【光学前沿】人工智能助力突破！新型单层抗反射涂层提升硅太阳能电池效率
2025年5月14日，一项在太阳能电池技术领域的重要突破引发关注。来自哈尔科夫国立大学、乌克兰国家科学院和莱布尼茨光子技术研究所的科研团队，成功开发出一种用于硅太阳能电池的新型单层抗反射（AR）涂层，其性能表现优异，为太阳能产业的发展带来了新希望。
传统硅太阳能电池面临着光反射率高的难题，在可见光和近红外光谱中，平面硅表面的光反射率高达35-50%，这使得太阳能电池的效率几乎降低一半。同时，由于空气和硅之间的高对比度，在硅太阳能电池中使用增透膜一直是个挑战，性能最高的标准薄膜增透膜多为多层且窄带，难以满足实际应用中对超薄、宽波长减反射的需求。
此次研发的新型AR涂层利用机器学习增强的光子纳米结构，即超表面，成功打破了这一困境。该涂层能够最大限度地减少广泛波长和角度范围内的太阳光反射，不仅超越了现有单层涂层，还接近了多层AR涂层的性能水平。它可有效降低500-1200纳米可见光和近红外光谱内的反射，即使在太阳光以陡峭角度照射时也能发挥作用，而传统涂层只能在较窄的波长范围（通常100-300纳米）和入射角范围内提高光透射率。
在结构设计上，新开发的基于超表面的硅抗反射涂层结合了矩形和圆柱形超原子几何结构，其反射率仅为5%，相较于非结构化硅太阳能电池约50%的反射率，大幅降低了光反射。研究人员采用正向设计和逆向设计优化算法开发超表面，正向设计基于十字形圆形超原子，通过选择适当几何参数可获得满意结果；逆向设计基于自由形状超原子几何结构，无需提前确定几何参数，有利于构建多功能宽带超表面，尤其是与人工智能（机器学习算法）集成后，逆向设计能力进一步增强。两种设计结构均展现出单层结构中最高的抗反射性能，其中基于超表面的增透膜在直射角下仅反射2%的入射光，在高达60°的角度范围内，斜入射角下反射约4.4%的入射光，反射抑制较非结构化平面硅表面提高了约一个数量级。
这项研究成果意义深远，不仅表明人工智能能够有效提高主流太阳能电池板所用硅太阳能电池增透膜的效率，而且基于超表面的涂层性能优异且相对简单，有望加速向清洁能源的过渡。此外，机器学习辅助设计方法还将改进科学家设计超表面的方式，推动其在光学和光子学领域的广泛应用，为传感器和其他光学设备开辟出多功能光子涂层的新道路。目前，该研究已发表在《AdvancedPhotonicsNexus》。
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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
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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
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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
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波前像差、点扩散函数（PSF）与调制传递函数（MTF）的关联解析
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2026-04-07
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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
