全息密钥、超稳激光器、多波束光学相控阵等热点方向 | PR第14卷第4期Editors' Pick合集

全息术、光栅与衍射（Holography, Gratings, and Diffraction）

1. Secret hologram key with angular multiplexing based on PDLC photonic crystals using Morse code matrices

论文信息：Tong Shen, Fangfang Chen, Jia Cai, Jihong Zheng, "Secret hologram key with angular multiplexing based on PDLC photonic crystals using Morse code matrices," Photonics Res. 14, 989 (2026)

摩尔斯密码作为数字通信领域极具辨识度的经典编码范式，兼具历史价值与现代实用价值；将这一独特编码与现代全息技术深度融合，可精准发挥其独有的技术优势，实现高安全性的信息加密。为此，上海理工大学郑继红教授课题组（隶属庄松林院士团队）提出了一种基于聚合物分散液晶光子晶体（PDLC-PC）的全息密钥，其核心是构建基于PDLC光子晶体的多通道全息干涉加密体系，实现摩尔斯密码与全息衍射信息的精准映射。该研究的关键原理在于多通道光场的干涉记录与角度依赖的衍射重构，利用不同衍射角重建的一系列衍射级次，构成多个共轭数字组合。这些不同的数字组合按照全息重建规律，进一步推演出摩尔斯密码矩阵，由此，可以根据密文识别相应的摩尔斯密码，从而解译出明文信息。该方法有助于将加密信息所需的实际元素隐藏于全息密钥之中，并可根据需要实现机密信息的动态组合。

光纤与光通信（Fiber Optics and Optical Communications）

2. Brillouin scattering and single-longitudinal-mode lasing in long-length, SF₆-filled anti-resonant hollow-core fibers

论文信息：Hao Liang, Weixiang Zhang, Zhiqi Wang, Qingqing Chen, Yinghui Zhang, Yizhi Sun, Shoufei Gao, Yingying Wang, Xiaojie Guo, Ran Wang, Linghao Cheng, Bai-Ou Guan, Wei Ding, "Brillouin scattering and single-longitudinal-mode lasing in long-length, SF6-filled anti-resonant hollow-core fibers," Photonics Res. 14, 1022 (2026)

暨南大学丁伟研究员团队联合关柏鸥教授团队提出并实验验证了一种基于六氟化硫（SF₆）气体填充的反谐振空芯光纤（DNANF）布里渊光子学平台，实现了从线性到强非线性相互作用的连续可调控。研究人员利用分布式布里渊光时域反射（BOTDR），在2.4 km光纤中直接观测到自发布里渊向受激布里渊散射（SpBS→SBS）的完整演化过程，布里渊增益系数跨度达四个数量级（~10^-5至0.14 m^-1W^-1）。进一步地，气体界面处的分子扩散引发布里渊频谱的显著演化，这为不同气体组分压力条件下的声光相互作用提供了独特的表征手段。该系统不仅验证了实际拉制空芯光纤超过1 kW的SBS阈值（较传统光纤高50 dB），还进一步实现了C波段可调谐的单纵模布里渊激光输出，获得了1.1 kHz线宽、188 mW功率的激光。以该工作为基础，气体布里渊效应有望借助空芯光纤媒介在光谱分析、非线性光学、窄线宽激光等方向展现应用潜力。

硅光子学（Silicon Photonics）

3. Independent and power efficient dual-beam steering based on a two-dimensional circular optical phased array

论文信息：Jingyu Zhao, Jingye Chen, Daixin Lian, Shi Zhao, Wenke Jiao, Daoxin Dai, Yaocheng Shi, "Independent and power efficient dual-beam steering based on a two-dimensional circular optical phased array," Photonics Res. 14, 1078 (2026)

多波束光学相控阵能够在同一芯片上实现多光束的同步成形，为高帧率探测、多目标追踪以及多用户并行通信提供了可能。浙江大学时尧成教授团队提出一种新型架构，首次将多波束设计引入二维光学相控阵列，并赋予其全新的工作自由度。该团队研究设计了一种低功耗、可拓展的微环移相器组件，可对特定波长的载波实现精准相位调控；通过串联不同参数的微环结构，实现了多个目标频点的独立相位调谐，且移相功耗仅为传统设计的九分之一。基于该架构，该团队在标准无源硅上氮化硅平台成功实现了双波束独立操控的二维大视场光束扫描，并演示了双用户并行高速空间光通信。该工作提供了一种低功耗、可拓展的片上多波束光学相控阵架构，有望为全固态并行激光雷达和多用户无线光互联系统提供关键技术支撑。

4. Dual-mode microscopic imaging enabled by a single liquid crystal lens

论文信息：Xinyi Zhou, Haoxu Guo, Meihua Zhuang, Jingjing Wang, Xiaoxue Zhang, Xiangsheng Xie, Yaqin Zhou, "Dual-mode microscopic imaging enabled by a single liquid crystal lens," Photonics Res. 14, 1085 (2026)

显微成像技术在现代生物医学研究中具有基础性作用，不同成像模式可从多维度揭示生物样本的结构信息。然而，单一成像模式难以全面表征复杂生物样本，多模态成像因此成为生物成像领域的重要发展方向。汕头大学谢向生副教授、郭昊旭副教授和周雅琴讲师团队创新性地提出并研制了一种低成本、电控可调的多波长双模双通道液晶（MD²LC）透镜，将涡旋相位调制、聚焦与光束分束三种功能高度集成于单一液晶器件中。在单一光路架构下，该器件可生成空间分离的双成像通道，无需传统4f傅里叶滤波系统，即可在同一相机帧内同步获取明场图像与相衬图像，显著降低系统复杂度，并有效消除模式切换带来的时间延迟，为紧凑化、多功能显微成像系统提供了新的技术路径。

集成光学（Integrated Optics）

5. Polarization rotator and switch on thin-film lithium niobate

论文信息：Fansu Zhao, Ao Cui, Weilong Ma, Haohua Wang, Youkang Gao, Changjian Guo, Kaixuan Chen, Liu Liu, "Polarization rotator and switch on thin-film lithium niobate," Photonics Res. 14, 1197 (2026)

基于薄膜铌酸锂（TFLN）平台的高性能偏振调控器件是片上光通信、量子通信及光传感系统的关键基础单元。华南师范大学陈楷旋副研究员和浙江大学刘柳副教授团队通过级联一种新型超模转换器与非对称相位调制器，实现了高效、宽带、低功耗的片上偏振旋转器与偏振开关。该偏振旋转器在100 nm带宽内插入损耗小于1 dB，偏振消光比大于20 dB，1550 nm处损耗低至0.37 dB（TE）和0.41 dB（TM）。基于电光效应的偏振开关在1490–1630 nm范围内消光比大于20 dB、损耗小于2.2 dB，响应时间约13 ns，功耗仅0.008 mW，性能显著优于传统硅基方案。该工作首次在刻蚀TFLN波导平台上实现了高性能偏振旋转与高速电光偏振开关，无需引入额外材料，且结构简单、易加工、容差大，为未来片上光通信、量子通信及光传感等系统的偏振控制提供了关键技术支撑。

仪器与测量（Instrumentation and Measurements）

6. Simultaneous six-degree-of-freedom measurement using low-coherence spatial interferograms

论文信息：Runkun Zhao, Liheng Shi, Yuetang Yang, Yuhan Li, Guanhao Wu, "Simultaneous six-degree-of-freedom measurement using low-coherence spatial interferograms," Photonics Res. 14, 1247 (2026)

高精度六自由度测量在智能制造和精密装配等领域至关重要。针对传统光学多自由度测量方法依赖合作靶标的限制，清华大学吴冠豪副教授团队提出了一种直接对非合作目标进行绝对六自由度测量的新方法。该方法首先利用时间相移法分离低相干干涉包络和散斑背景，随后计算相干包络的几何信息，得到俯仰角、偏摆角和轴向位移；同时，使用配准方法处理散斑背景，得到滚转角和横向位移，从而实现了六自由度的同时和绝对测量。基于此，该工作实现了高精度的测量结果，其角度和位移测量的无平均阿伦偏差分别小于6.0''和50.0 nm，平均后分别小于2.0''和7.7 nm。该工作仅用一束光便实现了对非合作目标的高精度六自由度绝对测量，为提高科学研究和工程应用中多自由度测量的精度和适应性开辟了新途径。

光学器件（Optical Devices）

7. Hertz-integral-linewidth lasers based on portable solid-state microresonators

论文信息：Xing Jin, Xuanyi Zhang, Fangxing Zhang, Zhenyu Xie, Shui-Jing Tang, Qi-Fan Yang, "Hertz-integral-linewidth lasers based on portable solid-state microresonators," Photonics Res. 14, 1455 (2026)

超稳激光器是光原子钟、引力波探测等精密测量的核心工具，但传统基于法布里-珀罗腔的方案体积庞大，需要超高真空和复杂隔振，难以走出实验室。随着便携式光原子钟、导航、遥感等应用的兴起，亟需一种兼具高稳定性、小体积和高鲁棒性的超稳激光方案。针对该问题，北京大学物理学院杨起帆研究员课题组与合作者提出并实现了一种基于MgF₂晶体回音壁模式微腔的紧凑型超稳参考腔，首次在常温常压环境下利用固态器件展示了赫兹级积分线宽激光输出。该工作的创新意义在于将传统需要庞大实验室环境的超稳激光核心部件压缩至巴掌大小，且完全在常温常压下运行，无需真空和主动隔振，鲁棒性极高，为便携式光原子钟、高精度导航、大地测量、遥感以及小型化微波光子振荡器等应用提供了关键的器件基础，有望将实验室级精密测量能力转化为可部署的现场系统。

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