突破！华科团队提出秒激光诱导分子组装新方法｜宇熠周报（2024.06.24-2024.06.30）

链接：https://www.soufair.com/zhanhui/5579.html

介绍：第二十五届中国国际光电博览会（CIOE中国光博会）将于2024年9月11-13日在深圳国际会展中心举办。作为覆盖光电全产业链的综合型展会，CIOE中国光博会汇聚了来自全球超30个国家和地区的超3700家的优质参展企业，同期七展覆盖信息通信、精密光学、摄像头技术及应用、激光及智能制造、红外、紫外、智能传感、新型显示等板块， 是寻找研发和生产制造中所需要的材料、器件、设备及解决方案的一站式高效采购平台，也是精准商贸需求配对，快速拓展商业社交圈，把握行业发展前沿资讯和动态的商贸平台。

链接：https://www.leapexpo.com/

介绍：慕尼黑华南展先进电子及激光技术展-深圳慕展（LEAP Expo）是华南国际智能制造、先进电子和激光技术展览会。由慕尼黑展览(上海)有限公司、中国国际贸易促进委员会机械分会、中国光学学会激光加工专业委员会和机器视觉产业联盟主办。LEAP博览会有深圳国际自动化与机器人展览会/深圳国际电子智能制造展览会(Automation EMA)、慕尼黑华南电子生产设备展览会、华南先进激光及加工应用技术展览会(激光华南)、慕尼黑华南电子展，同时联合举办中国(深圳)机器视觉展览会和机器视觉技术与工业应用研讨会。这五个展览相互关联，涵盖了整个华南智能制造和电子创新产业链。从展示5G时代的智能工厂，凸显自动化魅力的智能制造领域，到激光加工应用解决方案的展示和跨界集成机器视觉的惊艳亮相，慕尼黑华南展先进电子及激光技术展-深圳慕展（LEAP Expo）再次成为智能制造业关注的焦点。
慕尼黑华南展先进电子及激光技术展-深圳慕展（LEAP Expo）将移师新建成的深圳国际会展中心(宝安新馆)，以新的飞跃、新的融合、新的升级，打造涵盖智能制造和电子创新的全产业链平台。
慕尼黑华南展先进电子及激光技术展-深圳慕展（LEAP Expo）适时升级。它集自动化和机器人技术、电子制造智能解决方案、电子元件、系统和解决方案、线束加工和连接技术、点胶和注射设备和材料、激光加工、先进光源、机器视觉核心元件和配件、九个模块和智能工厂功能于一体，为行业打造了一个涵盖整个智能制造和电子创新产业链的平台，同时也为用户带来了高品质。

链接：https://www.global-meetings.com/oscmlt

介绍：有机固体、晶体材料与激光技术国际学术会议（OSCMLT 2024）将在中国成都召开。OSCMLT 2024将聚焦“有机固体”、“晶体材料”和“激光技术”等最新研究领域，为来自国内外高校、科研院所、企事业单位的专家、教授、学者、工程师等提供一个分享专业经验、拓展专业网络、面对面交流新思路、展示研究成果的国际平台。旨在探讨该领域发展面临的主要挑战和研究方向，以促进理论和技术在大学和企业中的发展和应用，并为参与者建立业务或研究联系，并在未来的职业生涯中寻找全球合作伙伴。

链接：https://www.global-meetings.com/icslo

介绍：光谱、激光与光电子国际会议（ICSLO 2024）旨在为从事光谱、激光和光电子领域的专家学者、工程技术人员和技术研究人员提供一个分享科研成果和前沿技术的平台，了解学术发展趋势，拓宽研究思路，加强学术研究与探索，促进学术产业化合作成就。大会诚挚邀请国内外高校、科研机构、学者、商界人士等相关人员参加，交流思想。

介绍：近日，华中科技大学武汉光电国家研究中心熊伟教授团队提出了一种新颖的分子三维组装方法。通过规划飞秒激光焦点扫描路径控制各项异性分子的定向排布，研究团队实现了液晶分子高精度和高自由度的三维定向组装。该研究不仅可用于液晶型光电功能器件的三维高精度组装制造，同时也为其他各向异性分子的三维高自由度高定向组装提供了新的思路。

分子自组装是指无序的分子在分子间相互作用下形成有序结构的一种技术，被认为是最有潜力的“自下而上”纳米技术之一。该技术能够充分发挥各向异性分子基团的光、电、磁、热、机械等特性，从而满足信息、生命、电子、材料等领域的应用需求。然而，分子间的弱相互作用往往难以实现应用中所需的强各向异性，限制了高性能各项异性分子器件的发展。目前，国际上已报道的分子定向组装多为单轴有序排布，各向异性分子也仅能按照晶格或堆叠的有序排列，如何攻克高精度、可编程、高自由度的三维分子组装一直是当前的一项国际难题。

针对这一挑战，熊伟教授团队以典型的各向异性液晶分子为例，利用飞秒激光直写技术，编程规划激光焦点的扫描路径，实现了液晶分子的高自由度三维定向组装，通过控制激光扫描方向即可定制分子组装方向。这一方法无需对液晶分子进行预先取向处理，首次在三维分子组装领域将光场用于分子取向与聚合过程，实现了单步高精度高定向的分子组装，如图1所示。

通过在加工系统上搭建实时偏振观察模块并结合理论推导计算，研究团队深入探讨了飞秒激光定向组装液晶分子的物理机制。研究表明，在飞秒激光扫描成形过程中会产生显著的激光诱导剪切力效应，液晶分子沿激光扫描方向形成取向种子层。在随后的显影过程中，由于各向异性的体积收缩，聚合物主链沿激光扫描路径定向排列，从而进一步强化规范了液晶分子的定向排布，如图2所示。

该研究充分发挥了飞秒激光加工的可编程优势，通过激光扫描路径规划可实现不同偏振干涉色的微纳结构，成功制造出具有偏振选择和彩色成像功能的菲涅尔波带片阵列，如图3所示。

熊伟研究团队基于飞秒激光定向组装分子的策略，利用飞秒激光直写的高精度和真三维制造优势，成功实现了液晶分子的亚微米精度（129.6 nm）和高自由度的三维组装，同时该方法在其他有机高分子材料的各向异性组装中也展现出了巨大的潜力。

介绍：近日，来自洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员开发了一种芯片集成的掺铒波导激光器，这一新型激光器的性能接近光纤激光器的性能，结合了可调谐性和芯片级光子集成的实用性。

众所周知，光纤激光器使用掺杂稀土元素的光纤作为增益介质。因此与二氧化碳等气体激光器相比具备了高光束质量、高功率、高效率、尺寸小以及光纤输出与柔性加工平台的无缝融合等优势。

而为了满足对芯片级光纤激光器的需求，研究人员转向铒作为增益介质。铒基光纤激光器满足保持高相干性和稳定性的要求而特别有前景。但长期以来，由于难以保持其特有的高性能，铒基光纤激光器小型化一直难以实现。

为此，研究人员首先基于超低损耗氮化硅光子集成电路构建了一米长的片上光腔。洛桑联邦理工学院光子学和量子测量实验室的研究员Yang Liu认为：尽管芯片尺寸紧凑，但我们能够将激光腔设计为米级长度，这要归功于这些微环谐振器的集成，这些谐振器有效地扩展了光路，而无需物理放大器件。重大突破！芯片大小的激光器或将取代光纤激光器？

然后，该团队在电路中植入了高浓度的铒离子，以选择性地产生激光所需的有源增益介质。最后，他们将电路与III－V族半导体泵浦激光器集成在一起，以激发铒离子，使它们能够发光并产生激光束。

为了改进激光器的性能并实现精确的波长控制，研究人员设计了一种创新的腔内设计，其特点是基于微环的游标滤光片，这是一种可以选择特定频率光的滤光片，以提高激光器的性能并实现精确的波长控制。

该滤光片允许在C波段和L波段内对40 nm的激光波长进行动态调谐，这在调谐和低光谱杂散指标方面都超过了传统的光纤激光器，同时保持与当前半导体制造工艺的兼容性。该设计支持稳定的单模激光，固有线宽为50Hz。

芯片级铒基光纤激光器的输出功率超过10 mW，侧模抑制比大于70 dB，性能优于许多传统激光器。其窄线宽使其能够发出纯净而稳定的光，非常适合传感、陀螺仪、激光雷达和光学频率计量等相干应用。

将铒光纤激光器缩小并整合到芯片级设备中可以使其变得更加经济实惠，为消费电子、医疗诊断和电信领域高度集成的移动系统开辟新的应用。它还可以缩小其他几个应用中的光学技术，包括激光雷达、微波光子学、光频率合成和自由空间通信。

介绍：6月24日，2023年度国家科学技术奖在京揭晓，中国科学院长春光机所陈波团队的空间X射线-极紫外-远紫外波段成像技术及应用荣获2023年度国家科技进步二等奖。
灾害性空间天气严重威胁航空、航天、通讯、导航、远程电力输送和输油等活动。空间X射线-极紫外-远紫外波段成像技术是空间天气监测核心技术之一，欧美等国自上世纪七十年代开始相关研究和应用，我国缺少该项技术。长春光机所陈波团队经30多年努力，突破了该波段高灵敏度成像探测技术、高精度太阳观测技术和辐射定标等系列关键技术，研制出多台该波段创新载荷。空间X射线-极紫外-远紫外成像技术已经成功应用到探月工程载荷、风云系列卫星载荷和中国科学院先导专项载荷研制中。在轨运行的载荷实现了多项技术突破，标志我国该波段成像技术水平已跻身国际先进行列，为国内外用户科学研究和预报提供数据，开展科学研究，减少空间天气事件的影响。
陈波团队共有研究人员37人，高级职称以上人员11人。该团队自八十年代成立以来，一直从事X射线、极紫外、远紫外波段光学研究，突破了超光滑表面加工镀膜、光谱辐射光源研制、探测器研制、辐射计量等关键技术，建立起完整的X射线、极紫外、远紫外波段光学研究体系，研制该波段空间载荷，满足国家需求。
国家科学技术奖是我国科学技术领域的最高奖，分为国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖五个奖项。2023年度国家科学技术奖共评选出250个项目。其中，国家自然科学奖49项、国家技术发明奖62项、国家科学技术进步奖139项。

介绍：近日，澳大利亚跨学科研究团队FLEET的最新研究报告揭示了激光技术的一大飞跃，实现了前所未有的光谱纯度水平。

光谱纯度，即激光产生的单一光频率（或颜色）的匹配程度，是衡量激光性能的重要指标。通过采用扫描法布里-普氏干涉仪，研究人员精准测量出激光的光谱纯度，发现其线宽极窄，仅为56 MHz或0.24 μeV，相比之前的记录小了十倍。

这一里程碑式的进步，让极化激光器能够与业界领先的vcsel技术相抗衡，特别是在面部识别和增强现实等应用中。重要的是，极化激光器不仅性能卓越，而且更加节能。它们的工作功率更低，这得益于其独特的玻色子凝聚状态，这种状态下光的产生不需要传统激光所需的庞大能量。

这一特性在生物识别领域，尤其是面部识别方面，具有巨大的应用潜力。垂直腔面发射激光器（VCSELs）虽因其高效和可靠而广泛应用于面部识别设备，但极化激光器却提供了更节能的选择。在不牺牲性能的前提下，它们能使面部识别设备更加节能，有助于推动相关技术的可持续发展。

此外，研究报告还揭示了极化激子激光器的另一大优势：即使在与组织较差的粒子重叠时，也能保持高光谱纯度。这在过去通常会导致严重的噪音和性能下降，但研究团队发现，只要将极化子置于密闭空间，这些粒子产生的噪音就能被最小化。这一特性使极化激子激光器在需要可靠工作的各种生物识别系统中更具实用价值。

更值得一提的是，极化子激光器的窄线宽赋予了它们极长的相干时间。相干时间指的是激光保持高质量光的时间，对于快速连续执行数千个操作至关重要，尤其在量子计算等高级应用中。极化子激光器的相干时间至少为5.7纳秒，虽然看似短暂，但已足够满足这些高级应用的需求。

综上所述，FLEET团队的研究成果不仅展示了激光技术的巨大进步，更为面部识别等生物识别领域带来了节能、高效的新选择。随着技术的不断发展和完善，我们有理由相信，极化激光器将在未来引领一场面部识别技术的革命。

链接：https://www.oejournal.org/article/doi/10.29026/oes.2024.240002

介绍：在纳米尺度上操作光子，从而开发集成化和小型化的光电器件以及光子芯片一直以来是纳米光子学界的强烈追求。其中，近年来出现的二维层状范德华尔斯(vdW)材料支持的声子极化激元，凭借其超长寿命、低损耗、强束缚能力而备受关注，并且在亚波长成像、异常折射、超透镜、热管理等领域展现出巨大的发展前景。一个以极化激元形式突破传统光学的衍射极限、操纵光与物质相互作用的充满活力的研究领域正在兴起。

可调谐的声子极化激元是增强光子器件操纵性的基础，目前已有声子极化激元的调控策略多限于对vdW材料本身构造纳米图案化结构，比如亚波长周期性阵列结构(光栅等)，或者扭转多层结构创造光学魔角，以及基于石墨烯的电磁可调谐构造vdW异质结等方面，其中纳米结构的加工困难、损耗增加，扭转限制单层材料的应用，因此探索更多的调控手段对于操控声子极化激元的激发和传播具有不可忽略意义。此外，探索极化激元的耦合对于近场热输运的影响具有很大的实用价值。

山东高等技术研究院吴小虎研究员联合北京大学符策基副教授团队提出了借助衬底的接触驱动vdW材料(三氧化钼，α-MoO3)内极化激元传播的策略，使得声子极化激元传播方向发生90°偏转，从而实现沿着激元的禁向传播。同时，阐述了衬底依赖的极化激元耦合在近场热辐射所起的作用，间距与平板厚度的相互关系对辐射换热的影响。

链接：https://www.oejournal.org/article/doi/10.29026/oea.2024.230181

介绍：光与物质之间的强耦合作为一种基本的量子光学现象，近年来也吸引了研究者们的广泛关注，其不仅具有重要的科学意义，并且对于新型纳米光子器件、高灵敏度传感器、单光子源等新型器件的研发具有重要意义。“等离子激元”是指局域在金属表面的一种由自由电子和光子相互作用形成的混合激发态，而“激子”则是半导体中电子和空穴由其间库仑相互作用而结合成的一个束缚态系统。具有高可调谐性、强电磁场限制能力的等离子体纳米腔，是实现等离子激元与激子强耦合的基础，要实现增强电磁场与物质之间的相互作用，就必须对金属腔体结构进行设计，在激子处于模式稳定的条件下，使等离子激元与激子之间的共振能量实现匹配，并且二者之间的能量交换速率大于衰减速率，才能实现增强等离子激元与激子之间的耦合强度。因此，发展具有高可调谐性、高集成性等优势的超构表面、超构光栅以及包含量子发射器的超构材料等金属腔体结构，对于量子信息技术等领域的发展非常重要。

近日，来自澳大利亚堪培拉新南威尔士大学的Andrey E. Miroshnichenko教授团队在Opto-Electronic Advances期刊发表了题为“Strong coupling and catenary field enhancement in the hybrid plasmonic metamaterial cavity and TMDC monolayers”的文章。该项研究采用具有天线状光场、强电磁场限制能力的可调谐、宽共振范围的金属纳米腔，以及具有高温度稳定性的过渡金属二硫化物(TMDC)二维薄层，成功构建了杂化等离子体超构材料腔，并深入探索了光与杂化等离子体超构材料腔之间的相互作用，包括等离子激元-激子强耦合、悬链线场增强效应等。通过改变空腔间隙的大小或厚度，可以对等离子激元的共振能量进行调节，进而与TMDC薄层中的激子实现强耦合。随着空腔间隙宽度、厚度的增大，悬链线场增强效应还将逐渐减弱，进而导致不同程度的Rabi分裂（室温下Au-MoSe2和Au-WSe2异质结构中的Rabi分裂能量介于77.86 ~ 320 meV之间）。因此还可以通过调谐悬链线场增强效应来控制等离子激元与激子之间的耦合强度。

在未来，通过增强该腔体结构中的自发辐射几率及实现进一步的耦合强度控制，有望实现高纯度单光子源、高速纳米激光器、增强型传感器等新型器件的研发。该成果为新型光电器件、量子信息技术的发展奠定了基础。