光子學(xué)世界中的人們擅長的是提出新奇的點(diǎn)子和發(fā)明有趣的新鮮事物，同時(shí)他們還不斷的推動(dòng)著現(xiàn)有的光子學(xué)技術(shù)進(jìn)步。接下來將為你帶來2013年度光子學(xué)及激光領(lǐng)域的前20大進(jìn)展：

1、頭戴式顯示設(shè)備

近日，消費(fèi)者在通信領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)?ldquo;churn”的高度評價(jià)，使人們相信光子學(xué)研究是時(shí)候向和消費(fèi)者世界的交叉路口進(jìn)軍了。類似眼鏡的頭戴式顯示設(shè)備中，最著名的就是谷歌公司所研發(fā)的基于液晶顯示的谷歌眼鏡。同時(shí)，其他公司也在研究各自的設(shè)備，采用不同的顯示技術(shù)和成像技術(shù)，比如有機(jī)電致發(fā)光二極管和硅基板液晶顯示。

2、對白光LED的理解

標(biāo)準(zhǔn)白光LED，由氮化鎵（GaN）半導(dǎo)體發(fā)射的藍(lán)光和磷光體發(fā)射的黃光合成，已經(jīng)成為當(dāng)今市場上效率最高的照明用白光光源。但是有一個(gè)限制它變得更加高效的因素，那就是所謂的“效率下降”現(xiàn)象——當(dāng)白光LED的驅(qū)動(dòng)電流升高時(shí)，量子效率出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。此現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理已經(jīng)爭論多年，最近，加州大學(xué)圣芭芭拉分校（UCSB）和法國巴黎綜合理工學(xué)院（位于法國巴黎的帕萊索小鎮(zhèn)）的研究人員的最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確指出，此現(xiàn)象可能會(huì)導(dǎo)致白光LED的照明效率達(dá)到300lm/W。

3、功率最高的激光器及其測試方法

讓我們來到工業(yè)界，用于材料加工處理的激光器的功率變得更高了——實(shí)際上，它們現(xiàn)有的功率水平已經(jīng)超過現(xiàn)有的應(yīng)用水平了，這將促使研究者們?nèi)ふ以鯓硬拍艹浞掷眠@些高功率激光器。由IPG Photonics公司（位于馬塞諸塞州牛津鎮(zhèn)）研發(fā)的一種100千瓦的光纖激光器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，第一臺產(chǎn)品在今年的早些時(shí)候被運(yùn)送到NADEX激光研發(fā)中心（位于日本名古屋），該中心主要針對激光器的材料處理性能開展詳細(xì)研究。對于這臺激光器，Ophir Photonics公司（位于猶他州北洛根）特意研發(fā)了一種激光功率計(jì)，在輸出1070納米的激光時(shí)，測程能夠覆蓋到100千瓦。

4、直接半導(dǎo)體系統(tǒng)

高功率直接半導(dǎo)體激光傳輸是將二極管激光器的輸出光直接耦合進(jìn)光纖中，最終能獲得高達(dá)千瓦量級的輸出，因?yàn)槎O管激光器的電光轉(zhuǎn)換效率高達(dá)70%，所以這種方式的總體效率非常高。這種技術(shù)的難點(diǎn)在于如何將足夠大的激光能量耦合到非常細(xì)小的光纖當(dāng)中，最終獲得有實(shí)用價(jià)值的并且亮度足夠大的光束。為此對多種耦合方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

5、應(yīng)用于光譜學(xué)的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）

來自聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB，位于德國布倫瑞克）、達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)（位于德國達(dá)姆施塔特）、以及杜伊斯堡大學(xué)（位于德國杜伊斯堡）的科學(xué)家們已經(jīng)完成了利用垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs），開展可調(diào)諧二極管激光器吸收光譜（TDLAS或TDLS）的相關(guān)研究。此方法能夠用于檢測內(nèi)燃機(jī)中的水蒸氣，可取代分布反饋式器。VCSELs有著很大的可調(diào)諧范圍，并且在高調(diào)制率時(shí)調(diào)諧范圍不會(huì)減小，因此能夠覆蓋整個(gè)吸收線范圍。

6、激光建模軟件

在搭建激光器光路之前（或者實(shí)驗(yàn)優(yōu)化過程中），如何能夠建立一個(gè)數(shù)值化物理模型，能夠描述激光器特征？Synopsys 公司（位于紐約州奧思寧）開發(fā)出一種名為Rsoft LaserMOD的新軟件，能夠?qū)ΧO管激光器和VCSELs進(jìn)行建模，軟件基于速率方程并選用了以特性測量導(dǎo)向的模型。這里有一個(gè)額外的選項(xiàng)：Simphotek公司（位于新澤西州紐瓦克市）的工程師發(fā)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(shù)榜單的評選條件，同時(shí)公開了一些對極度復(fù)雜的激光和光與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(xué)研究成果展示

極紫外光刻光學(xué)系統(tǒng)。這是人們提出的最具實(shí)用價(jià)值的光子學(xué)項(xiàng)目之一，雖然已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)十載的研究，但是仍處在發(fā)展當(dāng)中?，F(xiàn)在的技術(shù)水平已經(jīng)可以以12納米的分辨率成像，并僅有幾個(gè)納米的圖像畸變。這是一項(xiàng)能夠讓你手中筆記本電腦和智能手機(jī)質(zhì)量變輕的研究。對于采用傳統(tǒng)光源（準(zhǔn)分子激光器）進(jìn)行光刻而言，現(xiàn)如今的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了極限，光刻技術(shù)的發(fā)展的新方向就是13納米的極紫外（EUV）光刻。與以前一樣的是，光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)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(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)是能夠快速的將激光增益介質(zhì)中產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，并且不會(huì)帶來光束畸變，薄片激光器的輸出能力已經(jīng)達(dá)到了30千瓦的水平，已經(jīng)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(rèn)為是定向能武器的有力候選者。這種薄片激光器由波音公司（位于新墨西哥州阿爾伯克基）研發(fā)。

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(dāng)屬美國的國家點(diǎn)火裝置（NIF，位于加利福尼亞州利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室），該裝置不僅要努力實(shí)現(xiàn)最低限度的任務(wù)目標(biāo)即激光核聚變，而且要對美國核武器在實(shí)驗(yàn)室中的存儲(chǔ)進(jìn)行安全測試。今年，NIF創(chuàng)紀(jì)錄的從氘氚目標(biāo)靶丸中產(chǎn)生了近的3 ×1015個(gè)聚變中子，向?qū)崿F(xiàn)靶丸自持續(xù)燃燒的目標(biāo)更進(jìn)了一步--但是還沒有點(diǎn)火成功，正如一些大眾化新聞機(jī)構(gòu)讓你相信的那樣。

10、單中心透鏡

光學(xué)設(shè)計(jì)中最有趣的事情之一就是設(shè)計(jì)單中心透鏡，所謂單中心透鏡就是所有的面都有著相同的曲率中心，這樣能夠消除限制光場尺寸的所有因素（盡管成像“面”還是一個(gè)球面）。加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種微型單中心透鏡，能夠適用于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼單反相機(jī)（DLSR）。

11、用于光學(xué)制造的OCT技術(shù)

光學(xué)相干斷層掃描（OCT）技術(shù)最知名的應(yīng)用是對生物組織進(jìn)行詳細(xì)的3D成像，但是其實(shí)OCT也能夠應(yīng)用于其他方面。羅切斯特大學(xué)（位于紐約州羅切斯特）的研究人員以及另外一些研究人員報(bào)導(dǎo)了利用OCT技術(shù)進(jìn)行聚合物梯度折射率透鏡的詳細(xì)描述，用以幫助其改善透鏡的制造過程。