【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。
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多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变，星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计，由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征，超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法（Multi-referenceAxisAlignment,MAA），通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数，结合光学平板实现基准轴的高精度引出，将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调，突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证，实测结果表明，透镜最大偏心误差小于25.4μm，最大倾斜误差小于17.7″，系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm，全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径，拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
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平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一，属于典型的无限共轭透镜，核心光学功能分为两类：一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束，二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中，平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数，其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
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光机系统设计：镜头装配轴向预紧力计算（一）——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论，系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理，明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用，详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界，同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应，为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
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高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件，其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求，建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型，提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构，有效隔离运动误差对测量结果的影响；测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统，实现1nm级测量分辨率；通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计，实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明，该方法测量误差小于0.2μm，重复性精度达70nm，整体测量精度达到亚微米级，为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
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麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵（OPA）固态激光雷达的长期核心瓶颈，通过创新的低串扰集成天线阵列设计，首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片，为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
