光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
06
2026
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07
手性超表面、空腔鼓膜式膜片、单层消色差AR波导等热点方向 | Photonics Research第14卷第5期Editors’ Pick合集
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Photonics Research 第14卷第5期共发表59篇论文，包括光纤与光通信、光学器件、集成光学等多个前沿研究方向，其中7篇论文被选为Editors’ Pick，覆盖了从空芯光纤传感、手性超表面生物检测，到宽调谐高功率激光、片上增益型调制器，以及单层消色差AR波导等热点方向。以下是7篇Editors’ Pick论文的简介，欢迎点击链接查阅全文，希望能为感兴趣的读者提供有价值的学术参考与启发。
光纤与光通信（Fiber Optics and Optical Communications）
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突破双光子3D打印中空腔鼓膜法布里-珀罗光纤超声传感器的灵敏度与频率权衡
针对膜片式光纤光纤法布里–珀罗干涉（FPI）超声传感器中灵敏度与频率响应难以兼得的问题，中国科学院深圳先进技术研究院、华南理工大学等联合团队提出了一种空腔鼓膜式膜片结构的光纤法布里-珀罗超声传感器，从结构层面突破了灵敏度与频率响应的互限，在高频段同时获得超高灵敏度响应。该工作首次提出空腔鼓膜式膜片结构，一定程度上打破了膜片式光纤FPI超声传感器“灵敏度–频率响应”相互制约的瓶颈，为高频微弱超声检测提供了一种全新的器件设计思路；且所提出的传感器具备微型化、抗电磁干扰、高灵敏度等显著优势，有望在高压电气设备局部放电在线监测、介入式医学光声成像等领域发挥重要作用。
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利用抗共振空芯光纤实现低频声学传感
英国南安普顿大学光电子研究中心Radan Slavík教授团队成员丁孟博士联合南安普顿大学声学与震动研究所Paul White教授团队成员吴罗柽博士，提出利用空芯光纤检测低频声波的新方案，团队首创的基于超低膨胀玻璃的空芯光纤，可以有效抑制声压–温度交叉敏感度3个数量级以上。空芯光纤跳出了“后端补偿温度”的传统思路，从光纤材料与结构源头降低温度敏感性，为低频声学传感的实用化提供了关键光纤支撑，是光纤传感领域的重要突破。未来可广泛应用于海洋声学探测、地震/火山监测、深海资源勘探、航空航天发动机健康监测等场景。
论文标题：Towards low-frequency acoustic sensing using antiresonant hollow-core fibers
光学器件（Optical Devices）
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基于β–环糊精功能化的手性超表面的太赫兹微流控传感器，用于氨基酸对映体的识别与检测
手性识别对生命科学、疾病诊断与手性药物研发至关重要，但水环境强吸收与低手性信号给太赫兹检测带来巨大挑战。南开大学常胜江教授、冀允允副教授团队首次提出了一种基于β–环糊精功能化双层手性超表面的太赫兹微流控生物传感器，实现了氨基酸对映体的高选择性识别检测。该双层超表面可激发84倍超手性近场增强，显著提升光与物质相互作用。该团队还结合微流控通道，克服了液相水吸收难题，并借助β–环糊精主客体特异性识别机制，实现了对L-氨基酸的定向捕获与选择性增强，从分子层面解决了太赫兹手性传感的选择性痛点。实验结果表明，L–型苯丙氨酸（L–型酪氨酸）的频移约为D–型氨基酸的5倍（4.2倍），检测限低至0.05 mg/mL，为手性生物分子的无标记、高灵敏太赫兹检测提供了有效策略。
激光器与激光（Lasers and Laser Optics）
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可调脉冲持续时间从100 ps到10 ns的柔性高功率激光系统
山东大学晶体材料全国重点实验室张百涛教授团队基于增益开关半导体种子源与光纤-固体混合主振荡功率放大结构，数值模拟了不同重复频率下的放大脉宽演化特性，提出一种基于脉冲重复频率的固体放大增益调控新机制：通过降低工作重频减少初始反转粒子数，使放大器处于“低增益+弱饱和”区域，有效消除脉冲前沿尖峰，实现大范围、连续可调的无畸变脉冲输出。该系统在1064 nm处获最高平均功率230 W，脉宽100 ps~10 ns连续可调，谱宽0.1 nm，光束质量因子优于1.16。经非线性频率变换，在1 MHz、100 ps条件下实现116 W的532 nm绿光和70 W的355 nm紫外激光，光束质量因子均优于1.23。该研究首次实现脉宽与重复频率独立可调的高功率红外、绿光及紫外激光输出，为高功率宽脉宽调谐脉冲激光光源提供了新思路。
论文标题：Flexible high-power laser system with adjustable pulse duration from 100 ps to 10 ns
成像系统、显微镜与显示器（Imaging Systems, Microscopy, and Displays）
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用于广角增强现实显示屏的无色单层波导
福州大学/闽都创新实验室陈恩果教授团队联合深圳大学、香港科技大学，创新性地提出了一种适配增强现实（AR）近眼显示的单层消色差光波导结构，为传统单层全彩偏振体全息波导存在的色散难题提供了全新解决方案。该结构通过集成双偏振光栅（PG）单元，实现了对红光衍射角偏差的针对性补偿，同时确保不干扰蓝光和绿光的传播路径，保障了色彩传输的稳定性。研究团队在理论分析和仿真验证基础上，制备了AR原型样机进行了实验测试。结果表明，在折射率1.51的玻璃波导中，所提结构可实现18.4°水平全彩视场角，较传统结构提升2.6倍；进一步采用折射率2.6的碳化硅作为波导材料时，水平全彩视场角可拓展至84°。该研究突破了单层全彩衍射波导的技术局限，在兼顾器件轻薄化和宽视角显示需求方面取得了重要突破，为高性能全彩AR衍射波导的设计与产业化应用提供了重要技术参考。
论文标题：Achromatic single-layer waveguide for wide-view augmented reality displays
集成光学（Integrated Optics）
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掺铒薄膜铌酸锂中集成的110 GHz带宽净增益调制器
人工智能时代需要超高速、低损耗数据光互联芯片，以及超高速、低时延光计算芯片，核心基础是加载数据和调节权值的电光调制器。上海交通大学邹卫文教授团队成功演示了基于掺铒薄膜铌酸锂平台的增益型马赫-曾德尔电光调制器，单一器件同时实现高效光放大与超宽带调制。在调制器的光波导中集成了光放大功能，使光信号在完成高速电光调制的同时获得增益。实验测得该器件实现了超过6 dB的片上净光学增益、超过110 GHz的电光带宽，并支持高达144 Gbit/s的数据速率，将电光转换与光放大无缝集成于一体。该器件通过单一结构解决了光互连芯片、光计算芯片中的电光调制器级联因插入损耗累积导致的系统性能下降问题，同时实现大带宽、高速信号传输和片上净增益。
论文标题：On-chip net-amplified modulator in erbium-doped thin-film lithium niobate with 110-GHz bandwidth
光谱学（Spectroscopy）
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通过宽带法布里-珀罗共振与单光子探测实现超低光谱成像
低光照高光谱成像能够在光照受限条件下、同时获取场景空间结构与光谱信息，对夜视感知、微弱目标检测和生物荧光成像等应用具有重要意义。然而，低光条件下可用光子数极少，传统高光谱成像技术面临光通量不足、信噪比低以及空间光谱信息难以兼顾等问题。北京理工大学边丽蘅教授团队提出一种结合宽带法布里珀罗调制与单光子探测的低光照高光谱成像方法，在0.3 lux照度下实现了450~650 nm范围内28个光谱通道的高保真重建，并在测试场景中取得平均PSNR 33.53 dB、SSIM 0.953的重建性能。该研究突破了低光条件下高光谱成像对光子通量的限制，为光照受限场景中的高光谱信息获取提供了重要技术支撑。
论文标题：Ultralow-light hyperspectral imaging via broadband Fabry–Perot resonance and single-photon detection
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