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2025-04-19 20:13

2025年光學(xué)科學(xué)五大新興趨勢

光學(xué)技術(shù)正在推動(dòng)航空航天、國防、生物醫(yī)學(xué)工程和數(shù)字制造等關(guān)鍵領(lǐng)域的創(chuàng)新。本文將重點(diǎn)介紹2025年光學(xué)科學(xué)領(lǐng)域五項(xiàng)最具前景的發(fā)展趨勢。 n2;(1qr
1. 螺旋二色性空心光纖推動(dòng)渦旋光通信 lxOqs:b
馬克斯·普朗克光學(xué)研究所（MPL）的研究人員利用新型螺旋空心光子晶體光纖，首次在可見光譜中實(shí)現(xiàn)了超強(qiáng)寬帶螺旋二色性（HD）。這種光纖結(jié)構(gòu)通過25厘米長的單環(huán)空心光子晶體光纖（SR HC-PCF）實(shí)現(xiàn)，其螺旋設(shè)計(jì)可選擇性傳輸攜帶軌道角動(dòng)量的光模式（即光學(xué)渦旋）。相比傳統(tǒng)光纖，該設(shè)計(jì)在渦旋通信和模分復(fù)用領(lǐng)域潛力巨大。 yA0Y 14\*

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螺旋空心光子晶體光纖

實(shí)驗(yàn)顯示，螺旋空心光纖的衰減比超過10 dB，數(shù)值模擬表明其光損耗隨偏振態(tài)變化差異可達(dá)100 dB/m以上。這一突破為空心波導(dǎo)的高精度偏振元件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，未來或應(yīng)用于手性傳感領(lǐng)域。
2. 級(jí)聯(lián)模式干涉儀：實(shí)現(xiàn)先進(jìn)線寬控制
哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型級(jí)聯(lián)模式干涉儀。與傳統(tǒng)馬赫-曾德爾干涉儀（分光雙路徑）不同，該設(shè)計(jì)基于絕緣體上硅（SOI）平臺(tái)，利用單根多模波導(dǎo)內(nèi)的橫向模式干涉控制光振幅與相位。

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級(jí)聯(lián)模式干涉儀的結(jié)構(gòu)示意與工作原理圖

通過透射模式轉(zhuǎn)換器（TMC）實(shí)現(xiàn)模式耦合，并結(jié)合波導(dǎo)有效折射率和傳播常數(shù)的精細(xì)調(diào)控，該系統(tǒng)展現(xiàn)出高度可調(diào)諧性。測試表明，其傳輸峰谷更窄且可調(diào)，靈敏度和靈活性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。緊湊的集成架構(gòu)使其成為下一代光學(xué)傳感與信號(hào)處理的核心平臺(tái)。
3. 超緊湊游標(biāo)微梳原子鐘：提升GPS精度
光學(xué)原子鐘憑借超高精度計(jì)時(shí)能力，對全球定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)至關(guān)重要。近期，美瑞聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開發(fā)了基于雙微梳的可擴(kuò)展系統(tǒng)，支持微型化光學(xué)原子鐘。

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游標(biāo)雙微梳方案概述