4月25日，首屆光學(xué)前沿高峰論壇暨2020年度中國光學(xué)十大進展頒獎典禮在杭州舉行，量子糾纏光源、熒光成像、金屬鈉等離激元等10項基礎(chǔ)研究，激光聚變、光學(xué)雷達遠距離成像、光譜氣體檢測等10項應(yīng)用研究成功入選“2020年中國光學(xué)十大進展”。
“中國光學(xué)十大進展”評選活動由中國激光雜志社發(fā)起，至今已成功舉辦15屆，旨在促進中國優(yōu)秀光學(xué)研究成果的廣泛傳播，推動中國光學(xué)事業(yè)的發(fā)展。憑借高學(xué)術(shù)水平的候選成果，以及嚴格公正的評審機制，這一獎項備受業(yè)界認可，具有高度的公信力和影響力。
本年度評選活動經(jīng)過首輪推薦、初評、終評三個環(huán)節(jié)，48位評審專家綜合考慮候選成果的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值，并以無記名投票方式選出20項優(yōu)秀的光學(xué)成果。
2020年中國光學(xué)十大進展名單
（排名不分先后）
基礎(chǔ)研究類
1、基于超構(gòu)透鏡陣列的高維量子糾纏光源
量子信息是目前國際上最前沿、最活躍的研究領(lǐng)域之一，超構(gòu)表面的研究與發(fā)展為量子光源及光量子信息技術(shù)的發(fā)展提供了一條全新的路徑。
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隊、香港理工大學(xué)蔡定平教授團隊、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)任希鋒副教授團隊和華東師范大學(xué)李林研究員組成的聯(lián)合團隊通力合作，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。
2、發(fā)現(xiàn)并揭示莫爾晶格中波的演化規(guī)律
實際上，各種波——不管是聲波、水波，還是電磁波、引力波、物質(zhì)波——總是傾向于向周圍擴散。因此，控制波的擴散使其局域在某個有限的空間之內(nèi)是一個長期存在的重要科學(xué)問題。以光學(xué)中光波的局域為例，人們提出了各種各種的局域機制：基于光纖的全反射、基于光子晶體的能帶帶隙、基于隨機系統(tǒng)的安德森局域以及基于非線性光學(xué)材料的局域機制。
最近，以光波的局域為例，物理與天文學(xué)院葉芳偉課題組與陳險峰課題組合作，率先發(fā)現(xiàn)并揭示了一種新的波包局域機制：基于莫爾晶格的極平帶結(jié)構(gòu)。該發(fā)現(xiàn)具有重要的物理意義和廣泛的適用性。
3、亞納米分辨的單分子光致熒光成像
用光實現(xiàn)原子尺度空間分辨一直是納米光學(xué)領(lǐng)域追求的終極目標之一。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)侯建國院士團隊的董振超研究小組，將成像空間分辨率大幅提升，推進至0.8nm的亞納米分辨水平，在世界上首次實現(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。
4、狄拉克渦旋拓撲光腔
中國科學(xué)院物理研究所光物理重點實驗室L01組陸凌研究員等人的團隊與合作者，理論提出并且實驗證實了一種全新的拓撲光子晶體微腔，不但可以支持任意簡并度的腔模，而且是目前已知光腔中，大面積單模性最好的。
這個拓撲光腔填補了半導(dǎo)體激光器在選模腔體設(shè)計上的空白，為下一代高亮度單模面發(fā)射器件提供了符合商用激光器歷史規(guī)律的新發(fā)展方向，對激光雷達和激光加工等技術(shù)有潛在的積極意義。
5. 單分子回聲
聲波的回聲是一種常見的自然現(xiàn)象，當(dāng)聲波在傳播過程中遇到障礙物時，將被反射形成回聲。回聲現(xiàn)象在很多方面都有著非常重要的應(yīng)用，例如利用電子自旋回聲進行核磁共振成像。
華東師大精密光譜科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室科研團隊利用超快飛秒激光和符合探測技術(shù)，首次實驗觀測到了單分子體系內(nèi)的超快振動回聲。
6. 金屬鈉：助推等離激元光子器件走向應(yīng)用
表面等離極化激元，是光與金屬表面自由電子集體振蕩耦合形成的一種元激發(fā)，在微納光子器件和光子集成、超分辨成像等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
南京大學(xué)朱嘉、周林、祝世寧團隊聯(lián)合北京大學(xué)馬仁敏等在金屬鈉等離激元光子器件研究方面的重要突破。基于液態(tài)金屬旋涂技術(shù)，研究團隊首次展示了金屬鈉微結(jié)構(gòu)的制備和近紅外波段室溫低閾值納米激光器。堿金屬本征的低損耗特性和獨特的電化學(xué)性質(zhì)，將有力地推動新型等離激元功能器件的發(fā)展。
7. 時空光渦旋與光子橫向軌道角動量
光子角動量在光與物質(zhì)相互作用中發(fā)揮重要影響。上海理工大學(xué)納米光子學(xué)團隊首次從理論到實驗展示了具有時空渦旋相位并攜帶光子橫向軌道角動量的新型光場，開創(chuàng)了一個全新的光子軌道角動量自由度。
8. 放棄相位板，無需光學(xué)對準也能產(chǎn)生相位渦旋光束
研究人員針對光的軌道角動量的特點，正在努力實現(xiàn)基于軌道角動量渦旋光束的通訊、物質(zhì)探測、光學(xué)操控和微納加工等應(yīng)用。復(fù)旦大學(xué)光子晶體課題組首次提出利用光子晶體平板結(jié)構(gòu)的動量空間偏振場奇點來產(chǎn)生渦旋光束，并在實驗上得到驗證。
9. 首次觀測到開放量子體系中的非厄米趨膚效應(yīng)
北京計算科學(xué)研究中心薛鵬教授團隊及合作者在實驗上首次觀測到開放量子體系中的非厄米趨膚效應(yīng)，并證實了非厄米體邊對應(yīng)原理。這一成果處于非厄米系統(tǒng)、拓撲相變、量子模擬等量子物理和凝聚態(tài)物理學(xué)前沿方向的關(guān)鍵結(jié)合點，是拓撲物態(tài)和開放體系兩個方向的基礎(chǔ)性進展，對新奇拓撲序的量子模擬及全面理解開放體系拓撲現(xiàn)象有重要意義。
10. 單層氮化硼聲子極化激元的直接觀測
國家納米科學(xué)中心戴慶課題組和北京大學(xué)高鵬課題組合作，將透射電鏡與納米光子學(xué)領(lǐng)域結(jié)合，利用透射電子顯微鏡中的電子能量損失譜直接探測到超高波長壓縮的單層氮化硼聲子極化激元，將光波長壓縮超過487倍，為超表面設(shè)計和超強光與物質(zhì)相互作用提供了重要的研究基礎(chǔ)。
應(yīng)用研究類
1、國際首輪間接驅(qū)動高增益激光聚變快點火集成實驗
慣性約束聚變因其有望解決全球能源問題而備受矚目。中物院激光聚變研究中心、北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所、中物院研究生院、國防科技大學(xué)、北京大學(xué)、深圳技術(shù)大學(xué)和上海光機所聯(lián)合室聯(lián)合組成的激光聚變研究團隊在神光II升級裝置上完成了國際首輪間接驅(qū)動快點火集成實驗，驗證了間接驅(qū)動快點火創(chuàng)新設(shè)計方案的科學(xué)可行性。
2.大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池
南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授團隊在大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池上取得新突破。該團隊制備的大面積全鈣鈦礦疊層太陽電池經(jīng)日本電氣安全和環(huán)境技術(shù)實驗室（JET）權(quán)威認證，穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達24.2%，為目前大面積鈣鈦礦太陽電池的世界紀錄效率。
3.光學(xué)雷達遠距離單光子成像
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、徐飛虎教授課題組在城市環(huán)境中通過平均每個像素點探測約一個信號光子，實現(xiàn)了距離達45 km的單光子三維成像，創(chuàng)下了新的成像距離紀錄。該遠距離單光子成像雷達系統(tǒng)在硬件端和軟件端均發(fā)展了適用于遠距離成像的先進技術(shù)。
4.超快激光三維操控透明材料內(nèi)部鈣鈦礦量子點的可逆生長
華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院發(fā)光材料與器件國家重點實驗室/光通信材料研究所董國平課題組，利用飛秒激光輻照和熱處理實現(xiàn)了鈣鈦礦量子點在玻璃內(nèi)部任意位置的可控生長，并實現(xiàn)了飛秒激光和熱處理操控鈣鈦礦量子點的可逆形成與發(fā)光，拓展了量子點在三維顯示、信息防偽以及可擦重寫超高密度信息存儲領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
5.新型激光光熱光譜學(xué)氣體測量技術(shù)
痕量氣體檢測在環(huán)境、醫(yī)藥、石油化工、安防、航空航天等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。香港理工大學(xué)靳偉研究組、北京航空航天大學(xué)樊尚春研究組和北京工業(yè)大學(xué)汪瀅瀅、王璞研究組聯(lián)合研究團隊提出了一種基于光纖模式相位差探測的新型激光光熱光譜學(xué)氣體測量技術(shù)，使痕量氣體檢測下限達到萬億分之一量級。
6.世界首例可用于數(shù)字相干光通信的高性能鈮酸鋰薄膜電光調(diào)制器芯片
中山大學(xué)蔡鑫倫教授團隊與國家信息光電子創(chuàng)新中心肖希博士團隊合作，在超高速電光調(diào)制器芯片的研究中取得了突破性進展，實現(xiàn)了世界首例可用于數(shù)字相干光通信的高性能鈮酸鋰薄膜電光調(diào)制器芯片。
7.雙倍頻程展寬的芯片級光頻梳
光學(xué)頻率梳作為具有確定梳齒頻率間隔的光頻標尺，在精密測量中發(fā)揮著極為重要的作用。北京大學(xué)物理學(xué)院、納光電子前沿科學(xué)中心、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室肖云峰教授和龔旗煌院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組利用非對稱光學(xué)微腔中的混沌輔助寬帶動量變換，實現(xiàn)了覆蓋兩個倍頻程、450-2000nm超寬譜光梳的激發(fā)與高效率收集，打破了國際微腔光梳的譜寬紀錄，并且首次在混沌微腔中觀測到鎖模孤子脈沖存在的證據(jù)。
8.光矢量分析：超高分辨率、大動態(tài)范圍、超寬帶
光器件是新一代光信息系統(tǒng)（光通信、光傳感、光處理、量子計算等）的基石。光矢量分析方法對光器件的研制、生產(chǎn)、檢測和應(yīng)用有著極為重要的作用。南京航空航天大學(xué)雷達成像與微波光子學(xué)教育部重點實驗室的潘時龍教授團隊展示了一項能同時實現(xiàn)超高分辨率、超寬帶和大動態(tài)范圍的光矢量分析方法。#p#分頁標題#e#
9.真空光鑷實現(xiàn)單個微納粒子質(zhì)量和位置的高精度測量
微納尺度下的物理量的高精度測量一直是技術(shù)發(fā)展的難點，并制約著科學(xué)研究與應(yīng)用發(fā)展的前進。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊孫方穩(wěn)教授小組與新加坡國立大學(xué)仇成偉教授合作，基于真空光鑷系統(tǒng)實驗實現(xiàn)了對單個微納粒子的高精度全光學(xué)的質(zhì)量和位置測量。
10.熒光轉(zhuǎn)換體的3D打印和無壓燒結(jié)技術(shù)
熒光轉(zhuǎn)換型白光LED被廣泛應(yīng)用于背光顯示和普通照明，未來將應(yīng)用于道路照明、汽車照明和大尺寸顯示等領(lǐng)域。
浙江大學(xué)邱建榮教授團隊發(fā)明了一種3D打印和無壓燒結(jié)技術(shù)，用于快速制造量子效率高、顏色可調(diào)、物理化學(xué)性能優(yōu)異的熒光轉(zhuǎn)換體，實現(xiàn)了全無機熒光轉(zhuǎn)換體的增材制造，有望應(yīng)用于高功率LED和激光照明領(lǐng)域。
