料。这种新工艺使光子集成电路的构建和重新配置较原工艺大幅度节省了时间。
研究人员表示利用新的技术，可以在实验室、教室甚至车库车间中，通过与传统台式激光打印机差不多大小的快速、低成本设备进行对电路的打印和重新配置，有利于对学生进行相关技能培训。
为学生、研究人员和企业带来的益处
新的光子集成电路制造方法将使原型设计和测试新想法的周转时间大大缩短。对于工业应用而言，这种生产光子集成电路的方法的一大优势是可重新配置性。例如，公司可以利用这种技术在数据中心创建可重新配置的光连接，特别是在支持人工智能和机器学习的系统中，这将节省成本并提高生产效率。
提高性能，打造商用设备
该团队开发的方法已被证明是可行的，但它仍然是一个早期阶段的概念。研究人员已经提交了一份临时专利申请，且他们正在计划制造一种用于光子集成电路的台式激光打印机。这种打印机可以以实惠的价格出售，并广泛分销给世界各地的研究实验室和教育机构。他们还在与行业领导者接触，以促进这项新技术在可编程光子芯片和可重构光网络中的可能应用。
这种用于光子芯片的激光打印机将使用一个分级系统，以比传统桌面打印机更精确的方式移动基片。该团队在制作原型机时，将寻求优化其性能的方法。他们还将通过对材料科学和激光写入技术的进一步研究，努力减少所使用的相变材料的光学损耗。这将使打印机能够打印出比目前更精细、更复杂的电路。
（天津津航技术物理研究所 杨茗）
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从理论上讲，光学技术可以实现远程监测心率和其他生命体征的能力，使得患者感觉更加舒适和卫生。但以前需要用笨重的组件来区分微弱信号和背景噪声。现在，荷兰的研究人员已经开发出一种串联薄膜光电探测器，可以从一米多远的地方检测出一个人的心率和呼吸率。
额外的绿光提高了探测器的量子效率，薄膜光电探测器可以在离身体一定距离外帮助测量患者的心率和其他生命体征。
以前常用的设备是商用红外摄像机，可进行远距离监测，但此类设备需要昂贵、笨重的光学器件来执行任务。另一种选择是溶液处理的薄膜光电二极管。特别是，由有机分子或钙钛矿晶体制成的设备快速、灵敏且带隙可调，这意味着它们可以针对窄带或宽带检测进行定制。然而，目前最适合屏蔽背景噪声的窄带配置效率非常低，尤其是在适合人类使用的 nir波长上。
研究人员尝试了多种钙钛矿和有机材料的组合，发现famapbi3和pm6:y6在所需波长（850 nm）处提供最窄、最明显的峰值。他们还表明，当光电二极管连续8小时暴露在每秒到达一次的光脉冲流中时，其性能保持稳定——就像监测睡眠中人的心跳一样。研究人员还发现，将设备暴露在额外的绿光光源（540nm）下，可以极大地提高量子效率，对于强度为60mw/cm2的绿光，量子效率高达220%。
使用距离手指130cm的光电二极管设备，能够检测到反射回二极管的红外光的微小变化。这些变化被证明是一个人心率的正确指示。
这种薄膜光电探测器比商用宽带硅光电探测器更有效屏蔽环境噪声，即使后者配备了830nm滤波器，其产生的信号强度也是后者的两倍多。无需准确对准nir led和光电探测器即可测量心脏或呼吸信号，从而更容易将组件集成到患者周围环境中。
（八三五八所 张雨彤）
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一、 导读
近年来，无人机等飞行器已“飞入寻常百姓家”。无人机具有低成本、易操作、轻便灵活的特点，能够完成智能巡检、灾害预警、智能搜救等各种任务，为生产、生活和安全保障带来便利。
然而，无人机等低空飞行器虽然具备很多优良特性和成功的应用案例，但也有自身缺陷。目前，大多数无人机都使用锂电池供能，续航时间较短，难以支撑其执行更加复杂耗时的任务。为解决此问题，西北工业大学李学龙教授团队开展了“光动无人机”（optics-driven drone，odd）研究。这项研究使用高能激光对无人机进行远程供能，利用机载光电转换模块将光能转换为电能，通过无线充电方式实现无电池起飞。同时，结合智能信号传输与处理技术，实现了远程供能的自主化，使无人机具备无限续航的能力。该项技术开启了我国无限续航无人机的探索，实现了光电与智能学科的交叉融合，是“临地安防”的典型应用之一。
二、关键技术
针对旋翼无人机续航时间较短的问题，研究团队发展了一种远距离无人机供能方式，具备智能化、自适应和安全性三大技术特点。
1)智能化。在各种复杂任务中，无人机的飞行距离、飞行姿态、所处光照环境都会发生剧烈变化，如何在这些困难的条件下实现稳定精准的目标跟瞄和预测是整个链路建立的必要前提。为解决此问题，提出了面向复杂变化目标的智能视觉跟瞄方法，该方法具备良好的光照、尺度、旋转鲁棒性，能够实现全天时、高精度的智能微小目标跟瞄。
2)自适应。在地面至无人机之间的长距离激光供能链路中，大气湍流效应会造成能量接收端的光束强度分布不断变化，这种现象降低了能量传输效率，甚至会对光电转换模块造成永久损坏。针对此问题，设计了光斑反馈的强化学习方法，提出了一种感算协同的自适应光束赋形技术，能够在远场实现动态、可控的光束强度分布调整，提高长距离激光能量传输链路的有效性和可靠性。
3)安全性。高能激光器可能对供能链路中的遮挡物造成损伤。为了确保供能链路的安全，提出了激光功率自主调整方法，根据目标反射特征的精准比对和激光传输距离的时序变化曲线识别遮挡物，进而及时地将激光功率调整至安全范围。
三、创新点
在实现光能供电技术的过程中，面对两大挑战研究团队提出了创新性和记娱乐官方旗舰的解决方案。
1)在高空中利用激光束实现精准的能量传输。
为解决现有旋翼无人机、固定翼无人机等低空飞行器续航时间短的问题，设计了高能激光现对无人机的无线充电技术，使无人机具备了超长续航的能力。具体地，通过高功率激光技术和机载光电转换模块，将激光能量转化为电能为无人机提供能源。为保证在复杂任务中实现稳定精准的目标跟瞄和预测，提出了面向复杂变化目标的智能视觉跟瞄方法。利用高精度传感器和实时监测系统，对无人机进行精确定位，确保激光束的稳定性和精准跟瞄。该方法具备良好的光照、尺度、旋转鲁棒性，能够全天时、高精度地实现微小目标跟瞄。
图1 光动无人机设计图
2)降低激光传输中的能量损失，提高能量传输效率。
针对长距离激光供能链路中，大气湍流效应造成能量接收端的光束强度分布不断变化，从而影响能源传输效率的问题，设计了一种感算协同的自适应光束赋形技术，能够在远场实现动态、可控的光束强度分布调整，提高长距离激光能量传输链路的有效性和可靠性。其次，为确保供能链路的安全，提出激光功率自主调整方法，根据目标反射特征的精准比对和激光传输距离的时序变化曲线识别遮挡物，并及时地将激光功率调整至安全范围，防止高能激光器对供能链路中的遮挡物造成损伤。
图2 光动无人机室内、室外和夜间实验展示
四、观点评述
“光动无人机”摆脱了续航限制，具有广泛的应用价值。高能激光可以实现数十公里的能量传输，这项技术的出现使得无人机开展超大范围巡航任务成为了可能，甚至可以实现“低空卫星”、“人造月亮”等作用。同时，地对空、一对多的无线自主供能可支持无人机集群更为便利地工作。由于无需对每架无人机单独换电，光动无人机系统的优势和效率将进一步放大。那么，未来光动无人机还有哪些领域可以发挥作用呢？
1) 物联网领域：随着现代社会信息化水平的普及和加深，各种终端设备都需要通过网络进行远程通信，而光动无人机的高速、超远程传输带宽，能够为物联网搭建更为广泛、更为稳定的基础设施。
2) 6g通信领域：光动无人机在实现超远程高速传输的同时，还可以扩展通信通道，降低信号受阻的概率，因此有望成为6g通信的重要辅助工具。
3) 快递运输领域：光动无人机采用高能激光传输能量，解决了续航问题，可以更长时间地飞行和携带货运，且可节约成本，因此有望在快递物流、农业机械化等领域发挥更为重要的作用。
总之，光动无人机提供了一种无限供能的可行方案，能够摆脱传统供电方式的续航限制，具有广泛的应用前景。
五、研究团队
西北工业大学李学龙教授团队主要开展临地安防(vicinagearth security)技术体系的人才培养、科研与工程，依托两个理论：“信容(information capacity，信息与数据的比值)”与“正激励噪声(positive-incentive noise，pi/π-noise，有用的噪声，通过增加噪声或利用噪声让任务做得更好)”，面向低空安防、水下安防、跨域安防，进行多模态认知计算、跨域遥感、稳定探测、涉水光学、群体智能决策、相干光探测的技术创新，服务于高水平人才培养和国家重大战略需求。
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]]>导读
《推荐性国家标准采信团体标准暂行规定》（以下简称《规定》）已于2023年8月发布实施。为配合《规定》实施，市场监管总局组织开发了“推荐性国家标准采信团体标准项目申报系统”（以下简称“采信标准申报系统”），现已正式开通上线。（http://zxd.sacinfo.org.cn/adopttb/register/xmsb）
其中，符合团体标准化良好行为标准的社会团体可以通过采信标准申报系统，提出采信申请，并按照操作提示注册账号。
同时，依据《规定》要求，提交社会团体法人登记证书、团体标准化良好行为评价的证明、团体标准及其编制说明的纸质文本和电子版文本、采信建议书等有关材料。国务院标准化行政主管部门将组织开展采信申请评估、评估结果公示等工作，评估通过后下达推荐性国家标准计划。
1
《暂行规定》结合我国现有推荐性国家标准和团体标准特点，在推荐性国家标准工作机制基础上，畅通渠道、简化程序、缩短时间，规范国家标准采信团体标准程序。
2
在采信条件方面，一是坚持需求导向和社会团体自愿原则。采信团体标准的推荐性国家标准与被采信团体标准技术内容原则一致。立足国家标准体系建设需求，针对国家标准体系中缺失的重要标准，在充分尊重社会团体意愿基础上，组织团体标准采信工作。二是符合推荐性国家标准制定需求和范围，技术内容具有先进性、引领性。具有一定先进性的标准，才能够被采信。三是符合团体标准化良好行为标准的社会团体。
3
在采信程序方面，《暂行规定》缩短了采信标准制定周期，简化了立项评估，可以省略起草阶段、缩短征求意见时间，从计划下达到报批周期控制在十二个月以内，大幅提升推荐性国家标准采信团体标准的时效性。《暂行规定》还对采信标准的和记娱乐官方旗舰的版权、编号等作出了规定。
《暂行规定》的出台，搭建了先进适用团体标准转化为国家标准的渠道，将有效促进团体标准创新成果推广应用，增加推荐性国家标准供给，提升国家标准质量水平。
csoe开展团体标准立项申报工作
中国光学工程学会于2020年9月18日完成向全国团体标准信息平台申请实施相关团体标准工作，并于2021年5月20日，在南京理工大学召开第一届中国光学工程学会团体标准化工作委员会成立大会。
为充分发挥团体标准对光电事业发展的技术支撑和规范作用，学会现启动团体标准立项申报工作，欢迎各有关单位积极参与。
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]]>撰稿人 | 侯郑为
论文题目 | naked-eye observation of water-forming reaction on palladium etalon: transduction of gas-matter reaction into light-matter interaction
作者 | jongsu lee, eui-sang yu, taehyun kim, in soo kim, seok chung, seung jae kwak, won bo lee, yusin pak and yong-sang ryu
完成单位 | 韩国科学技术研究院传感器系统研究中心，高丽大学生物医学工程学院
研究背景
随着科学技术发展和社会需求的提升，工业、科研、生活等领域用气量逐渐增加，各种可燃气体的大量使用一定程度上增加了泄露等用气安全风险，因此气体探测技术对于用气安全至关重要。氢气在工业生产和科学研究中有着极为广泛的应用，氢能源也是绿色能源发展的重要技术手段。但是由于氢扩散能力强，极易泄露，在密闭空间中容易达到爆炸极限，各类因氢泄露导致的失火、爆炸等严重安全事故也屡见不鲜，氢气使用安全也因此受到广泛关注。
氢气探测的方法和相应的传感器种类繁多，例如利用氢引起的电导/热导变化读取电信号、电化学、表面声波等探测手段，但是这些方法仍需要进一步数据处理和展示，难以直观地反应氢气暴露情况。颜色是一种直观的视觉方法，在不使用成像仪器的情况下通过颜色变化来检测和监测氢气具有重要的意义。虽然目前已有基于液晶-全息超表面结构对挥发气体实现视觉警报的气体传感器，但是如何实现将氢气与物质的反应转化为光学颜色的变化仍然需要新的设计方案。
论文导读
作为重要的催化剂和氢吸收剂，钯在气体储存、纯化、检测和催化等领域具有广泛的应用。利用钯与氢气反应过程的光学现象，将气体-物质反应转化为光与物质的相互作用，可实现其表面化学性质和反应过程的可视化探测。近日，韩国科学技术研究院传感器系统研究中心高级研究员yusin pak和精准公共卫生跨学科项目、高丽大学生物医学工程学院yong-sang ryu副教授合作，基于金属-电介质-金属的法布里-珀罗（fp）腔设计了比色反应器，利用钯与介电层界面处气泡和水膜的形成过程中产生的雾化效果（foggy effect）和乳白效果（whiteout effect），对氢气的催化反应进行实时显示。相关工作以“naked-eye observation of water-forming reaction on palladium etalon: transduction of gas-matter reaction into light-matter interaction”为题于2023年6月26日发表于photonix上。
主要研究内容
本文通过钯基fp腔的设计将氢气与钯之间的化学反应转化为光与物质的相互作用。钯基fp腔的设计如图1a所示，包括上下两层钯薄膜和中间的气体渗透聚合物薄膜，其中上方的钯层实现气体的选择性穿透和吸附。在h2/o2氛围中，上下钯层之间的聚合物薄膜和钯金属界面处的不同气体反应路径具有不同的h2o形成现象，使得fp腔表现出剧烈的颜色变化：在氧气氛围下h2o以气泡的方式生成和生长，由于半球形水泡作为透镜会引起入射光的漫反射，从而形成颜色雾化效果（图1c,e）；而在氢气氛围下，h2o以水膜的形式生成，其折射率与pbve聚合物薄膜相当，由于介质膜的等效厚度增加引起可见光范围内产生高阶共振模式，形成乳白化的颜色效应（图1d,f）。
图1 钯基fp腔内h2o形成反应机理和光学现象。(a) 钯基fp腔的设计方案。(b) pd (111)面上h2/o2解离吸附和h2o形成/脱附过程中的能量变化。(c-f) 气泡形成过程中的雾化效果与水膜形成过程中的乳白效果示意图。
基于以上现象，研究团队制备了氢气泄露的可视化报警器（图2a所示的花瓣图案），该器件可实现气体诱导的动态光学着色，其氢气探测灵敏度小于7%。如图2所示，在注入h2后，制备的花瓣由黄色逐渐褪色，在600秒时被浅灰色覆盖（雾化效果），由于水泡的漫反射与角度无关，因此任何视角下该雾化效果均会出现；而同一区域注入o2时，黄色在240秒内变白（乳白效果），由于介电膜中光路长度变化，该器件颜色随着视角的不同而发生变化。实验团队将这种花瓣形的报警器安装在储氢装备中，即可以通过花朵图案颜色变化来判断h2泄漏。
图2 用于h2泄漏传感的可视化报警器。(a,b) 玻璃基板上12个花瓣形标准具样品的示意图(a)和实物图(b)。(c)不同气体环境下的颜色变化。(d) 在氢气泄露前后不同角度的颜色效果。(e,f) 用于h2泄漏警告的花瓣形标准器件设计方案(e)及其在小型化储氢装备中的演示(f)。
技术突破
由于化学反应过程发生于原子尺度，对化学反应过程的检测往往需要利用扫描光电子显微镜(spm)、低能电子显微镜(leem)、表面成像椭圆显微镜(emsi)、反射各向异性显微镜(ram)和透射电子显微镜(tem)等复杂的装备和表征手段。本文巧妙结合钯的对氢气的吸附催化能力以及氢、氧环境下水生成的不同形式及其对fp腔呈现颜色的调控作用，将原子级的化学反应转化为fp腔中的光-物质相互作用，由于fp腔对介电环境极为敏感，因此可以将原子尺度的表面化学反应放大到更大尺度上，并利用肉眼可见的颜色变化实现化学反应的实时跟踪与监测。本文的理论模拟和实验结果证明了所提出的钯基fp腔具有良好的鲁棒性，在没有复杂成像仪器的条件下，利用这项技术可以直观地根据颜色变化来进行氢气暴露的警告显示。
观点评述
本文利用钯对氢气的吸附催化性能，构建了钯基的法布里-珀罗腔，提出了动态光学着色技术。这项技术利用fp腔内催化反应生成水的形式不同所引起的颜色变化，实现了氢气（或氧气）与钯基底反应过程的肉眼监测。利用这项技术所构建的氢气泄露可视化报警器，可以实现氢气等危险气体的高灵敏、便利化探测，具有潜在的应用价值。同时，该工作中所展示的比色显示方法，对化学反应等微观过程实现了光学放大，为光学技术在各种界面物理、化学研究过程中实时观测中的应用提供了新思路。
主要作者
yong-sang ryu，高丽大学健康科学学院生物医学系-副教授(2023-至今)，韩国科学技术研究院(kist)-高级研究员(2016-2023)，美国明尼苏达大学双城分校-博士后(2013-2016)。研究领域基于mems/nems、生物医学工程以及电气/光学技术进行传感器芯片的开发，及其在疾病诊断等生物医学领域的应用。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-023-00097-1
文献检索：
photonix 4, 22 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00097-1
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]]>撰稿人 | 朴通
论文题目 | realization of high aspect ratio metalenses by facile nanoimprint lithography using water-soluble stamp
作者 | hojung choi, joohoon kim, wonjoong kim, junhwa seong, chanwoong park, minseok choi, nakhyun kim, jisung ha, cheng-wei qiu, junsuk rho & heon lee
完成单位 | 韩国首尔大学，浦项科技大学
研究背景
光是电磁波，具有幅度、相位（动量）、极化、频率等丰富的自由度。如何调制与利用这些自由度是光学工程的重要课题。在微纳光子学领域中，相关研究往往与超表面（meta-surfaces）这一概念联系在一起 [1,2]。超表面是由微纳尺度的结构单元铺成的二维平面，每个单元对入射到其位置的光进行调制，所有结构加起来实现对光的总调制。当前几乎所有常用的光学元件，例如透镜、偏振镜、滤光片，都能被体积更小的超表面实现。
如何获得一片超表面？这需要经过两个步骤：设计与加工。对于设计，人们根据拟实现的超表面，对每个结构单元进行参数化，即确定在什么空间位置对反射或透射光的幅度、相位或极化进行怎样的改变。而后利用仿真软件，通过扫描结构的几何与电磁参数，设计出结构单元。虽然设计过程以数值仿真为主，但指导与理解设计依赖于微纳光子学中的物理概念，包括谐振、几何相位、传播相位等等。
设计完成后，人们对超表面进行加工。超表面结构单元尺寸通常有几百纳米，而细部尺寸可能仅有几十纳米。电子束光刻 (electron-beam lithography)具有高精度的优势，是目前人们加工超表面的首选方法。然而电子束光刻受制于成本高、产量低的缺点，不能满足以应用为主要目的，高产量加工的需求。因此，发展兼具纳米精度、成本低、高产量的超表面加工技术是超表面从实验室走向产品应用的核心关键。
论文导读
有别于电子束光刻，纳米压印兼具低成本、高产量和高分辨率的优势[3]。顾名思义，纳米压印通过机械“压印”的方式将主模板的图形转移到另一媒介上，如同印章过程。然而，纳米压印用于超表面加工依然存在着许多问题。首先，超表面通常由折射率较高的材料构成，如tio2，si，金属等等。而纳米压印的材料一般折射率较低，例如pdms。因此，压印完成后通常需要进行二次加工，包括沉积高折射率材料以及蚀刻垂直结构。在此过程中，额外的加工缺陷不可避免被引入，从而破化超表面的光学性能。其次，超表面结构单元常要求高深宽比，例如超表面透镜。因此，在纳米压印的剥离工序中，需避免剪切力对高深比结构的损坏。
近日，韩国首尔大学与浦项科技大学的研究人员提出了一种无需二次加工，实现高质量厘米级高深宽比超表面的纳米压印技术，为上述问题提供新的解决思路，相关工作以“realization of high aspect ratio metalenses by facile nanoimprint lithography using water-soluble stamp”为题发表在photonix 期刊。
主要研究内容
研究人员提出了一种新型的无需剥离纳米压印技术以加工高深宽比的超表面结构。首先，研究人员基于前期工作，将tio2纳米颗粒混入到聚合物树脂中，提高树脂的折射率[4]。并以混合树脂为超表面材料，使用纳米压印实现其图案化。其次，传统纳米压印一般使用硬质聚二甲基硅氧烷（h-pdms）为复制模具的材料，当机械剥离混合树脂与h-pdms，剪切力会破坏混合树脂的超表面结构。为解决这一问题，研究员选取水溶性聚乙烯醇（pva）为模具材料，通过去离子水溶解pva，实现混合树脂与pva的剥离，避免了对超表面结构的破坏。最后，通过所研发的纳米压印技术，研究人员实现了厘米级超表面透镜的加工。
技术突破
1.基于pva水溶性模具的纳米压印技术
研究人员提出的纳米压印技术的流程如图1（b）所示。首先，将tio2纳米颗粒与聚合物树脂混合体滴到具有超表面图案的pva模具上。在光频段附近，混合树脂的折射率在2附近，损耗几乎为0，如图1（a）所示。此外，pva模具通过光刻加工的硅模板压印pva薄膜而成。图1（e）-（h）展示了不同结构与尺寸的pva模具。接着，将混合树脂均匀旋涂在pva表面，并在混合树脂层上覆盖基底（例如玻璃）。然后，施加5 bar 的压力，并在紫外线下照射 40 分钟。在这一过程中，pva的图案转移到固化的混合树脂上。最后，将黏附在一起的pva模具与基底浸入离子水中4小时。由于 pva 是水溶性聚合物， pva 溶解，仅留下混合树脂纳米结构在基底上。在该技术中，最为关键的创新是选取pva为模具材料，并通过水溶pva剥离出超表面结构。
图1 基于pva水溶性模具的纳米压印技术。
2.厘米级超表面透镜的制备
如图2所示。基于所提出的纳米压印技术，研究人员在不同衬底上（包括平面玻璃， 柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）薄膜，凸面与凹面衬底）成功加工出了厘米级的超表面透镜，展示出该技术的应用前景。
图2 纳米压印加工的厘米级超表面透镜。
观点评述
该研究提出了一种基于pva水溶性模具来加工高深宽比超表面的纳米压印技术。与使用h-pdms材料的传统纳米压印技术相比，该技术使用水溶性pva，避免了机械剥离对超表面结构的破化。此外，研究展示了提出的纳米压印技术可实现厘米级超表面透镜的加工。需指出的该项研究仍有以下几点或值得深入。首先，目前构成超表面的混合树脂仅尝试了tio2纳米颗粒，是否可利用更高折射率的纳米颗粒（例如si和ge）仍有待研究。此外，pva模具由于被水溶解，无法被重复使用，如何提高模具的重复使用率同时又保持超表面加工质量，需要开拓新的思路。
主要作者
junsuk rho，博士，浦项科技大学 (postech) 机械工程系和化学工程系讲座教授，posco-postech-rist平面光学和超光子学融合研究中心的主任，研究方向为纳米科学与工程。他曾在美国劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部担任博士后研究员，并在阿贡国立大学纳米科学与技术部担任 ugo fano 研究员。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-023-00096-2
文献检索：
photonix 4, 22 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00096-2
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[1] n. yu, p. genevet, k. mikhail et al. science.334 , 333–337 (2011).
[2] s. sun, q. he, s. xiao et al. nat. mater. 11, 426–431 (2012).
[3] d. chanda, k. shigeta k, s. gupta et al. nat. nanotechnol.6, 402-407 (2011).
[4] g. yoon, k. kim, d. huh et al. nat. commun. 11, 2268 ,1-10 (2020).
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利用深度学习提高共聚焦显微的空间分辨率实现超分辨成像
黄博懿，李佳，姚博文，杨志刚，林彦民，张佳*，严伟*，屈军乐*
深圳大学，香港大学
photonix4, 5 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00083-7
光学超分辨成像能突破衍射极限，是生命科学研究的重要工具。但常规荧光超分辨显微成像受限于特殊的荧光探针、复杂的光学系统、较长的图像采集和处理时间，以及成像过程中光漂白和光毒性等，阻碍了其在活细胞和活体成像中的应用。为克服这些缺陷，本文提出在共聚焦显微中利用深度学习提高图像分辨率，实现超分辨成像。设计了一个双通道注意力网络，通过学习空域和频域中的信息表示将不同的生物结构以及微丝和微管的双色共聚焦图像的空间分辨率从~230 nm 提高到~110 nm，并最终实现了活细胞微管的动态超分辨成像。由于本文所提出的方法在普通共聚焦显微系统上就可以实现，对成像系统和荧光探针没有特殊要求，因此具有广阔的应用前景。
visualizing the ultra-structure of microorganisms using table-top extreme ultraviolet imaging
揭示微生物超微结构和组分的台式极紫外显微系统
chang liu (刘畅*)， wilhelm eschen, lars loetgering, daniel s. penagos molina, robert klas, alexander iliou, michael steinert, sebastian herkersdorf, alexander kirsche, thomas pertsch, falk hillmann, jens limpert, jan rothhardt
耶拿亥姆霍兹研究所，耶拿大学，莱布尼兹自然产物与传染生物学研究所
photonix4, 6 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00084-6
台式极紫外叠层扫描显微镜为生物样本的无标记高材料对比度成像提供了可能性。来自德国耶拿大学jan rothhardt领导的联合研究团队将自研的高度稳定的高光子通量euv光源（波长13.5 nm）与干涉稳定的叠层扫描成像（ptychography）技术相结合，对干燥未染色的微生物样本——构巢曲霉真菌幼体和大肠杆菌细胞进行了高精度和材料特异性成像。同时，提出了位置相关的红外照明叠层扫描方法，实现了毫米级的大视场成像与针对选定区域的纳米级分辨率（< 60 nm）。最后，通过分析采集的图像散射振幅和相位，提取并鉴别生物样本内部材料组分信息，从而实现了对微生物亚细胞特征（如真菌的顶体）的识别。photonix 期刊于2022年1月24日在线发表了相关研究成果。
multi-focus light-field microscopy for high-speed large-volume imaging
多焦点光场显微成像技术
张亿、王昱灵、王鸣瑞、郭钰铎、李欣阳、陈一帆、卢志、吴嘉敏*、季向阳*、戴琼海*
清华大学
photonix3, 31 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00081-1
来自清华大学脑与认知科学研究院、自动化系的研究团队提出了一种多焦点同步采集的球差辅助扫描光场成像方法(spherical-aberration-assisted scanning lfm, saslfm)。在先前提出的扫描光场技术的基础上，研究人员利用折射率不匹配引入球差相位调制，对不同子孔径分量焦点的空间位置进行再分配，从而实现同步多焦点体数据采集。通过相空间分块融合的重建算法，可以从saslfm采集所得的高维光场数据中抽离出不同深度的高分辨信息并进行匹配融合，以此还原大尺度高分辨的三维体信息。定量实验证明：在不需要额外硬件辅助的情况下，saslfm可以将成像体的高分辨轴向范围扩展3倍。同时，文章进行了大量的生物实验展示了saslfm的成像性能：包括对300 μm厚的活体小鼠脑进行高信噪比钙信号提取，以22hz的体成像速率在2000×2000×500 μm3的视野范围内对自由移动水母进行动态追踪等等。进一步的，该研究还通过深度学习方法将重建速度提升3个数量级，实现了大通量三维信息实时可视化。该研究于2022年11月30日发表于photonix。
adaptive optical quantitative phase imaging based on annular illumination fourier ptychographic microscopy
自适应光学定量相位成像——基于环形照明傅里叶叠层显微成像的实现
束业峰，孙佳嵩，刘家明，范瑶，周宁，叶燃，郑国安*，陈钱*，左超*
南京理工大学，上海理工大学，南京师范大学，美国康涅狄格大学
photonix 3, 27 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00073-1
定量相位成像是一种针对透明样品的无标记成像方法，无需荧光染色就可以对细胞的生命活动进行观测。南京理工大学陈钱、左超教授团队联合美国康涅狄格大学郑国安教授团队在 photonix 上发表封面论文“adaptive optical quantitative phase imaging based on annular illumination fourier ptychographic microscopy”。文中，作者提出了一种自适应光学定量相位成像（ao-qpi）方法，首次在动态成像中引入了自适应的像差校正，对未染色hela细胞实现了长达51小时的稳定高质量成像，其间始终保持了衍射受限的成像分辨率。该方法不需要在成像系统中引入额外自适应光学硬件，在生物医学领域具有广泛的应用场景。
adaptive optical microscopy via virtual-imaging-assisted wavefront sensing for high-resolution tissue imaging
基于虚拟成像的自适应光学显微成像方法及高分辨组织成像
周舟，黄江枫，李翔，高秀娟，陈忠云，焦振飞，张智红，骆清铭，付玲*
武汉光电国家研究中心
photonix3, 13 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00060-6
生物组织引入的像差往往会导致光学显微技术的成像性能劣化。利用自适应光学技术对像差进行探测与校正是实现生物组织中高分辨成像的重要途径。武汉光电国家研究中心付玲教授团队在 photonix 发表论文“adaptive optical microscopy via virtual-imaging-assisted wavefront sensing for high-resolution tissue imaging”。文中，作者提出了一种间接波前探测方法，该方法采用虚拟成像的方式结合基于结构相似度的图像偏移测量，可以根据样品自身结构进行像差探测。作者利用该方法在多种离体、活体生物组织中实现了高分辨双光子成像。
three-step one-way model in terahertz biomedical detection
thz让医学检测更简单明确——太赫兹生物医学检测中的三步单向模型
彭滟，黄洁丽，罗洁，杨张帆，汪丽平，吴旭，臧小飞，余晨*，顾敏，胡青，张希成，朱亦鸣*，庄松林
上海理工大学，同济大学附属同济医院
photonix2, 12 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00034-0
太赫兹技术在生物医学检测方面具有广阔的应用前景。然而，实际样品的混合特征使得太赫兹光谱复杂且难以区分，临床医学还没有实用的太赫兹检测方法。上海理工大学与同济大学附属同济医院合作，于2021年7月23日在 photonix 上发表标题为three-step one-way model in terahertz biomedical detection的论文，该文提出了一个三步单向太赫兹模型，以太赫兹技术在肾纤维化生物医学检测中的详细流程分析为例：1）生物标志物确定：筛选疾病有效生物标志物并建立太赫兹光谱和浓度梯度；2）混合物干扰去除：清除混合物中对动物模型中生物标志物的干扰信号，评估并保留有效特征峰；3）个体差异去除：排除个体干扰差异，确定人体样本中最终的有效太赫兹参数。该模型的均方根误差比医学现有金标准低三个数量级，对疾病的快速、准确和早期检测具有深远的意义。
end
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different channels to transmit information in scattering media
自匹配光源编码的散射介质信息传递微通道
张栩瑜、高敬敬、甘雨、宋纯元、张大伟*、庄松林、韩申生、赖溥祥*、刘红林*
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海理工大学光电信息与计算机工程学院，中国科学院大学材料科学和光电技术学院，中国科学院大学杭州高等研究院，香港理工大学生物医学工程系，香港理工大学深圳研究院，香港理工大学光子技术研究院
photonix4, 10 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00087-3
尽管散射介质结构复杂，光在其中的传播无法追迹，传递过程无法准确描述，仍然存在解构散射介质的可能。通过以深度学习作为信息解构的工具，本研究发现除了整体信道，散射介质的复杂微结构还会构成新的信道，完成图像信息的传递，而不同的照明（即信源编码）方式会自动激发对应的信道，也就是说散射介质能自动完成信道的切换。这一现象迥异于透镜、光阑等传统光学信道，它们不管照明方式如何改变，信道的结构不发生变化。基于此，未来我们有望更深入理解信息在散射介质内传递的具体过程，从而为透散射介质成像问题找到根本性和记娱乐官方旗舰的解决方案。同时研究也再次确定深度学习可以作为强大的工具探索复杂系统的物理机制和规律，而不仅仅是复杂系统的近似模拟，这极大了拓展了深度学习可能的应用范围，也将激发对深度学习的物理模型和机理的探索。
continuous optical zoom microscope with extended depth of field and 3d reconstruction
景深扩展和三维重构的连续光学变焦显微镜
刘超，江钊，王鑫，郑奕，郑义微，王琼华*
北京航空航天大学
photonix3, 20 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00066-0
显微镜被誉为打开微观世界大门的钥匙。自显微镜诞生以来，放大倍率一直是衡量显微镜功能的一项重要指标，目前广泛使用的显微物镜均依靠更换镜头的方式实现倍率切换，倍率切换后，需重新调整待测样本位置，大大限制了显微观测的稳定性、适应性和实时性。近日，北京航空航天大学王琼华教授研究团队提出了一种基于液体透镜的连续光学变焦显微镜，可通过电压调制液体透镜焦距实现显微倍率的连续变化。同时，提出了一种改进型形状聚焦和图像融合算法，并利用液体透镜调节显微镜轴向聚焦位置，获得样本不同深度的图像，进而实现样本的景深扩展和三维重建。该显微镜具有无机械移动、响应快速、功耗低等优点，有望应用于病理诊断、生物检测等领域。该成果以“continuous optical zoom microscope with extended depth of field and 3d reconstruction”为题发表在国际顶尖学术期刊 photonix 上。
from compressive sampling to compressive tasking: retrieving semantics in compressed domain with low bandwidth
关于计算成像前景的深度思索
从压缩采样到压缩解译：低带宽的压缩域语义信息提取
张志宏，张博，袁鑫，郑巳明，苏雄飞，索津莉* , david j. brady，戴琼海*
清华大学、西湖大学
photonix3, 19 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00065-1
单曝光压缩成像（snapshot compressive imaging，sci）和视觉语义信息解译（semantic computer vision，scv）分别是计算成像和计算机视觉领域的两项重要课题。单曝光压缩成像旨在基于压缩感知原理实现低带宽、高通量的视觉信息采集，而视觉语义信息解译则关注如何从视觉数据中提取高层语义信息，辅助智能决策。近期，清华大学戴琼海院士团队的索津莉副教授课题组和西湖大学袁鑫副教授课题组合作，在photonix 期刊发表综述论文“from compressive sampling to compressive tasking: retrieving semantics in compressed domain with low bandwidth”。文中，作者分析了高通量视觉数据采集和语义信息解析的瓶颈，总结了目前单曝光压缩成像技术的硬件系统和重建算法的发展现状，并提出了一种新的结合单曝光压缩成像技术和视觉语义信息解译任务的端到端联合框架，以期跨过传统的“先重建、再解译”流程，直接在压缩域实现低带宽、高效率的高通量视觉语义信息解析。该框架为计算成像和计算机视觉技术的融合提供了新思路，期待能启发两个不同方向的研究团体提出新的研究方向。
dual-plane coupled phase retrieval for non-prior holographic imaging
基于双平面耦合相位恢复的无先验全息成像
黄郑重，pasquale memmolo，pietro ferraro*，曹良才*
清华大学，意大利国家科学委员会应用科学与智能系统研究所
photonix3, 3 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00046-w
数字全息成像通过引入参考光干涉，利用计算方法重构原始物光波，可对光与物质相互作用进行定量分析，目前已广泛应用在生医成像、缺陷检测、形貌测量等领域。全息成像的带宽受限于系统数值孔径与相机的采样频率。离轴全息和同轴全息是两种典型的全息成像模式，离轴模式具有复振幅求解的数学完备性，但不能充分利用相机的像素带宽；同轴模式可充分利用像素采样带宽，实质是已知衍射强度图下的光学目标重建，性能受制于迭代投影面数目、初始相位、先验假设等信息。近日，清华大学曹良才教授课题组联合意大利国家科学委员会应用科学与智能系统研究所pietro ferraro教授团队，将同轴全息与离轴全息结合，利用离轴最优化初始相位，实现了快速、无先验、全带宽的定量相位测量，该研究内容于2022年1月以dual-plane coupled phase retrieval for non-prior holographic imaging为题发表于 photonix 上。
smart computational light microscopes (sclms) of smart computational imaging laboratory (scilab)
智能计算光学显微镜
范瑶，李加基，卢林芃，孙佳嵩，胡岩，张佳琳，李卓识，沈茜，王博文，张润南，陈钱*，左超*
南京理工大学
photonix2, 19 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00040-2
南京理工大学的智能计算成像实验室（scilab: www.scilaboratory.com）致力于研发新一代计算成像与传感技术，在国家重大需求牵引及重点项目支持下开展新型光学成像的机理探索、工程实践以及先进仪器的研制工作，并开拓其在光学显微、光学计量、生命科学、生物医药、智能制造、遥感监测以及军事国防领域的前沿应用。通过多年不懈努力，实验室研制出了四台基于计算成像原理的“智能计算光学显微镜，smart computational light microscopes（sclms）”。它们由一系列先进前沿的计算光学显微成像技术所赋能，不仅可以对未染色的样品进行多模态观察，还可以定量地获取其三维形貌数据，实现实时、动态、高精度、多维度的定量检测与数据分析。该研究成果以smart computational light microscopes (sclms) of smart computational imaging laboratory (scilab)为题发表在 photonix 。该文章从基本原理与工程实现的角度对这四台智能计算光学显微镜进行了全方位的介绍与剖析，并展示了它们在生物医学成像与工业测量方面的典型应用。南京理工大学为本文的第一通讯单位，范瑶、李加基、卢林芃、孙佳嵩为论文的共同第一作者，南京理工大学陈钱、左超教授为论文的共同通讯作者。
domain multiplexed computer-generated holography designed by wavevector filtering embedded algorithm
基于嵌入波矢滤波算法设计的“域”复用计算全息图
武霖，张紫阳*
西湖大学
photonix2, 1 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-020-00023-9
西湖大学张紫阳教授课题组于2021年1月5日在photonix最新发表了题为“domain multiplexed computer-generated holography designed by wavevector filtering embedded algorithm”的研究论文。该工作首先在传统计算全息迭代gerchberg–saxton（gs）算法中加入了数值波矢滤波的功能，在每一次迭代所产生的相位图中过滤目标图片的高频分量，大幅提升了全息图的清晰度，而无需在光路中使用任何的实体滤波器件。另外，基于对光的不同描述，一束光可以被分解为不同位置的球面波或者不同传播方向的平面波（如图1所示），该工作证明，这两种不同的分解方式也可以复用起来，实现光经过同一个相位片后，在这两种分解域呈现出不同图片的功能！而且，这两幅图片之间的切换仅需做一次光学傅里叶变换，即插入一个普通透镜！该全息图复用技术是对目前常见的空间复用，波长复用和偏振复用方法的一种新的补充，并可以与现有技术同时使用，从而增加复用信道，在多维成像、信息安全、全光计算等领域具有潜在的应用价值。
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deep learning-enabled compact optical trigonometric operator with metasurface
基于超构表面实现超高速三角函数运算
赵子涵，王岳，管春生，张狂，吴群，李浩宇*，刘俭，shah nawaz burokur*，丁旭旻*
哈尔滨工业大学，univ paris nanterre
photonix3, 15 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00062-4
随着信息和通信技术的更新迭代，海量的数据包括语音、图像等多媒体信号需要被实时处理和传输，同时伴随着大量的函数运算操作，传统的电子计算系统在运行速度和功耗等方面已经遇到瓶颈。基于光子的计算方案为突破传统计算系统在处理速度和并行计算能力上的限制提供了一条可行的途径。哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院和法国univ paris nanterre合作团队提出了可超高速执行四种基本三角函数运算（正弦、余弦、正切、余切）的紧凑型光学三角函数运算器，突破了传统电子计算系统执行函数运算时在处理速度和设备功耗等方面的限制，以“深度学习驱动的基于超表面的紧凑型三角函数运算器”（deep learning-enabled compact optical trigonometric operator with metasurface）为题，于2022年7月12日发表在 photonix 上。
intelligent designs in nanophotonics: from optimization towards inverse creation
人工智能赋能的纳米光学设计：从被动优化到逆向创造
王宁，严巍，曲俞睿，马思骐，李子青*，仇旻*
西湖大学
photonix2, 22 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00044-y
近年来，使用人工智能算法设计超构表面成为一个蓬勃发展且极其活跃的科学议题。该议题涉及到诸如纳米光子学、智能算法等领域，深度融合了多种前沿学科。为了梳理该交叉领域发展现状，并为初学者提供入门基础，西湖大学仇旻教授课题组联合李子青教授课题组在 photonix 期刊发表题为“intelligent designs in nanophotonics: from optimization towards inverse creation”的综述文章。文章首先以光学超原子（meta-atom）的光谱调控为例，简要介绍两大类算法框架（即传统优化方法和深度学习）的工作原理。然后，按照从简入繁的顺序，系统性总结了算法辅助设计在超表面透镜（meta-lense）、超表面光栅（meta-grating）、微纳分光镜（beam splitter），片上耦合器（on-chip coupler）、光学干涉单元（optical interference unit）、光学衍射神经网络（optical diffractive neural network）等诸多光学微纳器件中的应用与进展。最后，综述进一步讨论了包括算法应用场景、纳米结构数据采集困境和算法基准测试等问题，并期冀ai辅助设计的光学系统能够在未来光计算中大放异彩。此外，文章特别总结了用于光学纳米结构设计的开源代码包，供广大师生参考、使用。
the challenges of modern computing and new opportunities for optics
华为cri光计算团队：现代计算与光学的跨界机遇
李冲，张翔，李静伟，方涛，董晓文*
华为中央研究院
photonix2, 23 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00045-x
近年来模拟光计算领域逐渐受到关注，由于光计算属于光电技术与电计算的交叉领域，了解现代计算领域的当前概况，从光电混合的系统性视角重新审视回顾具有必要性。2021年9月9日，华为中央研究院董晓文博士光计算团队在 photonix 期刊最新发表题为“the challenges of modern computing and new opportunities for optics”论文。文章从传统计算的著名摩尔定律发展切入，概述当下后摩尔时代遇到的困境，引出当前光计算研究的立意点，然后从矢量/矩阵操作、光学蓄水池计算、光伊辛机三个方向回顾了当前光计算的最新进展。最后一章作为本文一大亮点，首次深入系统地分析光计算的算力、能耗以及精度的影响因素，算力方面指出光子独有的加速因子，能耗方面以单位算力下耗能作为重点，进一步指出关键制约因素与和记娱乐官方旗舰的解决方案，精度分析部分明确区分数据信息与物理模拟量，细致分析误差来源及其影响，旨在为读者提供一种分析工具与框架，从光电系统视角分析系统收益，为光计算架构的设计更具实用性提供参考。最后也总结了光计算面临的挑战并提供未来发展的建议。
research progress in optical neural networks: theory, applications and developments
光学神经网络研究进展：理论，应用与发展
刘佳，吴秋昊，隋修宝*，陈钱，顾国华，王利平，李升才
南京理工大学
photonix2, 5 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00026-0
人工智能是当今计算机科学最为活跃的领域之一，在机器视觉、自动驾驶、目标跟踪及自然语言处理等领域有着重要应用。然而，传统的人工神经网络模型采用冯诺依曼型的计算原理，以集成电路芯片作为载体完成计算任务，同时受制于电信号互相干扰、能耗和物理极限等问题。近年来，光子技术发展迅猛，相较于电子，光子速度快、信息携带能力强，并具有高度并行性和强抗干扰性，在信息传输、光计算等方面具有极大的优势。因此相比在传统电子计算机上用软件实现的方式，神经网络模型与光子技术的结合，将更有利于大带宽、高传输信息量、超高速和超低功耗的信息处理，突破技术瓶颈。南京理工大学隋修宝教授团队于2021年4月19日在 photonix 期刊在线最新发表论文“research progress in optical neural networks: theory, applications and developments”。本综述论文主要聚焦于神经网络在光学领域的实现，包括线性操作、非线性激活的理论和光学实现途径、以及特色训练方式，并指出光学神经网络发展中面临的挑战和未来可能的发展趋势。
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]]>撰稿人 | uno lab
论文题目 | nonlinear plasmonics: second?harmonic generation and multiphoton photoluminescence
作者 | 王纪永*，张磊，仇旻*
完成单位 | 杭州电子科技大学电子信息学院，西湖大学工学院，浙江西湖高等研究院前沿技术研究所
研究背景
自maiman研制出第一台激光器后，各种激光设备相继问世，非线性光学也应运而生。1961年，franken等人用波长为694.3 nm的红宝石激光在石英晶体中激发出了347.15 nm的光学二次谐波信号，标志着非线性光学的诞生。发生光学非线性，往往包含诸多效应，例如光学克尔效应、四波混频、拉曼放大、受激布里渊散射、多光子吸收等。非线性光学作为现代光学和光子学的重要组成部分，涵盖许多前沿性的应用，诸如光学谐波产生、激光频率调制、超快光开关、光学探测及光学成像等。通常，非线性光学晶体的固有非线性光学系数很低，一般以增加作用长度来提高非线性转换效率。然而，增大作用长度很难适用于集成微纳光电子器件的发展。因此，在微纳尺度下提高弱光非线性转换效率，并探索其潜在应用是非线性光学发展的一个重要分支。
表面等离激元是一种存在于金属和电介质界面，由自由电子和外界电磁场相互作用形成的集体电磁振荡。它可以将电磁波紧密地束缚在金属纳米结构周围，并在亚波长的局域空间内形成巨大的电磁场增强，从而极大地促进光与物质相互作用。因此，它可用来增强非线性光学效应的同时缩小非线性光学器件的尺寸。近年来，将表面等离激元亚波长范围内的电磁场束缚特性与非线性光学结合起来，形成了一个新的研究领域，即非线性等离激元光子学。
论文导读
1974年，simon等人尝试在表面镀银的三棱镜上激发二次谐波（second harmonic generation，shg），观察到当入射角与表面等离激元共振角相吻合时，反射的shg强度增加了几个数量级，首次发现表面等离激元可以增强shg。由此可见，利用表面等离激元共振来增强非线性光学效应的关键在于使激发光或者倍频光的频率与表面等离激元共振频率相匹配，以达到激发增强或者出射增强的效果。尽管非线性等离激元方兴未艾，但是仍然由于产生机理认识不统一、本征响应弱、增强机制单一，致使实际集成应用的器件较少。近日，来自杭州电子科技大学电子信息学院和西湖大学的研究团队对近十年非线性等离激元学的产生机理、增强机制以及潜在的应用展开系统回顾与分析。相关成果于2023年10月5日以“nonlinear plasmonics: second?harmonic generation and multiphoton photoluminescence”为题发表于photonix。
主要研究内容
非线性光学效应作为微纳光子学的重要组成部分，近年来引起了科学界的广泛研究，在诸多前沿领域得到应用，例如超快电光、全光调制、超灵敏检测以及高分辨率和非侵蚀性生物成像等。这种光学效应高度依赖于光场强度，在强的光场强度范围内，光与物质之间的相互作用变得极为明显。金属纳米结构中的等离激元共振所带来的场增强促进了非线性光学过程，包括二次谐波产生（shg）、双光子光致发光、三次谐波和高次谐波产生、四波混合以及多光子光致发光（multi -photon photoluminescence，mpl）。迄今为止，已有多篇关于非线性等离激元的综述论文，对相干非线性过程进行了及时的概述，而非相干过程尚未得到足够的重视。
本文系统地讨论了shg和mpl辐射的基本物理规律，对非线性等离激元学中关键参量与非参量光学过程的产生机理、增强机制以及潜在应用展开系统回顾与分析，如图1所示。以二次谐波产生（shg）与多光子光致发光为例，作者详细阐述了shg过程中基频共振、谐波共振以及模式、相位匹配等增强方法；对双光子光致发光激发、驰豫与发射过程的诸多理论机制进行梳理与分析。利用shg非对称性保护以及多光子光致发光超快电子驰豫时间等特性，作者详细展示了非线性等离激元在超分辨成像、对称性传感、超灵敏探测以及超短激光脉冲上的前沿应用。
图1 以二次谐波产生（shg）和多光子光致发光（mpl）为例分析非线性等离激元的基本产生、增强原理以及前沿应用。
观点评述
本文综述了非线性等离激元的基本原理，并详细阐述了 shg 和 mpl 的产生机制和潜在应用，尤其是对于等离激元增强shg的关键成因和mpl的各阶段物理本质进行了系统地分析，为相关的理论建模和实验演示提供了思考方向和探索方法。此外，本文回顾了它们在超灵敏传感器、探测器、超分辨率成像、高效光子收集和其他超小型电光、光电设备中的应用，为等离激元或超表面器件的集成化和微型化开辟了新途径。
主要作者
王纪永，杭州电子科技大学特聘教授，长期从事表面等离激元学相关研究工作，以第一或通讯作者在light: science & applications、photonix、optica、light advanced manufacturing等国际知名学术期刊上发表研究论文二十余篇，研究成果曾被《中国科技报》头版头条、美国光学学会官媒等知名媒体深度报道。
仇旻，国家杰出青年基金获得者、美国光学学会理事会（扩大）理事、国际光学工程学会会士（spie fellow）、国际电气和电子工程师协会会士（ieee fellow）、中国光学学会会士（cos fellow）、中国光学工程学会会士（csoe? fellow)、中国电子学会会士（cie fellow）。现任西湖大学国强讲席教授、副校长。主要研究方向为微纳光电子学，包括微纳加工技术及仪器装备、微纳光子理论及光电器件、面向智能应用的关键理论与技术等。2017和2020年作为项目负责人分别牵头“纳米科技”国家重点研发计划项目和国家重大科研仪器研制项目（自由申请类）。2022年7月荣获2021年度浙江省自然科学奖一等奖。
张磊，西湖大学仇旻实验室博士研究生，研究方向是多功能光纤端面器件的研究与制备。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-023-00106-3
文献检索：
photonix 4, 37 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00106-3
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mxene sensors based on optical and electrical sensing signals: from biological, chemical, and physical sensing to emerging intelligent and bionic devices
mxene传感器研究进展—从传统的生物、化学、物理传感器到智能、仿生设备的应用
吴雷明*，袁茜茜，唐宇轩，s. wageh, omar a. al?hartomy，abdullah g. al?sehemi，杨军*，项元江*，张晗*，秦玉文*
广东工业大学
photonix4, 15 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00091-7
广东工业大学秦玉文教授团队联合多家合作单位对mxene材料在传感器领域的应用发展状况进行了综述。文中总结了mxene材料在表面等离子体共振传感器、气敏传感器、应变传感器、表面增强拉曼散射传感器等9大类常见传感器中的应用。除了在常规领域的应用外，还总结了mxene传感器在仿生机器人、神经网络编码、人工耳蜗等前沿技术领域的应用。该文以“mxene sensors based on optical and electrical sensing signals: from biological, chemical, and physical sensing to emerging intelligent and bionic devices”为题，近期发表于光学领域权威期刊 photonix。该论文第一作者为广东工业大学吴雷明博士，通讯作者为广东工业大学杨军教授，秦玉文教授，深圳大学张晗教授，湖南大学项元江教授。
all?fiber device for single?photon detection
全光纤单光子探测器
戴越，贾琨鹏*，谢臻达*，张蜡宝*，朱广浩，李慧，费越，郭雨晴，袁杭，王昊，贾小氢，赵清源，康琳，陈健，祝世宁，吴培亨
南京大学，合肥国家实验室
photonix 4, 7 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00085-5
南京大学吴培亨院士团队张蜡宝教授课题组和祝世宁院士团队谢臻达教授课题组联合提出了基于“埋入-平面”工艺 （bury-and-planar-fabrication），在单模光纤端面制备出超导纳米线单光子探测器。超导薄膜对衬底有选择性，研究人员采用了高质量非晶超导薄膜mosi，克服了超导薄膜在光纤端面的生长限制。超导纳米线在实现405nm-1550nm的宽谱响应，同时可以保持低暗计数（< 100 cps），低恢复时间（~ 15ns）。此外，研究人员探讨了优化光纤结构实现单光子探测器的高吸收率，展现了全光纤器件在单光子探测领域的巨大潜力。相关工作以“all-fiber device for single-photon detection”为题于2023年2月7日发表在 photonix 上。论文通讯作者为南京大学电子科学与工程学院张蜡宝教授、谢臻达教授和贾琨鹏副研究员，戴越博士和贾琨鹏副研究员为共同第一作者，论文工作得到了吴培亨院士和祝世宁院士的悉心指导。
cspbbr3/graphene nanowall artificial optoelectronic synapses for controllable perceptual learning
cspbbr3/石墨烯纳米墙人工光电突触的可控感知学习
李润泽，董毅博，钱峰松，解意洋，陈希*，张启明，岳增记*，顾敏*
上海理工大学光子芯片研究院，上海理工大学光电与计算机工程学院人工智能纳米光子学研究中心，北京工业大学光电子技术教育部重点实验室
photonix 4, 4 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00082-8
上海理工大学光子芯片研究院顾敏院士团队和北京工业大学光电子技术教育部重点实验室解意洋教授团队合作报道了一种新型的基于石墨烯纳米墙(gnws)和cspbbr3钙钛矿量子点的异质结型光电突触。采用cspbbr3量子点作为光吸收层，gnws作为半导体传输层，cspbbr3和gnws形成异质结构。异质结构的内建电场可以有效的分离光生载流子，结合gnws中的天然缺陷限制载流子转移，可以大幅延长载流子寿命，从而使器件具有较长的记忆时间和显著的光电流响应，基于该器件成功模拟了突触的多种关键特性，包括双脉冲异化（ppf）、长短程记忆等。感知学习是人脑通过学习来提升感知能力的过程。感知能力的提升，可以让我们分辨出声音、图像、嗅觉、味道、触觉里更加细微的变化。团队基于该器件模拟了人类视觉感知并识别手写数字的过程，结果显示在学习、遗忘、再学习的过程中，人脑对于手写数字的学习速度会逐渐加快、记忆时间也会延长，重新学习先前记忆的丢失信息通常需要较短的时间。该研究为未来人工智能系统实现更智能的多维度的感知学习提供了重要的参考价值。研究成果于2023年1月11日以“cspbbr3/graphene nanowall artificial optoelectronic synapses for controllable perceptual learning”为题发表于 photonix。上海理工大学研究生李润泽、博士后董毅博为本文共同第一作者，顾敏院士、陈希教授和岳增记教授为共同通讯作者。
flexible minimally invasive coherent anti-stokes raman spectroscopy (cars) measurement method with tapered optical fiber probe for single-cell application
具有锥形光纤探针的单细胞灵活微侵入cars检测方法
王通，江俊峰*，刘琨，王双，钮盼盼，刘译泽，刘铁根
天津大学
photonix3, 11 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00058-0
相干反斯托克斯拉曼散射光谱（cars）技术是一种无标记的和化学特异性强的探测方法，其在单细胞水平光学检测方面具有很好的应用前景。天津大学江俊峰教授、刘铁根教授课题组在 photonix 发表论文“flexible minimally invasive coherent anti-stokes raman spectroscopy (cars) measurement method with tapered optical fiber probe for single-cell application”。文中，作者开发了面向单细胞应用、灵活微侵入锥形光纤探针的cars探测技术。光纤探针代替传统的大数值孔径物镜实现待测目标内部的cars信号激发。锥形光纤探针可直接将cars激发光输送到待测目标内部并激发cars信号，样品的前向cars信号被激发后被接收光纤收集。实验中采用空心玻璃球模拟细胞应用场景，通过插入模拟细胞实现其中多种化学物质测量，从概念上证明了光纤探针具备探测细胞内的碳氢键及其浓度的能力。该工作将来有望用于在体活细胞微侵入检测。
liquid crystal-amplified optofluidic biosensor for ultra-highly sensitive and stable protein assay
用于超高灵敏稳定蛋白质检测的液晶增强光流体生物传感器
王子一慧，刘译泽，龚朝阳，袁知怡，沈亮，常鹏翔，刘琨，徐天华*，江俊峰*，陈又诚，刘铁根*
天津大学
photonix2, 18 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00041-1
蛋白质分析在医学研究和疾病诊断中具有重要意义。液晶作为一类敏感材料，在生物传感领域具有广阔的应用前景。天津大学刘铁根、江俊峰教授团队在 photonix 发表论文“liquid crystal-amplified optofluidic biosensor for ultra-highly sensitive and stable protein assay”。文中，作者开发了一种基于液晶放大光流体谐振器的生物传感器，并以光谱波长漂移作为传感参数。微泡结构为液晶提供了稳定的高q因数回音壁模式谐振腔。蛋白质分子触发了与光-物质的相互作用和液晶的取向转变，这两种效应同时放大了目标信息，促进灵敏的波长偏移。微泡壁厚对提高传感器的灵敏度也起关键作用。实验证明，传感平台对牛血清白蛋白的检测限达到1 fm。与传统偏光显微镜检测相比，灵敏度提高了7个数量级。此外，该工作还研究了多种蛋白质和特异性生物传感，证明了液晶增强光流体谐振器在生物检测中的潜力。
review：distributed time-domain sensors based on brillouin scattering and fwm enhanced sbs for temperature, strain and acoustic wave detection
光纤感知世界：分布式布里渊时域传感系统的研究进展
xiaoyi bao* (鲍晓毅*)，zichao zhou (周子超) and yuan wang (王远)
加拿大渥太华大学
photonix2, 14 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00038-w
分布式时域布里渊光纤传感器已广泛应用于温度和应变的测量。温度和应变与布里渊频移的线性关系使得基于布里渊增益谱映射的分布式温度和应变传感得以实现。此外，四波混频(fwm)相关联的受激布里渊散射过程可以检测到声波，其中受激布里渊散射过程在不同的传输轴通过双折射相干的相位匹配条件进行上下转换。布里渊散射可以看作是移动光栅(声子)对泵浦波的散射，在由此产生的斯托克斯波中引起多普勒频移。该过程可用于分布式温度和应变的测量，监测基于受激布里渊散射的随机光纤激光器的增益，以及激光增益介质内部的相对强度噪声。加拿大渥太华大学鲍晓毅院士团队2021年7月30日在 photonix 发表综述“review: distributed time-domain sensors based on brillouin scattering and fwm enhanced sbs for temperature, strain and acoustic wave detection”。文章介绍了基于布里渊散射的分布式时域传感系统，包括布里渊光时域反射计(botdr)、布里渊光时域分析仪(botda)和基于四波混频增强的受激布里渊散射用于声波探测的工作原理和最新进展。
end
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]]>撰稿人 | 薪胆居士
论文题目 | polarization imaging and edge detection with image-processing metasurfaces
作者 | michele cotrufo, sahitya singh, akshaj arora, alexander majewski and andrea alù
完成单位 | 美国纽约城市大学
研究背景
超构表面(metasurfaces)是由大量亚波长结构在二维平面上设计排布而成的用于操控光的相位、振幅、偏振和光谱等特性的人工结构阵列，通常也被简称为超表面。因为超表面可以通过灵活控制相位来调制波前的形状，特别适合用于成像系统设计，所以在成像研究领域也被称为超透镜(metalens)。目前，受关注比较多的超透镜研究方向包括：偏振成像、连续变焦、三维成像、计算成像、ar/vr等。
偏振成像本身是一个比较复杂的概念，在不同的领域用法不同表现形式也不太一样。在摄影领域，摄影师通常利用偏振成像镜头来滤除水域或者玻璃表面的反射光，以便于实现对水下或者橱窗内目标的清晰拍摄。在军事领域，采用特定偏振光照射雾气，利用偏振成像滤除浅层雾气中的带有偏振的散射光，可以实现一定程度的透雾成像，防止雾天偷袭。在生物医学领域，偏振成像多用于病灶组织识别，例如癌组织。基本原理是：采用已知斯托克斯矢量的光照射病灶，通过偏振成像测量病灶处后向散射光的斯托克斯矢量，利用入/出射光的斯托克斯矢量计算出病灶处的米勒矩阵，根据米勒矩阵中的特征元素在病灶处的空间分布实现癌细胞和健康细胞的精准区分，以便于医生手术。
总而言之，虽然形式各异用法也有所区别，但所谓偏振成像必然是利用了光的偏振特性来实现的。超透镜具有灵活的偏振调控能力，可以提高偏振成像的效率，降低系统的复杂度，从而在这一领域中受到了广泛的关注。
论文导读
信息和图像处理技术在当今的信息社会中有着极为重要的作用。通常而言，图像处理都是通过电子运算来实施的。具体来说：首先要用相机拍摄目标的数字图像或者是把已有照片数字化，然后通过手机、嵌入式系统或者电脑等电子系统来进行处理。随着社会的发展，微博、抖音、朋友圈等社交类软件上每天都会产生大量的视频、图片和文字，对信息和图像处理的需求呈现指数级增长趋势。当前基于电子系统的信息和图像处理方式在面对这些混合式大数据的处理任务时，已经有些力不从心。因此，利用光学手段直接实现瞬时图像处理的思路重新引起了广大科研人员的关注。
最常见的光学图像处理系统是基于傅里叶光学的图像频域滤波处理技术。可以利用凸透镜、光栅等光学元件瞬时完成图像的低通滤波去噪等处理过程。但是常规的光学元件的尺寸都比较大，且为了保证光轴对齐常需要格外的机械结构辅助，因而不利于集成化小型化设计。基于超表面的光学器件是解决这一问题的一个可行方向。
美国纽约城市大学前沿科技研究中心的andrea alù等人设计了一种单层硅超表面，可以在二维图像上产生有效的拉普拉斯运算，实现基于光学的图像边缘提取；同时结合光的偏振控制可以根据图像中边缘的走向，对某一类边缘进行单独提取，进一步增加了图像处理的可操作性。相关成果以polarization imaging and edge detection with image-processing metasurfaces为题发表在optica上。
技术突破
该文所设计的基于超表面的图像边缘提取方法如图1所示，其原理是通过求取输入图像的二阶导(即拉普拉斯变换)实现图片的边缘增强。在傅里叶光学中，拉普拉斯变换是由高通动量滤波器来实现的。
图1 (a) 边缘检测用超构表面的工作原理图。入射图像本身沿x方向偏振(绿色实心图)，照射到超表面(灰色元件)上时分解为s波和p波。输出的图像从光强分布的角度上来看对应输入图像的边缘(绿色空心图)，但各个边缘上的偏振态有一定差异(红蓝彩色图)。(b)-(f) 带有强偏振不对称性的超表面可以实现‘方向性’边缘检测。图中黑色箭头为入射光的偏振方向。图像是超表面的直接输出，边缘的亮度是由光和超表面的相互作用造成的，没有任何附加的偏振器件。
根据傅里叶光学，输入图像可以看作是一系列向不同方向传播的平面波的集合。图像在xy平面上的电场分布为fin；某一方向的平面波的波矢量用k||表述；定义光轴方向为z轴。入射光可以根据傅里叶光学分解为s波和p波，其中s波的偏振方向垂直于光轴z且与入射图像和超表面平行。
图像发出的每束平面波的电场矢量可以表述为：
其中，fin顶部的‘~’代表傅里叶变换，ein代表电场的方向矢量；k||顶部带有‘^’后代表单位矢量即光传播的方向矢量，脚标z代表矢量的z分量，此外这里省略了一个总的乘法因子。
光与超表面相互作用后，输出光为：
其中，tij(k||)代表共极化和交叉极化传输系数(复数)。将公式(2)的光场通过傅里叶逆变换即可以得到输出图像。因此，超表面对图像的处理过程主要取决于：(i) 输入图像fin的傅里叶变换；(ii) 超表面的传输函数tij(k||)；(iii) 入射光的偏振态ein。
例如，利用数值模拟设计各向同性且偏振无关的边缘检测超表面时，传输函数要满足：
如图1(a)所示，使用沿x方向偏振的光产生入射图像时，输出的结果边缘清晰，光强分布均匀，但各个边缘的偏振态却不同，水平方向的边缘是s波(蓝色)，竖直走向的边缘是p波(红色)。由此作者意识到，通过调整超表面的偏振响应，可以选择性地只增强部分边缘。
例如在超表面的传递函数中加入很强的偏振非对称性：
代入公式(2)，得到输出光场：
因为公式中叉乘运算的关键项，所有平行于ein的傅里叶分量都无法通过超表面，相当于在频域像面上实现了在垂直ein方向上的滤波。因而，在输出图像中表现出了单向滤波的效果，即只有平行于入射光偏振方向的边缘才会被增强并检测出来，如图1(b)到(f)所示。如果让超表面仅对p波响应，即传递函数中仅tpp不为0，那么只有与入射光偏振方向垂直的边缘才会被检测出来。
实际制作的超表面的单元结构如图2(a)所示，首先在玻璃基板上固定一层硅薄板，然后在硅薄板上蚀刻出周期性的三角形气孔结构。通过改变尺寸α、孔半径r和薄板厚度h就可以控制超表面的极化响应。通过对这三个参数的遍历分析，作者通过数值模拟确定在α=924nm、r=265nm、h=315nm时，超表面成像的数值孔径高达0.35，且对s波有理想的类拉普拉斯响应：
作者利用标准的光刻技术制作了超表面样品，并用图2(b)所示实验装置进行了测试。实验所用图像由照明光源和铬掩模组成。
图2 (a) 本文所述超表面的单元结构。(b) 实验装置示意图。
测试结果如图3所示。在单色光照明下，入射光透过铬掩模中镂空的图案部分(如图3e所示)，进入超平面。铬掩模对各个不同波长光的透射率分布详见图3(a)。实验时，单色光源的中心波长为1490nm，如图3(a)中灰色部分所示，可以保证除镂空部位外没有光透过掩模板进入后续光路。
当光正入射时，超表面的响应与入射光的偏振态无关。但当光斜入射时，超表面对s波和p波的响应表现出了明显的差异性，如图3(b)到(d)所示。其中s波的透射率最高能达到81%左右，p波的透射率则不超过0.12，实现了设计目标。与此同时，图3(c)和(d)也表明了超表面具有优异的各向同性响应。用非偏振光入射时偏振响应可以忽略，超平面仅仅起到边缘检测的功能，因此可以获得图像边缘的清晰图像，如图3(f)所示。图像边缘的亮度几乎是背景的10倍(如图3g所示)，表明输出图像具有很好的对比度。当入射光本身具有偏振时，超平面的偏振响应发挥了应有的作用，只有与入射光偏振方向一致的边缘得到了强化，如图3(h)到(k)所示。
图3与偏振相关的边缘检测超表面测试结果。超表面的单元结构如图2(a)所示，实验装置如图2(b)所示。(a) 测试用图像掩模板对各个波长入射光的透射谱。(b) φ=0时，s波(蓝色)和p波(红色)透射幅值随θ变化的曲线。图中圆点为实验数据，直线为拟合结果。(c)和(d)分别是超平面中对s波和p波的传递函数tss(kx,ky)和tpp(kx,ky)。图中圆形的虚线对应na=0.34。(e) 原始图像，图中标尺为30微米。(f) 用非偏振光照明时，超表面的输出图像。(g) 图3(f)中白色虚线上的光强分布曲线。(h)~(k) 用不同偏振方向的光入射时，超表面的输出图像。
为了进一步研究该超表面在线偏振光入射下，图像中不同方向边缘的透过率，作者定义入射图像中的最大亮度为1将其归一化后重新分析了图3(e)到(k)的实验结果。若定义峰值透过率为：
则ηpeak的值约在3%至7%之间。当然，从理论上来看如果将超平面设计成对偏振不敏感的纯粹边缘提取器件可以进一步提高透过率，即输出图像的亮度。
作者顺势利用数值分析对偏振不敏感的超平面进行了设计，最优结果表明其尺寸为α=785nm、r=153nm、h=273nm，实验结果如图4所示。从图4(b)中可以看出，斜入射时，s波和p波的传递函数均随着入射角的增大而增大，基本符合设计要求：
与图3的设计相比，数值孔径有所减小，在大角度下的各向同性也有所下降，但周期对称性还是不错的，如图4(c)和(d)所示。话说回来，通过边缘提取实验，证实了该超平面对不同偏振方向的线偏振光以及左旋/右旋圆偏振光入射下的图案都可以达成较好的边缘提取效果，边缘线条完整清晰。与此同时，所有实验的峰值透过率ηpeak均高于10%，有明显的提升。这表明了偏振无关的超平面可以实现高质量，高度各向同性和偏振无关的边缘检测。
图4偏振无关的边缘检测超表面测试结果。(a) 测试用图像掩模板对各个波长入射光的透射谱。(b) φ=0时，s波(蓝色)和p波(红色)透射幅值随θ变化的曲线。图中圆点为实验数据，直线为拟合结果。(c)和(d)分别是超平面中对s波和p波的传递函数tss(kx,ky)和tpp(kx,ky)。(e) 原始图像，图中标尺为30微米。(f) 在不同偏振态的入射光下，输出的边缘图像在图(g)中白色虚线所示位置的光强分布曲线。
观点评述
该文提出了一种利用超构表面实现偏振相关的边缘提取的新思路，并进行了较为详细的理论分析。通过对超表面传递函数的设计，可以实现对图像中沿着某一方向分布的边缘的单独提取；且这一提取只与入射光的偏振方向有关，而与边缘在图像中的位置无关。
作者在提出思路后，也给出了超构表面的结构和设计方法。通过调整超表面单元的三个结构参数可以改变其传递函数，进而实现偏振无关的超平面和具有明确偏振响应的超平面两种不同的器件。偏振无关的超平面可以对任意图像进行边缘提取，且图像透过率与目前已有的类似设备相似。偏振相关的超平面则可以根据入射光的偏振方向对特定边缘进行提取，实现了边缘和方向双约束的特征提取。
与此同时，基于超表面的光学元件本身就是集成化小型化的；而且，所有的光学过程都是由超构表面本身完成的，不需要额外的光学元件或机械结构辅助。因此该论文的成果对基于光学的图像处理领域的发展具有较强的推动作用。
本文出处
发表于：optica
论文链接：
https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-10-10-1331&id=540646
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photonix 已被sci、ei、scopus、doaj、proquest、cnki、inspec、dimensions等10多个数据库收录。2022年6月获得首个影响因子19.818，位列q1区。同时进入《2022年中国科学院文献情报中心期刊分区表》，位列物理与天体物理大类和光学小类双一区，为top期刊。中国科协首次颁布“光学工程和光学领域高质量期刊目录”photonix 位列t1级。
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被“星光”导弹击中瞬间，机体一分为二
【据美国the drive网站2022年3月28日报道】此前，乌克兰宣布英国提供的“星光”（starstreak）便携式防空系统（manpads）已准备好并将立即投入使用。随后据乌克兰报道称，该英国最先进的便携式导弹系统在乌克兰战场上击落了一架俄罗斯攻击直升机，该直升机的尾部在被“星光”导弹击中后，瞬间被切成两半并从空中坠落。
“星光”导弹
“星光”导弹是一款由英国泰利斯公司研发制造的短距便携式防空导弹系统，可以从陆地、海上或空中平台发射，导弹飞行速度可达3马赫，最大有效射程为7000米。在对目标攻击的最后阶段，弹体内会释放三个子弹头。每个子弹头都携带一个破片杀伤战斗部。
“星光”发射瞬间
“星光”采用激光驾束制导，操作员在光学稳定瞄准器中检测到目标后立即发射导弹。瞄准单元将两束激光投射到目标上，导弹上的传感器在撞击前计算相对位置。这些激光束的强度足够低，目标飞机无法检测到它们。传统的激光制导方法是用单光束瞄准目标，这种制导方法采用双激光跟踪更准确，更容易对抗移动目标。“星光”不会被耀斑或其他热源欺骗，它能够攻击较小的目标，包括红外制导导弹无法探测到红外信号的目标。
（天津津航技术物理研究所 张宁宁 秦茜蓉）
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mems驱动透镜
【据美国物理组织网站2022年2月17日报道】挪威sintef研究中心已开发出一种可将电压施加在压电薄膜上改变焦距的超透镜。这种镜头非常紧凑和轻巧，可适用于便携式医疗诊断仪器、无人机的3d测绘以及其他需要小型化的应用。
这种低功耗、超紧凑型变焦镜头可用于对系统尺寸、重量和成本要求高的传感器和成像技术。此外，在超表面上实现精确可调性，开辟了全新的操纵光的方法。
sintef证明，使用压电mems驱动可以在超表面中产生非常小的受控位移，从而改变表面等离子体共振来影响光路。现在，该公司使用相同的方法来演示采用压电锆钛酸铅(pzt)膜可以产生更大位移。
超表面与mems技术结合
研究人员利用带有纳米结构图案的平面来操纵光线，制造了这种新透镜。这种透镜可以将多个功能集成到一个表面，也可以使用标准的微纳制造技术完成低成本批量制造。
到目前为止，大多数包含超表面的系统都是静态的，这意味着光学功能会被锁定。然而，许多对相机、3d激光雷达系统和全息显示器至关重要的光学组件都需要自适应性。
在传统光学系统中，可调谐性或自适应性通常是通过使用体积庞大且耗电的组件（如步进电机、旋转器或磁铁）来实现的。为了在较小规模上创造这种能力，研究人员使用了mems技术。这些基于芯片的电控机械可移动部件的速度快、功率小，还与大批量加工技术兼容，可降低光学系统的尺寸、成本和重量。
改变焦距演示实验
该项目将一个300×300μm的超透镜放置在一个方形硅芯片上，该芯片本身悬挂在一个pzt薄膜制成的膜环中。在pzt膜上施加电压会使其发生机械变形，从而移动中心硅芯片。根据该项目发表的论文称驱动环被分成两个同心组，每组三个电极。
研究人员为了演示mems超表面如何起到变焦透镜的双重作用，在mems超表面之后放置了第二个超表面透镜。通过mems位移改变透镜之间的分离距离，可以使研究人员对透镜焦距进行双倍调节。施加23伏电压可以使pzt膜移动超表面7.2μm，产生的焦距变化约为250μm。
未来的工作将使用具有更强聚焦能力的超透镜，并优化mems设计以实现更长的驱动行程，更大规模的可调谐性使该设备可用于在组织的不同深度对神经元或血管成像。
（天津津航技术物理研究所 王海明 靳婷）
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以色列ophir optronics solutions公司致力于设计和制造用于无人机的高性能中波红外和长波红外镜头组件，公司生产的低swap（尺寸、重量和功率）红外变焦镜头成为无人机热成像有效载荷和前视红外(flir)相机的理想选择，可满足国防、安全与监控和其他新兴市场等应用的需求。
supir 50-1350mm
红外相机镜头supir 50-1350mm f/5.5是一款中波红外连续变焦镜头，具有27倍电动变焦比，探测距离超25 km。折叠式变焦镜头专为稳定的无人机有效载荷和万向架而设计，提供高分辨率的识别能力，可在整个变焦范围内保持聚焦和视线(los)稳定。
该镜头采用独特的折叠光学设计，可减少占用空间，与高分辨率1280×1024、15 μm像元间距的探测器兼容。它适用于机场安全、边境巡逻和气体泄漏检测等商业和国防应用。
supir 28-850mm
红外相机镜头ophir supir 28-850mm f/5.5是一款中波红外连续变焦镜头，可在动态和恶劣环境中为无人机有效载荷提供高分辨率成像。采用独特的紧凑型折叠设计和可延长使用寿命的高耐用涂层。
该镜头具有长焦距和出色的变焦比，探测距离超过24 km，与高分辨率1280×1024、15 μm像元间距的探测器兼容。
lightir 20-275mm
lightir 20-275mm f/5.5是ophir公司最小、最轻的中波红外连续变焦镜头，重量仅为264 g。它采用独特的光机设计，可提供约15 km的远程探测能力。该镜头可使用高耐用性或低反射硬碳增透膜。
lightir 16-180mm
lightir 16-180mm f/3.6是一款轻型、结构紧凑的中波红外连续变焦镜头，适用于战术无人机云台等swap受限应用。它针对高分辨率640×480、像元间距10 μm的fpa探测器进行了优化，可以探测超过13 km范围内的车辆。
该镜头采用独特、高效的折叠光学设计，在恶劣环境中具有接近衍射极限的性能。该镜头可在整个变焦范围内提供清晰的聚焦，解决了视线(los)稳定和无热化等关键问题。
lightir 15-75mm
热成像镜头lightir 15-75mm f/1.2是一款电动聚焦镜头，针对像素尺寸为10-12 μm的非制冷长波红外相机进行了优化。重量仅为320 g，可以探测超过7 km范围内的车辆。
该远摄变焦镜头具有被动式无热化特点，在-32 ~ 70°c温度范围内具有出色的成像性能，可以使用高耐用性或硬碳增透膜。
（天津津航技术物理研究所 张宁宁）
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]]>前 言
近二十年来，无人机热潮席卷全球。其具备机动灵活、不怕伤亡、隐蔽性强、效费比高等优点，能够快速部署到军队无法或不便涉足的恶劣环境中，长时间、高强度地执行各种复杂、艰巨的作战和保障任务。军用无人机的作战效能经历了阿富汗、伊拉克、也门、利比亚、加沙以及最近的俄乌战争的实战检验，已成为现代战场中不可或缺的重要装备。高、中、低空和远、中、近程等各型军用无人机可根据需求执行情报收集、侦察监视、跟踪定位、目标打击、毁伤评估、中继通信、信息对抗、战场搜救等战略和战术任务，从空中监视，到察打一体，再到舰载起降，其军事使命和作战领域在不断拓展。
作为无人机的“眼睛”和部分“头脑”，光电载荷是实现战场信息获取、态势感知和制导武器引导的关键装备，在重量和成本上均占据了较大比重。其工作方式高效多样，可以在战场上空进行高速扫描，也可低速飞行或者悬停凝视，为部队提供实时情报支持。
光电载荷利用目标和背景反射或辐射光波的差异来实现对导弹、飞机、军用车辆、作战部队等军事目标的持久性大范围实时监视、目标识别、打击评估等多样化需求，具有隐蔽性强、分辨率高、谱段广、对隐身目标探测能力强、搭载平台多样、体积小、重量轻、功耗低等技术优势。其从探测波段上可分为可见光、红外、激光等，现役装备大多采用多波段复合模式，通过不同波段的传感器配合，可以在作战中达到协同探测、协同识别和协同导引的目的。
典型的外军现役无人机载光电装备包括了美国flir公司的star safire光电侦察转塔、雷神公司的“全球鹰”光电侦察载荷和an/aas-52多光谱瞄准系统、洛马公司的“军团”和“狙击手”先进瞄准吊舱、logos技术公司的sprite轻型多模式侦察吊舱、加拿大l3harris wescam公司的mx-15/20/25多传感器转塔、以色列拉斐尔公司的reccelite侦察吊舱、elbit公司的amps ng多传感器载荷等。
star safire hd光电侦察转塔
图1 star safire hd光电侦察转塔
美国flir系统公司生产的star safire hd光电侦察转塔最多可以同时装载8种传感器，包括1280×720中波insb红外焦平面传感器、1920×1080高清彩色可见光传感器、微光传感器、短波红外传感器、人眼安全激光测距仪、夜视镜兼容宽覆盖激光照明器、激光指示器和数字组合惯性测量组件(gps /imu)。其中可见光和红外成像可以实现×120倍光学连续变焦（视场分别为 29°～0.25°和40°～0.35°），满足大视场搜索与小视场目标识别的需求。通过增加传感器组件，star safire侦察系统升级为brite starⅱ瞄准转塔，军用编号为an/aaq-22e，已装备mq-8b“火力侦察兵”无人直升机。
“全球鹰”光电侦察载荷
图2 “全球鹰”光电侦察载荷
“全球鹰”侦察系统由综合传感器套件（eiss）以及光电接收单元（eeru）构成，综合传感器套件借助气象合成孔径雷达和移动目标指示器、高清可见光相机、第三代红外传感器和通用的信号处理器提供侦察图像，可以满足白天、夜晚、甚至恶劣天气情况下区分各类型车辆、飞行器、人员、导弹的需求。其中的光电载荷具有广域搜索侦察与目标精确定位能力，采用全反射式双波段共孔径光学系统成像，并利用高精度两轴稳定平台和快速反射镜全数字复合控制技术，实现广域扫描搜索、目标检测、高精度稳像及像移补偿。
sprite轻型多模式侦察吊舱
图3 sprite轻型多模式侦察吊舱
logos技术公司研发的轻型多模式“战术光谱和侦察成像”(sprite) 吊舱集成了超轻型“红风筝”广域运动成像(wami)传感器、高清侦察相机和短波红外高光谱传感器，在3km飞行高度上的对地分辨率分别为0.4 m、0.05 m和2 m，其中wami传感器可对8.7平方公里的区域进行成像。短波红外高光谱传感器为640×480的铟镓砷焦平面阵列，光谱分辨率大于130波带每波段。吊舱还配备了一个手掌大小的“多模式边缘处理器”(mmep) ，能以极高速度（广域运动图像每秒10亿像素、高光谱图像每秒300万光谱）处理不同类型数据，使3种传感器可以相互指示，大幅提高了无人机发现、识别、跟踪目标的能力。sprite吊舱还可集成激光测距仪、激光雷达、信号情报传感器等其他装备，未来将配装美国海军rq-21a“黑杰克”小型战术无人机，通过搭载不同配置的sprite吊舱，以灵活多变的无人机集群方式，完成战场情报、监视与侦察任务。
wescam mx-20光电侦察转塔
图4 wescam mx-20光电侦察转塔
l3harris wescam公司的mx系列侦察转塔包括mx-15/20/25等型号，采用了五轴稳定和部件分隔等措施实现镜头的稳定性。以mx-20为例，转塔内部最多可安装7种高性能传感器，包括1个1080p高清中波红外传感器、1个8.6-154mm连续变焦1080p高清彩色可见光相机、1个日光传感器、1个微光传感器、1个激光测距仪和2个激光照明器。所有传感器共享同等水平的稳定性能，且在替换现场可更换单元（lru）时无须校准。2020年2月，通用原子航空系统公司和l3harris wescam公司成功将mx-20光电转塔集成到了mq-9捕食者b系列无人机上，以提供先进的isr和记娱乐官方旗舰的解决方案。mx-15d还曾配装土耳其bayraktar tb2无人机。
俄罗斯“猎户座”光电吊舱
图5 俄罗斯“猎户座”光电吊舱
“猎户座”具有两个有效载荷舱。前机身内部舱段中的陀螺稳定平台上配备了侦察瞄准光电系统，该系统包括两个热成像仪，一个广角电视摄像机和一个激光测距仪目标指示器。机身中央内部舱段的电磁波穿透罩内安装了紧凑型phazotron mf-2x波段多功能雷达，信号情报系统、及用于电子战的干扰器。这让猎户座无人机作战半径达到了250km，并可在低能见度的天候条件下，全天候正常工作。
reccelite xr光电吊舱
图6 reccelite xr光电吊舱
以色列拉斐尔公司的reccelite侦察吊舱提供多光谱、多用途、实时防区内外侦察，已被集成到苍鹭1和死神无人机上。2021年底，拉斐尔公司完成第三代reccelite xr模型的开发和现场测试，探测范围扩展到80km以上，具有防区内和防区外操作模式。它有一个增强的传感器套件，具有四种波长传感器：可见光、近红外、中波红外和短波红外，提高了图像分辨率，具有实时视频、先进的视线稳定功能，并配备先进的图像处理算法和ai功能，支持广域持续监视。
先进多传感器有效载荷系统
图7 先进多传感器有效载荷系统(amps ng)
以色列elbit系统公司推出的新一代先进多传感器有效载荷系统(amps ng)，在现有的日间可见光传感器上增加了短波红外传感器，并采用了双前视红外传感器设计，以克服高湿度、烟尘或灰尘环境的干扰。在2020年初的飞行测试中，新系统能够在距离25km以外的中波红外通道中生成足球比赛的高分辨率图像，并在数十公里的短波红外通道中对hermes 900无人机进行空中目标跟踪。amps ng完全符合极端运行条件的要求，目前正在欧洲空军的无人机上进行最后的整合和飞行测试。
小 结
光电载荷是为提升无人机的作战性能服务的，其发展方向与无人机的战场生存能力息息相关。未来军用无人机的核心特征是人工智能、高察打概率、高速长续航、隐身、低成本可消耗、蜂群作战、有人机/无人机协同作战以及作为空天地海全域态势感知的空中中坚力量，因此光电载荷面临着前所未有的挑战：
1.成像系统方面：为满足“看得广、看得远、看得清、跟得准”等要求，并提高全天时全天候（尤其是夜晚、雨、雾、雪、霾等恶劣环境 ）和复杂目标特性（弱小、高速、伪装等） 条件下的探测和识别能力，光电传感器需要向着多波段、多光谱、大面阵、高灵敏度、高帧频等方向发展。
2.伺服机构方面：成像系统需要工作在稳定的平台上才能发挥最大效能，因此光电载荷必须具有超强的隔离载机扰动能力和高精度稳像能力。另外，通过与内置的gps/imu组合惯导模块配合，实现高精度自主地理引导，目标位置、速度和运动方向等特征测量，自动目标跟踪，多视轴自动校准等功能也需要伺服机构的性能升级。
3.信息处理方面：随着搜集到的数据量呈现井喷式增长，光电载荷需要快速对海量多维数据进行分析处理，并从中提炼出有价值的信息，准确辨别出目标并进行稳定的跟踪导引。多光谱成像、三维成像、单光子成像、偏振成像、压缩感知、超材料等新兴探测体制的应用也意味着对信息处理能力的要求愈发严苛。
4.轻型化、低成本方面：随着光电装备技术体制和传感器种类的更迭，其体积、重量、成本也在快速增长，一方面限制了在无人机上的搭载应用，另一方面阻碍了整个平台总体性能的提高。开展新体制和光机电一体化总体设计和制造技术研究，是未来装备发展的重要方向。
5.智能化、综合化方面：为了适应目标多样化、环境复杂化、任务多样化带来的严峻挑战，光电载荷将以全景感知、光电对抗、自主收集、传递和处理情报、多机网络化协同为特征，向着多任务综合化（监视侦察、探测预警、告警对抗、目标搜索识别、目标定位跟踪、目标瞄准打击、打击效果评估等）和行动决策智能化方向发展。
随着载机平台作战性能和作战模式的进步，军用无人机的光电载荷将向着精准化、轻小型化、智能化、综合化方向发展，成为重要的信息收集、分析、处理和执行节点。
（天津津航技术物理研究所 张洁）
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太赫兹图像增强器“thz-i.i.”
【据optics.org网站2022年3月21日报道】滨松光子公司（hamamatsu photonics）开发出“世界首款”太赫兹图像增强器，该设备能够进行实时无损成像，适用于食品异物检测和人体扫描等领域。
“thz-i.i.”图像增强器基于滨松多年来研发的成像技术，具有高分辨率和快速响应等功能，允许对通过目标物体传输或从目标物体反射的太赫兹波脉冲进行实时成像。这种太赫兹图像增强器还可以通过改变天线设计来匹配所需的应用，从而可对任何频段的太赫兹波成像。
“thz-i.i.”简介
“thz-i.i.”主要参数
图像增强器是为在星光下夜视开发的图像增强管。典型的图像增强器包括将入射光转换为电子的光电阴极、放大电子的微通道板以及将电子转换为光的荧光屏，这些都密封在真空管中。
通过选择光电阴极材料，可以将入射光（包括可见光和不可见光）转化为电子，然后在真空中倍增，可实现高速、高分辨率和高灵敏度成像。
滨松光子一直在与丹麦科技大学合作进行光电转换技术研究，利用小型超材料天线将太赫兹波转换成电子。这种光电转换技术也应用于滨松的成像技术，在“thz-i.i.”输入窗口的内表面形成超材料天线。该公司还重新设计了天线结构，可提高将太赫兹波转换为电子的效率——使电子在真空中有效地倍增。
该图像增强器有望扩大无损检测的应用范围。例如，可在食品生产中快速检测指甲和薄膜等异物，以及使用传统x射线检测不到的污染物。由于太赫兹波对人体无害，“thz-i.i.”也有望用于在火车站检票口和活动场馆入口进行安全检查的人体扫描仪。在科学研究中，“thz-i.i.”将用作获取太赫兹光束轮廓或调整太赫兹光学系统的工具。
（天津津航技术物理研究所 靳婷）
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超视距激光通信几乎不受干扰和拦截，并且可以快速传输大量数据
【据vnexplorer网站2022年4月7日报道】美国空军的afwerx计划正在资助美卫星子系统制造商space micro公司开发一款激光通信吊舱，以实现飞机和在轨卫星之间的超视距激光通信。
space micro公司将该项目称为deformo，并表示他们的目标是开发一种“可以部署在各种美国空军飞机上的空对空激光通信吊舱”。
space micro公司所面临的首个挑战便是克服大气湍流，这种湍流会在飞机和卫星通信的过程干扰所传输的信息。为了消除大气湍流的影响，space micro公司正在使用约翰霍普金斯大学专为美国国家航空航天局开发的专利技术——“双自适应反射镜技术”(dual-adaptive mirror technology)，该技术使用可变形的反射镜来传输不受阻碍的激光信号。
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deep learning-enabled compact optical trigonometric operator with metasurface
基于超构表面实现超高速三角函数运算
赵子涵，王岳，管春生，张狂，吴群，李浩宇*，刘俭，shah nawaz burokur*，丁旭旻*
哈尔滨工业大学，univ paris nanterre
photonix3, 15 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00062-4
随着信息和通信技术的更新迭代，海量的数据包括语音、图像等多媒体信号需要被实时处理和传输，同时伴随着大量的函数运算操作，传统的电子计算系统在运行速度和功耗等方面已经遇到瓶颈。基于光子的计算方案为突破传统计算系统在处理速度和并行计算能力上的限制提供了一条可行的途径。哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院和法国univ paris nanterre合作团队提出了可超高速执行四种基本三角函数运算（正弦、余弦、正切、余切）的紧凑型光学三角函数运算器，突破了传统电子计算系统执行函数运算时在处理速度和设备功耗等方面的限制，以“深度学习驱动的基于超表面的紧凑型三角函数运算器”（deep learning-enabled compact optical trigonometric operator with metasurface）为题，于2022年7月12日发表在 photonix 上。
intelligent designs in nanophotonics: from optimization towards inverse creation
人工智能赋能的纳米光学设计：从被动优化到逆向创造
王宁，严巍，曲俞睿，马思骐，李子青*，仇旻*
西湖大学
photonix2, 22 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00044-y
近年来，使用人工智能算法设计超构表面成为一个蓬勃发展且极其活跃的科学议题。该议题涉及到诸如纳米光子学、智能算法等领域，深度融合了多种前沿学科。为了梳理该交叉领域发展现状，并为初学者提供入门基础，西湖大学仇旻教授课题组联合李子青教授课题组在 photonix 期刊发表题为“intelligent designs in nanophotonics: from optimization towards inverse creation”的综述文章。文章首先以光学超原子（meta-atom）的光谱调控为例，简要介绍两大类算法框架（即传统优化方法和深度学习）的工作原理。然后，按照从简入繁的顺序，系统性总结了算法辅助设计在超表面透镜（meta-lense）、超表面光栅（meta-grating）、微纳分光镜（beam splitter），片上耦合器（on-chip coupler）、光学干涉单元（optical interference unit）、光学衍射神经网络（optical diffractive neural network）等诸多光学微纳器件中的应用与进展。最后，综述进一步讨论了包括算法应用场景、纳米结构数据采集困境和算法基准测试等问题，并期冀ai辅助设计的光学系统能够在未来光计算中大放异彩。此外，文章特别总结了用于光学纳米结构设计的开源代码包，供广大师生参考、使用。
the challenges of modern computing and new opportunities for optics
华为cri光计算团队：现代计算与光学的跨界机遇
李冲，张翔，李静伟，方涛，董晓文*
华为中央研究院
photonix2, 23 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00045-x
近年来模拟光计算领域逐渐受到关注，由于光计算属于光电技术与电计算的交叉领域，了解现代计算领域的当前概况，从光电混合的系统性视角重新审视回顾具有必要性。2021年9月9日，华为中央研究院董晓文博士光计算团队在 photonix 期刊最新发表题为“the challenges of modern computing and new opportunities for optics”论文。文章从传统计算的著名摩尔定律发展切入，概述当下后摩尔时代遇到的困境，引出当前光计算研究的立意点，然后从矢量/矩阵操作、光学蓄水池计算、光伊辛机三个方向回顾了当前光计算的最新进展。最后一章作为本文一大亮点，首次深入系统地分析光计算的算力、能耗以及精度的影响因素，算力方面指出光子独有的加速因子，能耗方面以单位算力下耗能作为重点，进一步指出关键制约因素与和记娱乐官方旗舰的解决方案，精度分析部分明确区分数据信息与物理模拟量，细致分析误差来源及其影响，旨在为读者提供一种分析工具与框架，从光电系统视角分析系统收益，为光计算架构的设计更具实用性提供参考。最后也总结了光计算面临的挑战并提供未来发展的建议。
research progress in optical neural networks: theory, applications and developments
光学神经网络研究进展：理论，应用与发展
刘佳，吴秋昊，隋修宝*，陈钱，顾国华，王利平，李升才
南京理工大学
photonix2, 5 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00026-0
人工智能是当今计算机科学最为活跃的领域之一，在机器视觉、自动驾驶、目标跟踪及自然语言处理等领域有着重要应用。然而，传统的人工神经网络模型采用冯诺依曼型的计算原理，以集成电路芯片作为载体完成计算任务，同时受制于电信号互相干扰、能耗和物理极限等问题。近年来，光子技术发展迅猛，相较于电子，光子速度快、信息携带能力强，并具有高度并行性和强抗干扰性，在信息传输、光计算等方面具有极大的优势。因此相比在传统电子计算机上用软件实现的方式，神经网络模型与光子技术的结合，将更有利于大带宽、高传输信息量、超高速和超低功耗的信息处理，突破技术瓶颈。南京理工大学隋修宝教授团队于2021年4月19日在 photonix 期刊在线最新发表论文“research progress in optical neural networks: theory, applications and developments”。本综述论文主要聚焦于神经网络在光学领域的实现，包括线性操作、非线性激活的理论和光学实现途径、以及特色训练方式，并指出光学神经网络发展中面临的挑战和未来可能的发展趋势。
end
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]]>撰稿人 | uno lab
论文题目 | nonlinear plasmonics: second?harmonic generation and multiphoton photoluminescence
作者 | 王纪永*，张磊，仇旻*
完成单位 | 杭州电子科技大学电子信息学院，西湖大学工学院，浙江西湖高等研究院前沿技术研究所
研究背景
自maiman研制出第一台激光器后，各种激光设备相继问世，非线性光学也应运而生。1961年，franken等人用波长为694.3 nm的红宝石激光在石英晶体中激发出了347.15 nm的光学二次谐波信号，标志着非线性光学的诞生。发生光学非线性，往往包含诸多效应，例如光学克尔效应、四波混频、拉曼放大、受激布里渊散射、多光子吸收等。非线性光学作为现代光学和光子学的重要组成部分，涵盖许多前沿性的应用，诸如光学谐波产生、激光频率调制、超快光开关、光学探测及光学成像等。通常，非线性光学晶体的固有非线性光学系数很低，一般以增加作用长度来提高非线性转换效率。然而，增大作用长度很难适用于集成微纳光电子器件的发展。因此，在微纳尺度下提高弱光非线性转换效率，并探索其潜在应用是非线性光学发展的一个重要分支。
表面等离激元是一种存在于金属和电介质界面，由自由电子和外界电磁场相互作用形成的集体电磁振荡。它可以将电磁波紧密地束缚在金属纳米结构周围，并在亚波长的局域空间内形成巨大的电磁场增强，从而极大地促进光与物质相互作用。因此，它可用来增强非线性光学效应的同时缩小非线性光学器件的尺寸。近年来，将表面等离激元亚波长范围内的电磁场束缚特性与非线性光学结合起来，形成了一个新的研究领域，即非线性等离激元光子学。
论文导读
1974年，simon等人尝试在表面镀银的三棱镜上激发二次谐波（second harmonic generation，shg），观察到当入射角与表面等离激元共振角相吻合时，反射的shg强度增加了几个数量级，首次发现表面等离激元可以增强shg。由此可见，利用表面等离激元共振来增强非线性光学效应的关键在于使激发光或者倍频光的频率与表面等离激元共振频率相匹配，以达到激发增强或者出射增强的效果。尽管非线性等离激元方兴未艾，但是仍然由于产生机理认识不统一、本征响应弱、增强机制单一，致使实际集成应用的器件较少。近日，来自杭州电子科技大学电子信息学院和西湖大学的研究团队对近十年非线性等离激元学的产生机理、增强机制以及潜在的应用展开系统回顾与分析。相关成果于2023年10月5日以“nonlinear plasmonics: second?harmonic generation and multiphoton photoluminescence”为题发表于photonix。
主要研究内容
非线性光学效应作为微纳光子学的重要组成部分，近年来引起了科学界的广泛研究，在诸多前沿领域得到应用，例如超快电光、全光调制、超灵敏检测以及高分辨率和非侵蚀性生物成像等。这种光学效应高度依赖于光场强度，在强的光场强度范围内，光与物质之间的相互作用变得极为明显。金属纳米结构中的等离激元共振所带来的场增强促进了非线性光学过程，包括二次谐波产生（shg）、双光子光致发光、三次谐波和高次谐波产生、四波混合以及多光子光致发光（multi -photon photoluminescence，mpl）。迄今为止，已有多篇关于非线性等离激元的综述论文，对相干非线性过程进行了及时的概述，而非相干过程尚未得到足够的重视。
本文系统地讨论了shg和mpl辐射的基本物理规律，对非线性等离激元学中关键参量与非参量光学过程的产生机理、增强机制以及潜在应用展开系统回顾与分析，如图1所示。以二次谐波产生（shg）与多光子光致发光为例，作者详细阐述了shg过程中基频共振、谐波共振以及模式、相位匹配等增强方法；对双光子光致发光激发、驰豫与发射过程的诸多理论机制进行梳理与分析。利用shg非对称性保护以及多光子光致发光超快电子驰豫时间等特性，作者详细展示了非线性等离激元在超分辨成像、对称性传感、超灵敏探测以及超短激光脉冲上的前沿应用。
图1 以二次谐波产生（shg）和多光子光致发光（mpl）为例分析非线性等离激元的基本产生、增强原理以及前沿应用。
观点评述
本文综述了非线性等离激元的基本原理，并详细阐述了 shg 和 mpl 的产生机制和潜在应用，尤其是对于等离激元增强shg的关键成因和mpl的各阶段物理本质进行了系统地分析，为相关的理论建模和实验演示提供了思考方向和探索方法。此外，本文回顾了它们在超灵敏传感器、探测器、超分辨率成像、高效光子收集和其他超小型电光、光电设备中的应用，为等离激元或超表面器件的集成化和微型化开辟了新途径。
主要作者
王纪永，杭州电子科技大学特聘教授，长期从事表面等离激元学相关研究工作，以第一或通讯作者在light: science & applications、photonix、optica、light advanced manufacturing等国际知名学术期刊上发表研究论文二十余篇，研究成果曾被《中国科技报》头版头条、美国光学学会官媒等知名媒体深度报道。
仇旻，国家杰出青年基金获得者、美国光学学会理事会（扩大）理事、国际光学工程学会会士（spie fellow）、国际电气和电子工程师协会会士（ieee fellow）、中国光学学会会士（cos fellow）、中国光学工程学会会士（csoe? fellow)、中国电子学会会士（cie fellow）。现任西湖大学国强讲席教授、副校长。主要研究方向为微纳光电子学，包括微纳加工技术及仪器装备、微纳光子理论及光电器件、面向智能应用的关键理论与技术等。2017和2020年作为项目负责人分别牵头“纳米科技”国家重点研发计划项目和国家重大科研仪器研制项目（自由申请类）。2022年7月荣获2021年度浙江省自然科学奖一等奖。
张磊，西湖大学仇旻实验室博士研究生，研究方向是多功能光纤端面器件的研究与制备。
本文出处
发表于：photonix
论文链接：
https://photonix.springeropen.com/articles/10.1186/s43074-023-00106-3
文献检索：
photonix 4, 37 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00106-3
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mxene sensors based on optical and electrical sensing signals: from biological, chemical, and physical sensing to emerging intelligent and bionic devices
mxene传感器研究进展—从传统的生物、化学、物理传感器到智能、仿生设备的应用
吴雷明*，袁茜茜，唐宇轩，s. wageh, omar a. al?hartomy，abdullah g. al?sehemi，杨军*，项元江*，张晗*，秦玉文*
广东工业大学
photonix4, 15 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00091-7
广东工业大学秦玉文教授团队联合多家合作单位对mxene材料在传感器领域的应用发展状况进行了综述。文中总结了mxene材料在表面等离子体共振传感器、气敏传感器、应变传感器、表面增强拉曼散射传感器等9大类常见传感器中的应用。除了在常规领域的应用外，还总结了mxene传感器在仿生机器人、神经网络编码、人工耳蜗等前沿技术领域的应用。该文以“mxene sensors based on optical and electrical sensing signals: from biological, chemical, and physical sensing to emerging intelligent and bionic devices”为题，近期发表于光学领域权威期刊 photonix。该论文第一作者为广东工业大学吴雷明博士，通讯作者为广东工业大学杨军教授，秦玉文教授，深圳大学张晗教授，湖南大学项元江教授。
all?fiber device for single?photon detection
全光纤单光子探测器
戴越，贾琨鹏*，谢臻达*，张蜡宝*，朱广浩，李慧，费越，郭雨晴，袁杭，王昊，贾小氢，赵清源，康琳，陈健，祝世宁，吴培亨
南京大学，合肥国家实验室
photonix 4, 7 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00085-5
南京大学吴培亨院士团队张蜡宝教授课题组和祝世宁院士团队谢臻达教授课题组联合提出了基于“埋入-平面”工艺 （bury-and-planar-fabrication），在单模光纤端面制备出超导纳米线单光子探测器。超导薄膜对衬底有选择性，研究人员采用了高质量非晶超导薄膜mosi，克服了超导薄膜在光纤端面的生长限制。超导纳米线在实现405nm-1550nm的宽谱响应，同时可以保持低暗计数（< 100 cps），低恢复时间（~ 15ns）。此外，研究人员探讨了优化光纤结构实现单光子探测器的高吸收率，展现了全光纤器件在单光子探测领域的巨大潜力。相关工作以“all-fiber device for single-photon detection”为题于2023年2月7日发表在 photonix 上。论文通讯作者为南京大学电子科学与工程学院张蜡宝教授、谢臻达教授和贾琨鹏副研究员，戴越博士和贾琨鹏副研究员为共同第一作者，论文工作得到了吴培亨院士和祝世宁院士的悉心指导。
cspbbr3/graphene nanowall artificial optoelectronic synapses for controllable perceptual learning
cspbbr3/石墨烯纳米墙人工光电突触的可控感知学习
李润泽，董毅博，钱峰松，解意洋，陈希*，张启明，岳增记*，顾敏*
上海理工大学光子芯片研究院，上海理工大学光电与计算机工程学院人工智能纳米光子学研究中心，北京工业大学光电子技术教育部重点实验室
photonix 4, 4 (2023). https://doi.org/10.1186/s43074-023-00082-8
上海理工大学光子芯片研究院顾敏院士团队和北京工业大学光电子技术教育部重点实验室解意洋教授团队合作报道了一种新型的基于石墨烯纳米墙(gnws)和cspbbr3钙钛矿量子点的异质结型光电突触。采用cspbbr3量子点作为光吸收层，gnws作为半导体传输层，cspbbr3和gnws形成异质结构。异质结构的内建电场可以有效的分离光生载流子，结合gnws中的天然缺陷限制载流子转移，可以大幅延长载流子寿命，从而使器件具有较长的记忆时间和显著的光电流响应，基于该器件成功模拟了突触的多种关键特性，包括双脉冲异化（ppf）、长短程记忆等。感知学习是人脑通过学习来提升感知能力的过程。感知能力的提升，可以让我们分辨出声音、图像、嗅觉、味道、触觉里更加细微的变化。团队基于该器件模拟了人类视觉感知并识别手写数字的过程，结果显示在学习、遗忘、再学习的过程中，人脑对于手写数字的学习速度会逐渐加快、记忆时间也会延长，重新学习先前记忆的丢失信息通常需要较短的时间。该研究为未来人工智能系统实现更智能的多维度的感知学习提供了重要的参考价值。研究成果于2023年1月11日以“cspbbr3/graphene nanowall artificial optoelectronic synapses for controllable perceptual learning”为题发表于 photonix。上海理工大学研究生李润泽、博士后董毅博为本文共同第一作者，顾敏院士、陈希教授和岳增记教授为共同通讯作者。
flexible minimally invasive coherent anti-stokes raman spectroscopy (cars) measurement method with tapered optical fiber probe for single-cell application
具有锥形光纤探针的单细胞灵活微侵入cars检测方法
王通，江俊峰*，刘琨，王双，钮盼盼，刘译泽，刘铁根
天津大学
photonix3, 11 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00058-0
相干反斯托克斯拉曼散射光谱（cars）技术是一种无标记的和化学特异性强的探测方法，其在单细胞水平光学检测方面具有很好的应用前景。天津大学江俊峰教授、刘铁根教授课题组在 photonix 发表论文“flexible minimally invasive coherent anti-stokes raman spectroscopy (cars) measurement method with tapered optical fiber probe for single-cell application”。文中，作者开发了面向单细胞应用、灵活微侵入锥形光纤探针的cars探测技术。光纤探针代替传统的大数值孔径物镜实现待测目标内部的cars信号激发。锥形光纤探针可直接将cars激发光输送到待测目标内部并激发cars信号，样品的前向cars信号被激发后被接收光纤收集。实验中采用空心玻璃球模拟细胞应用场景，通过插入模拟细胞实现其中多种化学物质测量，从概念上证明了光纤探针具备探测细胞内的碳氢键及其浓度的能力。该工作将来有望用于在体活细胞微侵入检测。
liquid crystal-amplified optofluidic biosensor for ultra-highly sensitive and stable protein assay
用于超高灵敏稳定蛋白质检测的液晶增强光流体生物传感器
王子一慧，刘译泽，龚朝阳，袁知怡，沈亮，常鹏翔，刘琨，徐天华*，江俊峰*，陈又诚，刘铁根*
天津大学
photonix2, 18 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00041-1
蛋白质分析在医学研究和疾病诊断中具有重要意义。液晶作为一类敏感材料，在生物传感领域具有广阔的应用前景。天津大学刘铁根、江俊峰教授团队在 photonix 发表论文“liquid crystal-amplified optofluidic biosensor for ultra-highly sensitive and stable protein assay”。文中，作者开发了一种基于液晶放大光流体谐振器的生物传感器，并以光谱波长漂移作为传感参数。微泡结构为液晶提供了稳定的高q因数回音壁模式谐振腔。蛋白质分子触发了与光-物质的相互作用和液晶的取向转变，这两种效应同时放大了目标信息，促进灵敏的波长偏移。微泡壁厚对提高传感器的灵敏度也起关键作用。实验证明，传感平台对牛血清白蛋白的检测限达到1 fm。与传统偏光显微镜检测相比，灵敏度提高了7个数量级。此外，该工作还研究了多种蛋白质和特异性生物传感，证明了液晶增强光流体谐振器在生物检测中的潜力。
review：distributed time-domain sensors based on brillouin scattering and fwm enhanced sbs for temperature, strain and acoustic wave detection
光纤感知世界：分布式布里渊时域传感系统的研究进展
xiaoyi bao* (鲍晓毅*)，zichao zhou (周子超) and yuan wang (王远)
加拿大渥太华大学
photonix2, 14 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00038-w
分布式时域布里渊光纤传感器已广泛应用于温度和应变的测量。温度和应变与布里渊频移的线性关系使得基于布里渊增益谱映射的分布式温度和应变传感得以实现。此外，四波混频(fwm)相关联的受激布里渊散射过程可以检测到声波，其中受激布里渊散射过程在不同的传输轴通过双折射相干的相位匹配条件进行上下转换。布里渊散射可以看作是移动光栅(声子)对泵浦波的散射，在由此产生的斯托克斯波中引起多普勒频移。该过程可用于分布式温度和应变的测量，监测基于受激布里渊散射的随机光纤激光器的增益，以及激光增益介质内部的相对强度噪声。加拿大渥太华大学鲍晓毅院士团队2021年7月30日在 photonix 发表综述“review: distributed time-domain sensors based on brillouin scattering and fwm enhanced sbs for temperature, strain and acoustic wave detection”。文章介绍了基于布里渊散射的分布式时域传感系统，包括布里渊光时域反射计(botdr)、布里渊光时域分析仪(botda)和基于四波混频增强的受激布里渊散射用于声波探测的工作原理和最新进展。
end
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m-tads/pnvs
【据比利时空军公认网2021年12月29日报道】洛马公司获得一份价值1.02亿美元合同，为阿帕奇直升机生产和交付现代化目标获取与指定瞄准器/飞行员夜视传感器（m-tads/pnvs）的硬件组件和备用件。
m-tads/pnvs也被称为“阿帕奇之眼”，是洛马公司为波音ah-64阿帕奇攻击直升机开发的集成瞄准和夜视系统。它使用具有三个视场的第二代长波前视红外(flir)传感器、ccd相机、双视场引航flir，并具备电子变焦、目标跟踪和自动瞄准功能，可为飞行员提供远程、精确交战和引航能力，确保直升机在白天、夜间和恶劣天气任务中安全飞行。
vnsight可见光/近红外传感器是一种微光电视系统（llltv），集成在阿帕奇上的m-pnvs和“探路者”专用引航传感器中。其可见光/近红外的成像能力作为现有长波红外传感器的补充，显著增加了战术优势。利用vnsight图像与标准m-pnvs前视红外图像融合，飞行员可以看到以前在弱光条件下无法看到的图像，包括以前在整个红外传感器视场内不会被标记的激光、标记、灯塔和曳光。vnsight的升级改善了低照度条件下的态势感知能力，从而确保直升机拥有更安全的飞行状态，并提升了任务能力。当激光制导弹药瞄准目标后，vnsight系统能够让机组人员看到自己的激光点，可更准确地指定正确的目标和瞄准点，增强空对地通信，降低了蓝对蓝事件发生的可能性。
（天津津航技术物理研究所 张宁宁）
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病毒检测:拉曼信号
【据美国optics.org网站2022年2月8日报道】呼吸分析是一种检测和诊断多种疾病和病症的方法，光谱技术有望实现快速便捷地检测不同生物标志物。将光谱仪技术应用于传染病检测一直是一个有吸引力的研究方向，目前这一应用因其在新冠病毒（covid-19）检测上而变得更加重要。
新加坡南洋理工大学目前设计了一种基于表面增强拉曼散射(sers)的呼吸检测模块，据称可以在5分钟内完成新冠病毒筛查，这是比鼻拭子和聚合酶链式反应（pcr）检测更好的检查方案。该研究结果发表在acs nano杂志上。该项目团队表示，科学家已经开发出了利用呼吸分析测试新冠病毒的方法，这种测试是对比感染新冠病毒的人呼出的挥发性有机化合物浓度的差异实现的。由于完成测试的仪器大多数都很笨重且不方便携带，团队希望开发一种快速、方便、准确的呼吸测试方法，适用于对大量人群进行现场筛查。
团队设计了一种手持模块，该模块包含一个芯片，该芯片搭载了三个sers探针分子，探针分子附着在银纳米立方体上。当测试人向设备呼气10秒，呼吸中的新冠病毒生物标记物会与传感器发生化学反应。然后，将呼吸分析仪装入便携式拉曼光谱仪中，再根据sers信号的变化对反应后的化合物进行表征。
下一代无创呼吸诊断技术
拉曼光谱是与新冠病毒检测问题有关的几种光谱模式之一。牛津大学的研究表明，荧光光谱和图像分析可以比标准pcr检测更可靠地识别棉签样本中的病毒，并可能对新冠病毒以外的其他病毒进行同样的检测。
由于sers技术的化学特异性和所涉及的刺突蛋白的独特振动特征，该技术对新冠病毒检测来说很有吸引力，尽管现实应用一直面临着与低信号强度和多物种环境的潜在复杂拉曼反应有关的挑战。南洋理工大学团队研发的设备中使用了三个单独的sers探针分子，mba、mpy和atp，它们都能够与呼出的挥发性有机生物标志物结合，旨在解决这些挑战。
该团队在新加坡的医院和机场对501人进行了试验，其假阴性率为3.8%，假阳性率为0.1%，据说与pcr测试准确率相当，但这种检查方式仅在5分钟内即可完成现场测试。
该项目团队表示，团队正致力于开发为大规模筛查量身定制的下一代无创人类呼吸诊断工具包。
（天津津航技术物理研究所 刘兴旺）
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reccelite 侦察吊舱
【据比利时空军公认网2022年1月12日报道】拉斐尔公司已完成新型reccelite xr的开发，这是其最先进侦察系统的第三代。这一代采用了人工智能（ai）技术和增强型传感器，并于2021年底完成现场测试。
拉斐尔首次向一个国际代表团展示了第三代reccelite xr及其新功能。这次模拟测试涉及一系列操作任务，在其他拉斐尔系统支持下，第三代reccelite xr成功完成所有任务。
拉斐尔的reccelite吊舱提供多光谱、多用途、实时防区内外侦察，包括一个机载吊舱、一个宽带数字数据链路（data link，d/l）和一个地面开发站。它是拉斐尔先进空中和地面光电系统系列的一部分，该系列还包括litening瞄准吊舱、toplite光电/红外吊舱、sky spotter地面预警系统等。
第三代reccelite xr吊舱建立在上一代的基础上，探测范围扩展到80 km以上，具有防区内和防区外操作模式。它有一个增强的传感器套件，具有四种波长：可见光、近红外(nir)、中波红外(mwir)和短波红外(swir)。这款最新的reccelite xr吊舱提高了图像分辨率，具有实时视频、先进的视线稳定功能，扩展了区域覆盖范围，并配备先进的图像处理算法和ai功能，支持广域持续监视(waps)。
在现场演示中，第三代reccelite xr与拉斐尔的imilite地面开发站(ges)共同执行从现场侦察到目标生成的完整visint运行周期。reccelite xr成功识别了距离超50 km的四个不同目标，并区分出敌对目标与附近的三个诱饵。拉斐尔系统间的实时协作有助于模拟测试的成功。
imilite地面开发站是第一个使用人工智能、地理空间情报（geoint）和定位和记娱乐官方旗舰的解决方案的地面站。在模拟测试中，imilite访问、处理和生成reccelite xr吊舱捕获的基础设施情报、最新的geoint和目标数据，并利用其ai功能帮助部队在重要的地理区域发现大规模敌方资产，并以最大精度优化定位过程。
（天津津航技术物理研究所 张宁宁）
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【据荷兰航空防御网2022年1月27日报道】爱沙尼亚-克罗地亚国防公司defensphere公司正在开发一种态势感知系统，该系统能透过车辆的装甲为装甲车乘员提高战场视野。
vegvisir和记娱乐官方旗舰的解决方案基于创新的相机系统、传感器和合成图像的算法创建360度视野，使用头戴式显示器提供距离车辆10公里内的周围环境以及指定对象的混合现实概览。使各种装甲车辆（apc、ifv、mbt等）的操作人员能够看到车辆周围环境的实时、同步、最小延迟图像。该和记娱乐官方旗舰的解决方案结合了四个互补的传感器层，确保操作人员在各种战术情况下的可见度，能够更好地观察、定位、更快地做出反应。
vegvisir正在按照北约的军事标准进行开发，并且正在与战场上使用的无人驾驶陆地车辆、独立传感器和战场管理系统等其他平台集成。该公司表示，预计今年夏天在巴黎举行的eurosatory国防工业展上展示此产品，并在2023年之前完成最终产品。
vegvisir的主要特点：
● 模块化设置，可为客户特定和记娱乐官方旗舰的解决方案；
● 四层冗余传感器：驾驶员传感器系统、具有鸟瞰能力的近程传感器系统、具有全红外通道的中程传感器系统和远程陀螺稳定指挥官瞄准具；
● 坚固的头戴式显示器，带有vr界面和屏幕选项功能；
● 360度指挥官瞄准具，最远视距可达10公里；
● 用于夜间驾驶的微光光学系统；
● 多光谱传感；
● 根据美国军用标准（mil）规范设计的任务计算机和记娱乐官方旗舰的解决方案；
● 北约标准化协定（stanag）合规认证；
● 特定平台的安装设计；
● 改造现有平台的设计选项。
（天津津航技术物理研究所 靳婷）
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]]>一、前 言
现代战争很大程度是武器装备的较量, 更确切地说, 是高新技术在武器中应用的较量。1991年初在第一次海湾战争中，光电武器首次大显身手，用于战场侦察、光电火控、武器制导、光电对抗等，取得了出乎意料的战果，由此奠定了光电技术在现代战争中的优势地位。
2022年初突然爆发了举世瞩目的俄乌冲突，至今已持续一个多月。从现有的报道中提及的俄乌冲突中武器使用情况来看，历经30多年的发展，军用光电技术亦有了新的进展。分析其在战场上的使用情况，从中可以给我们一些启示。
二、光电制导
1. 伊斯坎德尔导弹
卫星拍摄的伊斯坎德尔导弹攻打乌克兰空军基地状况
3月26日俄罗斯国防部发布视频称，俄军摧毁乌军防空导弹系统。俄方称，这次袭击是由无人机控制，使用伊斯坎德尔导弹进行袭击。
伊斯坎德尔导弹是俄罗斯新一代战术弹道导弹武器，采用惯性制导 卫星导航 景象匹配制导等多种制导方式。飞行途中具备机动变轨能力，弹体上还有隐形涂层使其难以被雷达发现，理论上北约现役所有反导武器都无法有效拦截。从2005年起，俄军开始采购并在陆军中装备。
伊斯坎德尔摧毁乌军防空导弹系统
2. x-101/102空射巡航导弹
战争中俄罗斯对乌克兰发射了x-101/102空射巡航导弹，该导弹采用卫星定位系统/惯性导航系统构成的组合导航系统制导 地形景像匹配制导 电视成像的复合制导，其末段采用光电或红外热成像制导，抗电磁干扰能力强大，具有很小的圆概率误差。
乌克兰拍摄的俄空射巡航导弹
3. 毒刺防空导弹
乌克兰采用毒刺防空导弹，击落多架俄米24直升机，对俄空军形成威胁。毒刺导弹采用红外、紫外波段双色制导，提高了对抗诱饵假目标和太阳干扰的能力。
俄罗斯直升机在战争初期被毒刺击中
4. 标枪反坦克导弹
乌克兰使用标枪反坦克导弹，给俄军装甲部队造成巨大损失。fgm-148标枪是美国研制的单兵便携式反坦克导弹，采用红外成像制导。导引头采用休斯公司的长波红外64×64碲镉汞焦平面探测器，光学系统采用卡塞格林光学设计，在有限的导引头空间可获得足够长的光学焦距。
标枪导弹使用的m98a1瞄具配有专用的红外制冷机
5. 星光防空导弹
乌克兰军队最近已经接受了来自英国的星光防空导弹，该导弹使用激光驾束制导，导弹的瞄准装置包含两个激光二极管:一个垂直扫描，另一个水平扫描，构成一个二维矩阵。
星光防空导弹
三、光电侦察
1. 巡飞弹
美国最近计划给乌克兰提供弹簧刀导弹，该武器系统配备了情报、监视和侦察功能，作战距离可达10km。导弹上装有摄像机，可提供实时彩色和红外视频图像，以及用于目标采集的全球定位系统。
察打一体弹簧刀导弹
2. mq-9a、rq-4察打一体无人机
战争初期，美方出动了mq-9a、rq-4无人机，在俄乌冲突的黑海海域上空巡逻，引导乌克兰海军舰艇反击蛇岛附近俄海军黑海舰队，对俄军舰船造成了严重的威胁。mq-9a长航时察打一体无人机具有红外搜索与跟踪功能，rq-4无人机装配有可见/红外成像器，可以昼夜拍摄到目标的高清图像。
3. bayrktar tb2察打一体无人机
乌克兰采用土耳其制造的bayrktar tb2中空长航时无人机装配wescam mx-15d可见/红外瞄准和指示系统，战争中通过侦察确认后，由无人机发射一枚导弹摧毁了一个俄罗斯纵队。此次行动中无人机使用的mam-l导弹带有惯性导航系统(ins) gps中段制导系统以及半主动激光末端制导，最大射程15km。
乌克兰bayrktar tb2无人机瞄准俄罗斯军车
4. 猎户座察打一体无人机
3月4日，俄国防部发布的视频显示，其研发的猎户座-e无人机通过机上光学搜索系统发现并瞄准目标，由激光指示引导导弹摧毁了乌克兰军队在顿涅茨克人民共和国的艾达尔指挥所。猎户座无人机机头下有一个装有可见/红外成像系统的转塔、一个用于制导导弹的激光目标指示器，不久还将装备电子战系统。
猎户座-e无人机光电系统搜索并指引导弹摧毁乌克兰军队指挥所
5. 卫星侦察
就在战争爆发几小时后，美国的战区高分辨率卫星图像就证实俄罗斯导弹击中了利沃夫国家飞机维修厂，摧毁了那里的一个大型机库，并造成其他损害。美国还利用其高分辨率商用卫星world view-3高分辨率相机拍摄了乌克兰众多交战区战前和战争中的图像对比，以此来评判战场情况。
战前、战中卫星图片对比
四、光电对抗
1. 机载光电对抗
3月2日，俄罗斯国防部发布了一段俄军空突部队在乌克兰执行任务的画面，里面出现了俄军近两年才开始装备的机载自卫系统配套的激光照射干扰装置，它主要是用来对付便携式防空导弹。完整的一套系统包括：l150雷达告警接收机、l370对抗系统等。l370是一套模块化干扰系统，包含l370-1控制单元、l150数字化雷达告警接收器、l370-2红外/紫外线导弹逼近告警传感器和l140激光告警传感器、l370-5或l370-5l或l418-5定向红外干扰机和uv-26干扰弹发射器等。
机载l370光电对抗系统
2. 弹载诱饵弹
伊斯坎德尔导弹对乌克兰防空系统的高效突防，除了有乌军防空能力不足的原因外，该导弹自身也暗藏诱饵弹。在伊斯坎德尔导弹的飞行过程中诱骗对方的防空雷达和红外导弹做出错误的判断。甚至它还可以通过“增强雷达信号”的方式，让对方的拦截系统误认为诱饵弹就是导弹本身。
伊斯坎德尔导弹上装配的诱饵弹
五、启 示
从俄乌冲突可以看出，光电技术在武器中的应用已经从海湾战争的初始阶段发展到了成熟阶段，光电技术已成为现代战争中武器装备不可或缺的核心技术，多种先进的精确制导导弹都装配了光电导引头。与海湾战场比，战场上还出现了基于光电成像技术的察打一体无人机、察打一体导弹，其威力崭露头角。星载高分辨率成像技术也已经在战场上发挥重要作用，如俄军初期的军事调动、战争中的整体作战情况等，通过高分辨率卫星侦察图像提供了大量的信息。此外，机载光电对抗技术也在战场上大显身手，保护着作战飞机的安全。
（天津津航技术物理研究所 王建成）
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激光巨头coherent公司为以色列trieye公司提供边缘发射二极管，用于该公司的短波红外成像系统。在laser world of photonics贸易展上首次展示他们的合作成果，并成功演示了用于汽车和机器人的激光照明短波红外成像系统。
全天候swir成像仪
双方利用trieye光谱增强探测和测距平台和coherent的短波红外半导体激光器，共同设计出激光照明短波红外成像系统。该系统在满足人眼安全的前提下，实现更高的激光功率，同时满足trieye基于cmos的swir成像仪的波长检测范围。
越来越多的swir成像用于将汽车和机器人视野扩展到可见光谱之外，这推动了大众市场对低成本swir相机的需求。
sedar平台将trieye的下一代基于cmos的短波红外传感器与coherent基于表面贴装的1375 nm边缘发射激光器集成在一起。sedar是同类系统中首款能够在各种环境下以较低成本实现较高性能的和记娱乐官方旗舰的解决方案，预计将在汽车的前后摄像头以及工业和自主机器人视觉系统等得到广泛应用。
除了使未来的汽车摄像头能够在恶劣天气下提供图像外，该组合还有望使自主机器人能够在任何照明条件下全天候工作，并在室内和室外环境之间无缝切换。
（八三五八所 张雨彤）
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导读：作为中国首届中国工程院院士、前国家科学基金委副主任，金国藩是我国光学信息处理的奠基人之一，也是中国计算全息技术和二院光学的开拓者。他曾主持研制出我国第一台三座标光栅测量机，获1978年全国科技大会奖。
作者 | 第一财经 刘佳
来源：第一财经公众号
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