【光学前沿】二维材料引领可调谐非线性超构光学新发展
近日，发表于《AdvancedPhotonics》2024年第3期的研究成果展示了基于二维材料的线性和非线性可调谐超构光学的最新进展与挑战。
超构光学能在纳米尺度操纵光场，可调谐超构光学的发展有望推动多个领域的创新。二维材料因其特殊的电子和光学特性，在实现可调谐超构光学方面显示出强大潜力。将超构光学与二维材料相结合，对增强和调整非线性效应具有重要意义。
在二维激子用于可调谐超构光学方面，激子在二维材料的光学和电子性能中至关重要，同一材料的结合能值受多种因素影响可能存在差异。三激子对过渡金属二硫化物的光学性能有显著影响，但对其结合能的观测有限。通过门控、掺杂或光激发控制二维材料中载流子浓度，可调节激子数量从而影响材料光学响应，这一效应可用于动态控制元光学器件。为增强激子共振，低温下用六方氮化硼封装二维器件是普遍方法，但要实现广泛应用，还需发展器件在室温下工作的能力。目前WS₂是室温下的候选材料之一，但该领域仍面临精确控制外部刺激和激子共振窄带性质等挑战。
二维材料中的等离子体激元和声子极化激元可在纳米尺度实现受限和增强的光-物质相互作用，导致高度可调的光学特性。石墨烯可通过掺杂实现高度可调的导电性，是中红外光学器件的理想候选者，其层状结构还为其他可能性提供空间。二维材料的多样性可将可调谐等离激元推进到近红外甚至可见范围。h-BN中的声子极化激元可根据晶体厚度和周围介电环境进行被动调谐，利用二维材料相关特性调谐极化子是未来的研究方向。
非线性超表面可实现平面表面上的非线性现象，全介电超表面具有低损耗和高损伤阈值的优点。二维材料及其复合结构在非线性光学领域展现出巨大潜力，二维材料超表面具有多种优点，可用于研究常见非线性光学效应，还可通过与其他材料结合增强二阶非线性过程。
研究人员聚焦于可调谐二维材料超构光学，介绍了二维系统中可调谐激子等，并展望了该领域的发展前景。二维材料以其独特的可调谐和非线性光学特性，为光子学领域带来了巨大的发展机遇，推动其在材料生长、堆叠和纳米制造方面的应用，将促进光子学的整体发展。
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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
