中國激光雜志社發(fā)布2019年度中國光學(xué)十大進展
3月20日，中國激光雜志社發(fā)布“2019年度中國光學(xué)十大進展”（第十五屆）。量子密鑰分發(fā)、光子芯片、智能激光器、全色激光顯示等20項重大光學(xué)進展入選（基礎(chǔ)研究類與應(yīng)用研究類各10項）。由于成果本身突出的學(xué)術(shù)水平，以及評審專家的嚴(yán)格公正，這一獎項，已經(jīng)在學(xué)術(shù)界被廣泛認(rèn)可。
“中國光學(xué)十大進展評選”由中國激光雜志社發(fā)起，經(jīng)過首輪推薦、初評、終評三個環(huán)節(jié)，最終20項優(yōu)秀的光學(xué)成果從110項研究進展中脫穎而出，入選2019年度中國光學(xué)十大進展（基礎(chǔ)研究類與應(yīng)用研究類各10項）。評選委員會由48位光學(xué)與光子學(xué)領(lǐng)域的專家組成，綜合考慮候選成果的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值，從候選成果中初評30項進入終評，并以無記名投票方式產(chǎn)生“2019年度中國光學(xué)十大進展”。
2019年度中國光學(xué)十大進展分別為（排名不分先后）：
基礎(chǔ)研究類：
1. 微腔表面對稱破缺誘導(dǎo)非線性光學(xué)
北京大學(xué)肖云峰教授和龔旗煌院士的研究團隊與其合作者，利用超高品質(zhì)因子回音壁模式光學(xué)微腔，極大增強了表面對稱性破缺誘導(dǎo)的非線性光學(xué)效應(yīng)，得到的二次諧波轉(zhuǎn)換效率提升了14個數(shù)量級。
2. 近場光學(xué)旋渦中的光學(xué)斯格明子結(jié)構(gòu)
深圳大學(xué)杜路平、袁小聰教授與其合作者，在國際上首次揭示了由光的自旋-軌道耦合產(chǎn)生的“光學(xué)斯格明子”結(jié)構(gòu)，并揭示了存在其內(nèi)部的光學(xué)自旋超精細(xì)結(jié)構(gòu)，在亞納米光學(xué)位移傳感、光學(xué)超分辨顯微成像等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用前景。
3. 首個三維光學(xué)拓?fù)浣^緣體
浙江大學(xué)陳紅勝教授課題組與其合作者，成功研制首個三維光學(xué)拓?fù)浣^緣體，將三維拓?fù)浣^緣體從費米子體系擴展到了玻色子體系，有望大幅度提高光子在波導(dǎo)中的傳輸效率。
4. 高效穩(wěn)定非鉛鹵化物雙鈣鈦礦暖白光
華中科技大學(xué)武漢國家光電研究中心唐江教授團隊及其合作者，闡明了非鉛鹵素鈣鈦礦Cs2AgInCl6的自限域激子發(fā)光機理，并通過Na+合金化和Bi3+痕量摻雜實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的單基質(zhì)白光發(fā)光，突破了單基質(zhì)白光熒光粉的效率瓶頸，為非鉛鈣鈦礦發(fā)光材料的研究指明了一條道路，有希望在綠色照明方面實現(xiàn)應(yīng)用。
5. 兼具高亮度和高效率的量子點發(fā)光二極管
河南大學(xué)申懷彬、李林松、杜祖亮教授等人與其合作者，通過設(shè)計合成新型核殼結(jié)構(gòu)量子點，研發(fā)了兼具高亮度、高效率和長壽命紅綠藍三基色QLED器件，其中多項性能指標(biāo)創(chuàng)世界記錄，該研究結(jié)果有望加速推進QLED在高亮高效顯示和照明領(lǐng)域應(yīng)用的進程。
6. 雙層三碘化鉻中由層間反鐵磁誘導(dǎo)的非互易二次諧波
復(fù)旦大學(xué)吳施偉課題組與其合作者，在二維磁性材料雙層三碘化鉻（CrI3）中觀測到源于層間反鐵磁結(jié)構(gòu)的非互易二次諧波非線性光學(xué)響應(yīng)，并揭示了三碘化鉻中層間反鐵磁耦合與范德瓦爾斯堆疊結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。
7. 首次利用臺式化高重頻飛秒激光器驅(qū)動千特斯拉強磁場自組織放大
中科院上海光機所劉建勝、田野課題組利用一束飛秒預(yù)脈沖激光產(chǎn)生膨脹的高溫稠密等離子體半球，然后再利用一束飛秒強激光驅(qū)動強流電子束誘導(dǎo)等離子體韋伯不穩(wěn)定性的增長，實驗獲得了強度高達千特斯拉量級、自組織放大的強磁場陣列。研究結(jié)果開辟了利用小型化激光裝置研究高能量密度物理及實驗天體物理的新途徑，可以更深入地研究和理解磁場的產(chǎn)生、放大、磁重聯(lián)及天體現(xiàn)象的本質(zhì)。
8. 關(guān)鍵量子信息器件——“三高”量子糾纏光源研究
中山大學(xué)王雪華教授團隊與其合作者，提出一種能克服光子側(cè)向和背向泄漏、并能極大提高光子前向出射的新型微納“射燈”結(jié)構(gòu)，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達95%，在國際上率先制備出同時具備“三高”——高亮度、高全同性、高糾纏保真度的量子糾纏光子對源。
9. 壓縮超快時間光譜成像術(shù)創(chuàng)造超快成像新紀(jì)錄
西安交通大學(xué)陳烽教授團隊與其合作者，提出了一種基于時頻變換思想的“壓縮超快時間光譜成像術(shù)”，在幀率、幀數(shù)、和精細(xì)光譜成像等方面突破了現(xiàn)有超快成像技術(shù)的局限。這一研究成果使得長時間、寬光譜的記錄飛秒影像成為可能，將推動更多涉及超快過程的極端物理、化學(xué)、材料和生物學(xué)的研究。
10. 光的波粒二象性的可控量子疊加
南京大學(xué)馬小松教授和祝世寧院士課題組利用多光子糾纏態(tài)的非局域特性，構(gòu)建了遠程的量子邏輯門。在嚴(yán)格滿足愛因斯坦局域性的條件下，觀測到了光的波動性與粒子性的可控量子疊加。該項工作為未來的量子技術(shù)提供了新的調(diào)控手段。
應(yīng)用研究類：
1. 可密集集成和任意路由的模分復(fù)用光子芯片
哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）徐科副教授、宋清海教授與其合作者，通過波導(dǎo)模場的精細(xì)調(diào)控，解決了多模波導(dǎo)的損耗和串?dāng)_問題，將關(guān)鍵器件的尺寸縮小了1-2個數(shù)量級，實現(xiàn)了3×112 Gbit/s高速模分復(fù)用信號的密集布線，支持任意連續(xù)地彎曲與交叉，使多模光學(xué)系統(tǒng)的大規(guī)模片上集成成為可能。
2. 基于類人算法（HLA）的智能鎖模激光器
上海交通大學(xué)義理林教授課題組提出了基于類人算法（HLA）的智能鎖模激光器，解決了被動鎖模激光器失鎖難以自動恢復(fù)的難題，最快開機自動鎖模僅需0.22 s，失鎖恢復(fù)則僅需14.8 ms，均大幅刷新了之前的記錄，具有重要的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。
3. 基于多角度干涉的三維多色活細(xì)胞超分辨光學(xué)顯微鏡
浙江大學(xué)劉旭教授和匡翠方教授課題組，在時空超分辨活細(xì)胞成像系統(tǒng)和方法研制方面取得突破，開發(fā)出了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型光學(xué)成像技術(shù)——多角度干涉顯微鏡，可對活細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)進行快速、長時程、多色和三維超分辨成像研究。
4. 無磁光場非互易放大
華東理工大學(xué)龔尚慶、鈕月萍教授團隊與其合作者，將原子熱運動導(dǎo)致的多普勒效應(yīng)和拉曼增益結(jié)合，提出了可在自由空間實現(xiàn)光波波段非互易放大的原創(chuàng)性方案，并在實驗上進行了驗證。這一方案為常溫工作、易于調(diào)控、小型化可集成的無磁非互易放大器研制提供了新的途徑。
5. 大帶寬、低損耗、高效率、高集成度的硅基電光調(diào)制器
中山大學(xué)蔡鑫倫、余思遠課題組與其合作者，通過在硅基芯片上異質(zhì)集成鈮酸鋰材料，實現(xiàn)了高性能的硅和鈮酸鋰異質(zhì)集成電光調(diào)制芯片，在光學(xué)損耗、調(diào)制帶寬、半波電壓和線性度等方面突破了傳統(tǒng)硅基電光調(diào)制的局限。所有材料與器件工藝完全依靠國內(nèi)自主條件，具備完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。
6. 采用反向外延技術(shù)實現(xiàn)晶圓級亞50nm周期的多層膜光柵器件制備
中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所歐欣研究員與同濟大學(xué)合作者，提出了一種制備大面積超高線密度光柵的新方法，在2英寸晶圓上實現(xiàn)了＞20000線/毫米光柵器件的制備；通過與高效率X射線多層膜相結(jié)合，實驗角色散性能比現(xiàn)有成熟技術(shù)制備的最高線密度光柵（5000線/毫米）高6倍。該技術(shù)已經(jīng)獲得三項中國發(fā)明專利和一項德國專利的授權(quán)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
7. 高性能藍光單模微納激光
中科院上海光機所張龍、董紅星研究員領(lǐng)銜的微結(jié)構(gòu)光物理研究團隊與其合作者，發(fā)現(xiàn)一種新型全無機鈣鈦礦RbPbBr3材料，深度解析鈣鈦礦材料相態(tài)轉(zhuǎn)變過程及其內(nèi)在化學(xué)機制，成功實現(xiàn)高性能藍光單模激光輸出，研究結(jié)果對鈣鈦礦材料相穩(wěn)定、高性能微納激光器件及多色激光器等的研究具有重要意義。
8. 突破線性界限制的光纖量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士和韓正甫教授領(lǐng)導(dǎo)的量子密碼研究組首先在理論上提出了免相位后選擇的雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議，有效提升了雙場類協(xié)議的執(zhí)行效率?；谠搮f(xié)議，研究人員突破了異地孿生光場制備和長距離信道相位補償兩項核心技術(shù)，在300 km常規(guī)商用光纖信道中，率先完成了超越線性界限制的高密鑰生成率實驗，為實現(xiàn)無中繼長距離城際量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)邁出了關(guān)鍵的一步。
9. 動態(tài)平面光子元件
南京大學(xué)胡偉教授、陸延青教授團隊與其合作者，通過設(shè)計摻入光控手性翻轉(zhuǎn)分子機器的自組裝螺旋超結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了工作波段連續(xù)可調(diào)、共軛相位分布光控變換的平面光子元件，提供了一種動態(tài)平面光子元件的實用方案。
10. 基于有機打印微納激光陣列的全色激光顯示
中科院化學(xué)所趙永生、閆永麗研究員及其合作者，充分發(fā)揮有機材料在溶液加工方面的優(yōu)勢，利用噴墨打印的方式精準(zhǔn)構(gòu)建了紅綠藍微納激光陣列作為顯示面板，首次實現(xiàn)了主動發(fā)光平板激光顯示，為發(fā)展高性能、易加工的平板激光顯示及照明器件提供了一種可行的解決方案。
特別感謝中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中國光學(xué)學(xué)會、上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中科院上海光機所、中科院物理所，以及新華社、人民日報、光明日報、經(jīng)濟日報、澎湃新聞、上觀新聞、科學(xué)網(wǎng)、中國科技網(wǎng)、東方網(wǎng)、新民晚報、文匯報、中國科學(xué)報、上海科技報、科普時報、新聞晨報、科學(xué)大院、青塔、知識分子&賽先生、返樸、材料人、納米人、兩江科技評論、學(xué)術(shù)幫、光行天下等機構(gòu)與媒體的大力支持。
