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复享光学显微角分辨光谱仪完成国家科技部科技成果入库

时间:2022-09-28 作者:复享光学 阅读:
2022年9月,上海复享光学首创的基于傅里叶光学显微角分辨光谱仪(ARMS)通过国家科技部科技成果评价并成功入库,这标志着我国在相关领域技术不仅达到国际先进水平,也为光子芯片、光子晶体、超构材料等领域的技术发展奠定了坚实基础。

2022年9月,上海复享光学首创的基于傅里叶光学显微角分辨光谱仪(ARMS)通过国家科技部科技成果评价并成功入库,这标志着我国在相关领域技术不仅达到国际先进水平,也为光子芯片、光子晶体、超构材料等领域的技术发展奠定了坚实基础。

由主任庄松林院士、副主任王建宇院士领衔的共七位专家组成的评价委员会对 ARMS 进行考察、现场测试及讨论后,一致认定——

1.   ARMS 解决了显微角分辨光谱检测的关键问题,实现了在广谱频域空间的高分辨率,首次完成了实空间和动量空间的自动化扫描技术,可用于可见和近红外波段瞬态信号采集,并且开发了具有自主知识产权的光学逆问题算法,解决了光学微纳尺度结构的量测和性能评价问题

2.   此技术成果难度大、创新性强。产品综合技术已居国际先进水平,其中适合显微角分辨的动量空间透镜组与动量空间外差干涉技术核心点达到国际领先水平

BIC和涡旋光束研究中的显微角分辨光谱实测结果

Nature Photonics. 2020, 14(10): 623-628.资剑教授等

放眼全球,复享光学既是角分辨光谱技术的早期探索者,也是推动该技术发展、实现产品多样化并深入产业落地的先行者,并掌握该领域核心技术知识产权,已拥有完整技术链及对应产品线。

角分辨光谱技术广泛服务于多学科多领域

在全球微纳光子学领域,ARMS 已服务了包括清华大学、北京大学、美国加州大学河滨分校和韩国光云大学等高等院校及科研院所的上百个课题组。论文引用、标注与致谢超200篇,其中包括殷亚东教授团队发表在Nano Letters, 2020, 20(8): 6051-6058.的关于太阳能集成蒸发器的研究;王占山教授、程鑫彬教授团队发表在Science Advances, 2022, 8(9): eabk3381. 的关于超表面材料的研究;成都光电所罗先刚院士团队发表在Advanced Science, 2022, 9(9): 2103429.的关于二维材料的研究。

助力学科发展的同时,ARMS还服务国家重大工程。复享光学与中国人民银行的合作是其中的代表案例,成功将角分辨光谱技术应用于人民币 OVMI 光学渐变磁性油墨的研发环节。

当前,ARMS 在集成电路与光电子等战略新兴产业多点发力,已囊括歌尔光学、中芯国际、OPPO、京东方等头部客户,并凭借角分辨光谱技术的独特性和成熟性,通过了行业验证。

角分辨光谱技术洞察光场的新工具

角分辨光谱技术是一种在动量空间观测光子色散关系(k~ω)的精细化光谱技术。该技术能够在实空间、动量空间以及频率空间,实现对微纳光子结构的多维度(光谱、偏振态以及光学相干性等)成像观测,是观测微结构光学模式最直接、最有效的手段

角分辨光谱技术-光子学的ARPES

角分辨光谱技术是复享光学面向全球市场、具有开创性的鼎力之作。历时多年沉淀,复享光学的角分辨光谱技术不断创新,产品持续迭代,应用领域加速扩展;复享光学始终以先进光谱技术助力科研创新,赋能微纳制造。

ARMS扎根全球实验室

ARMS角分辨光谱技术的新高度

随着角分辨光谱技术的推进,复享光学历经三代技术发展不断迭代推新,已拥有全代次的系列化角分辨光谱产品。

三代角分辨光谱技术

基于光学傅里叶变换的角分辨光谱技术,采用光学变换取代了一般角分辨操作中的机械角度转动,再结合显微物镜的空间分辨能力,因此具备了在微纳米尺度即时(瞬态)获取全部光谱信息的能力,是目前唯一可以同时获取包括能量、动量、空间、偏振等物质结构信息的精细化光谱分析技术,具有优异指标和卓越性能。

1.  精细的角度分辨,角分辨率可达< 1.9 mrad @VIS,< 20 mrad @NIR;

2.  超宽光谱探测,最宽可达 350~1700  nm 的光谱探测;

3.  瞬态光谱采集能力,毫秒级实现全角度角分辨光谱检测;

4.  不变的探测光斑,真正实现原位探测;

5.  丰富的测量模式,多达 9 种光谱测量模式;

6.  微米量级样品的光谱检测,最小可达 10 μm 角分辨光谱探测;

7.  优异的扩展性,可扩展适用于低温和强磁场等条件。

ARMS微纳光电子学科发展的新动力

ARMS 是随着微纳光子学的发展应运而生的系统级产品,是获取光子材料色散关系,实现光学性质“全面表征”的必要装备。其中,近红外波段 ARMS 具有更强的技术新颖性,能够为相关科学研究的快速突破带来帮助。

ARMS 广泛适用于光子晶体、表面等离子体、超构材料、微腔光子材料、光-激子强耦合、二维材料、有机发光、等离子体激光、纳米线激光、量子点、光学天线、纳米颗粒、SERS、光子芯片、LED/OLED等多学科领域。

ARMS发现光子晶体动量空间偏振新自由度

Physical Review Letters, 2018, 120(18): 186103. 石磊教授等

ARMS助力新冠病毒检测

Matter, 2022, 5(6):1865-1876. 宋延林研究员等

ARMS微纳制造检测的新方案

处于集成电路和光电子产业上游的微纳制程光学量测环节,是芯片良品率控制的关键。在此关键领域,我国远远落后于国际先进水平。ARMS 所采集的多维度光谱富含微纳结构的三维形貌信息,可以作为微纳制程量检测的一把精密的标尺。复享光学提出并实现了基于 ARMS 的全新光学微纳制程量测新原理和新技术。

该原理利用深度神经网络构筑了微纳米尺度结构与动量空间色散的构效关系和映射。同时,由于在所测量的色散关系中包含了冗余的结构信息,因此在实际技术应用中极大优化了量测逆问题中测量噪音带来的病态问题,实测结果达到亚纳米分辨稳定性和 98% 以上的置信度。

光学逆问题解决产业微纳量检测难点

三维等离子结构重构结果与OCD量测结果对比

Light: Science & Applications, 2021, 10(1): 1-10. 石磊教授等

复享光学全球高端光学设备的新势力

ARMS 是极具先进性和实用性的复杂光谱系统,是全球高端光学设备的代表产品。ARMS 由复享光学与复旦大学光子晶体课题组资剑教授、石磊教授共同研发。从基础创新、技术突破,到产学研转化,再到市场验证,ARMS 多次获得政府项目支撑,包括国家重大科研仪器项目、上海市科委仪器专项、上海集成电路支撑专项、科技启明星项目等。

为精准响应市场需求,持续推出突破性的产品,复享光学建立了多层次的研发平台。为此,复享光学成立了对接产业需求的“上海微纳制程智能检测工程技术研究中心”,并与复旦大学共同建立了致力于研究微纳制造前沿共性关键技术的“复旦大学光检测与光集成校企联合研究中心”

复享光学作为深度光谱技术的创导者,发展智能光谱技术,以深度算法为驱动,持续精研角分辨光谱、显微光谱、偏振光谱、相位光谱、拉曼光谱等分析技术,通过以科研应用为基础和出发点,以产业需求为目标和落脚点,形成具有自主知识产权的复杂光谱系列产品,参与全球技术迭代,建立高端光学设备的世界品牌。

附:复享光学ARMS角分辨光谱技术文献清单(部分)

[1] Wang B, Liu W, Zhao M, et al. Generating optical vortex beams by momentum-space polarization vortices centred at bound states in the continuum[J]. Nature Photonics, 2020, 14(10): 623-628.

[2] Zhang Y, Chen A, Liu W, et al. Observation of polarization vortices in momentum space[J]. Physical review letters, 2018, 120(18): 186103.

[3] Zhang Z, Zhao M, Su M, et al. Self-assembled 1D nanostructures for direct nanoscale detection and biosensing[J]. Matter, 2022, 5(6):1865-1876.

[4] Sun C L, Li J, Song Q W, et al. Lasing from an Organic Micro‐Helix[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59(27): 11080-11086.

[5] Yue W, Gao S, Lee S S, et al. Highly reflective subtractive color filters capitalizing on a silicon metasurface integrated with nanostructured aluminum mirrors[J]. Laser & Photonics Reviews, 2017, 11(3): 1600285.

[6] Li T, Chen A, Fan L, et al. Photonic-dispersion neural networks for inverse scattering problems[J]. Light: Science & Applications, 2021, 10(1): 1-10.

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