超高亮度直接发光二极管激光器

金属卤化物钙钛矿材料具有可溶液法制备、高荧光量子效率、高色纯度等特点。近年来，钙钛矿发光二极管（PeLED）的器件效率提升迅速，成为下一代照明与显示技术的有力竞争者。然而，由于钙钛矿材料较大的折射率，导致大量的光子被限制在器件内部，阻碍了PeLED效率的进一步提升。近日，南京工业大学黄维院士和王建浦教授团队在国际顶尖期刊Nature子刊 Light: Science & Applications 发表论文，他们提出通过构筑光学微腔，制备顶发射PeLED，从而大幅度提升器件效率的新思路。光学微腔一方面能够通过Purcell效应提高辐射复合速率，提升材料的荧光量子效率；另一方面，优化的微腔结构可以使更多光子沿着微腔的光轴出射，从而提高器件的出光耦合效率。现代信息社会的快速发展，对发光显示技术提出了高效率、高亮度、柔性可穿戴等要求。传统的无机发光二极管通常在单晶衬底上通过外延法生长制备，难以获得大面积柔性器件。近年来快速商业化的有机发光二极管能够通过溶液法、蒸镀法制备大面积柔性器件，但有机材料本身的激子特性使其难以在大电流下实现高亮度和高效率。钙钛矿材料兼具无机半导体高导电性和有机材料可溶液法制备的优点，在下一代显示领域极具竞争力。然而，近年来底发光PeLED的效率逐渐达到瓶颈，效率提升速度放缓。发光二极管的效率是由荧光量子效率、载流子注入效率、光耦合效率共同决定的。平板型底发光器件的光耦合效率通常为20%左右，其发光层发出的光子大部分被限制在了器件内部，无法从正面出射。另一方面，将发光器件应用于显示时，还需加上不透光的控制电路，因此显示面板上一部分区域无法发光，也就是产业化过程中面临的开口率的问题。设计具有微腔结构的顶发光器件，能够有效地同时解决以上两个问题。这是由于微腔结构能够提高器件的出光耦合效率，而顶发光能够解决显示面板的开口率问题。图1 顶发光器件和底发光器件构筑基于光学微腔的高效率PeLED需要解决三个难题：1）制备具有高荧光量子效率的钙钛矿薄膜；2）制备高质量光学微腔；3）实现器件内部平衡的载流子注入。在钙钛矿薄膜的选择上，作者选择了具有多量子阱（MQW）结构的准二维钙钛矿。其优点在于，通过调控大尺寸阳离子和小尺寸阳离子的组分，能够精确地调控钙钛矿的结晶性、形貌以及薄膜内部量子阱的分布。基于此思路，作者获得了致密的MQW钙钛矿薄膜，并将其荧光量子效率提升到了78%。图2 MQW-PeLED的能级结构及钙钛矿层形貌构筑高质量的光学微腔需要在器件的两端分别制备全反射和半反射的电极。为此，作者在器件底端蒸镀了100 nm的金电极作为全反射层，并且优化了顶端半反射金电极的厚度，将器件的光耦合效率从20%提升到了30%。要实现增强型的微腔效应，还需将微腔的光学长度设计到发光半波长的奇数倍。作者发现，通过调控电子传输层ZnO和空穴传输层TFB的厚度，可以有效地调控微腔的光学长度。值得注意的是，优化ZnO、TFB厚度的同时，还要考虑发光层在微腔内部所处的位置是否位于微腔效应增强的位置。此外，高性能PeLED的实现还依赖于器件内部载流子的平衡注入。作者前期的研究表明，MQW钙钛矿层内部存在快速的（皮秒量级）能量转移，从而使得发光区域主要位于与TFB的交界处。考虑到ZnO和TFB都具有较高的载流子迁移率，因此ZnO的厚度通常低于TFB的厚度。图3 微腔器件内部不同位置的增强效果及发光区域基于以上对钙钛矿发光层、器件光学结构及载流子注入/输运方面的优化，作者将微腔结构顶发射PeLED的外量子效率提升至20.2%。该器件表现出显著的微腔效应，不同于底发光器件的朗博体发光，顶发射微腔PeLED在正面的出光显著增强，从而大幅度提升了光耦合效率。图4 微腔器件外量子效率及发光轮廓较低的光耦合效率是限制平板发光的重要原因之一，该工作将顶发射微腔结构应用于PeLED，实现了超过20%的外量子效率，是目前顶发射PeLED的效率最高值。该工作的发表，使钙钛矿这种明星材料在LED实际应用方面更进了一步。此外，高质量微腔的制备及其器件内整合，也对电泵浦钙钛矿激光器的实现具有重要的借鉴意义。文章信息：该成果以“ Microcavity top-emission perovskite light-emitting diodes ”为题发表在 Light: Science & Applications 。本文共同第一作者为南京工业大学先进材料研究院博士生缪炎峰、程露、邹伟，通讯作者为王建浦教授、黄维院士、彭其明副研究员。论文地址：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0328-6文章来源：中科院长春光机所 Light学术出版中心

我国研制的新型有机发光二极管应用前景广阔 　　最新一期的美国《应用物理杂志》刊登了一项来自中国科研工作者的最新研究成果———中国科学院长春应用化学研究所科学家开发出的一种制造成本较低、发光效率高的叠层型有机发光二极管。 　　有机发光二极管(OLED)是一种薄膜发光二极管(LED)，它的发射层是一种有机复合物。这些器件的加工相比传统的LED成本低很多，它既可以用作电视屏幕、计算机显示屏、便携式系统的显示屏，也可以用于照明设备等。相比传统的LCD显示，OLED显示的一个最大的好处就是它不需要背光，这意味着它需要的电流较小，用同样的电池它能够工作的时间更久，可以广泛地用于小的便携式设备，这些设备大多都采用单色的、低分辨率的显示屏以降低功耗。 　　有机发光二极管被认为是未来最重要的平板显示技术之一，在背景光源和照明领域也显示了巨大的应用前景，成为当今热门研究领域。通过自身的努力，中国科研工作者在该领域目前已经取得了令人骄傲的成绩。 　　发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，在日常生活中已有广泛应用。与白炽灯相比，发光二极管具有工作电压和电流小、抗冲击性能好、寿命长等特点。但发光二极管一般由无机半导体材料如镓、砷、磷等制成，工艺复杂，成本较高。此外，普通无机发光二极管为点光源，较难应用于大面积并需要高分辨率的组件，并且不可能做得很薄。 　　中科院长春应用化学研究所的马东阁研究员领导的研究小组，利用类似于塑料的碳基有机材料制成了有机发光二极管，其加工比较简单，成本较低，而且这种有机发光二极管是一种光源面积较大的面光源。 　　实验结果还表明，这种有机发光二极管只需要单发光层就能实现高效率，而不需要多个复杂的发光层 把单元有机发光二极管串联起来，就可以实现更高的工作效率。“简单的单发光层，通过叠层结构实现了高效率，110 cd/A(电流效率)效率应该是目前白光器件较高的效率。”马东阁说，他们开发的有机发光二极管在成本、发光模式等方面优势明显，在照明、显示器背光源等领域拥有良好的应用前景。 　　据悉，自从1987年世界上第一个高效率OLED在美国成功问世以后，OLED的发展引起世界工业界和科技界的广泛重视，开始在全世界迅速发展。“我们从1996年开始OLED的研究，特别是最近几年，我们在该领域做了大量工作，开发出了高效率、长寿命的红、绿、蓝OLED，也开发了高效率的白光OLED，并正在推动其产业化。”马东阁说。 　　据了解，从OLED的结构、制备工艺、驱动电路和发光性能等方面考虑，它具有许多的优点：厚度薄、质量轻，其核心厚度可小于1毫米，约为LCD的1/3 全固态结构，抗震性好，可以适应巨大加速度、振动等恶劣环境 响应速度快，约为数微秒至数十微秒，比LCD快1000倍，可显示活动图像 材料消耗少，制备工艺简单(一般只需要86道工序，而LCD需要200道工序)，成本至少比LCD低20%，易于大规模生产 低直流电压驱动(最低电压仅为3伏特)、功耗低(2.4英寸多晶硅OLED模块的功耗为605微瓦) 无需背光照明，能够在不同材质的基板上制作成可以弯曲的柔软显示器等。 　　众多优点决定了其广阔的应用前景，目前，日本、英国、德国、美国和荷兰等国家在OLED方面已取得了很大的成就，但基本还处于实验阶段，市场占有率很低，这主要是由于其技术上还存在一些亟待解决的问题。如稳定性差、寿命低、彩色序列组合方面工艺不成熟等。“尽管目前全球还没有OLED产品诞生，但国外预计2010年和2011年后将有产品问世，我们也在跟踪世界前沿，加速产业化进程。”马东阁表示，“白光OLED要得到应用，现在必须解决效率、寿命和成本问题，除了材料成本的降低，简化结构应该是降低成本的最主要的工艺。另外，叠层是实现OLED高效率、长寿命的最主要器件结构，具有重要的应用开发价值”。 　　业内人士指出，OLED产业之所以吸引了全世界，特别是国内“眼球”的关注，首先是因为OLED是未来极具潜力的平板显示产品，符合超薄、节能、低成本、环保等硬件要求。另外OLED产品处于开发初期，新的应用领域有待开拓，中国有机会在OLED领域处于领先水平。另外就是国家以大力发展平板显示行业为政策导向，众多的投资可以支持OLED事业的发展。 　　马东阁认为，我国的有机发光二极管产品如果想从技术、质量等方面达到世界先进水平，很好地实现产业化，需要继续改善器件在高亮度下的效率问题，开发新的工艺，降低成本，满足产业化要求，改善大面积化的均匀性问题，继续改善器件稳定性和解决好产业化工艺与技术问题，做好市场开发工作。《中国质量报》

日前，岛津公司研发的光纤耦合型高亮度蓝光直接二极管激光器「BLUE IMPACT」获得了日刊工业新闻社主办的 “2015年度超级部件制造大奖”。该奖项主要用于表彰对日本产业、社会发展作出突出贡献的部件及部材。共分为“机械”、“电子电器”、“汽车”、“环境”、“健康/医疗器械”、“生活相关”六大领域，分别予以表彰。从2007年起直至去年，岛津公司装置类产品曾连续八年获奖，但斩获“超级部件制造大奖”尚属首次。 光纤耦合型高亮度蓝光直接二极管激光器「BLUE IMPACT」（左）10月13日格兰皇宫饭店颁奖仪式现场（右） 本次荣获“超级部件制造大奖”的光纤耦合型高亮度蓝光直接二极管激光器「BLUE IMPACT」采用了蓝光氮化镓类半导体激光，是全球首个完成产品化的激光加工用光源。 本产品采用岛津特有技术，通过将多个激光元件多重合成为直径100μ m以下的微细光纤，在维持高输出效率的同时，实现了世界顶尖水平的能源密度。原来经常使用的红外半导体激光，在进行金、铜等材料加工时，由于金、铜吸收红外光较少，很难完成加工。但光纤耦合型高亮度蓝光直接二极管激光器可以作为这些材料的微细加工光源使用。 【本产品相关评价】 光纤耦合型高亮度蓝光直接二极管激光器「BLUE IMPACT」获得了来自“超级部件制造大奖”事务局的好评。 l “一直以来，蓝光半导体激光用于加工用途时，很难克服输出效率、能量密度等课题。并且，从商品化角度来考虑，成本也不合算。岛津公司本次入选的这款产品，作为光源单元实现了产品化并完成了市场投入。” l “岛津公司的多重合成技术成功将多个激光元件发出的光汇集到微细光纤中，实现了高输出功率、高密度光源。可以说该技术攻克了难度系数非常高的课题。” l “高输入功率、高密度蓝光激光除可用于加工用途外，还有望和绿光、红光结合使用，使应用更加多样化。由于通用性、可行性高，可以说该技术实现了一项重大突破。” 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/。 岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。 岛津微信平台

QLED（Quantum-dot Light Emitting Diode，量子点发光二极管）被誉为第三代 LED 技术。行业领军企业如小米、三星电子等已率先迈出步伐，成功将 QLED 技术应用于电视的产业化，其色彩表现力远超有机发光二极管（OLED）。同时，它也凭借其高亮度、长寿命以及低能耗等优势，吸引着越来越多研究人员的关注。 8月22日，河南大学申怀彬教授将做客 Wikispectra 大咖讲堂，为大家带来《II-VI 族量子点电致发光器件》课程。申教授以其深厚的学术功底和前瞻性的视野，深入剖析 II-VI 族量子点这一关键材料的核心参数（如光提取效率、内量子效率、电压效率等）对 QLED 性能的关键影响，并阐述其背后的调控机制。此外，申教授还将分享其研究团队近年在 II-VI 族量子点的开发、高亮度与稳定性 QLED 开发的最新成果。三星 OLED 与 QLED 电视屏幕色彩对比（图片来源于河南大学申怀彬教授课程）若您正投身于 QLED 领域的研究，或是对 QLED 技术抱有浓厚兴趣，诚邀您报名参加 8 月 22 日的线上讲座，申教授将亲临直播间答疑解惑！报名人数有限，请抓紧报名锁定席位！ 课程信息讲座课程 《II-VI 族量子点电致发光器件》讲座时间 8月22日 14:00- 16:30推荐参加人员 从事 QLED 研发的研究人员从事 LED 或 OLED 材料开发，想要了解相关技术的研究人员对最新显示技术感兴趣的人您将了解 QLED 当前存在的问题及解决手段QLED 运行机制II-VI 族量子点开发方向等主讲人 申怀彬 教授河南大学纳米科学与材料工程学院国家优青，河南省特聘教授，河南省优秀专家，中原科技创新领军人才。申教授一直从事量子点发光材料及其电致发光器件（QD-LED）方向研究，创下三基色 QD-LED 亮度、效率、寿命等关键指标多项国际记录；共发表 SCI 论文 169 篇，第一/通讯累计发表 SCI 论文 82 篇，近五年，申教授以第一/通讯作者共发表包括 Nat. Photonics，Nat. Nanotechnol.，Nat. Rev. Electr. Eng.，Nat. Commun.，Nano Lett. 5 篇等在内的 SCI 论文48篇，影响因子10 论文 21 篇，ESI 高被引论文 9 篇；主持包括国家重点研发计划，国家自然科学基金委区域联合基金重点项目，国家自然科学基金-优秀青年项目等在内的国家级项目 6 项；授权国家发明专利 23 项，技术转让 7 项。 讲座安排 14:00-14:45QLED 中重要参数及影响因素 （介绍光提取、内量子效率、电压效率等的制约因素及调控手段） 14:45-15:10 报告人团队在 QLED 领域的研究进展（II-VI 族量子点开发、QLED 构筑进程，QLED 中复合机制最新见解等） 15:10-16:00 互动答疑如何报名扫描海报中二维码或者点击文末左下方“阅读原文”，进入活动页面即可报名。联系我们陆女士，qianwen.lu@horiba.com，136 8187 2955 免责说明 HORIBA Scientific 公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者或互联网转载，目的在于传递更多信息用于分享，供读者自行参考及评述。文章版权、数据及所述观点归原作者或原出处所有，本平台未对文章进行任何编辑修改，不负有任何法律审查注意义务，亦不承担任何法律责任。若有任何问题，请联系原创作者或出处。

近日，浙江大学光电学院狄大卫教授课题组先后在Nature Communications及Nature Photonics发表其课题组的最新研究文章。《Ultralow-voltage Operation of Light-emitting Diodes》一文创纪录地发现可以以LED能带宽度的36-60%超低压下观察到发光。《Ultrastable Near-infrared Perovskite Lightemitting Diodes》实现了超高稳定性、高效率（22.8%）的近红外钙钛矿发光二极管(钙钛矿LED)。 ‍研究背景LED的发展对照明、显示和信息产业有着深远的影响。新兴的LED技术的研究倍受关注。LED发光的关键机制为电致发光（EL），即在外部电压下注入的电子和空穴的辐射复合。有文献报道III-V 族半导体的 LED 的工作电压低至标称带隙的 77%，这是由于新型量子阱设计增强的辐射复合。对于OLED，其最小工作电压约0.5Eg/q，使用TTA工艺来解释这种低工作电压仍有争议，即电致发光的最低驱动电压到底是多少，以及它们是否基于同一个机理。 研究方法 在这项工作中测试了17种不同类型的LED，首先选择钙钛矿LED，制备了以近红外发光的碘基材料FPI、NFPI以及绿色发光的溴基材料PCPB的钙钛矿LED，这三种LED的最低驱动电压分别是1.3V、1.3V及1.9V，LED中光子的最高能量分别为1.55eV、1.56eV及2.4eV。这表明三种材料的LED均可在低于带隙所限制的最小阈值电压下发光。接下来选择几种不同的OLED、QLED以及商业III–V族半导体LED，得到的结论与之前的相似。 ‍ 图 1 不同种LED的电致发光强度-电压的关系。 （a. 近红外发射FAPBI3(FPI)钙钛矿LED；b.近红外发射NFPI钙钛矿LED；c.绿光PCPB钙钛矿LED；d.基于Ir(ppy)3的磷光OLED；e.基于4CzlPN的TADF OLED；f.基于F8BT的聚合物OLED；g.基于红荧烯的荧光小分子OLED；h.基于CdSe/ZnS QDs的II-VI QLED；i.基于 GaAsP 的商用 III-V 无机 LED 。） 研究还发现几种钙钛矿LED驱动电压的数值从带隙上方调整到下方时，LED的电致发光EL谱线峰形及峰位都不变。图2. 钙钛矿LED在高于及低于带隙所限制阈值电压下的EL光谱 研究方法 为解决LED最低驱动电压到底是多少的问题，他们采用一套能探测到微弱光子信号的高灵敏度光子探测系统，确定了钙钛矿LED的光致发光强度与电压之间的关系，得出EL 的最小驱动电压为低于半导体带隙 50% 的值，并表现出每个光子0.6-1.4eV的表观能量增益。 图3. 不同LED在近带隙和亚带隙电压下的光致发光强度-电压曲线 论文中提到的测试方法中，使用了海洋光学高灵敏度QE Pro光谱仪对LED的发光性能进行表征。图4. 用于测量在亚带隙电压下的 EL 光谱的实验装置示意图 研究背景 与钙钛矿太阳能电池类似，钙钛矿LED的不稳定性是一重大难题。近年来，钙钛矿LED在外量子效率（EQE）方面发展十分迅速，但其在连续工作条件下T50工作寿命（亮度降低到其初始值一半所需时间）一般在10到100小时量级，而实际应用需器件在高EQE、宽辐亮度范围下实现更长的工作寿命（高于10000小时）。和III-V族半导体及有机半导体相比，钙钛矿在器件工作过程中存在额外的降解通道。电场作用下的离子迁移和钙钛矿晶体结构的不稳定性，是影响钙钛矿器件稳定性的关键问题。解决这些问题，以同时实现长寿命与高效率，是领域的重大挑战。研究亮点 作者选取了在高性能太阳能电池与LED均有应用的FAPbI3钙钛矿作为基本研究对象，引入双极性分子SFB10，实现了高效和超稳定的近红外（~800 nm）钙钛矿LED。器件峰值外量子效率(EQE)为22.8%，峰值能量转化效率(ECE)为20.7%。这些钙钛矿LED展现了优异的稳定性，在5 mA/cm2下连续运行超过3600h（5个月）没有观察到辐亮度衰减。据加速老化测试获得，在初始辐亮度（或电流密度）分别为0.21 W/sr/m2 (0.7 mA/cm2)时，预期T50工作寿命为2.4×106h (约270年)。 图5. 钙钛矿LED器件结构和性能 上述数据表明，钙钛矿LED可在满足实际应用的光功率(辐亮度)下稳定工作。作为参考，基于Ir(ppy)3的高效率绿光OLED器件，在1000 cd/m2的高亮度下时对应的辐亮度为2.1 W/sr/m2, 在100 cd/m2的较低亮度下对应的辐亮度为0.21 W/sr/m2。表1：经SFB10稳定的钙钛矿LED寿命数据 为了探索器件高稳定性的原因，作者研究了双极性分子SFB10对钙钛矿薄膜稳定性的影响。结果表明，双极性分子SFB10提高了钙钛矿薄膜的热稳定性、相稳定性与荧光稳定性。经SFB10稳定剂处理的钙钛矿样品在空气中放置322 天，仍然维持了具有良好光电活性的α相FAPbI3钙钛矿，而对照组样品在14天内就发生了相变与降解。图6：钙钛矿样品结构稳定性和荧光稳定性 图7：SFB10与钙钛矿前驱体化学相互作用表 论文提到的测试方法中，使用海洋光学QE Pro光谱仪进行EQE的J-V曲线测量，使用Maya2000Pro记录角电致发光强度分布。QE Pro Maya2000 Pro 光谱仪 参考文献 1. Lian Y , Lan D , Xing S , et al. Ultralow-voltage operation of light-emitting diodes[J]. 2021.2. Guo, B., Lai, R., Jiang, S. et al. Ultrastable near-infrared perovskite light-emitting diodes. Nat. Photon. (2022). https://doi.org/10.1038/s41566-022-01046-33. https://mp.weixin.qq.com/s/s_vFNym4bESl3wogh96n7Q 结语 超低驱动电压的研究为超低压LED器件的发展以及照明、显示及通信行业的发展做出贡献。超长的器件寿命有望提振钙钛矿LED领域的信心，这些近红外LED可用于近红外显示、通讯与生物等应用，为钙钛矿发光技术进入产业应用铺平了道路。

德国科学家开发出一种新型有机发光二极管(OLED)，其产生的白光质量可媲美白炽灯泡，而其能效甚至大大优于荧光灯。该项研究的领导者、德国应用光学研究所的塞巴斯蒂安雷内柯表示，该OLED原型也许将可成为显示器和普通照明的一个超高效光源，他们的远期目标是利用传统的低成本卷带式印刷术来装配这些器件。 近年来，许多国家都在寻求将白炽灯照明转换成紧凑型荧光灯，因为后者能节约更多的能量。也因为同样的原因，在显示器和普通照明中使用发光二极管（LED）也得到了人们的青睐。但是，无论是荧光灯还是LED照明，其产生的白光质量一直有待改善。荧光灯因为缺乏红光会使人感觉不适，而目前市售的大多数白光LED会带一些蓝色，会使人感觉有些冷。 与此相反，OLED的制造材料来源广泛，要获得高质量的白光相对显得比较容易。就OLED来说，其面临的问题一直以来都不是白光质量，而是其能效。荧光灯的能效大约在每瓦60流明到70流明，白炽灯的能效大约为每瓦10流明到17流明，而到目前为止，OLED的最大报告能效是每瓦44流明。 在最新出版的《自然》杂志上，雷内柯及其同事报告了一种能效可达每瓦90流明的OLED结构设计，其最高能效甚至可达每瓦124流明。 研究人员对OLED的设计工艺进行了改进和完善。一方面，他们将连接发光材料的有机材料掺杂到它的金属触点，从而降低其工作电压。另一方面，他们用光学性能与器件衬底更为匹配的玻璃来制作器件的外表面。在传统结构中，大约80%的光会损耗掉。 这种OLED的最新颖之处是器件内部不同发光材料的组织搭配。3种材料被用于各自发出蓝、绿和红光，其间还有主基质材料。诀窍是选择一种具有高“自旋态”的基质材料，它可与蓝光匹配，并夹杂在绿光和红光材料之间，如同是分离的主基质材料的一部分。这意味着，从红光或绿光材料逃逸的任何电子—空穴对（激子）将穿过蓝光材料，从而增加了转化为光子的机会。 不过，这种新型OLED的主要缺陷仍是其寿命。虽然飞利浦等公司已能生产出寿命与荧光灯相同的OLED（超过1万小时），但具有更高效能的材料往往其寿命无法持续这么久。目前，雷内柯的OLED器件的寿命仍只能达到短短的几个小时。（来源：科技日报 冯卫东）

众所周知，传统的辐射校准光源，如氘灯、石英窗卤素钨灯、长弧氙灯等无法在200 nm-800 nm范围内保持较高的输出，并且在使用100小时或更短时间后需要进行重新校准，在使用500小时后还需要更换灯泡。图1 LDLS与其他传统光源的性能对比基于此，Hamamatsu集团旗下的Energetiq公司研发出单点激光驱动光源技术，并将其命名为激光驱动白光光源（Laser Driven Light Source, LDLS），该类光源不仅可以在170nm-2500nm的光谱范围内提供超高发光亮度，而且整个光源的发光寿命相比较于传统光源也高出了整整一个数量级。激光驱动白光光源（LDLS）激光驱动白光光源（以下简称，LDLS）由一个特殊设计的灯室、驱动激光光源、激光聚焦光路、光源输出光路、光源控制器等主要部分组成。图2 LDLS发光原理其原理是采用无电极结构，将外置1000 nm左右波长的激光汇聚到光源灯室中，加热氙等离子体至足够高温时发光，灯室发光后系统会自动给灯室断电，发光等离子体的状态就一直由外部激光器所保持。图3 LDLS产品参数与常见的有氘灯、钨灯、氙灯等传统光源相比，LDLS在亮度、稳定性、UV波长覆盖、寿命上都有很大突破。LDLS性能优势1、高亮度LDLS是高亮度光源，可以将光源压缩成一个极小的点，拥有极高的功率密度，超小光点成像（～0.1 mm）变得更容易，也更容易耦合进光纤、光谱仪等各种光学设备。适用于成像应用和测量诸如微芯片、生物细胞等精密测量样本的应用。图3 氙灯光源灯焰与LDLS灯焰比较2. 宽光谱范围LDLS光谱分布涵盖了深紫外—可见光—近红外的光谱范围（170nm-2500nm），光谱分布平坦相比于传统光源在深紫外波段光谱有极高光谱强度（10X）。图4 EQ-99X和卤钨灯光谱分布对比图5 LDLS系列光源光谱强度分布和传统光源对比3. 长寿命LDLS具有超长灯室寿命，超9000小时典型时长（低耗材成本），与传统光源（氙灯、氘灯、卤钨灯）相比校准时间间隔更长、漂移更低。图6 LDLS光源寿命4. 高稳定性LDLS 以每秒200帧的速度收集和存储2500张图像 ，使用ImageJ（图像分析软件）计算每张图像的质心； 发光等离子体质心位置标准差: 水平方向—0.145 µ m；垂直方向—0.094 µ m。产品应用紫外-可见光光谱分析单色仪光源薄膜检测 滤光片/光学元件测试原子吸收光谱材料特征检测环境分析高光谱成像气相分析测量光学传感器检测生命科学与生物成像

近日，郑州大学科研人员提出了一种全新的近红外发光二极管发光机理和器件设计理念，并在国际上首次制备出GaN/Si纳米异质结构近红外发光二极管，为近红外发光二极管的设计和制造提供了新的可能。 　　红外技术在国防工业、地质探测、光纤通信等领域扮演着重要角色。近红外发光二极管由于体积小、功耗低、稳定性高、寿命长等优点，成为新一代近红外光源的主导技术。 　　该项研究成果由郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室李新建研究组完成。该研究组长期从事硅基纳米半导体体系构建技术、性能研究和原型器件研制，在国内外相关领域产生了一定影响。 　　相关成果已发表在国际期刊《先进材料》上。审稿专家认为，“此项研究为硅基氮化镓近红外发光二极管的设计和制造提供了一种崭新的途径”。

图中光学照片显示的是在压电光电子效应的作用下，紫外发光二极管的发光强度随施加的应变的增加而增加。下图显示的利用能带理论解释压电光电子效应对p-n结处能带结构和载流子输运过程的调制和改变。(图片提供：王中林) 　　紫外半导体发光二极管在化学、生物、医学和军事领域具有广泛的应用，目前这种材料的内量子效率虽然可达到80%，但外量子效率只有3%左右。如今，基于压电光电子学效应，美国佐治亚理工学院讲席教授王中林课题组发明了一种新型高效紫外半导体发光二极管，在合适应用作用下外量子效率可达到7.82%，其光发射强度、注入电流能力和电—光转换效率均成倍提高。新成果发表在8月在线出版的《纳米快报》上。 　　王中林表示，新成果还可以扩展到从紫外到红外的整个光谱范围内的由压电材料制备的半导体发光二极管，它们将在发光二极管、光电池和太阳能电流、人机界面、纳米机器人、微—纳机电系统、人机交互等领域得到广泛应用。 　　压电光电子学是压电效应、光子特性和半导体特性三相耦合的一种效应，它通过应变引起的压电势来调节和控制电光过程，或者反过来利用电光过程调节和控制力的作用。该效应由王中林于2009年首次发现。 　　王中林小组进一步把光引进压电电子学器件，致力于开发和研究力、电和光三相耦合器件。他们发现压电效应可优化光电池，提高光探测器的灵敏度。而最近的研究表明压电效应还可以显著提高氧化锌微纳米线发光二极管的电子—空穴复合效率，从而显著提高发光性能。这些力、电、光三相耦合的研究构成了一个全新的研究领域：压电光电子学(piezo-phototronics)领域。据王中林介绍，力、电、光三相中的两相耦合比如光电、力电和光力耦合效应已经获得了人们的广泛关注和大量研究，很多基于这些耦合效应的新型纳米器件被研制出来。这是一个远比两相耦合复杂的耦合系统，因此有更多有趣的具有重大研究价值的效应需要人们去探索，更多的器件等待人们去开发。 　　研究人员将压电光电子学效应应用于紫外半导体发光二极管性能的改造中。半导体发光二极管的光发射由载流子的注入、复合和出射效率等决定。薄膜型宽禁带半导体制备的紫外发光器件，其内量子效应虽然可达到80%，但外量子效率只有3%左右。王中林表示，这主要是由于全反射限制的光出射效率比较低引起的。他和浙江大学的访问学者杨青博士经过精心设计，在N型氧化锌纳米线衬底单根微纳米线发光二极管中引入压电势，发现由压电势引起的界面处的能带改变会形成载流子沟道，从而将载流子捕获在界面附近，提高载流子的浓度和复合效率，进而提高器件外量子效率。他们制备的未加外应力的发光二极管的外量子效率达到1.84%。在固定电压下，对器件施加0.093%的压应力，可以使光发射强度和注入电流分别提高17倍和4倍，相应的电—光转换效率提高4.25倍。合适应力作用下外量子效率达到7.82%，和纳米线增强的复合量子阱LED效率相当，远远超过已报道的简单p-n结纳米线半导体光发射二极管外量子效率。 　　王中林表示：“我们所发明的这些氧化锌纳米器件可整合成一个自主发电、自动控制的智能纳米系统 完全基于氧化锌纳米线，我们能创建具有记忆、处理和感应能力的复杂系统，系统所需要的电能均取自外部环境。希望有一天，人类能将纳米尺度的发电机、传感器、光电子器件和逻辑运算器件有机地集成起来，实现自驱动和自主决策的智能纳米系统。”

近日，中国科大姚宏斌教授课题组联合张群教授、林岳教授和张国桢副研究员研究团队提出金属卤化物钙钛矿亚稳相结晶策略，有效消除了混合卤素钙钛矿CsPbI3-xBrx晶粒内部的面缺陷，从而制备了高效的纯红光钙钛矿发光二极管，其外量子效率达17.8%，亮度为9000cd m-2，研究成果以题为“Planar defect-free pure red perovskite light-emittingdiodes via metastable phase crystallization”发表在国际期刊Science Advances上（Sci. Adv. 2022,8, eabq2321）。金属卤化物钙钛矿材料由于其高色纯度、宽色域、低成本以及可溶液加工等优势有望用于下一代发光二极管。然而钙钛矿材料由于其结晶过程的不可控，容易产生缺陷，这往往会限制钙钛矿发光二极管（PeLED）的效率以及稳定性。小分子钝化剂已成功用于调控单一卤素钙钛矿的成核、聚集以及组装过程，获得了高发光效率的微/纳米晶薄膜，进而使得绿光和近红外光PeLED的外量子效率超过20%。虽然小分子钝化剂也被尝试用于调控混合卤素钙钛矿的结晶，但目前混合卤素PeLED的效率以及稳定性依然很低，这其中的原因依然未知。图1.混合卤素钙钛矿小分子调控的非经典结晶过程以及亚稳相结晶策略姚宏斌教授课题组基于前期钙钛矿结晶调控的相关研究基础（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8162−8170；Adv. Optical Mater. 2021, 9, 2001684），首先揭示了在混合卤素钙钛矿成核、团聚以及组装过程中，不均匀的卤素离子分布会导致晶粒内部的面缺陷形成，进而提出了亚稳相结晶（MPC）制备混合卤素钙钛矿薄膜的策略。该策略可以有效促进钙钛矿晶格内部的卤素均匀混合，进而降低钙钛矿结晶过程中的晶格应力，从而消除钙钛矿晶粒内部的面缺陷（图1）。图2.不同结晶过程制备的CsPbI3-xBrx薄膜晶粒内部的RP型面缺陷表征。(A-C)没有聚合物引发的相分离过程(NPS)(A),一步法退火(OSC)(B)和亚稳相结晶(MPC)(C)薄膜的TEM图。(D-E) NPS (D), OSC(E)和MPC(F)膜晶粒内部的HAADF-STEM图。内部插图是相应的快速傅里叶变换图。(G-I)D-F图中相应的原子级分辨的HAADF-STEM放大图。基于球差电镜分析（林岳教授合作），该工作首次观察到未经过亚稳相结晶制备的CsPbI3-xBrx薄膜晶粒内部存在着大量面缺陷，并且是沿着（100）和（010）方向广泛存在于晶粒内部并形成迷宫状的限域纳米区域（图2D）。进一步球差电镜分析表明在面缺陷边缘卤化铯层呈岩盐石结构堆积，从而形成Ruddlesden-Popper（RP）型面缺陷（图2G），这是由于CsPbI3-xBrx钙钛矿薄膜在结晶过程中卤素离子不均匀分布产生晶格应力从而导致的晶格错位搭接。同样地，在没有精细调控结晶过程的一步法退火(OSC)制备的钙钛矿膜内也存在RP型面缺陷（图2E,H）。然而，对于经过亚稳相结晶调控的CsPbI3-xBrx薄膜，其内部不存在这种RP型面缺陷，因此亚稳相结晶过程可以有效促进体系中卤素离子的均匀分布，降低钙钛矿结晶过程中的晶格应力，从而避免了CsPbI3-xBrx薄膜在结晶过程中产生RP型面缺陷（图2F, I）。图3. Ruddlesden-Popper (RP)型面缺陷对于钙钛矿带隙以及光电性质的影响。(A) 具有二维RP缺陷限域的NPS膜的晶格模型。(B,C) NPS (B)以及MPC (C)膜的态密度计算。(D-F) NPS (D), OSC (E)和MPC (F)薄膜的瞬态吸收等高线图。(G) 稳态荧光光谱。（H,I）单电子(H)和单空穴(I)的电流电压曲线。第一性原理态密度分析（张国桢副研究员合作）表明相对于无RP型面缺陷的钙钛矿薄膜，晶格内部的RP型面缺陷会在钙钛矿价带边形成独立的缺陷态（图3A-C）。并且随着晶粒内部的一维RP缺陷变成二维RP缺陷，钙钛矿的带隙会增大超过0.3 eV，这是由于RP型缺陷限域的区域小于CsPbI3-xBrx激子波尔半径导致的。瞬态吸收光谱测试（张群教授合作）表明NPS膜的基态漂白峰相对于OSC和MPC膜表现出超过30 nm的蓝移和大的拓宽，这是由于在NPS和OSC膜内部存在着二维RP缺陷限域的复合带隙（图3D, E）。作为对比，MPC膜表现出最窄的基态漂白峰，这是由于其晶粒内无RP型缺陷限域的原因（图3F）。由于在MPC膜内部无RP型面缺陷，所以MPC膜表现出较高荧光量子产率、高发光色纯度以及低载流子缺陷态（图3G-I）。图4.基于CsPbI3-xBrx薄膜的电致发光器件性能评估通过对比不同退火方式制备的CsPbI3-xBrx薄膜的PeLED器件性能，该工作发现RP型面缺陷会制约器件的效率、亮度以及稳定性。在消除CsPbI3-xBrx膜内部的RP缺陷之后，纯红光PeLED器件的最大外量子效率和亮度分别达到了17.8%和9000 cdm-2（图4 A-C）。同时RP型面缺陷的有效消除也提升了卤素离子迁移的能垒，进而提升了器件的光谱稳定性（图4D-E）。我校化学与材料科学学院应用化学系博士生宋永慧与访问学者葛晶讲师为该论文的共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学技术大学、合肥微尺度物质科学国家研究中心以及合肥同步辐射国家实验室的支持。文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2321（合肥微尺度物质科学国家研究中心、化学与材料科学学院、科研部）

新华社东京7月29日电日本东京大学和奥地利约翰· 开普勒大学的联合研究小组最新宣布，他们研发出世界最薄最轻的有机发光二极管(OLED)，可随意弯曲，厚度仅为2微米(1毫米等于1000微米)。 　　据日本时事社等网站29日报道，研究小组在厚度仅为1.4微米的超薄PET塑料薄膜上，成功制造了总厚度2微米、每平方米重量仅为3克的有机发光二极管。它具有良好的柔韧性，任意弯曲都不会影响其通电性能。 　　研究小组此前还利用超薄高分子薄膜，成功开发出由碳分子材料组成的超薄有机太阳能电池和有机晶体管集成电子回路。此次新技术发明，可以使得有机发光二极管、有机太阳能电池和有机晶体管等元器件集成在同一个高分子薄膜上，比先前的同类电子设备更加轻薄实用。 　　有机发光二极管和有机太阳能电池是近些年材料研发领域的重点项目，并且已进入实用阶段。有机发光二极管显示设备具有省电、色彩再现好以及应答速度快等优点，被视为下一代显示材料，对其轻量化和超薄化的需求一直驱动着相关技术进步。

据美国物理学家组织网11月16日(北京时间)报道，斯坦福大学工程学院的研究团队研发出一种超快的纳米级发光二极管(LED)，能够以每秒100亿比特的速度传输数据，并比当前以激光为基础的系统装置能耗更低。研究人员表示，这是为芯片上的计算机数据传输提供超快、低能耗光源的重要步骤。相关研究报告发表在15日出版的《自然通讯》杂志上。 　　科研人员表示，低能耗的电控光源是下一代光学系统的关键，这能够迎合计算机行业日益增长的能源需求。传统上，工程师认为只有激光才能以极高的数据传输速率和超低能耗进行通讯。而此次研发的单一模式LED能发射单一波长的光，与激光十分相似，能像激光一样执行相同任务，且消耗的能量更低。 　　研究人员在新装置的中心，插入了若干座砷化铟“小岛”。当电脉冲通过时，它们能产生光。这些“小岛”的周围包裹着光子晶体(在半导体上蚀刻的微孔阵列)，能像镜子一般将光线弹射聚集至装置的中央，使它们囚禁于LED内，并被迫按单一频率产生共鸣，从而形成单模光。 　　现有设备基本是由激光发光器与外部调制器两个装置构成。两种装置都需要消耗电力，而新款二极管将发光器和调制器的功能整合到一个装置内，大大降低了耗能量。科学家表示，新款设备可达到目前最高效设备能源效率的2000倍至4000倍。平均而言，新款LED装置能以每比特0.25飞焦(10-15焦耳)的耗能量传输数据，而当下典型的低能耗激光设备也需要消耗500飞焦来传输单个比特，其他技术则耗能更多。

据物理学家组织网2月18日报道，硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米，却具有很高的发光潜力。现在，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管(SiLEDs)，其不含重金属，却能够发射出多种颜色的光。相关研究报告发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。 　　硅虽然在微电子和光伏产业占据着主导地位，但长期以来其却一直被认为不适合发光二极管的制造。然而，这在纳米尺度却并非正确，由成百上千的原子构成的微小硅纳米晶体能够产生光线，也具备成为高效光发射器的巨大潜力。迄今为止，硅基发光二极管的制造一直局限于红色的可见光谱范围和近红外线，因此制造可发出彩色光的二极管可谓绝对新颖。 　　KIT科学家发现，通过采用不同大小的单分散的纳米粒子，能够改变二极管所发出光的颜色。其可由深红色光谱区域调谐至橘黄色的光谱区域，外量子效率亦可达1.1%。值得一提的是，制成的硅基发光二极管具有令人惊讶的长期稳定性，这在此前从未实现过。操作组件寿命的增长是因为只采用了同一尺寸的纳米粒子，这能有效增强敏感的薄膜元件的稳定性，而可导致短路的过大尺寸粒子则被排除在外。 　　此款彩色硅基发光二极管还具有不含有任何重金属的优势。与其他使用硒化镉、硫化镉或硫化铅的研究小组不同，科研团队此次采用的硅纳米粒子完全不具毒性，而且地球上的硅储量丰富，成本低廉，更有利于硅基发光二极管的进一步发展。 　　此外，新型发光二极管惹人注目的方面亦在于其发光区域的同质性。研究人员表示，随着液态处理的硅基发光二极管或能以低成本大批量制成，纳米粒子“群体”也将进入新的领域，相关潜力将难以估计，而教科书上有关半导体元件的描述或许也将被改写。

每逢节假日，人们喜欢用五颜六色的发光二极管(LED)彩灯营造节日气氛。但美国加利福尼亚大学欧文分校9日发表研究报告称，某些LED灯含铅量超标，会对特定人群的身体健康构成威胁。 　　报告称，LED灯以其节能和耐用的特点逐渐取代白炽灯，但检测发现，某些颜色的LED灯含有铅等有害物质。 　　研究人员分别对红、黄、绿、蓝、白等颜色的高、低强度LED灯进行检测，发现主要用作圣诞节彩灯及交通灯的低强度红色LED灯含铅量超过加利福尼亚州政府规定标准的8倍。此外，高强度红色、低强度黄色和低强度绿色LED灯中也含有铅，但含量较低。而蓝色和白色高、低强度的LED灯中则没有检测出铅。 　　研究人员表示，含铅LED灯尤其会对特定人群的身体健康构成威胁，如制造这些灯具的工人、将灯具打破的消费者、在交通事故现场参加紧急救援的人员以及清洁工人等。 　　加利福尼亚大学欧文分校人类健康和疾病预防系主任奥拉德莱奥贡塞坦说，作为节能产品，LED灯成为消费者新宠，但其带来的健康隐患却没有引起足够重视。他呼吁生产厂家今后开发新技术产品时，既要重视节能，也要考虑这些产品是否会对人们的健康带来影响。

p 　　 a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/zc/35.html" target=" _self" 紫外 /a (UV)辐射灯光通常应用于水净化处理行业和水产养殖场，直接杀死有害细菌和加速有机或无机污染物的化学反应中和过程。但目前市场上使用的紫外辐射灯光源含有汞(Mercury)元素成分，将对人体健康和生态环境造成新的风险。欧盟第七研发框架计划{FP7}中小企业主题提供110万欧元，总研发投入140万欧元，由欧盟4个成员国及联系国爱尔兰(总协调)、英国、捷克和挪威，4家创新型中小企业(SMEs)和4家科研机构联合组成的欧洲AQUA-PULSE研发团队。利用先进的二氧化钛(TiO2)作为紫外光催化材料，成功研制开发出更高效更廉价的紫外发光二极管(UV LEDs)，被欧委会称作水净化处理行业的“突破性”技术。 /p p 　　研发团队反复测试不同紫外发光二极管的材料配置，包括TiO2紫外发光催化材料，直到结构功效性价比实现最佳优化。在此基础上设计开发的原型，已通过各项技术、环境和安全可靠性验证，可有效清除水中的有害细菌和其它污染物。设立于挪威的一家企业，已开始生产应用于鱼缸水净化处理的紫外发光二极管紧凑型净化装置 而设立于英国的一家企业，正在开发生产应用于家庭、办公场所和饭店的新型水净化处理装置。 /p p 　　2013年，全球水净化装置市场规模已达350亿欧元，且市场快速增长。目前，研发团队联合工业界合作伙伴集中优势资源，正在积极研制生产可应用于大型饮用水和污水处理行业的创新型净化处理装置，包括应用于水产养殖场。 br/ /p

图片来源：物理学家组织网由韩国科学技术院电气工程学院和国家纳米制造中心科学家领导的联合研究团队宣布，他们使用MXene纳米技术，成功开发出了一款防水且透明的柔性有机发光二极管（OLED），新材料即使暴露在水中也能发光和透光，有望应用于汽车、时尚和功能性服装等领域。相关研究刊发于最新一期美国化学学会《ACS Nano》杂志。透明柔性显示器在包括汽车显示器、生物保健、军事和时尚等多个领域备受瞩目。但众所周知，当发生小变形时，它们很容易断裂。为解决这个问题，科学家们正在对许多透明的柔性导电材料，如碳纳米管、石墨烯、银纳米线和导电聚合物等开展积极研究。MXene是一种具有高电导率和透光率的二维材料，具有优异的电化学和光电性能，可通过溶液加工实现大规模生产。尽管拥有这些诱人特性，但其电性能很容易因空气中的湿气或水而劣化，因此其商业化备受挑战。为解决这一问题，研究团队使用了一种封装策略，可保护MXene材料免受湿气或氧气引起的氧化，进而开发出一种寿命长、抗外部环境因素稳定性高的MXene基OLED。新设计的双层封装薄膜，可阻挡水分并具有柔韧性。其顶部还贴有厚度为几微米的塑料薄膜，使其可在水中洗涤而不会降解。这款基于MXene的OLED，亮度达到1000坎德拉/平方米或更高，即使在阳光直射的户外也可拥有清晰的显示效果。此外，即使在水下浸泡6小时，该OLED的性能也能保持稳定。研究人员指出，最新研究将成为MXene应用于电气设备领域的指导方针，可应用于其他需要柔性透明显示器的领域。

2012年12月14日，欧盟在官方公报上发布关于定向灯、发光二极管灯及相关设备的生态设计要求法规(EU) No 1194/2012，以执行ErP指令(2009/125/EC)。 　　该法规建立了以下电气照明产品(包括集成到其他产品中的)上市的生态设计要求： 　　(a) 定向灯 　　(b) 发光二极管灯(LED) 　　(c) 设计安装于电源和灯之间的设备, 包括灯控制器、控制装置和灯具(除了荧光灯和高强度放电灯的镇流器和灯具)。 　　该法规还建立了特殊用途产品的信息要求。从2013年9月1日开始，特殊用途产品需符合列于附件I的信息要求。 　　除了特殊用途产品，其他产品的生态设计要求列于附件III，分以下3个阶段实施： 　　阶段1: 2013年9月1日 　　阶段2: 2014年9月1日 　　阶段3: 2016年9月1日 　　该法规在公告后20天生效，直接适用于各成员国。

美国麻省理工学院研究团队发明了一种堆叠二极管以创建垂直、多色像素的方法，该方法可用于制作更清晰、无缺陷的显示器。研究成果近日发表在《自然》杂志上。多年来，单个像素的尺寸不断缩小，使得更多的像素能被封装到设备中以产生更清晰、更高分辨率的数字显示。但像计算机中的晶体管一样，发光二极管（LED）中的像素也正在接近其尺寸极限。这种限制在增强现实和虚拟现实设备的近距离显示中尤为明显，有限的像素密度会导致“屏幕门效应”，从而使用户感知到条纹。在新研究中，每个堆叠像素都可生成完整的颜色，宽度约为4微米。微型LED可实现每英寸5000像素的封装密度。这是目前已知最小的微型LED像素和最高像素密度。研究表明，垂直像素化是在更小的空间内实现更高分辨率的新方式。研究人员称，对于虚拟现实，目前它们看起来真实程度有限，但使用垂直微型LED，用户可获得完全身临其境的体验，且无法区分虚拟与现实。微型LED制造需要极高的精度，因为红色、绿色和蓝色的微型像素需要首先在晶圆上单独生长，然后精确地放置在板上，彼此精确对齐，以便正确反射和产生各种颜色和阴影。实现这种微观精度是一项艰巨的任务，如果发现像素不合适，则需要报废整个设备。麻省理工学院团队此次提出的是一种不需要精确地逐像素对齐的微型LED制造方法。与传统的水平像素排列相比，该技术是一种完全不同的垂直LED方法。在传统显示器中，每个红绿蓝像素都是横向排列的，这限制了可创建的每个像素的大小。垂直堆叠所有3个像素，理论上可将像素面积减少三分之一。作为演示，该团队制造了一个垂直LED像素，并展示了通过改变施加到每个像素的红色、绿色和蓝色膜上的电压，他们可在单个像素中产生各种颜色。到目前为止，他们已证明可刺激一个单独的结构来产生全光谱的颜色。

新加坡—麻省理工学院研究与技术联盟的科学家开发了世界上最小的LED（发光二极管）。这种新型LED可用于构建迄今最小的全息显微镜，让现有手机上的摄像头仅通过修改硅芯片和软件即可转换为显微镜。相关研究发表在最近的《光学》杂志上。　　这一突破得到了革命性神经网络算法的支持，该算法能够重建全息显微镜观察的物体，增强对细胞和细菌等微观物体的检查，而无须笨重的传统显微镜或额外的光学器件。　　大多数光子芯片中的光都来自芯片外，这导致整体能源效率低下，从根本上限制了芯片的可扩展性。　　团队此次开发的最小硅发射器，其光强度可与目前最先进的大面积硅发射器相媲美。新型LED在室温下表现出高空间强度（102±48毫瓦/平方厘米），并且在所有已知的硅发射器中具有最小的发射面积（0.09±0.04平方微米）。为了展示潜在的实际应用，研究人员随后将这种LED集成到一个不需要透镜或针孔的在线、厘米级全硅全息显微镜中。　　他们还构建了一种新颖的、未经训练的深度神经网络架构，该架构能使全息显微镜重建图像并提高图像质量。与需要训练的传统方法不同，新的神经网络架构通过在算法中嵌入物理模型来消除训练的需要，允许研究人员在事先不了解光源光谱或光束轮廓的情况下使用新型光源。　　这种微型LED和神经网络的协同组合，可用于其他计算成像，例如用于活细胞跟踪的紧凑型显微镜或活植物等生物组织的光谱成像。该研究还为光子学的重大进步铺平了道路。

绿色荧光蛋白极化激元激光原理示意图：将活细胞产生的绿色荧光蛋白填充在微光腔中制成一层薄膜，光和电子能量混合产生准粒子。　　一个由英德科学家组成的研究团队在最近出版的《科学进展》杂志上发表论文称，他们首次将水母体内的荧光蛋白基因插入大肠杆菌基因组，利用转基因大肠杆菌产出了增强型绿色荧光蛋白(eGFP)并用来产生激光。研究人员指出，这一突破代表着极化激元激光领域的重大进步，其效率和光密度都比普通激光高得多，有望为研究量子物理学和光学计算开辟新途径。　　据美国趣味科学网日前报道，传统的极化激元激光器用无机半导体做增益介质，必须致冷到极低温度 而有机发光二极管(OLED)显示器中的有机电子材料能在室温下工作，但需要有皮秒(万亿分之一秒)光脉冲来供能。研究团队开发的新激光器也能在室温下工作，但只需纳秒(10亿分之一秒)脉冲。　　极化激元激光来自一种量子凝聚现象：激光增益介质中的原子或分子反复吸收发出光子，产生一种叫做极化激元的准粒子，在一定条件下变成一种联合量子态，从而发出激光。理论上极化激元激光需要的能量更少。　　研究人员把转基因大肠杆菌产生的eGFP填充在许多光微腔里，作为一种“光泵”，能以纳秒速度发出闪光，使整个系统达到产生激光所需的能量。“光泵”能在达到激发阈值后，给设备注入更多能量以产生传统激光。该激光发明人之一、苏格兰圣安德鲁大学物理与天文学院教授马尔特盖瑟说，皮秒脉冲的能量更合适，但制造起来要比纳秒脉冲难1000倍，他们的做法简化了很多制造工序。　　盖瑟还指出，新方法的一个关键优点是，蛋白质分子的发光部分被一种纳米大小的圆柱形外壳保护着，让它们彼此间不会互相干扰，分子结构很适合在高亮度下工作，更容易发出激光。但目前的激发阈值还太高，今后经过改进，最终可让极化激元激光器的激发阈值比传统激光器低得多，这样效率会更高，发光更致密。

美国西北大学的研究人员研制出了一种小型中红外激光二极管，其转换效率超过50%。有关报道称这一成果是量子级联激光器(QCL)研究的重大突破，使量子级联激光器向多个领域的实际应用，包括对危险化学品的远程探测，迈出了重要一步。相关研究成果刊发在最近的《自然—光子学》(Nature Photonics)杂志网络版上。 　　量子级联激光器是一种发光机制异于传统半导体激光器的新型二极管激光器，根据量子力学原理设计，其发光波长可覆盖中红外区域。与传统的二极管激光器不同，量子级联激光器是单极器件，仅需电子即可运作，利用电子在一维量子化的导带间的跃迁来实现发光。经过多年的研究和工业化开发，现代近红外(波长在1微米左右)激光二极管的转换效率已接近极值，而中红外(波长大于3微米)激光二极管却很难达到效率极值。先前的报道认为，即使冷却到低温状态，高效量子级联激光器的转换效率也不会高于40%。 　　美国西北大学量子器件研究中心(CQD)的研究人员通过优化激光器设备的材料质量，在量子级联激光器效率方面取得了突破性进展。他们剔除了在低温条件下激光器操作中非必要的设计元素，研制出的新型激光器在温度冷却到40开尔文时，4.85微米波长光的转换效率达到了53%。 　　该研究小组的领导者、美国西北大学麦考密克工程与应用科学学院电气工程和计算机科学教授玛尼杰拉泽吉认为，这种高效激光器的问世是一个重大突破，这是科学家们首次使激光器发出的光能超过热能。她强调，激光器的转换效率突破50%这个门槛，是一个里程碑式的成就。 　　报道称，提高转换效率依然是目前激光器研究的首要目标。而新型设备所展现的高效率，可大大扩展量子级联激光器的功率标定范围。最近的研究表明，伴随着量子级联激光器的广泛发展，单体脉冲激光器的输出功率已高达120瓦特，而在一年前，只有34瓦特。 　　该研究得到了美国国防部高级研究计划局高效中红外激光器(EMIL)项目和美国海军研究所的共同资助。

高效电池是电动汽车（EV）转型的关键，也是在使用更多可再生能源时实现储能平衡电网的关键。如今，每一个电动汽车电池都要经过二维（2D）X射线检查以进行质量控制，及早发现可能导致火灾的缺陷。然而，即使采取了这一步骤和其他几个质量控制步骤，这些缺陷也时常发生，导致经济和人身伤害方面的灾难性损失。 相较于二维X射线检查方法，100%三维（3D）X射线检查，或在不清楚的情况下对二维检查进行三维补充，是一条有希望实现令人满意的质量控制的道路。但是， 3D X射线CT检查通常需要很长的时间，会大幅降低检测效率，因此需要一个具有微米焦点的高功率X射线源——这是市场上从未曾有过的。 瑞典Excillum是一家致力于研发、生产超高亮度微焦斑X射线光源的公司，经过十余年的研发与改进，发布了10倍于普通固体阳X射线光源所发射的X射线通量（在相同焦斑面积上）的高亮度液态靶X射线源MetalJet D2+，今年又研发出新一代的高亮度液态靶X射线源MetalJet E1+，在相同焦斑面积上的通量约2倍于MetalJetD2+。该公司一直在寻求解决方案，以实现对电池和其他工业部件的高速3D X射线检查。在如下视频中，您将看到如何在1秒内实现锂离池的微米全CT扫描。这些实验均在瑞典的Excillum工厂进行，使用其MetalJet E1+、直接转换的高性能探测器（Thor FX20.256 CdTe）和高速、高精度旋转台。 1秒内实现锂离子电池的微米全CT扫描MetJet E1+160KV液态靶X射线源 技术参数性能参考 在1000瓦的功率下，新的MetalJet E1+在宽光谱范围内提供的X射线通量是具有相同30 µm光斑尺寸的30 W传统钨固体阳微焦点源的17倍。在24-29千电子伏的光谱范围内，铟和锡的特征发射线存在，通量优势高达100倍。 尽管在1000 W的高热负荷下运行，MetalJet E1+在连续长期运行期间保持优于1µm的位置稳定性。

p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 高亮度X光源由于其在材料、生物研究等方面的广泛应用，一直是国际相关科研领域追求的目标。韧制辐射、同步辐射光源、X射线自由电子激光（XFEL）等都可以产生高亮度X光源。超短超强激光通过不同相互作用机制，可在从THz到伽马射线的各个频段产生高亮度超短电磁辐射源。 /p p style=" line-height: 1.75em " 　　中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室与德国杜塞尔多夫大学合作，3月14日发表在国际物理学期刊《物理评论快报》上的论文Bright x-ray source from a laser-driven micro-plasma waveguide [Phys. Rev. Lett. 116, 115001 (2016)] 报道了利用高对比度超短超强激光和微等离子体通道相互作用产生高亮度X射线的理论方案。超强激光将通道壁上的电子拉出，在激光场中加速，高能电子在激光场中的横向运动可辐射极强的X光（如图）。利用这一新机制，辐射X光的能量在20keV左右，单个脉冲光子数接近1011个，X光源具有很好的准直性，亮度可达5× 1023photons/s/mm2/mrad2/0.1%bandwidth，为这一重要频段（~20KeV）产生极高亮度X光源提出了一种重要方案。强场激光物理国家重点实验室正准备在实验室超短超强激光装置上进行相关实验。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/9ad78f2c-8891-4cf9-88a3-08ed3718ea6d.jpg" title=" W020160419336153986380.jpg" / /p p style=" text-align: center " 高能电子在圆偏转超强激光场中加速、旋转，辐射出高亮度硬X射线 /p

由2014年诺贝尔物理学奖获得者、日本名古屋大学材料与系统可持续发展研究所的天野弘领导的一个研究小组，与旭化成株式会社合作，成功地对深紫外激光二极管（波长低至UV-C区）进行了世界上第一个室温连续波激光发射。研究结果近日发表在《应用物理快报》上，代表这项技术朝着广泛应用迈出了一步。　　从2017年开始，天野弘研究小组与提供2英寸氮化铝基板的旭化成公司合作，开始开发深紫外激光二极管。起初，向该装置注入足够的电流太困难，阻碍了紫外可见（UV-C）激光二极管的进一步发展。　　2019年，天野弘的研究小组使用偏振诱导掺杂技术解决了上述问题，首次制造了一种短波长的UV-C半导体激光器，它可以在短脉冲电流下工作。这些电流脉冲所需的输入功率为5.2W，这对于连续波激光来说太高了，因为功率会导致二极管迅速升温并使激光停止。　　研究人员此次重塑了设备本身的结构，将激光器在室温下运行所需的驱动功率降低至仅1.1W。研究人员发现，强晶体应变会阻碍有效电流路径。通过巧妙地剪裁激光条纹的侧壁，他们克服了缺陷，实现了流向激光二极管有源区的高效电流，并降低了工作功率。　　这项研究是半导体激光器在所有波长范围内实际应用和发展的一个里程碑。未来，UV-C激光二极管可应用于医疗保健、病毒检测、颗粒物测量、气体分析和高清晰度激光处理，尤其有利于需要消毒手术室和自来水的外科医生和护士们。

近日，南方科技大学生物医学工程系教授吴长锋课题组成功开发了一系列高亮度聚合物点荧光探针，通过荧光探针功能化和扩展成像技术，在普通荧光显微镜上可以观察到精细的亚细胞结构，分辨率高达30 nm。相关成果发表在材料领域知名期刊Advanced Materials。超分辨光学成像因其能够提供低于衍射极限的分辨率而获得了2014年诺贝尔化学奖，当前超分辨技术主要分为两类：基于激发光调制的超分辨成像和基于单分子定位的超分辨成像。扩展显微成像采用了截然不同的思路：通过将样本膨胀扩大，使得原本在衍射极限范围内的相邻分子由于距离变大而变得清晰可辨。该方法不依赖于复杂的成像系统，用普通共聚焦显微镜可以获得纳米级分辨率，但样本扩展过程中由化学猝灭及密度稀释导致的荧光亮度衰减是该方法进一步发展的难题。针对这一问题，研究团队开发了适用多色扩展显微成像的聚合物点荧光探针。相比于商用的荧光染料，聚合物点的荧光标记亮度可以提高6倍。由于聚合物点的高亮度标记，细胞骨架微管蛋白的三维空间构象、网格蛋白有被小泡以及神经元突触结构等，都能够在普通荧光显微镜上解析出来（图1a-c）。课题组进一步将聚合物点探针、扩展成像技术、和光学涨落超分辨技术结合起来，在普通宽场显微镜上实现了约30 nm的超高分辨率成像，更加真实地还原出微管蛋白尺寸以及线粒体中空膜结构等细节信息（图1d-j）。这些发现展示了高亮度聚合物点在生物光学成像的应用潜力。 图1三维超分辨扩展-光学涨落联合成像解析亚细胞精细结构图2 全自动细胞免疫荧光标记平台南方科技大学-香港浸会大学联合培养博士生刘洁为本文第一作者，南方科技大学为该论文的通讯单位。以上研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、深圳市科技创新委员会资助项目等的支持。

据美国物理学家组织网近日报道，美国加利福尼亚大学伯克利分校科学家利用新技术直接在硅表面生长出了极微小的纳米柱，形成一种亚波长激光器，这一成果将为制造纳米光学设备如激光器、光源检测仪、调制器、太阳能电池等带来新的突破。 　　硅材料奠定了现代电子学的基础，但它在发光领域还有很多不足之处。工程人员转向了另外一族名为III-V半导体的新材料，以此来制造光基元件，如发光二极管和激光器。 　　加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员通过金属—有机化学蒸发沉积的方法，在400摄氏度条件下，用一种III-V族材料铟镓砷在硅表面生长出纳米柱。这种纳米柱有着独特的六角形晶体结构，能将光线控制在它微小的管中，形成一种高效导控光腔。它能在室温下产生波长约950纳米的近红外激光，光线在其中以螺旋形式上下传播，经过光学上的相互作用而得以放大。 　　研究人员指出，将III-V和硅结合制成单一的光电子芯片面临的最大障碍是，目前制造硅基材料的工业生产设备无法与制造III-V设备兼容。“要让III-V半导体在硅表面上生长，与硅制造设备兼容是关键，但由于经济和技术方面的原因，目前的硅电子生产设施很难改变。我们选用了一种能和CMOS(互补金属氧化半导体，用于制造集成线路)兼容的生长工艺，在硅芯片上成功整合了III-V纳米激光器。传统方法生长III-V半导体，要在700摄氏度或更高温度下进行，这会毁坏硅基电子元件。而新工艺在400摄氏度下就能生长出高质量III-V材料，保证了硅基电子元件正常发挥功能。”主要研究人员、加州大学伯克利分校电学工程与计算机科学教授康妮张-哈斯南说。 　　张-哈斯南还指出，这种亚波长激光器技术将对多科学领域产生广泛影响，包括材料科学、晶体管技术、激光科学、光电子学和光物理学，促进计算机、通讯、展示和光信号处理等领域光电子学的革命。“最终，我们希望加强这些激光的特征性能，以实现光子和电子设备的结合。”

美军的生物联合防区外检测系统(JBSDS)。JBSDS是防区外化学与生物威胁监测的应用实例，利用激光雷达(LIDAR)来探测一定距离外的气溶胶。DARPA希望通过LUSTER项目开发出小巧的大功率紫外激光器来实现类似功能。 　　中新网3月6日电 据中国国防科技信息网报道，美国国防高级研究计划局(DARPA)启动了一项新研究，旨在开发出一种结构小巧、性能可靠的紫外线探测设备。 　　该研究项目名为&ldquo 战术有效的拉曼紫外激光光源&rdquo (LUSTER)。DARPA向业界寻求设计方案，以开发结构紧致、高效低成本、可灵活部署的深紫外(deep UV)激光生化战剂探测新技术。这种新技术可以节省空间、降低重量和功率需求，也比当前的同类装置要敏感很多。DARPA的目标是：新紫外激光器的体积不超过目前激光器的1/300，同时效率提高10倍。 　　拉曼光谱分析是利用激光来测量分子振动、从而迅速准确地识别未知物质的方法。紫外激光的波长特别适合进行拉曼分析，但美国国防部当前所使用的战术紫外线探测系统体积庞大、价格昂贵，其性能也有限。 　　DARPA项目经理丹格林介绍说，目前探测系统的体积和重量太大，需要用卡车运送，而LUSTER项目的目标是开发出具有突破性的化学与生物战剂探测系统，可以单兵携带，并且效率大幅提高，同时，DARPA希望新系统的价格也能在目前探测系统价格基础上&ldquo 抹去几个零&rdquo 。 　　目前&ldquo 紧凑型中紫外技术&rdquo (CMUVT)项目已经完成，DARPA希望在此基础上研制LUSTER。CMUVT项目研发出了创纪录的高效大功率中紫外线发光二极管，紫外线波长接近LUSTER的紫外光波长。 但发光二极管对化合物识别的灵敏度有限，因此DARPA希望LUSTER项目能够开发出新的激光技术，使其准确度和灵敏度不低于当前昂贵的激光系统，而其稳定性和成本又与发光二极管相当。 　　格林透露，除了用于探测战场或国内大规模恐怖袭击中可能出现的化学与生物战剂，紫外激光器还有许多其他用途，例如医疗诊断、先进制造和紧凑的原子钟。 　　LUSTER项目可考虑采用多种不同的技术方法，只要他们能够发出220-240纳米波长的深紫外光，其功率输出大于1瓦，功率转换效率大于10%，导线宽度小于0.01纳米。

摘要：3月12日，总预算达1.4亿元的国家重大科研仪器设备专项“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”在大连正式启动。它将成为国际上唯一一套工作在50～150纳米区间且波长可调的全相干高亮度的自由电子激光器。 　　对原子、分子的探测是物理化学研究的基础，但由于现有仪器设备的限制，大多数分子和自由基难以被单光子电离，使很多研究无法深入，成为困扰科研工作者的一大难题。 　　一项旨在解决该难题的实验装置即将在我国建设。3月12日，总预算达1.4亿元的国家重大科研仪器设备专项“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”在大连正式启动。它将成为国际上唯一一套工作在50～150纳米区间且波长可调的全相干高亮度的自由电子激光器。 　　项目总负责人、中科院院士杨学明表示，该装置的研制将极大提升我国在能源等相关基础科学领域的实验水平，并极有希望成为国际上相关领域的一个重要研究基地。 　　强强联合 　　项目负责人之一、中科院大连化物所研究员戴东旭介绍说，能源研究中，煤的热解等燃烧过程的中间产物往往以原子、分子、自由基的形式存在，这些微观粒子被电离为离子后才能变成电信号被测试到。因此，对微观粒子的高灵敏度、高时间分辨率和物种分辨的探测和研究至关重要。 　　但是，大多数分子或自由基的激发电离波长都处于极紫外波段(50～150纳米)，而传统激光器产生的基本波长一般在近紫外到近红外波段(300～1000纳米)。这造成了传统激光激发电离微观粒子需要吸收多个光子，其效率和灵敏度会呈几何量级的降低，并且容易把产物打碎。 　　为解决该问题，科学家提出了利用自由电子激光产生极紫外波段相干光的技术。该技术被认为是探测微观粒子最有效的途径。自由电子激光的波长可涵盖从硬X射线到远红外的所有波段，特别是利用高增益谐波产生(HGHG)技术产生的自由电子激光具有超高峰值亮度、超快时间特性和良好的相干性，应用价值巨大。 　　但该技术直到近十年才在实验中得到验证。其中，中科院上海应用物理所在几年前建设了我国第一个自由电子激光，并成功进行了相关实验。 　　而在大连，一位在科研中多年受困于粒子探测难题的科学家坐不住了。他就是以自己研发仪器进行实验而著名的杨学明。杨学明找到上海应用物理所，希望双方能够合作开发新设备。 　　上海方面通过经验积累后也意识到，有把握将自由电子激光的波长从200纳米降到150纳米以内，并实现波长可调。于是双方一拍即合，经过几年论证，在2011年联合申请了国家自然科学基金委国家重大科研仪器设备专项。 　　1月20日，上海应用物理所宣布：由该所研究员赵振堂领导的自由电子激光研究团队在国际上率先实现了HGHG自由电子激光大范围波长连续可调。 　　“在这个项目中，大连化物所和上海应物所是完美结合。”戴东旭表示，上海光源的建成使上海应物所拥有了大科学工程的建设与管理经验，并掌握了大量的关键技术。 　　从“敢想”到“敢做” 　　据戴东旭介绍，自由电子激光在进入21世纪之后才开始兴旺发展起来。目前，几家研发自由电子激光的相关单位各有所长，其中一些在波长等指标方面较为领先，技术难度很高，但还没有一家可实现波长可调。 　　位于合肥的国家同步辐射实验室目前能提供国内真空紫外最好的实验条件，在过去曾协助杨学明课题组做出很好的实验成果。但同步辐射光源毕竟不是激光，在相干性、峰值功率和时间特性上尚存差异。 　　针对这些问题，大连化物所从实际需求出发提出要求，上海应用物理所在设计中将目标瞄准解决实验中的实际问题。 　　据悉，该项目的设备将主要由我国自主研发。“这项技术国外也处在发展阶段，有些特殊指标只能自己制造，从国外买设备也需要从头研制。”戴东旭说。 　　在1.4亿元的项目总预算中，国家自然科学基金委资助1.03亿元用于自由电子激光和实验装置的研制，中科院大连化物所自筹约0.4亿元用于基建和公用设施。该项目的科学目标是研制一套基于HGHG模式的波长可调谐的极紫外相干光源以及利用这一性能优越的光源的实验装置。这也将成为世界上独特的相关基础科学问题的实验平台。 　　据悉，目前经费已经到位，装置计划将于2015年年底前建成。而且会在全国实现仪器共享，可应用于物理、化学、生物、能源等多个领域。戴东旭说：“装置建成后，以前测不到的将能测到，以前不好的信号将变清晰，以前做不了的实验也敢做了。”

1、突破半导体激光技术瓶颈！拓扑腔面发射激光器问世中科院物理所陆凌团队将此前原创的“狄拉克涡旋”拓扑光腔，成功应用于面发射半导体激光芯片中，从原理上突破眼下半导体激光的技术瓶颈，同时多数量级地提高其出射功率和光束质量。研制出的拓扑腔面发射激光器，将有可能运用在手机的人脸识别、自动驾驶的激光雷达以及虚拟现实的三维感知等领域，相关研究成果发表于Nature Photonics 。2、超高分辨率量子点发光二极管打开“元宇宙”通路开发可在微小空间输出海量信息的极高分辨率近眼显示器，是进入“元宇宙”的重要途径。量子点材料因具有高色纯度、高发光效率等优异特性，在发光显示领域具有广阔应用前景。近眼显示中，消除“纱窗效应”要求显示设备达到万级PPI（每英寸所拥有的像素数目），因此，如何实现量子点发光二极管的极高分辨像素化，是一个核心关键问题。福州大学李福山教授团队联合中科院宁波材料所团队，巧妙将异相界面量子点自组装技术和转移印刷技术相结合，实现亚微米尺度无缺陷图案化的同时有效阻隔了漏电流，首次实现了兼具高发光效率和超高分辨率（最高25400PPI）的量子点发光二极管，打开了一条通向“元宇宙”的全新道路。相关成果发表于Nature Photonics。3、量子直接通信距离首次达到100公里北京量子信息科学研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁团队和清华大学教授陆建华团队合作，设计和实现了一种相位量子态与时间戳量子态混合编码的量子直接通信新系统，通信距离达到100公里，是当前世界最长的量子直接通信距离。这样的指标可以在无中继条件下实现城市之间的点对点量子直接通信，同时可以支撑基于安全经典中继的广域量子网络一些应用。相关成果发表在Light：Science & Applications。4、历久弥新，46阶非线性荧光赋能共聚焦62nm分辨率已普及数十年的共聚焦显微镜有光路简单、可见即可得的优点，应用广，但分辨率受限通常在200nm以上。为此，华南师范大学詹求强教授课题组提出了迁移光子雪崩机理，攻克了光子雪崩效应难以在纳米尺度观测的长期难题，在常温纳米探针中实现了国际报道最高的46阶非线性响应荧光，基于此仅利用单束、300uW、连续激光实现了62nm (λ/14)分辨率，是传统共聚焦分辨率的4倍左右，并实现了亚细胞结构的观测。该成果通过纯物理法打破共聚焦技术瓶颈，为生物医学超分辨成像提供了简便方法。此外，在需要突破衍射极限的光传感、光存储、光刻等前沿领域也具有重要应用价值。相关成果发表于Nature Nanotechnology。5、新型硅基光电子片上集成系统问世北京大学教授王兴军课题组和美国加州大学圣芭芭拉分校教授John E. Bowers课题组在世界上首次报道了由集成微腔光梳驱动的新型硅基光电子片上集成系统，研究团队历时3年协同攻关，终于攻克了这一世界性难题。这个工作是集成光梳和硅光的完美结合，是世界学术界和产业界关注的焦点，它打通了光频梳从实验室走向产业化的最后一公里，从而可以真正让这项技术走向大规模应用。同时，它也解决了硅光多路并行光源的世界性难题，使硅光有了自己大脑。相关成果发表于Nature。6、破解钙钛矿LED稳定性难题，超长寿命的钙钛矿LED诞生浙江大学狄大卫教授与赵保丹研究员团队为钙钛矿LED稳定性问题提供了解决方案。他们在器件发光层中引入双极性分子稳定剂，抑制了电场下的离子迁移，获得了寿命远超预想的钙钛矿LED。在等同于高亮度OLED的光功率下，这些近红外钙钛矿LED的工作寿命为32675小时（3.7 年），首次达到满足实际应用的水平。在更低的辐亮度下，其寿命预期甚至有望达到270年。这些创纪录的器件在5 mA/cm²的恒定电流下持续工作5个月（3600小时），辐亮度仍无明显下降。相关成果发表于Nature Photonics。7、我国科学家实现纳米尺度光操控纳米尺度的光电融合是未来高性能信息器件的必然趋势，如何在原子尺度对光波精准操控是其中最关键的科学问题。为此，国家纳米科学中心戴庆课题组与合作者构建了高质量的石墨烯/α相氧化钼异质结，实现了极化激元等频色散轮廓的拓扑转变，打破了声子极化激元传输受材料晶向限制的瓶颈。进一步利用宽度仅有1.5μm二氧化硅平面透镜，实现了极化激元的纳米聚焦和无衍射渠化传输。该研究大幅提高了光子的精确操控水平，为设计亚波长纳米光学器件和进一步实现片上光电互联功能提供了重要基础。相关成果发表于Nature Nanotechnology，同期配发了新闻和评述文章予以高亮报道。8、永不堵塞的“光子高速公路”：无反射拓扑波导在传统光学器件中，光遇到缺陷、无序、尖锐拐角等障碍时会产生背向反射，严重降低光学器件的传输性能。从根本物理原理上来说，原因在于传统光学器件同时存在两种沿相反方向传输的波导模式。为了克服这一限制，南方科技大学高振副教授，浙江大学杨怡豪研究员，电子科技大学周佩珩教授，南洋理工大学张柏乐教授、Chong Yidong教授、刘癸庚博士等研究人员首次提出并实现了一种三维光学拓扑陈绝缘体，成功观测到三维空间中完全无反射的鲁棒、单向光传输，即使遇到障碍物也能轻松绕过而不会产生任何背向反射。该工作构建了一种永不堵塞的“光子高速公路”，能够大幅提升光子在三维空间中传输效率和鲁棒性，未来有望应用于三维拓扑光学集成电路、拓扑波导、拓扑激光等诸多领域。与此同时，在该三维光学陈绝缘体中也发现了拓扑陈矢量和动量空间中的霍普夫纽结等新颖物理现象，对基础拓扑物理学同样具有重要意义。相关研究成果发表于Nature。9、我国科学家首次实现纳米晶体激光3D打印，助力下一代三维光量子芯片化学合成的纳米粒子种类丰富、性能优异，但如何进一步将其器件化、集成化和芯片化？技术工艺长期缺失。清华大学精密仪器系孙洪波教授、林琳涵副教授团队提出全新原理的光激发诱导化学键合技术，利用光生高能载流子调控纳米颗粒的表面化学活性，实现了纳米粒子的三维超精密激光装配，极限分辨率达到77 nm。该技术赋予3D纳米打印更多的神奇特性，为制备前所未有性能的光芯片与量子信息器件奠定了基础。相关成果发表于Science，获Physics Today、《光明日报》等国内外媒体的广泛报道。芝加哥大学Talapin教授评价：这项工作使得利用3D打印机一键生成多种功能器件的梦想有望变成现实。10、国内首款全自主计算光刻EDA软件研发成功“OPC是芯片设计工具EDA工业软件的一种，没有这种软件，即使有光刻机，也造不出芯片。从基础研究到产业化应用，我们团队坚持最底层的代码一行行敲、最基础的公式一个个算，整整走了十年。十年磨一剑，就是要解决芯片从设计到制造的卡脖子问题。”华中科技大学机械学院刘世元教授团队成功研发我国首款完全自主可控的OPC算法软件，并已在宇微光学软件有限公司实现成果转化和产业化，填补了国内空白。

Wicked公司研制的S3氪激光器，射程可达到85英里。 　　S3氪激光的亮度可达到阳光的8000倍。 　　北京时间9月8日消息，从CD到DVD，激光技术的触角已经延伸到地球的每一个角落。科学家研制的激光器中绝大多数能量很小，与科幻作品中可怕的太空激光武器相差十万八千里。在研制激光器的道路上，美国Wicked激光公司又向前迈出一步，他们研制的S3氪激光器射程可达到85英里(约合136公里)，可以穿过房间点燃纸张，能够从地球大气层锁定地面上的物体。 　　S3氪激光的亮度达到阳光的8000倍，是世界上亮度最高的手持激光器。目前，吉尼斯世界纪录组织正对这一激光器进行评估。Wicked公司表示：“建议用户佩戴护目镜。”S3氪激光器的售价为299美元，涵盖一副护目镜的价格。在人类肉眼看来，绿色激光的亮度是蓝色激光的20倍，S3氪激光器便是绿色激光，拥有惊人的射程。它的能量很高，能够在远距离点燃纸张和火柴。由于内置微处理器，S3氪激光器不会出现温度过高情况。 　　Wicked公司为S3氪激光器采用了一系列安全举措，例如使用密码以防止滥用激光器。此外，他们还警告用户，不要将激光对准车辆、飞行员、动物、人或者卫星。这款激光器能够进入“战术休眠”模式，允许激光器立即冷启动。 　　由于任何非人造物体都无法从距地面85英里的高度照射到地球——除非科幻影片中入侵地球的外星人——人们不免对S3氪激光器的用途产生好奇。Wicked公司CEO史蒂夫-刘表示：“如果这款激光器安装在一个稳定的支架(我们并不卖这种支架)上并与卫星同步，宇航员能够看到微弱的绿光。这种实验需要获得政府航天机构的批准。我们的绝大多数职业消费者将这种激光器用于军队、工业界和科学研究。一些业余爱好者将其视为一个奇异的玩具，探索它的用途。作为公司的一项政策，我们并不列出激光器的具体用途，同时建议专业人员使用我们的产品并对自己的行为负责。” 　　WickedLasers.co.uk等网站计划将这种危险的装置进口到英国。2010年，一名青少年被自己从网上购买的绿色激光器严重灼伤眼睛，这起事故发生后，英国健康保护署发出警告，提醒公众不要购买大功率激光器。目前，英国已经有超过12个人因将大功率激光指示器对准飞行员、司机和足球运动员被送进监狱。