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2020年，对中国科技领域影响最大的无外乎两件事：“新冠”和“卡脖子技术”。 双重阴影之下，光学人的工作和个人生活都或多或少受到了影响。 通往科研殿堂的道路虽曲折，但走向光明的脚步始终坚定：有一群光学科学家深入疫区“为大气层做CT”。 挖掘离不开光学负载的支持……光学领域有很多突破和发展值得回味。

基于光学新媒体数据的“中国光学十大新闻”评选已历时4年。 今年，中国激光杂志社照例评选出2020年光学领域最具影响力的十大新闻。 这些事件将在2020年或几年后对光学领域乃至整个社会产生深远影响。

1. 时空光涡与光子横向轨道角动量的新型光场

2月24日，上海理工大学纳米光子学团队在光子轨道角动量研究领域取得新突破。 首次从理论到实验论证了一种具有时空涡旋相位并携带光子横向轨道角动量的新型光场。 一个新的光子轨道角动量自由度。 光子横向轨道角动量可能在光子自旋霍尔效应、量子纠缠、光子自旋轨道耦合效应等方面表现出独特的性质，有望应用于高速光通信、光学微操纵和新型光电器件等领域. .

2、刘文清院士深入武汉疫区开展航海观测实验

2月28日，国家大气污染防治联合中心副主任刘文清院士带领一行6人乘坐自主研发的观测车前往疫区武汉开展“双一”周大气环境三维探测实验。

据刘文清院士介绍，此次疫区之行主要围绕火神山医院、雷神山医院、武汉协和医院、金银潭医院、武汉客厅方舱医院、洪山体育中心方舱医院、丰益酒店（隔离点）、星火大气环境在武汉市垃圾焚烧厂（医疗垃圾处置场）、三环路等区域开展监测和网格化导航试验。 观察车每天行驶300多公里。 通过两周多的连续观测，获得了武汉市重点区域的大量观测数据，掌握了高时空分辨率的大气环境要素分布特征和污染物排放输送特征。 同时，结合卫星遥感观测，重点评价疫情前后武汉市PM2.5、SO2、NO2、HCHO等污染物变化特征。

3. 超快调制微型激光器提出全光开关新原理

2月28日，哈尔滨工业大学（深圳）宋庆海教授团队在超快调制微型激光器领域取得重要突破。 他提出的全光开关新原理有望突破超短开关时间和超低能耗之间的矛盾。 本研究详细报道了受拓扑保护的 BIC 的光学切换机制，它确保了微型激光器从径向偏振环形光束到线性偏振旁瓣光的相互超快切换。 BIC极高的品质因数可以显着降低激光阈值，从而突破传统全光开关的瓶颈。 基于现有成果，本研究的下一步是将可切换微型激光器串联集成在光子芯片上，实现光逻辑计算功能。 这也是实现最终目标——光计算和量子计算的前提。

4、轻小卫星激光通信终端，实现国内首次低轨星间激光通信

中国航天八院802研究所自主研制的轻小卫星激光通信终端实现了国内首次低轨星间激光通信，迈出了该领域的第一步中国。 该产品荣获第22届中国国际工业博览会空间信息产业展创新金奖。

轻小型卫星激光通信终端采用粗精复合轴跟踪，具有优良的全周向跟踪稳定性。 在后续系统试验中，激光通信终端圆满完成了在轨双向搜索、捕获、跟踪、通信等全部试验，验证了通信终端具有良好的远程双向对准和捕获能力。具有较高的通信数据速率和较低的误码率，双向通信速率为2.5 Gbps，终端重9 kg，是目前数据速率最高的星间激光通信终端迄今为止中国最轻的重量。

5. 基于元透镜阵列的高维量子纠缠光源

南京大学朱世宁院士、王振林教授、张立建教授、王树明副教授组成的联合团队，香港理工大学蔡定平教授团队，中科大任西峰副教授团队和中国科技与华东师范大学李林研究员合作，在实现高维量子纠缠光源制备方面取得重要研究进展。 通过结合超透镜阵列和非线性晶体，成功制备了高维路径纠缠光源和多光子光源。

该工作将新兴的超表面技术研究领域引入量子信息领域，实现了高维、集成的双光子和多光子纠缠光源，突破了现有量子光源的技术瓶颈和信息编码维数限制，并有望应用于高维量子通信、量子计算、量子存储等领域，对于发展更高信息容量、更高安全性的量子信息技术具有重要意义。

6. 首次实现亚分子分辨率的单分子荧光成像

8月10日，中国科学技术大学侯建国院士团队董振超课题组在近场荧光成像领域取得重要进展，显着提高成像空间分辨率至亚纳米分辨率水平0.8 nm，在国际上率先实现了亚分子分辨率的单分子光致荧光成像，为在原子尺度上显示物质结构、揭示光与物质相互作用的本质提供了新的技术手段。

该团队通过精细的尖端修饰方法在探针尖端构建了原子级银团簇突起结构，并将纳米腔等离子体共振模式调整到能够有效匹配入射激光和分子发光能量的状态。 采用超薄三原子厚氯化钠介电层，适当隔离酞菁分子与银金属基板之间的电荷转移国产光纤光谱仪，既抑制了荧光猝灭效应，又避免了远场背景的干扰噪声，从而成功实现亚纳米分辨率的单分子光致发光成像。

7、国产40000W连续光纤激光器发布

9月4日，深圳市创新激光有限公司（以下简称“创新激光”）与山东济南邦德激光有限公司（以下简称“邦德激光”）联合发布了最新的40千瓦激光切割机。设备。 据悉，40kW多模连续激光器创下了国内同类工业切割激光器最高功率记录，其搭载的单模组6kW也同时打破了国内工业实用单模的最高记录。模式。 Maxlaser 40kW产品将国产光纤激光器的功率提升到一个新的水平，实现了实用化生产线，标志着国产大功率光纤激光器在激光加工领域的进一步深入，竞争更加激烈。

8.狄拉克涡旋拓扑光腔具有最好的大面积单模特性

10月19日，中国科学院物理研究所光学物理重点实验室L01组卢玲研究员团队及合作者从理论上提出并实验证实了一种新型拓扑光子晶体微腔，该微腔可以不只支持任意退化的高阶腔模，是目前已知光学腔中大面积单模性能最好的。 这种拓扑光学腔填补了半导体激光器在选模腔设计方面的空白，为符合商用激光器历史规律的下一代高亮度单模面发射器件提供了新的发展方向。 它具有激光雷达和激光加工等技术的潜力。 积极意义。

9、嫦娥五号登月挖土，光载荷提供科技支撑

11月24日国产光纤光谱仪，嫦娥五号探测器在我国文昌卫星发射中心成功发射入轨； 12月17日，返回器携带月球样本在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。 嫦娥五号探月工程任务取得圆满成功。

中国科学院航天信息创新研究院研制的月壤结构探测器是嫦娥五号探测器的有效载荷之一。 西安光机所研制的全景相机旨在完成采样区的月表形貌和地质构造调查。 ，沉阳自动化研究所研制的全景相机转台，主要完成科学探索、地表采样区域成像、地表采样过程监控与协作等科学和工程目标。 传感器和激光三维成像传感器等光电负载，上海理工大学和上海光机所联合开发了三种激光应用系统，包括测距传感器、速度传感器和三维成像传感器。

10、我国量子计算原型“九章”问世

12月4日，中国科学技术大学潘建伟、卢朝阳课题组与中科院上海微系统研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，构建了一个76光子量子计算原型“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色采样”任务的快速求解。 这一成果使我国成功实现了量子计算研究的第一个里程碑：量子计算的优越性。 这一成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的领先地位，为未来实现能够解决具有重大实用价值问题的大规模量子模拟器奠定了技术基础。

新民晚报记者 高阳