科技前瞻丨2023光学行业5个研究前沿方向！

博顿光电作为光学微纳加工领域的科技型企业，对光学行业的认知相对会更深入一些，在这里给题主推荐目前的五个光学前沿领域，希望能对你有所帮助。

1. 人工智能辅助光学设计：利用深度学习等人工智能技术，实现光学元件的优化设计与制造，提高光学系统的性能和效率。

AI与超光学的发展趋势

传统光学成像在硬件功能、成像性能方面接近物理极限，在众多领域已无法满足应用需求。为了迎接这一挑战，近几年来，一个新兴多学科交叉领域「计算光学成像」应运而生，并于年初入选了阿里达摩院 2023 十大科技趋势。

据专家介绍，相比传统光学成像，计算光学成像是将数字化、信息化深度融合在光学设计里面，软硬件一体化，通过计算为光学成像注入了新的「生命」，其研究内容覆盖范围广，包括 FlatCAM、超光学技术等。对此，去年底彭博就曾发布一篇 Opinion 文章称，计算光学成像中的超光学 (Meta Optics) 技术有望在今年引起广泛关注，并在未来十年内产生变革。

2. 微纳光学：研究纳米级别下的光学现象和特性，如表面等离子体共振、量子点发光等，为新型光电器件和光学传感器的开发提供基础。

微纳加工晶圆

微纳光学是当前光学技术发展中最活跃的领域之一，其结合了光子学和微纳技术的前沿成果。受益于半导体制造技术的发展，微纳光学元件可在与集成电路一样的洁净室中实现大批量制造，例如衍射光学元件（DOE）、微透镜阵列、衍射光波导、光学相控阵、MEMS微镜等。近些年，以超构透镜（Metalens）为代表的超构光学元件（MOE）正从实验室走向产业界，成为光学前沿技术的热点，有望为光学产业带来一场变革。

3. 新型材料应用：利用新型材料的光学特性，如金属材料的超表面、二维材料的光电转换等，开发高效、紧凑和可重构的光学器件。

超表面加工方法示意图

目前限制光学超材料应用的两个主要因素是加工和损耗。在中远红外和太赫兹波段，金属材料的损耗相对较小，还可以使用半导体材料或者石墨烯等取代金属材料，而且这一波段的超材料可以使用成熟的光刻技术进行加工，这为超材料器件的应用提供了可能。

基于可调光学超材料的中远红外和太赫兹器件在通信、医疗检测、国防、国土安全、航空航天等领域有可能发挥重要作用。当然，随着超材料研究的深入和微纳加工工艺的提高，基于可调光学超材料的近红外和可见光光学元件，如可调的平面光学透镜，也很可能在不久的将来走入我们的生活。

4. 非线性光学：研究非线性光学现象，如自聚焦、超快光学现象、非线性光学效应的利用等，为超快光子学、量子光学等领域的研究提供技术支持。

非线性光

非线性光学晶体材料是一个和激光、光电材料、光通信等多个行业相关一款产品，当然也是受到这些行业的发展和变化的影响特别大。随着上世纪末世界信息化变革的飞速发展，还有光电子技术的普遍应用，国内外对光电功能晶体，尤其是非线性光学晶体的市场需求剧增。

目前全球的非线性光学晶体的销售额每年超出有4亿美元左右，传统式的非线性晶体的需要量仍在逐年扩大中，今后几年市场增长率在1530%左右。

5. 光学计算机：利用光学器件实现信息处理和计算，如基于光子晶体的光学计算机、光学神经网络等，为信息技术领域提供新的发展方向。

光学计算机概念图

光学电脑是指利用光脉冲替代电子讯号制作的电脑。这些光脉冲讯号可以用红外线或可见光。由于电流会令电脑发热，采用光脉冲的一个好处，就是可以降低电脑的发热量而无需牺牲其计算效能。过度的热，可令电脑损坏。一旦光学电脑普及，其速度可达现今电脑的十倍。

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