《探索 | 片上偏振探测系统助力光通信与仿生视觉》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: 胡思思
  • 发布时间:2025-04-09
  • 在数字化浪潮席卷全球的当下,光通信和人工视觉技术正以前所未有的速度发展,推动着从通信到医疗、从安全监控到自动驾驶等众多领域的变革。然而,传统偏振光检测技术存在的固有缺陷——体积庞大、制造复杂以及成本高昂——已成为制约相关领域技术迭代的核心瓶颈。

    近日,中国科学院长春光机所特种发光科学与技术全国重点实验室黎大兵研究员、李绍娟研究员团队提出一种突破材料各向异性限制的全新策略,成功开发了一种基于全二维材料的片上偏振敏探测系统,在红外波段实现了超过60的各向异性光电流比,达到实用化应用需求,并展示了其在光通信与仿生视觉等领域的广阔应用前景,为长期以来高集成度、高性能、多功能光电系统的研发需求提供了一条极具潜力的技术路径。

    相关成果以标题为“Versatile on-chip polarization-sensitive detection system for

    optical communication and artificial vision”发表于Light:

    Science & Applications。

    图1:a.传统的偏振探测技术;b.现有的二维材料基偏振光探测器的概述及其局限性;c.偏振探测系统的示意图及应用展示

    图2:基于偏振探测系统的红外偏振通信、偏振成像与识别的概念验证应用

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41377-025-01744-x
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    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:husisi
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    • 三维传感器能像人眼一样感知周围环境并从中获取三维信息。激光雷达(LiDAR)作为一种新型技术,利用激光物理特性,可实现对目标物体进行长距离高精度的实时测量,近年来被广泛应用于自动驾驶、虚拟现实(VR)、无人机、地图测绘、消费电子产品等领域。激光雷达三维传感器的集成化和小型化是其未来的发展趋势。如何研制与开发出高度小型集成化的激光雷达系统,同时兼顾作为三维传感器的优异效果,始终是一个重大挑战,特别是如何在片上实现大视场、高分辨率的激光雷达目前还鲜有方案分析与报导。 近日,清华大学深圳国际研究生院、清华-伯克利深圳学院付红岩副教授受《自然》(Nature)邀请,针对片上激光雷达成像系统发表了重要分析与评述。该文章总结、讨论了目前用于片上激光雷达系统的关键技术,包括课题组近期提出的高速色散扫描方案,并特别针对片上集成的焦平面开关阵列技术,结合未来消费电子、智能城市对于激光雷达系统性能的重要需求,全方面分析讨论了系统的性能与表现,并提出了该技术领域的未来发展方向。 该文章主要对比分析了目前两种用于片上激光雷达的集成波束调控器件,光学相控阵和焦平面开关阵列。文章分析了光学相控阵列的工作机理,并指出了导致其难以大规模密集集成在单颗芯片上的原因。相比之下,焦平面开关阵列使用一个类似相机的光学系统,将目标物所在视场内的每个角度映射到成像透镜后焦平面的每像素上。基于焦平面开关阵列无需单独控制每个像素的相位,而是使用开关来控制每个像素的开合这一特性,文章提出该方案可在单个芯片上实现集成大阵列天线的可能性。文章进一步评论了美国加州伯克利大学Ming C. Wu课题组发表于同期《自然》(Nature)的基于MEMS的大规模焦平面开关阵列激光雷达系统的工作,对其进行了总结和评价。文章积极肯定了128*128像素的天线阵列安装在一个只有指尖大小的芯片上这一重大成果,同时强调了该激光雷达系统的70°×70°的大视场角和16,384的高成像像素的优异性能。除此之外,文章提出受益于MEMS硅光开关控制天线的快速响应时间与微小尺寸,该系统可具有0.6°的双向寻址分辨率、0.05°的光束发散角和亚兆赫兹的操作速度的随机寻址光束转向等出众性能。系统结合了调频连续波测距方法,可以实现距离分辨率为1.7cm的3D成像。文章还结合实际应用场景提出了焦平面开关阵列集成激光雷达系统横向分辨率不足的问题,并给出了通过缩小光学开关尺寸来提升性能的解决方案。最后,文章评价焦平面开关阵列可以在互补金属氧化物半导体(CMOS)代工厂大规模生产,具有很大潜力,尤其在百万像素三维激光雷达和光通信等应用前景广阔。
  • 《探索 | 基于超导电路的量子多体非定域实验探测》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:胡思思
    • 发布时间:2025-05-16
    • 量子非定域性是量子物理最引人注目的特性之一,其揭示了粒子之间存在着经典物理无法解释的神秘关联。这种关联被爱因斯坦称为“鬼魅般的远距作用”,已成为诸如量子通信与量子精密传感等量子信息前沿技术的理论基础。然而,在多粒子系统中直接探测量子非定域性需要对系统中每一个粒子进行精确操控,这一直是量子信息领域所面临的重大挑战。4月22日,浙江大学物理学院王浩华、宋超、王震、郭秋江研究组与清华大学邓东灵研究组、荷兰Leiden大学Jordi Tura课题组合作在Physical Review X上发表研究成果,提出了一种基于量子优化的方法,使用了多达73个超导量子比特,成功揭示了多体系统中的Bell算符相关性,并进一步量化了系统的关联深度。 图1. 超导量子芯片 该团队制备并使用了一款二维网格结构的超导量子芯片(图1),从中选取了73个可独立控制的量子比特,构建了一种参数化的量子电路,通过变分优化(图2)实现量子态的自适应调控。在此基础上,研究人员不仅在大尺度多体系统中观测到了稳健的Bell算符相关性,还首次测量到多达24个量子比特之间存在真实的量子非定域关联。实验方案采用了分层训练策略,有效克服了量子电路优化中常见的梯度消失问题(图3)。 图2. 基于量子优化方法的非定域性探测 图3. Bell关联深度测量的实验结果 这一研究不仅为检测和表征多体量子关联提供了全新手段,更确立了一项超越传统量子纠缠测量的实用基准。