3月27日，國家自然科學基金委員會(hui) 黨(dang) 組書(shu) 記、主任竇賢康在2025中關(guan) 村論壇年會(hui) 開幕式上發布了2024年度“中國科學十大進展”。北京大學馬仁敏教授團隊主導開發的“實現原子級特征尺度與(yu) 可重構光頻相控陣的納米激光器”位列其中，這一成果標誌著我國在納米光子學領域取得重大突破，為(wei) 下一代光通信、集成光子學和量子技術發展提供了顛覆性解決(jue) 方案。

據了解，本次活動由近140位相關(guan) 學科領域專(zhuan) 家學者從(cong) 700多項基礎研究成果中遴選出31項成果，邀請包括440餘(yu) 位兩(liang) 院院士在內(nei) 的2700餘(yu) 位專(zhuan) 家學者對這31項成果進行實名投票，評選出10項重大科學研究成果，經國家自然科學基金委員會(hui) 谘詢委員會(hui) 審議，最終確定入選名單。

北京大學馬仁敏教授

技術突破：從(cong) 衍射極限到原子級操控

傳(chuan) 統激光器受限於(yu) 光學衍射極限，難以將光場壓縮至納米尺度。北京大學馬仁敏教授團隊提出奇點色散方程，通過全介電蝴蝶結納米天線與(yu) 轉角納腔結構設計，首次在介電體(ti) 係中實現突破光學衍射極限的納米激光器，其模式體(ti) 積理論上可無限趨近於(yu) 零，遠低於(yu) 傳(chuan) 統激光器體(ti) 積。該設計不僅(jin) 避免了等離激元納米激光器因金屬材料導致的歐姆損耗問題，還將光腔品質因子提升至超百萬(wan) 級，顯著增強了能量存儲(chu) 能力和激射效率。 

更令人矚目的是，團隊開發了可重構光頻相控陣技術，通過精準調控納米激光器陣列中各單元的激射波長與(yu) 相位，實現了動態可編程的光場分布。實驗展示的“P”、“K”、“U”及“中國”等圖案化激射，驗證了其在光通信編碼、高精度成像等領域的應用潛力。

行業(ye) 影響：撬動萬(wan) 億(yi) 級光子產(chan) 業(ye) 升級

納米激光器的小型化與(yu) 低能耗特性，為(wei) 大規模光電集成芯片提供了核心光源。據行業(ye) 預測，該技術有望推動芯片算力提升百倍，同時降低90%以上的光互連能耗，加速人工智能、數據中心等領域的硬件迭代。

可重構光頻相控陣技術可動態調整光束方向與(yu) 波長，為(wei) 6G通信、衛星互聯網提供超高速率、超低延遲的光傳(chuan) 輸方案。專(zhuan) 家指出，該技術或使未來手機直接衛星通信成為(wei) 可能。

原子級精度的激光場調控能力，將推動DNA測序、單分子檢測等生物醫學技術的突破。在工業(ye) 領域，納米激光器可用於(yu) 半導體(ti) 刻蝕、超材料製備等尖端工藝，精度較現有技術提升兩(liang) 個(ge) 數量級。

未來展望：從(cong) 實驗室到產(chan) 業(ye) 化

去年7月，馬仁敏課題組的前沿創新成果《具有原子尺度局域化光場的奇點介電納米激光》在Nature上發表，實現了我國在介電體(ti) 係納米激光器的原創性突破，一舉(ju) 打破了國外在等離激元技術路徑上的專(zhuan) 利壁壘。國際權威期刊Nature評價(jia) 稱：“中國團隊開辟了納米光子學的新範式，或將主導未來十年的產(chan) 業(ye) 標準製定。”

據透露，項目團隊正與(yu) 華為(wei) 、中芯國際等企業(ye) 合作推進納米激光器晶圓級製造工藝，計劃2026年建成首條中試生產(chan) 線。國家自然科學基金委員會(hui) 表示，將設立專(zhuan) 項基金支持光頻相控陣技術在量子計算、太空探測等國家重大工程中的應用驗證。

納米激光器的突破，不僅(jin) 是基礎科學的裏程碑，更是一場關(guan) 乎國運的技術競速。隨著我國在光子芯片、6G通信等領域的全麵布局，這項“小”到極致的激光技術，正悄然掀起一場“大”至無限的產(chan) 業(ye) 革命。