2020年中国光学十大进展揭晓，量子纠缠光源、光学雷达远距离成像等成果入选
4月25日，中国激光杂志社发布“2020年中国光学十大进展”。量子纠缠光源、荧光成像、金属钠等离激元等10项基础研究，激光聚变、光学雷达远距离成像、光谱气体检测等10项应用研究成功入选。
本年度评选活动共收到117项推荐，经过首轮推荐、初评、终评三个环节，48位评审专家综合考虑候选成果的学术价值和应用价值，并以无记名投票方式，最终选出10项基础研究、10项应用研究优秀光学成果。入选成果既有围绕国家科技战略展开的重大科研项目，也有可能在将来服务社会、与百姓密切相关的应用研究。
1. 量子信息是目前国际上最前沿、最活跃的研究领域之一。随着光量子信息技术的发展，纠缠量子光源不能满足量子通讯、量子计算、量子计量等领域的要求，制约了光量子信息处理的大规模集成。超构表面的研究与发展为量子光源及光量子信息技术的发展提供了一条全新的路径。南京大学祝世宁院士、王振林教授、张利剑教授和王漱明副教授团队、香港理工大学蔡定平教授团队、中国科学技术大学任希锋副教授团队和华东师范大学李林研究员组成的联合团队通力合作，通过结合超构透镜阵列与非线性晶体，成功制备出高维路径纠缠光源和多光子光源。突破了现有量子光源的技术瓶颈和信息编码维度限制，有望应用于高维度的量子通信、量子计算、量子存储等领域。
2. 用光实现原子尺度空间分辨一直是纳米光学领域追求的终极目标之一，尽管这一目标由于衍射极限的制约曾被认为是遥不可及的。扫描近场光学显微镜的出现点燃了实现这一目标的希望。在入选成果中，中国科学技术大学侯建国院士团队的董振超研究小组，在近场荧光成像领域，将成像空间分辨率推进至0.8 nm的亚纳米分辨水平，在世界上首次实现了亚分子分辨的单分子光致荧光成像。
3. 半导体激光器因其体积小、效率高、寿命长、波长范围广、易于集成和调制等优点被广泛应用于通信、加工、医疗和军事等领域。其中单模器件因为其最理想的线宽和光束质量，成为众多应用的首选，而单模工作的关键是选模，依靠的都是光子晶体结构。中国科学院物理研究所光物理重点实验室l01组陆凌研究员等人的团队与合作者，理论提出并且实验证实了一种全新的拓扑光子晶体微腔，不但可以支持任意简并度的腔模，而且是目前已知光腔中, 大面积单模性最好的。这个拓扑光腔填补了半导体激光器在选模腔体设计上的空白，为下一代高亮度单模面发射器件提供了符合商用激光器历史规律的新发展方向，对激光雷达和激光加工等技术有潜在的积极意义。此项工作也是对拓扑物理应用出口的一次探索。
4. 表面等离极化激元，是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种元激发，在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。南京大学朱嘉、周林、祝世宁团队联合北京大学马仁敏等在金属钠等离激元光子器件研究方面的重要突破。基于液态金属旋涂技术，研究团队首次展示了金属钠微结构的制备和近红外波段室温低阈值纳米激光器。碱金属本征的低损耗特性和独特的电化学性质，将有力地推动新型等离激元功能器件的发展。
5. 钙钛矿/钙钛矿叠层太阳电池被认为是极具潜力的高效率低成本光伏技术之一，在未来的光伏发电技术中将占据重要的引领作用。南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授团队在大面积全钙钛矿叠层太阳电池上取得新突破，该团队制备的大面积全钙钛矿叠层太阳电池经日本电气安全和环境技术实验室权威认证，稳态光电转换效率高达24.2%，并被收录于《太阳能效率世界记录表》，为目前大面积钙钛矿太阳电池的世界纪录效率。该工作也是我国叠层太阳电池成果首次被《太阳能效率世界记录表》收录。
6. 光学雷达基于一种光学遥感技术。其优势在于，利用光的高速传播， 瞬间可测量上千千米远的目标。但在现实应用中，光子们会穿过充满各种散射损耗介质的空间，并在传播途中引入各种不可避免的噪声。在此等情况下，依然要得到高品质、高分辨率的遥感成像，非常具有挑战性。中国科学技术大学潘建伟院士、徐飞虎教授课题组在城市环境中通过平均每个像素点探测约一个信号光子，，创下了新的成像距离纪录。该远距离单光子成像雷达系统在硬件端和软件端均发展了适用于远距离成像的先进技术。对于面向低功耗和高分辨率的超远距离激光雷达研究，具有里程碑式的重要意义。
7. 痕量气体检测在环境、医药、石油化工、安防、航空航天等领域具有重要应用价值。激光光谱法通过测量物质的特征‘指纹’吸收谱来确定物质的种类和浓度，是一种高选择性、高灵敏度的气体测量技术。香港理工大学靳伟研究组、北京航空航天大学樊尚春研究组和北京工业大学汪滢滢、王璞研究组联合研究团队进一步提出了基于空芯反谐振光纤模式相位差测量的光热光谱气体测量方法，实现了万亿分之一量级的探测下限。
8. 在5g、物联网、虚拟现实、人工智能等新一代信息技术推动下，宽带化数字化浪潮席卷全球，数据流量在过去十年中呈指数增长，信息通信网络从根本上改变了人们的生活方式和生活面貌。铌酸锂薄膜电光调制器是突破传统晶体器件性能瓶颈的革命性技术，也是世界各国集中攻关的核心技术。中山大学蔡鑫伦教授团队与国家信息光电子创新中心肖希博士团队合作，在超高速电光调制器芯片的研究中取得了突破性进展，实现了世界首例可用于数字相干光通信的高性能铌酸锂薄膜电光调制器芯片。
入选“2020年中国光学十大进展”的成果还有：上海交通大学物理与天文学院叶芳伟教授课题组发现并揭示莫尔晶格中波的演化规律，华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健科研团队的单分子回声研究等。
“中国光学十大进展”评选活动由中国激光杂志社发起，至今已成功举办15届，旨在促进中国优秀光学研究成果的广泛传播，推动中国光学事业的发展。凭借高学术水平的候选成果，以及严格公正的评审机制，这一奖项备受业界认可。
