哈尔滨大学开发微型光学结构纳米传感器，为我国卫星激光通信提高速率

在今天举行的第22届中国国际光电博览会“光电高峰论坛”上，中国工程院院士姜会林从“五新”、“五特”、“五多”、“五化”和“五域”等方面详细讲解了光电技术的未来发展态势。

“五新”具体为新材料、新工艺、新器件、新机理、新方法。

新材料方面，姜会林指出，随着光电子器件和设备的轻小型和高精度发展，需要新的半导体材料确保其更高效率工作。2016年，中科院光电技术研究所在超材料新型天线、超材料与自然材料相融合、负折射率声光材料、吸波材料等方面取得突破性进展；2017年美国南加州大学（USC）率先推出“过渡金属钙钛矿硫族化物”新半导体材料，增强了光电器件和太阳能电池板的功能，而且其材料用量比常用硅材料少100倍；2018年，中科院长春光机所成功研制出世界最大的4.03m口径高精度SiC非球面反射镜，标志着我国大口径碳化硅材料及非球面光学反射镜技术水平跻身国际前列。

新工艺方面，2018年美国麻省理工学院的研究人员采用新型光纤制造工艺，将高速光电半导体器件植入植物纤维，将这些纤维编织成柔软、可清洗面料，解决了长久以来难以将半导体器件应用于织物制造的难题；2012年，北京航空航天大学王华明院士主持的“钛合金大型复杂整体构件激光立体成型技术”项目获得国家技术发明一等奖，成为我国金属3D打印史上的重要里程碑。

新器件方面，2016年，中科院长春光机所自主研发了目前世界上感光面积最大、分辨率最高的CMOS图像传感器，像素为1.5亿，尺寸为168mmX28mm，极大地提高了中国高分辨率和高灵敏度CMOS图像传感器的研发能力；2018年，中科院光电技术研究所发明超分辨成像光刻设备，制作了光刻器件，在365nm波长下，实现了10nm以下特征尺寸图形的加工。

新机理方面，2014年，美国和德国诺贝尔获得者借助荧光分子的帮助，将光学显微成像技术的极限拓展到了纳米尺度，突破了光学衍射极限的限制。其主要途径是采用两束激光，一束激发荧光分子发光，另一束则用于抵消纳米尺度之外的所有荧光。

新方法方面，2013年美国启动“蜘蛛”微缩干涉光学成像项目，利用数百个直径1mm的透镜组成阵列，在相同孔径条件下，尺寸、重量和功耗仅为传统光学望远镜的1/100-1/10，分辨率提高10倍以上；2010年中科院长春光机所提出亚像元CCD几何分辨方法，理论分辨率可以提高2倍。

“五特”具体为特小、特大、特精、特快、特高。

特小方面，以澳大利亚开发的微型光学结构纳米传感器和哈尔滨工业大学研究出来的“蚁群”微型机器人为代表；特大方面，以2017欧洲南方天文台14个成员国和巴西等共同建造的极大望远镜为例，该望远镜直径达到39米，预计2023年建成投入使用；特精方面，长春理工大学研制了用于星敏感器的地面模拟系统，最高精度达到0.2角秒；特快方面，中科院物理所利用阿秒相机测量红外驱动激光与高次谐波共同产生的光电子谱扫描条纹，得出单个阿秒脉冲宽度为160as，标志着国内研究进入阿秒世界；特高方面，2020年4月，我国实践20号卫星搭载的首套高速高阶相干激光通信终端在轨圆满完成第一阶段试验任务，和地面通信速率达到10Gbps，为我国当前卫星激光通信的最高速率。

此外，姜会林介绍，“五多”具体为多前沿、多维度、多谱段、多功能、多学科；“五化”具体为信息化、网络化、自动化、数字化、智慧化；“五域”具体为空间探测、海洋探测、光电显示、医疗健康和智慧城市。

“习近平总书记指出，要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机，以信息化、智能化为杠杆，培育新动能。”姜会林表示：“信息化已经成为全世界发展的主流，我们科技工作者将会继续努力，勇攀高峰，努力促进光电技术发展，为信息化、智能化和人类社会进步贡献力量。”
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