光子學世界中的人們(men) 擅長的是提出新奇的點子和發明有趣的新鮮事物，同時他們(men) 還不斷的推動著現有的光子學技術進步。接下來將為(wei) 你帶來2013年度光子學及激光領域的前20大進展：

　　1. 頭戴式顯示設備

　　近日，消費者在通信領域和計算機領域對“churn”的高度評價(jia) ，使人們(men) 相信光子學研究是時候向和消費者世界的交叉路口進軍(jun) 了。類似眼鏡的頭戴式顯示設備中，最著名的就是穀歌公司所研發的基於(yu) 液晶顯示的穀歌眼鏡。同時，其他公司也在研究各自的設備，采用不同的顯示技術和成像技術，比如有機電致發光二極管和矽基板液晶顯示。

　　2. 對白光LED的理解

　　標準白光LED，由氮化镓(GaN)半導體(ti) 發射的藍光和磷光體(ti) 發射的黃光合成，已經成為(wei) 當今市場上效率最高的照明用白光光源。但是有一個(ge) 限製它變得更加高效的因素，那就是所謂的“效率下降”現象——當白光LED的驅動電流升高時，量子效率出現下降的現象。此現象的發生機理已經爭(zheng) 論多年，最近，加州大學聖芭芭拉分校(UCSB)和法國巴黎綜合理工學院(位於(yu) 法國巴黎的帕萊索小鎮)的研究人員的最新實驗結果明確指出，此現象可能會(hui) 導致白光LED的照明效率達到300lm/W。

　　3. 功率最高的激光器及其測試方法

　　讓我們(men) 來到工業(ye) 界，用於(yu) 材料加工處理的激光器的功率變得更高了——實際上，它們(men) 現有的功率水平已經超過現有的應用水平了，這將促使研究者們(men) 去尋找怎樣才能充分利用這些高功率激光器。由IPG Photonics公司(位於(yu) 馬塞諸塞州牛津鎮)研發的一種100千瓦的光纖激光器已經實現了商業(ye) 化生產(chan) ，第一台產(chan) 品在今年的早些時候被運送到NADEX激光研發中心(位於(yu) 日本名古屋)，該中心主要針對激光器的材料處理性能開展詳細研究。對於(yu) 這台激光器，Ophir Photonics公司(位於(yu) 猶他州北洛根)特意研發了一種激光功率計，在輸出1070納米的激光時，測程能夠覆蓋到100千瓦。

　　4. 直接半導體(ti) 係統

　　高功率直接半導體(ti) 激光傳(chuan) 輸是將二極管激光器的輸出光直接耦合進光纖中，最終能獲得高達千瓦量級的輸出，因為(wei) 二極管激光器的電光轉換效率高達70%，所以這種方式的總體(ti) 效率非常高。這種技術的難點在於(yu) 如何將足夠大的激光能量耦合到非常細小的光纖當中，最終獲得有實用價(jia) 值的並且亮度足夠大的光束。為(wei) 此對多種耦合方法進行了實驗研究。

　　5. 應用於(yu) 光譜學的垂直腔麵發射激光器(VCSELs)

　　來自聯邦物理技術研究院(PTB，位於(yu) 德國布倫(lun) 瑞克)、達姆施塔特工業(ye) 大學(位於(yu) 德國達姆施塔特)、以及杜伊斯堡大學(位於(yu) 德國杜伊斯堡)的科學家們(men) 已經完成了利用垂直腔麵發射激光器(VCSELs)，開展可調諧二極管激光器吸收光譜(TDLAS或TDLS)的相關(guan) 研究。此方法能夠用於(yu) 檢測內(nei) 燃機中的水蒸氣，可取代分布反饋式器。VCSELs有著很大的可調諧範圍，並且在高調製率時調諧範圍不會(hui) 減小，因此能夠覆蓋整個(ge) 吸收線範圍。

　　6. 激光建模軟件

　　在搭建激光器光路之前(或者實驗優(you) 化過程中)，如何能夠建立一個(ge) 數值化物理模型，能夠描述激光器特征？Synopsys 公司(位於(yu) 紐約州奧思寧)開發出一種名為(wei) Rsoft LaserMOD的新軟件，能夠對二極管激光器和VCSELs進行建模，軟件基於(yu) 速率方程並選用了以特性測量導向的模型。這裏有一個(ge) 額外的選項：Simphotek公司(位於(yu) 新澤西州紐瓦克市)的工程師發明了一種分析激光器和放大器的模型，滿足激光世界2012年度前20技術榜單的評選條件，同時公開了一些對極度複雜的激光和光與(yu) 材料相互作用的物理過程迅速直接建模的研究案例。

　　7. 光子學研究成果展示

　　極紫外光刻光學係統。這是人們(men) 提出的最具實用價(jia) 值的光子學項目之一，雖然已經經過了數十載的研究，但是仍處在發展當中。現在的技術水平已經可以以12納米的分辨率成像，並僅(jin) 有幾個(ge) 納米的圖像畸變。這是一項能夠讓你手中筆記本電腦和智能手機質量變輕的研究。對於(yu) 采用傳(chuan) 統光源(準分子激光器)進行光刻而言，現如今的技術已經發展到了極限，光刻技術的發展的新方向就是13納米的極紫外(EUV)光刻。與(yu) 以前一樣的是，光學係統的數值孔徑(NA)越大，其分辨率越高。

　8. 薄片激光器

　　薄片激光器的結構上的優(you) 點是能夠快速的將激光增益介質中產(chan) 生的熱量導出，並且不會(hui) 帶來光束畸變，薄片激光器的輸出能力已經達到了30千瓦的水平，已經超過了美國國防部的“耐用電子激光倡議RELI”的能量水平，被認為(wei) 是定向能武器的有力候選者。這種薄片激光器由波音公司(位於(yu) 新墨西哥州阿爾伯克基)研發。

　　9. 更高的激光核聚變輸出

　　或許如今最大型的激光核聚變裝置當屬美國的國家點火裝置(NIF，位於(yu) 加利福尼亞(ya) 州利弗莫爾實驗室)，該裝置不僅(jin) 要努力實現最低限度的任務目標即激光核聚變，而且要對美國核武器在實驗室中的存儲(chu) 進行安全測試。今年，NIF創紀錄的從(cong) 氘氚目標靶丸中產(chan) 生了近的3 × 1015個(ge) 聚變中子，向實現靶丸自持續燃燒的目標更進了一步——但是還沒有點火成功，正如一些大眾(zhong) 化新聞機構讓你相信的那樣。

　　10. 單中心透鏡

　　光學設計中最有趣的事情之一就是設計單中心透鏡，所謂單中心透鏡就是所有的麵都有著相同的曲率中心，這樣能夠消除限製光場尺寸的所有因素(盡管成像“麵”還是一個(ge) 球麵)。加州大學聖地亞(ya) 哥分校的研究團隊發明了一種微型單中心透鏡，能夠適用於(yu) 標準數碼單反相機(DLSR)。

　　11. 用於(yu) 光學製造的OCT技術

　　光學相幹斷層掃描(OCT)技術最知名的應用是對生物組織進行詳細的3D成像，但是其實OCT也能夠應用於(yu) 其他方麵。羅切斯特大學(位於(yu) 紐約州羅切斯特)的研究人員以及另外一些研究人員報導了利用OCT技術進行聚合物梯度折射率透鏡的詳細描述，用以幫助其改善透鏡的製造過程。

　　12. 紙質太赫茲(zi) 透鏡

　　前20榜單的候選名單都是一些新奇的技術，這使人深受啟發。這裏要介紹一種非常實用的新奇技術：用紙製造太赫茲(zi) 聚焦透鏡。這種技術是由華沙理工大學(位於(yu) 波蘭(lan) 華沙)和薩瓦大學(位於(yu) 法國勒布爾熱)的研究人員提出的，這些菲涅爾區平透鏡被剪成直徑為(wei) 100毫米的大小，並起到對一個(ge) 太赫茲(zi) 光學係統快速準確建模的作用。

　　13. 徑向振蕩光

　　與(yu) 光子學領域的大多數研究人員相反，維也納科技大學(位於(yu) 瑞士維也納)的研究者們(men) 製造出了沿徑向振蕩的光。他們(men) 使用光纖的隆起部分捕獲光，這種結構很實用，並允許光與(yu) 物質通過光纖端麵的隱逝波進行強耦合。

　　14. 用光纖傳(chuan) 輸每秒千萬(wan) 億(yi) 比特的數據

　　以前有誰能夠想到一根光纖就能夠傳(chuan) 輸以每秒近千萬(wan) 億(yi) 比特量級的速度傳(chuan) 輸數據？這一壯舉(ju) 在今年早些時候由NTT公司 (位於(yu) 日本橫須賀市、厚木市、和築波市)Akihide Sano領導的研究小組實現。光纖包括12個(ge) 芯，以一種 “交錯式傳(chuan) 播”方式分成兩(liang) 個(ge) 環形，環的相對方位使芯間的串擾最小。研究人員證明了單方向的傳(chuan) 輸速度為(wei) 409 Tbit/s，則總傳(chuan) 輸速度為(wei) 818 Tbit/s。#p#分頁標題#e#

　　15. 塊狀矽產(chan) 生白光

　　在通常的認知裏，塊狀矽並不適用做發光源。然而賓夕法尼亞(ya) 大學(位於(yu) 賓夕法尼亞(ya) 州費城)的研究小組研製成功一種能夠產(chan) 生寬譜可見光的塊狀矽，秘訣在於(yu) 納米線和等離子體(ti) 納米腔的正確結合。研究人員接下來的目標是用電泵浦此結構，使其能夠在集成光子學中發揮作用。16. 應用於(yu) 光譜學的光子集成光路

　　光子集成光路(PIC)包括銻化镓(GaSb)激光器和置於(yu) 絕緣矽(SOI)上的光電探測器。PIC是實現芯片化短波紅外(SWIR)光譜儀(yi) 的裏程碑式的創造，在比利時根特大學(位於(yu) 比利時根特)和蒙彼利埃大學(位於(yu) 法國蒙彼利埃)研製成功。PIC工作波長為(wei) 2微米區域(分子“指紋”區的短波限)。未來的設備能夠將這一範圍延展到中波紅外區(MWIR)。

　　17. 光學相控陣列

　　采用標準化CMOS製造技術，麻省理工學院(MIT，位於(yu) 馬塞諸塞州劍橋)的研究人員在一塊麵積僅(jin) 為(wei) 幾平方毫米的矽芯片上，製備出一種64×64陣列的光學納米天線相控陣列，每一個(ge) 納米天線都是無線電相控陣列的光學版本。像無線電天線一樣，有可能通過光學相控產(chan) 生一束高速電操縱的光束。一個(ge) 較小的8×8陣列的原理樣機已經能夠引導1.55微米波長的光波傳(chuan) 輸。

　　18. 應用於(yu) 光學相幹斷層掃描(OCT)的可調諧垂直腔麵發射激光器(VCSEL)

　　依靠微電機係統(MEMS)調諧波長的VCSLEs設備將OCT的掃頻光源軸向成像範圍從(cong) 毫米量級擴大到幾十厘米量級，能夠對整個(ge) 眼球進行體(ti) 成像，能夠表征大型製造零件，並對設備的多普勒OCT掃描速率進行表征。該激光器由Thorlabs 公司(位於(yu) 新澤西州紐頓)、Praevium Research公司(位於(yu) 加州聖巴巴拉)、以及麻省理工學院(MIT)的研究人員研製成功，掃描頻率最高能達到1MHz，掃描深度大於(yu) 15厘米。

　　19. 變焦隱形眼鏡

　　一種完全自給式的變焦隱形眼鏡今年在加州大學聖地亞(ya) 哥分校的研究團隊努力下成功問世，這種眼鏡能夠使佩戴者選擇在正常畫麵和放大的畫麵之間進行切換。這種眼鏡的樣機包括一個(ge) 液晶(LC)快門和四個(ge) 共軸非球麵反射鏡，擁有2.8倍變焦能力，並在一個(ge) 機器眼上通過測試。當LC工作時，聚合物透鏡進行衍射相差校正。此項專(zhuan) 利技術旨在緩解與(yu) 年齡有關(guan) 的黃斑性變(AMD)的視力問題。

　　20. 用光的方法使癲癇症發病狀態停下來

　　本年度上榜的最後一個(ge) 新技術有著大贏家的全部特征：本技術來源於(yu) 一個(ge) 快速增長的領域(光感基因技術)，旨在阻止一種真正使人衰弱的疾病(癲癇症)，並且已獲得了一些初期的實驗成果，同時有可能解決(jue) 許多傳(chuan) 統技術的副作用。在實驗中，將光纖植入到老鼠的腦內(nei) ，植入的區域是腦電圖儀(yi) (EEG)顯示的癲癇症發作點。使用經光纖輸出的黃燈來使癲癇發病狀態在1秒之內(nei) 停下來。研究人員希望他們(men) 的成果能夠為(wei) 傳(chuan) 統的電刺激的治療方法提供一種更好的代替方案。