經(jīng)過評審委員會多輪遴選，“微腔光梳驅(qū)動的新型硅基光電子片上集成系統(tǒng)”等10項(xiàng)前沿進(jìn)展入選“2022中國光學(xué)十大進(jìn)展”（基礎(chǔ)研究類）；“集成化成像芯片實(shí)現(xiàn)像差矯正三維攝影”等10項(xiàng)進(jìn)展入選“2022中國光學(xué)十大進(jìn)展”（應(yīng)用研究類）。

此外，效率首次突破量子不可克隆極限的微波——光波相干轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)高維量子計(jì)算芯片等20項(xiàng)成果分別榮獲“2022中國光學(xué)十大進(jìn)展”提名獎(jiǎng)（基礎(chǔ)研究類）和“2022中國光學(xué)十大進(jìn)展”提名獎(jiǎng)（應(yīng)用研究類）。

“中國光學(xué)十大進(jìn)展”評選活動由中國激光雜志社發(fā)起，至今已成功舉辦17屆，旨在促進(jìn)中國優(yōu)秀光學(xué)研究成果的廣泛傳播，推動中國光學(xué)事業(yè)的發(fā)展。

憑借高學(xué)術(shù)水平的候選成果，以及嚴(yán)格公正的評審機(jī)制，這一獎(jiǎng)項(xiàng)備受業(yè)界認(rèn)可，具有高度的公信力和影響力。

基礎(chǔ)研究類（10項(xiàng)）

1/ 微腔光梳驅(qū)動的新型硅基光電子片上集成系統(tǒng)

北京大學(xué)王興軍團(tuán)隊(duì)聯(lián)合加州大學(xué)圣塔巴巴拉分校John E. Bowers團(tuán)隊(duì)，攻關(guān)解決微腔光梳簡易魯棒激發(fā)與長時(shí)間穩(wěn)定、面向光梳光源的硅基系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硅基片上可重構(gòu)多維光譜整形技術(shù)等難題，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了由克爾微腔光梳驅(qū)動的新型硅基光電子片上系統(tǒng)，有望直接應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、5/6G信號處理、自動駕駛、光計(jì)算等領(lǐng)域，為下一代片上光電子信息系統(tǒng)提供了全新的研究范式和發(fā)展方向。

2/ 光學(xué)渦環(huán)的誕生

上海理工大學(xué)詹其文帶領(lǐng)的納米光子學(xué)團(tuán)隊(duì)基于麥克斯韋方程組和光學(xué)保角變換，首次在理論上完整推導(dǎo)并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)美的光學(xué)渦環(huán)結(jié)構(gòu)。

該研究工作為三維復(fù)雜時(shí)空光場的生成和表征提供了嶄新的思路，對環(huán)狀對稱電動力學(xué)、環(huán)狀對稱等離子物理、光學(xué)對稱和拓?fù)洹⒘孔游锢?、天體物理等理論研究，以及光學(xué)傳感、光操縱、光信息與能量傳遞等應(yīng)用研究都將具有重要且深遠(yuǎn)的意義。

3/ 用光3D打印納米晶體

清華大學(xué)精密儀器系孫洪波、林琳涵課題組首次提出了利用光生高能載流子調(diào)控納米材料的表面化學(xué)活性并實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍵合，由此實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體量子點(diǎn)等功能納米粒子的三維激光裝配。

這一技術(shù)具備真三維、高純度、高分辨率、異質(zhì)異構(gòu)集成的技術(shù)優(yōu)勢，開辟了功能納米器件制備工藝的新途徑，在片上光電器件集成、高性能近眼顯示等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

4/ 新技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)激光3D打印納米鐵電疇

南京大學(xué)張勇領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種非互易激光極化鐵電疇技術(shù)：將飛秒脈沖激光聚焦于鈮酸鋰晶體中，在晶體內(nèi)部形成了一個(gè)有效電場，實(shí)現(xiàn)了三維納米鐵電疇的可控制備。

加工精度達(dá)到了30納米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破衍射極限，且可以實(shí)現(xiàn)鐵電疇結(jié)構(gòu)的修正與重構(gòu)。這一技術(shù)解決了傳統(tǒng)極化工藝僅限于在二維平面內(nèi)以微米精度加工鐵電疇結(jié)構(gòu)的難題，為三維集成光電器件的發(fā)展提供了新的技術(shù)支撐。

5/ 高純度超集成手性光源領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展

哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）宋清海團(tuán)隊(duì)基于連續(xù)域中束縛態(tài)自身的物理特性，實(shí)現(xiàn)了高純度、高Q值與高方向性的手性熒光到激光的出射。

在無需自旋注入的情況下，即可實(shí)現(xiàn)控制自發(fā)輻射和激光的光譜、遠(yuǎn)場以及自旋角動量。這種方法對改善當(dāng)前手性光源的設(shè)計(jì)，并促進(jìn)其在光子系統(tǒng)與量子系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要意義。

6/ 羲和激光首輪實(shí)驗(yàn)獲得60 MeV質(zhì)子束

中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激光質(zhì)子加速課題組依托于上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置(羲和激光，SULF)，在首輪磨合實(shí)驗(yàn)中利用SULF-10PW激光轟擊微米金屬靶，在靶后法線鞘層加速機(jī)制下獲得了截止能量達(dá)62.5MeV的質(zhì)子束，該結(jié)果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，進(jìn)入國際前列。

未來將通過進(jìn)一步優(yōu)化，獲得百M(fèi)eV級的高能質(zhì)子束，切實(shí)推動激光質(zhì)子源在聚變能源、腫瘤治療等重要領(lǐng)域的應(yīng)用。

7/ 高效、高重頻極紫外超快相干光源

上海交通大學(xué)劉峰、陳民和李博原課題組通過引入圓偏振預(yù)脈沖，成功實(shí)現(xiàn)對微米尺度預(yù)等離子體的主動調(diào)控，構(gòu)建出合適的縱向密度分布，解決了高次諧波產(chǎn)生受限于激光對比度的難題，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了產(chǎn)生高重頻、高亮度極紫外超快輻射源的新方案。

8/ 稀土離子f-f躍遷發(fā)光壽命被壓縮至納秒級

陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院張正龍、鄭海榮團(tuán)隊(duì)，依托自主搭建的高分辨原位光譜系統(tǒng)，在納米光學(xué)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。

利用等離激元傾斜納米光腔，將稀土離子f-f躍遷發(fā)光壽命壓縮至50納秒以下，同時(shí)獲得1000余倍的量子產(chǎn)率增強(qiáng)。

該成果被審稿人評價(jià)為稀土發(fā)光領(lǐng)域“里程碑”式的工作，對拓展稀土發(fā)光應(yīng)用優(yōu)勢，推動量子通訊單光子源、納米激光器的發(fā)展具有重要意義。

9/ 激光干涉儀的量子超越

上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院及李政道研究所張衛(wèi)平團(tuán)隊(duì)與合作者，利用其發(fā)展的量子關(guān)聯(lián)干涉技術(shù)與激光干涉儀巧妙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一種超越傳統(tǒng)激光干涉儀的新型量子精密測量技術(shù)。

新方法融合經(jīng)典-量子優(yōu)勢于一體，原理上可以拓展到LIGO引力波探測器等大型精密測量儀器中，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)干涉技術(shù)的升級，向開拓真正有應(yīng)用價(jià)值的量子技術(shù)邁出了重要的一步。

10/ 突破熒光范圍的激光輻射

山東大學(xué)于浩海、張懷金團(tuán)隊(duì)和南京大學(xué)陳延峰團(tuán)隊(duì)協(xié)同攻關(guān)，在激光物理領(lǐng)域取得突破，首次實(shí)現(xiàn)基于多聲子耦合的激光輻射，在遠(yuǎn)超熒光光譜的范圍獲得了寬波段、可調(diào)諧激光輸出。

研究成果拓寬了激光增益范圍，闡明了激光晶體中的關(guān)鍵功能基元和序構(gòu)關(guān)系，對于固體激光技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

應(yīng)用研究類（10項(xiàng)）

1/ 集成化成像芯片實(shí)現(xiàn)像差矯正三維攝影

清華大學(xué)成像與智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)室方璐、戴瓊海團(tuán)隊(duì)提出了非相干光下的數(shù)字自適應(yīng)光學(xué)新架構(gòu)，解耦信號采集與像差矯正，首次實(shí)現(xiàn)了高速大范圍分塊像差去除。

研制了集成化的元成像芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)像差矯正的大視場高分辨率高速三維成像，將傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)的有效視場直徑從40角秒提升至了1000角秒，可廣泛用于天文觀測、工業(yè)檢測、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。

2/ 時(shí)空域精細(xì)操控半導(dǎo)體納米晶能帶結(jié)構(gòu)

浙江大學(xué)邱建榮團(tuán)隊(duì)與之江實(shí)驗(yàn)室譚德志團(tuán)隊(duì)合作，揭示了飛秒激光誘導(dǎo)空間選擇性介觀尺度分相和離子交換新規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對玻璃微區(qū)元素分布的精細(xì)調(diào)控，開拓了飛秒激光三維極端制造新技術(shù)，構(gòu)筑了三維發(fā)光寬波段連續(xù)可調(diào)諧納米晶結(jié)構(gòu)，首次提出并展示這種三維微納結(jié)構(gòu)在超大容量超長壽命信息存儲、高穩(wěn)定Micro-LED列陣和動態(tài)立體彩色全息顯示等的前沿應(yīng)用。

3/ 基于超構(gòu)透鏡集成的平面廣角相機(jī)

南京大學(xué)李濤團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種基于超構(gòu)透鏡陣列的平面廣角相機(jī)，僅用一微米厚的納米結(jié)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了超過120°視角高質(zhì)量的廣角成像功能。

這一全新原理的設(shè)計(jì)原理成功突破傳統(tǒng)商用魚眼鏡頭在體積和重量上的限制，展示了超構(gòu)透鏡設(shè)計(jì)在顛覆性成像技術(shù)中巨大的應(yīng)用潛力。

4/ 光電集成輕微型“復(fù)眼相機(jī)”，解決商用探測器不兼容問題

吉林大學(xué)張永來領(lǐng)銜的合作團(tuán)隊(duì)通過飛秒激光微加工技術(shù)，制造具有對數(shù)輪廓小眼的三維仿生復(fù)眼，突破了三維復(fù)眼非平面成像和商用微型CCD/CMOS探測器失配難題，研制了質(zhì)量僅為230mg的光電集成微型復(fù)眼相機(jī)，借助多目視覺原理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法，實(shí)現(xiàn)了對微觀目標(biāo)運(yùn)動軌跡的三維重構(gòu)。該成果在醫(yī)療內(nèi)窺成像和微型機(jī)器人視覺等前沿領(lǐng)域具有重要意義。

5/ 光纖量子密鑰分發(fā)新紀(jì)錄——無中繼安全傳輸超830公里

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦、韓正甫團(tuán)隊(duì)通過解決極弱光雙場制備和低噪聲快速相位補(bǔ)償難題，突破信噪比限制，創(chuàng)造830公里無中繼光纖量子通信世界紀(jì)錄。

相比于國內(nèi)外其他團(tuán)隊(duì)的工作，該成果不僅將無中繼傳輸距離提升了200多公里，而且將成碼率提升了50～1000倍，向?qū)崿F(xiàn)千公里陸基量子通信邁出了重要一步。

6/ 光頻完美異常反射器

同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院王占山和程鑫彬聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系周磊，提出了一維多層膜結(jié)合二維超表面的準(zhǔn)三維亞波長新結(jié)構(gòu)，通過傳輸波和布洛赫波的高效耦合增強(qiáng)非局域能流調(diào)控能力，首次實(shí)現(xiàn)了效率優(yōu)于99%的光頻異常反射。研究成果有望推動新型波束掃描系統(tǒng)等儀器裝備的發(fā)展。

7/ 超長壽命的鈣鈦礦LED

浙江大學(xué)狄大衛(wèi)、趙保丹團(tuán)隊(duì)利用雙極性分子穩(wěn)定劑抑制離子遷移，首次實(shí)現(xiàn)了滿足實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的超長壽命鈣鈦礦LED。

在等同于高亮度OLED的光功率下，這些近紅外LED的壽命為32675小時(shí)（3.7年）；在更低的輻亮度下，其壽命預(yù)期長達(dá)270年。這些創(chuàng)紀(jì)錄的器件在5mA/cm2的恒定電流下持續(xù)工作5個(gè)月，輻亮度無明顯衰減。

8/ 世界首例鈮酸鋰薄膜偏振復(fù)用相干光調(diào)制器

中山大學(xué)蔡鑫倫課題組實(shí)現(xiàn)了世界首例鈮酸鋰薄膜偏振復(fù)用相干光調(diào)制器，該器件具有CMOS兼容驅(qū)動的半波電壓，110GHz的調(diào)制帶寬，這是目前世界上最高性能的超低電壓和超大帶寬的電光調(diào)制器芯片。

利用這一芯片，研究團(tuán)隊(duì)演示了目前單載波相干傳輸?shù)淖罡邇羲俾省?.96Tb/s。該項(xiàng)研究攻克了在下一代超高速、低功耗的相干光傳輸系統(tǒng)不可或缺的電光轉(zhuǎn)換器件。鈮酸鋰薄膜材料及其光子集成技術(shù)研究為實(shí)現(xiàn)我國光通信產(chǎn)業(yè)鏈自主可控提供了有力保障。

9/ 首次發(fā)現(xiàn)光學(xué)微腔中的界面回音壁模式

北京大學(xué)物理學(xué)院肖云峰團(tuán)隊(duì)與中科院半導(dǎo)體所陳幼玲合作，首次發(fā)現(xiàn)了光學(xué)微腔中的界面回音壁模式。

研究人員在微流集成的微泡腔中，將光學(xué)回音壁模式的電磁場峰值調(diào)控至傳感表面，從物理上提高了傳感器的光學(xué)響應(yīng)強(qiáng)度，成功實(shí)現(xiàn)了具有單分子響應(yīng)的微流傳感器件，在高靈敏度微量檢測領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

10/ 在光編碼液晶超結(jié)構(gòu)應(yīng)用取得突破性研究進(jìn)展

華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、物理學(xué)院、費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心朱為宏、鄭致剛、Feringa合作，圍繞動態(tài)可控手性液晶光學(xué)微結(jié)構(gòu)，從材料設(shè)計(jì)、制備和微結(jié)構(gòu)的外場控制入手，解決傳統(tǒng)液晶體系光效率低的問題，賦能液晶微結(jié)構(gòu)的光控寬動態(tài)域，發(fā)展可逆、可擦、漸變、結(jié)構(gòu)疊加與嵌入的多重防偽新技術(shù)，為解決我國在高端防偽技術(shù)領(lǐng)域面臨的材料瓶頸提供了可供借鑒的技術(shù)方案。

“2022中國光學(xué)十大進(jìn)展”提名獎(jiǎng)

基礎(chǔ)研究類（10項(xiàng)）

1/ 效率首次突破量子不可克隆極限的微波——光波相干轉(zhuǎn)換

華南師范大學(xué)廖開宇、顏輝、朱詩亮團(tuán)隊(duì)在量子網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展：理論提出并實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了一種基于非共振六波混頻的微波-光波相干轉(zhuǎn)換方案，利用冷原子系綜實(shí)現(xiàn)了效率超過82%的微波-光波相干轉(zhuǎn)換，為超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)光學(xué)接口的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。

2/ 首次實(shí)現(xiàn)非重力壓制下的鍶原子淺光晶格赫茲窄譜

中國科學(xué)院授時(shí)中心常宏團(tuán)隊(duì)和重慶大學(xué)汪濤、張學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)合作，國際上首次利用弗洛凱技術(shù)在鍶原子淺光晶格鐘平臺上將kHz的譜線壓窄到Hz級別。該實(shí)驗(yàn)不僅為量子精密測量提供了新的思路，也向空間載星載光鐘邁出了重要的一步。

3/ 近場光學(xué)旋渦中的光學(xué)斯格明子結(jié)構(gòu)

深圳大學(xué)袁小聰、杜路平團(tuán)隊(duì)通過研究旋轉(zhuǎn)對稱性破缺下的光學(xué)自旋-軌道耦合，發(fā)現(xiàn)并論證了光學(xué)自旋拓?fù)鋺B(tài)與對稱性的緊密聯(lián)系，揭示了自旋拓?fù)涔庾訉W(xué)新物理，在光學(xué)位移傳感、磁疇檢測、量子技術(shù)等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。

4/ 基于液態(tài)水的寬帶太赫茲脈沖相干探測

首都師范大學(xué)張亮亮聯(lián)合北京理工大學(xué)趙躍進(jìn)、中國人民大學(xué)王偉民團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)了基于液態(tài)水對寬帶太赫茲波的相干探測，獲得太赫茲電場的時(shí)域波形，頻譜響應(yīng)達(dá)到0.1~18THz，并可擴(kuò)展到更寬的范圍。

此方案突破了傳統(tǒng)的固體探測中頻譜受限的瓶頸，所需激光能量比氣體探測低2個(gè)量級，靈敏度提高一個(gè)量級。后續(xù)研究證實(shí)液體探測可通過改變液體種類等手段進(jìn)一步提高性能，并為生物水環(huán)境下分子動力學(xué)研究提供新的技術(shù)途徑，促進(jìn)了太赫茲液體光子學(xué)的發(fā)展。

5/ 實(shí)現(xiàn)46階非線性光子雪崩效應(yīng)及超分辨熒光成像

華南師范大學(xué)詹求強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在物理原理上創(chuàng)新提出了在不同發(fā)光離子間遷移光子雪崩效應(yīng)的新機(jī)理，基于低功率連續(xù)激光激發(fā)在納米尺度、室溫條件下實(shí)現(xiàn)了46階的超高階非線性熒光效應(yīng)；

基于此效應(yīng)，在光學(xué)應(yīng)用上使用單束連續(xù)激光實(shí)現(xiàn)了λ/14的遠(yuǎn)場光學(xué)分辨率，功率僅需300微瓦，系統(tǒng)條件也比傳統(tǒng)共聚焦更簡易，進(jìn)一步還實(shí)現(xiàn)了亞細(xì)胞超分辨生物成像。

該成果通過純物理法打破光學(xué)衍射極限，為超分辨顯微成像提供簡便方法的同時(shí)，在其他同樣需要克服衍射極限的光刻、光存儲、光傳感等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用空間。

6/ 大面積、高通量的魯棒性單向體態(tài)傳輸

華南理工大學(xué)李志遠(yuǎn)團(tuán)隊(duì)提出異質(zhì)Haldane模型預(yù)測了電子體系中單向體態(tài)的存在，可實(shí)現(xiàn)能量的高通量輸運(yùn)。

他們進(jìn)一步將該模型拓展至光子學(xué)領(lǐng)域，在異質(zhì)磁化的緊湊型二維蜂窩晶格磁光光子晶體中實(shí)現(xiàn)了電磁波的長距離、大面積、高通量、強(qiáng)魯棒性單向體態(tài)傳輸。

該研究工作拓展了人們對拓?fù)湮锵嗟恼J(rèn)識，豐富了拓?fù)湮飸B(tài)調(diào)控的手段，并為開發(fā)高通量、強(qiáng)魯棒性能量輸運(yùn)材料及結(jié)構(gòu)提供新思路。

7/ 基于叉指電極結(jié)構(gòu)的無載流子注入的發(fā)光器件

清華大學(xué)寧存政團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體光電子器件設(shè)計(jì)框架，充分利用二維半導(dǎo)體激子結(jié)合能大的優(yōu)勢，提出一種基于叉指電極結(jié)構(gòu)的二維半導(dǎo)體發(fā)光器件。

該器件不需要電極與二維半導(dǎo)體直接接觸并注入載流子，不需要對二維半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜或制作PN結(jié)，而是通過電場加速材料中已有載流子，使之與半導(dǎo)體價(jià)帶電子碰撞，產(chǎn)生激子并發(fā)光。該結(jié)構(gòu)可以利用碎片化二維半導(dǎo)體制備大尺寸及多波長發(fā)光器件。

8/ 利用熱活化延遲熒光發(fā)光機(jī)制實(shí)現(xiàn)高效X射線閃爍和成像

浙江大學(xué)楊旸等人和合作者探索了X射線激發(fā)物質(zhì)分子的激發(fā)態(tài)物理機(jī)制，與紫外可見光激發(fā)不同，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)X射線光子會激發(fā)大量三線態(tài)暗激子，并提出了定量測量單三線態(tài)生成比例的方法?；谶@一物理圖象，團(tuán)隊(duì)借鑒有機(jī)發(fā)光顯示領(lǐng)域的知識，首次提出了利用熱活化延遲熒光高效、高速利用X射線激發(fā)下的三線態(tài)暗激子的新機(jī)制，為X射線成像應(yīng)用提供了新的科學(xué)基礎(chǔ)。

9/ 發(fā)現(xiàn)光學(xué)自旋-軌道映射新奇現(xiàn)象

華中科技大學(xué)王健團(tuán)隊(duì)在各向同性光纖波導(dǎo)介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了一種光纖本征模退簡并特性引起的光學(xué)自旋-軌道映射新現(xiàn)象。

該發(fā)現(xiàn)豐富了光的自旋-軌道相互作用的內(nèi)涵，為光的自旋與軌道自由度提供了新的操控手段，有望應(yīng)用于光通信、光計(jì)量和量子光學(xué)等領(lǐng)域。

10/ 飛秒激光直寫三維無機(jī)納米結(jié)構(gòu)研究取得新進(jìn)展

中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所金峰、鄭美玲聯(lián)合暨南大學(xué)段宣明等在飛秒激光三維無機(jī)納米結(jié)構(gòu)加工方面取得新進(jìn)展。

研究團(tuán)隊(duì)利用超快激光多光子效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了無機(jī)光刻膠超衍射納米光刻，獲得了激光波長三十分之一的26nm特征尺寸、具有優(yōu)異耐高溫和耐溶劑性能的3D無機(jī)微結(jié)構(gòu)與器件，為發(fā)展新型3D無機(jī)納米結(jié)構(gòu)和器件提供了新方法。

應(yīng)用研究類（10項(xiàng)）

1/ 實(shí)現(xiàn)高維量子計(jì)算芯片

北京大學(xué)王劍威團(tuán)隊(duì)與合作者實(shí)現(xiàn)了一款基于大規(guī)模硅基集成光量子芯片的可編程高維量子處理器，實(shí)現(xiàn)了高維單量子位和雙量子位的初始化、操作和測量，提供了一種自上而下、從算法到量子門操作、從頂層需求到底層物理實(shí)現(xiàn)的高維量子計(jì)算架構(gòu)，通過編程重構(gòu)該處理器超過百萬次以上，實(shí)現(xiàn)了一系列高保真量子邏輯門操作，執(zhí)行了多種重要的高維量子傅立葉變換類算法，實(shí)現(xiàn)了高維量子計(jì)算的原理性驗(yàn)證。

2/ 超表面實(shí)時(shí)超光譜成像芯片

清華大學(xué)崔開宇等人研制成功的國際首款實(shí)時(shí)超光譜成像芯片，可一次獲取空間15萬個(gè)像素點(diǎn)的超光譜信息，利用這一芯片成功獲取了活體大鼠腦部血紅蛋白及其衍生物特征光譜的動態(tài)變化。

這一成果相比已有片上光譜檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從單點(diǎn)微型光譜儀到實(shí)時(shí)超光譜成像芯片的跨越，可為成像技術(shù)開創(chuàng)物質(zhì)解析新維度，具有高精度、芯片化、可量產(chǎn)的優(yōu)勢，有望成為下一代成像芯片的顛覆性技術(shù)，相關(guān)成果已進(jìn)行應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)化。

3/ 計(jì)算超分辨圖像重建通用算法，穩(wěn)定提升熒光顯微鏡兩倍分辨率

北京大學(xué)陳良怡與哈爾濱工業(yè)大學(xué)李浩宇團(tuán)隊(duì)合作，通過提出“熒光圖像的分辨率提高等價(jià)于圖像的相對稀疏性增加”通用先驗(yàn)知識，發(fā)明稀疏解卷積算法，突破現(xiàn)有顯微系統(tǒng)光學(xué)硬件限制，首次實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算熒光超分辨率成像。

結(jié)合自主研發(fā)的結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)目前活細(xì)胞成像中最高空間分辨率（60nm）下，速度最快（564Hz）、成像時(shí)間最長（1小時(shí)以上）的超分辨成像。

4/ 高功率全光纖綠光激光器邁向?qū)嵱没?/p>

廈門大學(xué)羅正錢團(tuán)隊(duì)與華為公司合作，提出摻鐠雙包層光纖下轉(zhuǎn)換直接產(chǎn)生綠光激光，發(fā)展可見光光纖端面介質(zhì)膜技術(shù)構(gòu)建全光纖綠光諧振腔，獲得521nm輸出功率3.6W綠光激光，實(shí)現(xiàn)小型化全光纖高功率綠光激光的突破。

5/ 新型成像技術(shù)：或成活體大腦無創(chuàng)成像有力工具

香港科技大學(xué)瞿佳男團(tuán)隊(duì)研究了一種新型的活體自適應(yīng)光學(xué)三光子顯微成像(AO-3PM)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了自適應(yīng)光學(xué)和三光子成像技術(shù)，能夠穿過活體小鼠完整的頭骨，在大腦深處進(jìn)行高分辨率、大視場的成像。這項(xiàng)技術(shù)極大地提高了非侵入式活體成像的圖像質(zhì)量，為研究大腦結(jié)構(gòu)和功能提供了有力工具。

6/ 新型激光雷達(dá)探索云與氣溶膠相互作用

浙江大學(xué)劉東團(tuán)隊(duì)及合作者為此提供了一個(gè)全新而有效的解決方案——研制了雙視場高光譜分辨率激光雷達(dá)，通過超精細(xì)光譜鑒頻分離了瑞利散射與米散射，利用準(zhǔn)單次散射近似極大地簡化了多次散射效應(yīng)的表征，并通過巧妙設(shè)計(jì)反演參數(shù)對視場角的差異敏感性獲得了高精度反演，最終首次實(shí)現(xiàn)了水云與氣溶膠光學(xué)及微物理特性剖面的全天時(shí)高精度同步探測，可更深入地研究和理解云與氣溶膠相互作用現(xiàn)象的本質(zhì)。

7/ 多級衍射光片成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞3D動態(tài)超分辨觀測

華中科技大學(xué)費(fèi)鵬、張玉慧團(tuán)隊(duì)合作提出多級衍射調(diào)控光片顯微技術(shù)和類腦式分層感知AI超分辨算法，將活細(xì)胞三維超分辨成像空間分辨率推至各向同性100納米的同時(shí)實(shí)現(xiàn)17Hz每體積的高時(shí)間分辨率，首次觀測到多種細(xì)胞器在4D時(shí)空的精細(xì)相互作用，并定量揭示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、Drp1蛋白寡聚體介導(dǎo)線粒體分裂的調(diào)控模式。論文2022年3月發(fā)表于Nature Methods。

8/ 高性能、低成本膠體量子點(diǎn)短波紅外成像芯片

華中科技大學(xué)高亮、唐江團(tuán)隊(duì)近四年圍繞CQD紅外探測芯片展開研究，針對CQD缺陷多、器件結(jié)構(gòu)不兼容、集成工藝不成熟等瓶頸問題，采用液相鈍化新策略、設(shè)計(jì)制備新型頂入射器件、開發(fā)硅基一體化集成工藝。

聯(lián)合華為公司研制出國內(nèi)首款CQD短波紅外成像芯片，陣列規(guī)模為640×512，紅外峰值外量子效率達(dá)63%，與同類CQD芯片比較，外量子效率國際領(lǐng)先。

9/ 拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器

中國科學(xué)院物理研究所陸凌團(tuán)隊(duì)提出了一種全新的狄拉克渦旋拓?fù)淝?，可以從原理上突破現(xiàn)有瓶頸，同時(shí)提高出射功率和光束質(zhì)量。最近團(tuán)隊(duì)基于拓?fù)涔馇唬兄瞥隽送負(fù)淝幻姘l(fā)射激光器。

在1550nm同時(shí)實(shí)現(xiàn)了單個(gè)器件10W峰值功率、小于1°的遠(yuǎn)場發(fā)散角、60dB邊模抑制比，和二維多波長陣列的集成能力。

拓?fù)淝幻姘l(fā)射激光器的發(fā)明是拓?fù)湮锢響?yīng)用出口的一次探索，對于人臉識別、自動駕駛、激光雷達(dá)等新興技術(shù)有重要意義。

10/ 實(shí)現(xiàn)具有高性能的超高分辨率QLED

福州大學(xué)李福山等人創(chuàng)新性地利用有序分子自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了致密無缺陷的量子點(diǎn)單層膜，并結(jié)合轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了亞微米級像素的超高分辨率量子點(diǎn)顯示(~25000PPI)。

首次提出在發(fā)光像素之間嵌入蜂窩狀圖案的非發(fā)光電荷阻擋層，有效降低了器件漏電流，極大地提高了器件效率。該成果為實(shí)現(xiàn)具有高性能的超高分辨率發(fā)光顯示開辟了一條全新路線。