過去幾個月,中國科學院上海光學精密機械研究所(上海光機所)在光學技術領域取得一系列重要進展,這些突破不僅推動了光學技術的前沿發展,也為儀器儀表行業帶來了創新動力。
三維力學顯微成像技術突破
上海光機所楊帆研究員團隊于2025年9月初成功研制出國際首臺高時空分辨布里淵顯微鏡。這項技術將布里淵顯微成像速度提升了兩個數量級,實現了亞毫秒時間分辨與亞微米空間分辨的力學成像。
鈣鈦礦輻射探測器穩定性難題破解
邵宇川研究員團隊針對鈣鈦礦材料的場致離子遷移現象,提出了交流電壓法以主動修復偏置電壓下的離子遷移。這種方法實現了低漂移、高靈敏度的鈣鈦礦X射線探測器,達到了∼10−6 nA cm−1 V−1 s−1的低暗電流漂移及5.43 × 10?(空穴)和4.78 × 10? (電子) μC Gyair−1 cm−2的高靈敏度。該研究不僅解決了鈣鈦礦器件的電場穩定性問題,還提供了有效的預處理和工作策略,推動了鈣鈦礦在輻射探測領域的商業化應用進程。
氣體光纖激光器技術實現跨越
上海光機所研究團隊基于自主研制的低損耗嵌套型反諧振空芯光纖,國際上首次實現了1.9 μm氫氣填充光纖激光器的受激拉曼散射(SRS)連續運轉。實現了25 W的前向1.9 μm Stokes連續激光輸出,功率轉換效率和量子效率分別為40%和73%,輸出激光線寬小于10 MHz。此項研究解決了傳統氣體受激拉曼激光器由于激光相互作用長度的限制,需要采用大功率納秒激光作為泵浦源的問題。
極紫外光場調控技術突破
上海光機所聯合哈爾濱工業大學研究團隊首次實現極短波長各向異性三維陣列分束調控,解決了短波衍射成像和干涉傳感的分束器受限問題。團隊利用古希臘梯子序列結合優化算法設計了各向異性分束光子篩,實驗中利用46.9nm激光照射光子篩,成功獲得各向異性三維陣列納米級聚焦光斑。該突破為短波的結構光場、水窗段的活體生物細胞成像、激光等離子體的x射線干涉診斷等應用拓展了新的發展空間。
近紅外熒光玻璃材料創新
上海光機所研究團隊在新型Te團簇近紅外熒光硼酸鹽玻璃材料研究中取得重要進展。研究在還原氣氛下誘導Te團簇在硼酸鹽玻璃中形成,成功實現了覆蓋600–1400 nm的超寬帶NIR發光。研究人員將該Te摻雜玻璃與商用460 nm藍光LED結合,成功構建了gc-LED器件,并驗證其在暗環境下的夜視成像、無損檢測及生物組織成像中的潛力。
從高時空分辨力學成像到穩定靈敏的輻射探測,從新型激光器技術到極紫外光場調控,這些成果展示了光學技術如何賦能儀器儀表行業,推動儀器儀表行業向更高精度、更強穩定性、更廣泛應用方向發展。
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