【光学前沿资讯】创新光转换技术：将红外光变为可见光的突破
人眼仅能感知特定频率的光，即所谓的可见光谱，其中红光的频率最低。然而，红外线的频率低于红光，人眼无法直接观察。印度科学研究所（IISc）的研究人员最近开发了一种装置，能够将短红外光的频率提升至可见光范围，这一过程被称为光的上转换。
光的上转换技术在国防和光通信等多个领域具有广泛的应用潜力。IISc的研究团队首次利用二维材料设计了一种名为非线性光学镜面堆栈的装置，实现了这种上转换，并具备宽场成像能力。该装置由多层硒化镓构成，置于金反射面之上，中间隔以二氧化硅层
传统的红外成像技术依赖于特殊的低能带隙半导体或微测辐射热计阵列，这些设备通常通过接收物体的热量或吸收信号来工作。红外成像和传感技术在天文学、化学等多个领域都有应用，例如，通过分析红外光穿过气体时的变化，科学家可以确定气体的特定属性。然而，现有的红外传感器体积庞大且效率不高，且由于其在国防领域的应用，受到出口限制，因此迫切需要开发本土化的高效设备。
IISc团队的方法是将输入的红外信号与泵浦光束一同送入镜面堆栈。由于构成镜叠的材料具有非线性光学特性，这会导致频率混合，从而产生频率增加的输出光束，同时保持其他特性不变。通过这种方法，研究团队成功将约1550纳米的红外光转换为622纳米的可见光，这种转换后的光波可以通过传统的硅基相机检测。
电子通信工程系副教授VarunRaghunathan解释说：“这一过程是相干的，输入光束的特性在输出端得以保留。这意味着，如果在输入红外频率上印上特定的图案，它就会自动转移到新的输出频率上。”他还指出，使用硒化镓的优势在于其高光学非线性，这使得红外光的单光子和泵浦光束的单光子可以结合成具有上变频频率的单光子。
研究小组甚至能够利用尺寸仅为45纳米的硒化镓薄层实现上变频，这种小尺寸设备相比使用厘米级晶体的传统设备更具成本效益，并且性能可与目前最先进的上转换成像系统相媲美。第一作者、欧洲电子工程学院博士生JyothsnaKManattayil解释说，他们使用了粒子群优化算法来加快计算所需的正确层厚，根据厚度的不同，能够通过硒化镓并向上转换的波长也会不同，这意味着需要根据应用情况调整材料厚度。
展望未来，研究人员计划将他们的工作扩展到向上转换更长波长的光，并试图通过探索其他堆叠几何结构来提高光学设备的效率。Raghunathan表示：“全世界都对在不使用红外传感器的情况下进行红外成像很感兴趣，我们的工作可能会改变这些应用的游戏规则。
-
麻省理工学院突破光学原子钟小型化瓶颈：集成螺旋腔激光器实现芯片级原子询问
美国麻省理工学院林肯实验室WilliamLoh与RobertMcConnell团队在《NaturePhotonics》（2025年19卷3期）发表重大研究成果，成功实现基于集成超高品质因子螺旋腔激光器的光学原子钟原子询问，为光学原子钟走出实验室、实现真正便携化铺平了道路。这一突破标志着光学原子钟向全集成、可大规模制造的先进时钟系统迈出关键一步，有望彻底改变导航、大地测量和基础物理研究等领域的时间测量技术格局。
2026-04-08
-
手机长焦增距镜无焦光学系统MTF测试的空间频率换算研究
在手机成像技术向高倍长焦方向快速发展的背景下，手机长焦增距镜作为提升手机长焦拍摄能力的核心无焦光学器件，其成像质量的精准评价成为光学检测领域的重要课题。光学传递函数（MTF）是衡量光学系统成像质量的核心指标，而手机长焦增距镜属于望远镜类无焦光学系统，其MTF测试采用的角频率单位与常规无限-有限共轭光学系统的线频率单位存在本质差异。为实现两类单位的精准转换、保证MTF测试结果的有效性与实际应用价值，本文从无焦光学系统特性与测量工具出发，明确空间频率不同单位的核心属性，结合实际案例完成换算推导，梳理换算关键要点，为手机长焦增距镜的MTF检测及光学性能评价提供严谨的技术参考。
2026-04-08
-
非线性光学晶体：现代激光技术的核心功能材料
非线性光学晶体作为实现激光频率转换、光束调控及光场非线性效应的关键功能材料，突破了传统激光器件输出波长受限的技术瓶颈，是支撑紫外/深紫外激光、中红外激光、超快激光及量子光源等先进激光系统发展的核心基础部件。本文系统阐述非线性光学效应的物理机制、主流非线性光学晶体的材料特性与相位匹配技术，梳理其在科研探测、精密制造、生物医疗、光通信及国防安全等领域的典型应用，并展望该类材料未来的发展方向，为相关领域技术研究与工程应用提供参考。
2026-04-08
-
波前像差、点扩散函数（PSF）与调制传递函数（MTF）的关联解析
在光学成像领域，波前像差（WavefrontAberration）、点扩散函数（PointSpreadFunction,PSF）与调制传递函数（ModulationTransferFunction,MTF）是描述光学系统成像质量的核心参数。三者相互关联、层层递进，共同决定了系统的最终成像效果与视觉质量，但其内在联系常令初学者困惑。本文将从概念本质出发，系统解析三者的关联逻辑，结合具体实例深化理解，为相关领域的学习与应用提供清晰指引。
2026-04-07
-
非硅特种材料精密划片工艺技术方案
在半导体封装、光学器件、电子元器件等高端制造领域，蓝宝石、玻璃、陶瓷等非硅特种材料的应用日益广泛。此类材料物理特性与传统硅片差异显著，常规硅片划片工艺无法直接适配，易出现崩边、裂纹、刀具损耗大、良品率偏低等问题。结合材料特性与实际量产经验，针对蓝宝石、玻璃、陶瓷三大类核心材料，形成专业化精密划片工艺解决方案。
2026-04-07
