2020年，對(duì)中國科技領(lǐng)域影響最大的莫過于兩件事：“新冠”和“卡脖子技術(shù)”。在雙重陰影下，光學(xué)人的工作和個(gè)人生活或多或少受到了影響。雖然通往科研的殿堂一波三折，但向著光的步伐一直堅(jiān)定：有一群深入疫區(qū)“為大氣做CT”的光科學(xué)家，“九章”問世使我國成功達(dá)到“量子優(yōu)越性”里程碑，嫦娥奔月挖土離不開光學(xué)載荷的支撐……光學(xué)領(lǐng)域有許多值得銘記的突破和進(jìn)展。

基于光學(xué)新媒體數(shù)據(jù)評(píng)選“中國光學(xué)十大新聞”已持續(xù)4年，是全體光學(xué)人的“年終總結(jié)”，也是每年同期盤點(diǎn)活動(dòng)所關(guān)注的焦點(diǎn)。今年，中國激光雜志社照例評(píng)選出2020年在光學(xué)領(lǐng)域最具影響力的十大新聞，這些事件將在2020年或若干年后在光學(xué)領(lǐng)域、乃至全社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1. 時(shí)空光渦旋與光子橫向軌道角動(dòng)量的新型光場

2月24日，上海理工大學(xué)納米光子學(xué)團(tuán)隊(duì)在光子軌道角動(dòng)量研究領(lǐng)域取得新突破，首次從理論到實(shí)驗(yàn)展示了具有時(shí)空渦旋相位并攜帶光子橫向軌道角動(dòng)量的新型光場，開創(chuàng)了一個(gè)全新的光子軌道角動(dòng)量自由度。光子橫向軌道角動(dòng)量在光子自旋霍爾效應(yīng)、量子糾纏和光子自旋-軌道耦合效應(yīng)等方面可能會(huì)展示獨(dú)特的性質(zhì)，也可望應(yīng)用于高速光通信、光學(xué)微操控和新型光電器件等領(lǐng)域。

2. 劉文清院士深入武漢疫區(qū)開展走航觀測實(shí)驗(yàn)

2月28日，國家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心副主任劉文清院士一行6人乘坐自主研制的觀測車奔赴武漢疫區(qū)開展為期2周的大氣環(huán)境立體探測實(shí)驗(yàn)。

劉文清院士介紹，此次奔赴疫區(qū)主要圍繞火神山醫(yī)院、雷神山醫(yī)院、武漢協(xié)和醫(yī)院、金銀潭醫(yī)院、武漢客廳方艙醫(yī)院、洪山體院館方艙醫(yī)院、豐頤大酒店（隔離點(diǎn)）、星火垃圾焚燒廠（醫(yī)療廢物處理點(diǎn)）以及武漢三環(huán)線等區(qū)域開展大氣環(huán)境監(jiān)測和網(wǎng)格化走航實(shí)驗(yàn)。觀測車每日走航300余公里，在兩周多的連續(xù)觀測中，獲取了武漢重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)大量觀測數(shù)據(jù)，掌握了大氣環(huán)境要素的高時(shí)空分辨率分布特征及污染物排放、輸送情況。同時(shí)，結(jié)合衛(wèi)星遙感觀測，重點(diǎn)評(píng)估疫情發(fā)生前后武漢市PM2.5、SO2、NO2和HCHO等污染物的變化特征。

3. 超快調(diào)制微激光器提出全光開關(guān)新原理

2月28日，哈工大（深圳）宋清海教授團(tuán)隊(duì)在超快調(diào)制微激光器領(lǐng)域取得重要突破，其提出的全光開關(guān)新原理，有望突破超短切換時(shí)間與超低能耗之間的矛盾。該研究詳細(xì)報(bào)道了拓?fù)浔Ｗo(hù)BIC的光開關(guān)機(jī)理，保證了微型激光從徑向極化的環(huán)形光束到線性極化的旁瓣光的相互超快切換。BIC的極高品質(zhì)因子能顯著降低激光閾值，從而突破傳統(tǒng)全光開關(guān)的瓶頸�；�于現(xiàn)有成果，該項(xiàng)研究的下一步是將該可切換的微型激光串聯(lián)集成到光子芯片上以實(shí)現(xiàn)光學(xué)邏輯計(jì)算的功能。這也是實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)——光計(jì)算和量子計(jì)算的前提。

4. 輕小型衛(wèi)星激光通信終端，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首次低軌星間激光通信

中國航天科技集團(tuán)八院802所自主研制的輕小型衛(wèi)星激光通信終端，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首次低軌星間激光通信，邁出了國內(nèi)該領(lǐng)域的第一步。該產(chǎn)品榮獲第22屆中國國際工業(yè)博覽會(huì)空間信息產(chǎn)業(yè)展創(chuàng)新金獎(jiǎng)。

該輕小型衛(wèi)星激光通信終端采用粗、精復(fù)合軸跟蹤，具備優(yōu)異的全周向跟蹤穩(wěn)定性。在其跟進(jìn)系統(tǒng)測試中，該激光通信終端先后圓滿完成了在軌雙向搜索、捕獲、跟蹤、通信的全部試驗(yàn)，并驗(yàn)證了通信終端具有良好的遠(yuǎn)程雙向?qū)��?zhǔn)以及捕獲跟蹤能力，同時(shí)具有較高的通信數(shù)據(jù)率和較低的誤碼率，雙向通信速率2.5 Gbps，終端重量9 kg，是迄今為止國內(nèi)數(shù)據(jù)率最高、重量最輕的星間激光通信終端。

5. 基于超構(gòu)透鏡陣列的高維量子糾纏光源

由南京大學(xué)祝世寧院士、王振林教授、張利劍教授和王漱明副教授團(tuán)隊(duì)、香港理工大學(xué)蔡定平教授團(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)任希鋒副教授團(tuán)隊(duì)和華東師范大學(xué)李林研究員組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)通力合作，在高維量子糾纏光源制備方面取得重要研究進(jìn)展，通過結(jié)合超構(gòu)透鏡陣列與非線性晶體，成功制備出高維路徑糾纏光源和多光子光源。

該工作通過將新興研究領(lǐng)域超構(gòu)表面技術(shù)引入量子信息領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了高維度、集成化的雙光子、多光子糾纏光源，突破了現(xiàn)有量子光源的技術(shù)瓶頸和信息編碼維度限制，有望應(yīng)用于高維度的量子通信、量子計(jì)算、量子存儲(chǔ)等領(lǐng)域，對(duì)于發(fā)展具有更高信息容量和更高安全性的量子信息技術(shù)具有重要意義。

6. 首次實(shí)現(xiàn)亞分子分辨的單分子光致熒光成像

8月10日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)侯建國院士團(tuán)隊(duì)的董振超研究小組，在近場熒光成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，將成像空間分辨率大幅提升，推進(jìn)至0.8 nm的亞納米分辨水平，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了亞分子分辨的單分子光致熒光成像，為在原子尺度上展現(xiàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、揭示光與物質(zhì)相互作用本質(zhì)提供了新的技術(shù)手段。