2022年的这些光学关键词，会继续影响2023年吗？
2022年的这些光学关键词，会继续影响2023年吗？
当今世界离不开信息产业（IT），信息产业离不开半导体集成电路（IC）芯片制造技术，即微电子技术。IC芯片制造工艺中最关键的就是光刻技术。
光刻技术与我们的生活息息相关，我们用的手机、电脑等各种各样的电子产品，里面的芯片制造都不开光刻制造。
在今天看来，晶体管发明以后，集成电路的出现一直到今天超大规模集成电路的出现，似乎是一件水到渠成的事情。自从1958年世界上出现第一块平面IC开始，光刻技术60年间，一次又一次突破分辨率极限，使得微电子技术以令世人震惊的速度突飞猛进地发展，创造了人间奇迹。
然而，如果回到半导体产业初兴的历史现场，我们就会发现没有任何一项关键技术的突破是“必然”的。尤其是当下，我们在试图探讨我国如何实现半导体产业突围，光刻技术和光刻机始终是我们无法回避的技术隐痛，也是我们必须跨越的技术高峰。
光芯片与光刻一样，也是现如今的行业热门话题。
芯片早已深入每个人生活之中，手机、电脑等各种电子产品，家庭网络需要的光纤和“光猫”，以及现在挂嘴边的5G、AI人工智能等高科技领域。让这些与我们生活息息相关的东西正常运作，芯片的力量功不可没。
早在1979年，我国科学家钱学森先生就看好光子学，并围绕光子学提出了光子工业的概念，而到现在很多设想依然没有实现，许多价值还有待挖掘。尤其是随着5G、云计算、大数据、人工智能等新型信息技术的迭代升级和普及应用，全社会数据流量和算力需求迎来爆发式增长。光芯片因具有速度快、稳定性高、工艺精度要求低和可多维度复用等优势，有望打破电芯片的发展禁锢，为芯片发展带来新的契机。
如今，光芯片代表的光子学正与电子学引发一场科学革命。芯片从电到光，将是我国实现赶超的战略机遇。然而，随着单位面积内集成电路晶体管数量越来越接近物理极限，单纯依靠提高工艺制程来提升集成电路性能变得困难，“摩尔定律”面临着失效的“窘境”。硅光芯片，被视为“后摩尔定律”时代新宠，正在兴起，为半导体芯片“换道超车”带来了希望。
高端光电子芯片工艺研发进展如何？硅基光电子的那些事儿等待着我们更多探索。
为什么需要光学频率梳？
简单来讲，光学频率梳（光梳）的产生是人们对于更加准确时间基准的向往，和在此基础上对高精密测量技术的追求。
2005年，Theodor Hänsch 教授以对光学频率梳技术的发明以及对精密光谱物理学的贡献获得诺贝尔物理学奖。可以说，光学频率梳是继超短脉冲激光问世之后激光技术领域的又一重大突破。
据QYResearch统计，2021年全球光学频率梳市场规模达到了218.42百万元，预计2028年将达到278.30百万元，年复合增长率（CAGR）为2.87%。预计未来几年，中国地区增长最快，2022-2028年期间CAGR大约为4.58%。
中国市场在过去几年变化较快，2021年市场规模为47.74百万元，预计2028年将达到69.79百万元，届时全球占比将达到25.08%。目前全球主要厂商包括Menlo Systems、IMRA America、TOPTICA等，2021年主要厂商份额占比超过63.47%。
光纤光栅是一种低损耗的光无源器件。在光纤通信中，它可以作为滤波器、色散补偿器；在光纤传感应用中，它可以作为温度、应变、压力、振动传感器；在激光领域，它可以作为光纤激光器的谐振腔，为连续光纤激光器的功率突破注入活力。
对于腔镜用布拉格光纤光栅（FBG）技术已经相当成熟，目前全世界能够批量制造腔镜用FBG的公司主要为加拿大的ITF公司和Teraxion公司。而相对于国外，国内的商用腔镜高功率光纤光栅技术的研发虽然起步较晚但发展速度极快。目前国内的南京理工大学、珠海光库科技股份有限公司、长飞光纤光缆股份有限公司、上海瀚宇光纤通信技术有限公司等均推出了1-5 kW级腔镜用高功率光纤光栅系列产品，已经完全实现了自主可控，打破了我国高功率光纤激光器产业关键器件缺失的核心问题。
光纤光栅的制备工艺也随着超快激光器的进步，步入了实用化开发和应用阶段。国外的飞秒刻栅技术较为成熟并实现了商业化量产，国内的飞秒刻栅应用仍以高校研究为主。
近年来，计算光学成像技术也已逐步进入了我国从事光学成像、光学测量、光信息学以及计算机视觉领域科研人员的视野，在光学信息获取与处理领域占据了越来越重要的地位。尤其是，随着计算光学成像新机制、新算法、新问题不断涌现，已然成为光学工程领域的一个热门研究方向。国内外从事相关研究的科研工作者越来越多，也正是在整个领域的推动下，该方向正在逐步迈入实用化、智能化的发展阶段。
2017年，国家自然科学基金委结合未来学科的发展方向和趋势首次将“计算成像”列入信息科学部四处F05学科代码下F0501光学信息获取、显示与处理研究方向，并作为一个独立的子方向 。
计算光学成像技术种类繁多，典型的计算光学成像技术包括透过散射介质成像、三维成像、多光谱成像、无透镜成像、单像素成像等。无论哪种成像技术，光场是其中最核心的概念之一。即使在只考虑标量波的情况下，光场可以魏格纳分布函数和模糊函数等相空间分布函数来描述。这一工具可以为全息术、相位成像、光场成像、超分辨等多个不同的计算光学成像技术提供一个统一的理论框架。
20年前，当我们绞尽脑汁研究飞秒固体激光器的时候，国外已经在研究飞秒光纤激光器。如今，当我们沉醉于飞秒光纤激光器锁模和放大时，国外又在研究飞秒固体激光器。对于飞秒激光研究人员来说，这也许是一个信号：飞秒激光器在向固体回归吗？
也不一定。
技术没有好坏，只有适合不适合。在脉冲能量要求不高的场合中，光纤激光器的优势是不言而喻的，但是当重复频率增加到GHz时，GHz重复频率全固态飞秒激光技术的优势就明显大于飞秒光纤激光器：高重频、高功率、窄脉宽。而北京大学的研究人员集固体和光纤之优点，提出了一种玻璃上的半光纤半固体激光技术思想（Laser on glass），进一步提高了激光器的稳定性。
不是我不明白，是这世界变化太快。
