顯微鏡使用熒光顯微鏡和超分辨率顯微鏡等光學(xué)技術(shù)來觀察微小物體和現(xiàn)象。超分辨顯微鏡超越了衍射極限，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)結(jié)構(gòu)的可視化。

4.光纖

光纖是由玻璃或塑料制成的細(xì)線，有助于高速數(shù)據(jù)傳輸，尤其是在光纖通信中。與傳統(tǒng)電纜相比，光纖具有更長(zhǎng)的傳輸距離和更高的帶寬等顯著優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于照明、成像和傳感技術(shù)。

5.光譜學(xué)

光譜學(xué)分析光與物質(zhì)的相互作用，以確定材料及其特性。它可應(yīng)用于化學(xué)、生物和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，根據(jù)光譜特征對(duì)物質(zhì)進(jìn)行精確識(shí)別。

6.高速連接

光纖網(wǎng)絡(luò)為全球通信帶來了革命性的變化，實(shí)現(xiàn)了高速互聯(lián)網(wǎng)并為數(shù)字世界的基礎(chǔ)設(shè)施提供了支持。一根光纖可同時(shí)傳輸數(shù)百萬個(gè)電話，大大提高了連接性和網(wǎng)速。

太赫茲光子學(xué)的最新進(jìn)展有望利用毫米波頻率提升 5G 技術(shù)，從而增強(qiáng)高速連接并減少電磁頻譜擁塞。

7.醫(yī)療保健

在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，光子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)手術(shù)、早期疾病檢測(cè)和先進(jìn)的成像技術(shù)。例如，光學(xué)相干斷層掃描（OCT）可實(shí)現(xiàn)阿爾茨海默氏癥和青光眼等疾病的早期檢測(cè)。

生物光子學(xué)在生物醫(yī)學(xué)中采用光基技術(shù)，在分析分子過程、增進(jìn)對(duì)疾病起源的了解以及支持開發(fā)預(yù)防措施和新療法方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

8.智能農(nóng)業(yè)解決方案

高光譜成像、光譜學(xué)和機(jī)器視覺增強(qiáng)了自動(dòng)化農(nóng)業(yè)分揀、檢驗(yàn)和測(cè)試。這些技術(shù)提高了耕作效率和食品安全，而光照管理則為水培溫室提供了支持，使食品生產(chǎn)能夠在具有挑戰(zhàn)性的氣候條件下進(jìn)行。

9.自動(dòng)化制造

光子學(xué)通過改進(jìn)成像和計(jì)算技術(shù)，提高了自動(dòng)化水平，使機(jī)器人能夠處理復(fù)雜的任務(wù)，如分揀垃圾，從而改變了制造業(yè)。激光越來越多地用于精密切割和焊接，提高了生產(chǎn)效率，支持大批量、高成本效益的操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，促進(jìn)資源節(jié)約型制造流程。

10.清潔能源

光子學(xué)在清潔能源領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它使太陽(yáng)能電池板中的光伏電池能夠?qū)⑻��?yáng)光轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的電力。量子點(diǎn)和過氧化物等材料的進(jìn)步顯著提高了太陽(yáng)能效率。

例如，隆基最近創(chuàng)下了商用 M6 尺寸晶圓級(jí)硅-perovskite 串聯(lián)太陽(yáng)能電池效率達(dá)到 30.1% 的世界紀(jì)錄。這些發(fā)展提高了能源生產(chǎn)，并支持全球?yàn)閷?shí)現(xiàn)可持續(xù)能源解決方案所做的努力。

四、新興應(yīng)用

1.超表面

超表面能夠制造出具有可定制特性的扁平、緊湊型光學(xué)元件，因而在光子學(xué)領(lǐng)域大放異彩。它們通過納米級(jí)的幾何配置來操縱光的特性，如相位、振幅和偏振。

最近，亞利桑那州立大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種可擴(kuò)展的功能超表面制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了快速、高效和低成本生產(chǎn)。這種方法支持各行各業(yè)（包括微電子和信息處理）從研究到商業(yè)應(yīng)用的過渡。