北京航空航天大学教授王帆 聚焦光子学新领域 不断探索新世界

<正>光学是一门古老而极富魅力的学科,当几十万年前第一位智人降生睁开眼睛的时候,最先看到的就是“光”,之后对光的研究也贯穿了整个近代物理学史。光子学是研究光子与物质相互作用、操纵光子及其应用的一门新兴学科,从LED灯到三维显示、激光雷达,光子学在技术上的每一次突破都推动着技术革命。北京航空航天大学教授王帆多年来致力于光子学及纳米材料等相关研究,其主要研究方向有：生物光子学、纳米光子学、超分辨显微成像、光镊等。     

单模光纤微探头式光镊技术

通过对平端面和基于半球形自透镜端面的单模光纤微型探头光镊技术的研究．表明单模光纤微型探头式光镊系统结构简单、捕陷范围大、操纵灵活,可以适应更多的生物细胞和生物分子的光微操作需求．扩大了激光微操纵技术在生命科学中的应用范围。     

生物光子学与光子生物学

本文概述了生物光子学及光子生物学的发生、发展及未来发展趋势。当前，一门新兴学科——光子学（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）已经产生。国际上一些发达国家对光子学已给予了充分的重视并大力支持光子学及相关技术和产业的发展［１，２］。古老而又充满发展活力的生命科学早在光子学产生的初期就和光子学相互交叉和渗透，促使两门新的边缘学科分支悄然崛起，即生物光子学和光子生物学。前者站在光子学的立场研究生物特性；后者立足于生物学角度来探讨光子学的应用     

硅光子学的研究和发展趋势

1 信息社会的前沿科学领域——硅光子学 随着信息科学的深入研究和光通信技术的发展,光的量子传输特性表现得更为明显,光的量子描述更多,光子学便应运而生。从物理学的角度看,光子学是研究光子的产生和运动特性、光子同物质相互作用及其应用的一门前沿学科;从工程技术的角度看,光子学是研究光作为信息和能量载体所赋予的特性、运动行为及其应用的一门工程技术学科。     

半导体光子学

半导体光子学是基于在半导体内操纵和控制光子运动的一门新的科学与技术。它应用于信息的传输、开关、记忆、再生和处理等。吸引着众多科学家、工程师们的巨大兴趣。现代信息高科技要求光子学技术能够传输ＴＧｂ／ｓ超大信息流，并能实现实时与高速处理，因此光子学未来的发展要求集成化，按照系统功能设计的要求，将众多具有不同功能的光子器件通过光波导的互连集成在一个基片上，并具有分立器件所不及的更优化的功能，这便是当今正迅速发展着的半导体光子集成回路（ＰＩＣ）。虽然光子技术能够实现某些重要特殊功能，但是一个有实用意义的集成系统没有电子器件的参与是不现实的。因此，未来的集成必将是光子集成（ＰＩＣ）与微电子集成的融合，这便是光子、电子集成回路。     

光镊技术40年

从1968年Letokhov理论上提出利用光的力学效应来操控原子和1970年Ashkin在实验上利用激光束驱动微粒算起,光镊技术经历了40年左右的发展。在这样一个时间节点上,做一期关于光镊技术及其在生物光子学中应用的专题,我     

微波光子传感技术研究进展综述

微波光子学是一门研究光与微波相互作用的新型交叉学科,旨在利用现代光学技术实现高频宽带微波信号产生、传输、处理和测量.其中,微波光子传感是微波光子学一个重要的研究领域,它采用光学传感器实现温度、应变、压力等传感参量光域感知,基于微波光子技术实现光域传感信息到微波域的线性映射和转换,结合微波信号处理技术实现传感信号解调,具...     

面向雷达应用的微波光子处理技术浅析与发展思考

微波光子处理技术是指利用光子学的手段完成微波信号的混频、倍频、滤波、移相、延时和模数转换等操作,是支持下一代雷达系统发展的关键技术之一。文章通过分析微波光子技术在微波信号处理方面的优势,探讨了在雷达系统中应用微波光子处理技术的多种方式,并基于未来雷达系统处理能力的需求,从与光计算相融合的角度展望了微波光子处理技术的未来发展。     

光子学,光子技术及光子产业

光子学是研究以光子作为信息载体的能量载体的科学，光子学和光子技术在信息、能源、材料、生命与环境等科学技术中的应用必将促进光子产业的迅猛发展，本文论述光子学、光子技术及光子产业的内容，现状和发展前景，提出我们在本世纪末和下世纪初的发展方向。     

近场光镊技术的研究进展和应用前景

近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注.简述了该技术的原理,详细介绍了近场光镊技术的研究进展及其在众多学科领域中的潜在应用.     

生笺光子学与光子生笺学

本文概述了生物光子学及光子生物学的生发、发展及未来发展趋势，当 前，一门新兴学科－光子学已经产生 。国际上一些发达国家对光子学已给予了充分的重视并大力支持光子及相关技术和产业的发展。     

全息光镊-光镊家族中极具活力的成员

光镊技术在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用,光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术.利用全息元件或空间光调制器(SUM)所形成的全息光镊,在多粒子操控方面的优势,为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面.是目前光镊家族极具活力的成员.简述了全息光镊的原理及典型实验光路.详细介绍了该技术在众多领域的最新应用进展以及潜在的应用.     

光子的物理图像浅见

光子学是一门新兴的学科，1994年10月10～12日主题为“光子学的前沿与趋势”第23次香山会议定义：“光子学是关于光子及其应用的科学，它的内容包括光子的产生、传输、控制和探测规律的研究”，距今已近十年。     

光镊技术在生命科学研究中的应用

激光光镊自从1986年发明以来,作为一种无直接接触、无损伤、可产牛和检测微小力以及精确测量微小位移的物理学工具,在生命科学领域得到了广泛的应用.阐释了光镊的基本原理及其在生命科学研究应用中所涉及的关键技术细节,总结了近年来光镊技术的新进展.     

阵列光镊的发展

介绍了光镊的原理及近年来发展起来的各种阵列光镊技术,探讨了阵列光镊技术在不同学科领域的应用.     

光镊技术的研究现况

光镊技术是激光技术的重大发明,能利用光的动量与物质相互作用产生光势阱效应,已成为微纳米微粒操控和皮牛顿力测量的重要工具。光镊技术不仅丰富和推进了光学领域的发展,也为光学与多学科的交叉融合架起了一座桥梁,彰显出了它独特而不可替代的作用。综述回顾了30年来光镊理论和技术的发展,系统梳理了光镊在细胞生物学、单分子生物学、软物质胶体科学以及物理纳米科学等领域的应用,并列举典型的应用实例,探讨了光镊技术应用的特点,展望了光镊技术应用蓬勃发展的美好未来。     

红外半导体激光光镊的实验研究

激光光镊技术是一项在许多科学领域有广阔应用前景的技术。本文详细给出构建一台红外半导体激光光镊的设计思想及实例。由于采用了独特的对大功率多模红外激光选模整形和双透镜陷阱操纵技术等性能价格最优化选择 ,该系统易于构建 ,陷阱操作方便 ,其构建价格仅一般光镊的几十分之一 ,非常适合光镊技术的推广和一般实验室构建     

激光光镊技术在单细胞、单分子科学中的应用研究

首先阐明了单细胞、单分子分析与研究的学科价值和社会意义：强调了激光光镊技术的出现对促进单分子、单细胞科学的发展的实际贡献;介绍了光镊的物理原理和工作特点;着重总结了激光光镊技术在单分子、单细胞领域的具体应用情况,并结合详细的研究工作,对这一技术的开发完善和应用发展给出了一些评述和建议：阐述了光镊技术在单细胞、单分子研究中的潜在地位和巨大的发展前景。     

生物光子学和光子生物学的崛起

生物光子学和光子生物学的崛起朱延彬（华南师范大学激光生命科学研究所，广州５１０６３１）当前，随着高新科技的迅猛发展，一个新学科——‘光子学”（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）已经产生，它标志着科学技术已开始步入恍子时伦，。国际上一些发达国家对光子学已给予充分重视...     

光镊技术在单细胞和单分子特性检测中的研究进展

光镊是一种高分辨率的光学操控技术,自诞生以来就广泛应用于生物研究领域,对单细胞和单分子的相关研究起了关键作用.随着近些年对光镊技术的不断改进,一些新方法已经用于单细胞和单分子的研究.综述了近些年光镊在单细胞操控、细胞间相互作用、红细胞力学特性研究领域的最新进展和光镊技术在单分子特性检测中的最新应用成果,以及光镊拉曼技术和光镊结合微流控技术的最新应用实例.最后,分析了光镊目前的发展现状并对光镊技术未来的发展提出了展望分析.