【光学前沿】北京大学王教授团队在集成微腔色散设计领域取得新进展
在信息技术飞速发展的今天，电子芯片在计算速度和功耗方面遭遇了前所未有的挑战。面对这一困境，光子集成芯片以其高速率、大带宽、低功耗和高密度集成等优势，成为突破传统集成电路物理极限的关键技术，尤其在人工智能、万物互联、云计算等领域对高速率、大容量信息处理的需求日益迫切。
一、光子集成芯片与微腔光梳技术
光子集成芯片的核心之一是微腔光梳技术，它能够在频域上产生等频率间隔的多波长激光，在时域上表现为周期性光脉冲。这种独特的时频特性为计量学、精密传感等领域带来了突破性变革。随着基于集成光学微腔内光学非线性的集成微腔光梳技术的兴起，如何通过参数设计得到符合应用需求的光学频率梳，尤其是基于集成微腔色散设计的光梳状态调控，成为了研究的热点。
二、色散对微腔光梳状态的影响
微腔光梳的产生依赖于微腔内谐振模式间的增益与损耗，以及非线性与色散的平衡。色散，即微腔材料与结构导致的群折射率关于光波长的响应，直接影响了腔内支持的锁模脉冲，即锁模微腔光梳的时域与频域特性。通过对微腔谐振频率的多项式展开，可以得到不同阶次的色散系数，这些系数对微腔光梳的产生和特性有着决定性的影响。
三、基于波导结构的色散调控
在集成平台上，一般使用闭合波导组成微腔。通过对波导结构的参数调节，如波导的宽度、高度、材料组成，可以实现对色散的调控。例如，在集成氮化硅平台上，通过调节波导宽度可以使波导工作在反常色散区。此外，渐变波导宽度等方法也可以实现对腔体整体色散的调节。
四、基于光子晶体结构的色散调控
光子晶体环因其在微腔内壁刻蚀周期性结构而受到关注。这种结构在满足布拉格条件的波长处，微腔内正向与反向的光场间发生耦合，导致谐振峰劈裂，从而产生局部色散改变。这种设计可以实现灵活的色散设计，但对加工工艺提出了较高要求。
五、基于耦合环系统的色散调控
除了单个环内正反向光场间耦合外，还可以通过控制两个环间的光场耦合引入谐振峰劈裂，实现色散调控。这种色散改变机制已经被用于实现高转换效率亮孤子光梳与暗脉冲光梳的自激发等功能。
尽管当前色散调控机制存在一定的局限性，但先进的色散调控技术已经能够支撑面向低噪微波信号、光钟、大容量光通信、微波光子、光计算等应用需求。未来，实现工艺友好的、高自由度的、简易的、可调谐的色散调节技术仍待进一步探索研究。
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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
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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
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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
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2026-05-20
