新一轮科技革命和产业变革加速推进的背景下,如何在更小尺度上实现更高效率、更强功能的光学调控与信息处理,已成为光电领域的共同课题;传统光学器件在体积、集成度和可编程调控自由度等逐渐接近工程边界,难以支撑高速通信、精密传感、先进成像以及光电芯片化发展的需求。微纳光学以亚波长尺度的光—物质相互作用为切入点,通过微纳结构对光场的传播、辐射与局域行为进行精细设计,被认为是突破上述限制的重要方向之一。 业内人士指出,微纳光学近年来热度上升,既有应用需求的直接拉动,也得益于关键技术的持续成熟。一上,集成光子、智能传感、低功耗计算、新型显示等应用不断扩展,推动器件向更小型、更高速、更高性能、更可靠的方向迭代;另一方面,微纳加工能力提升与计算设计方法进步相互促进,从纳米级制备、三维微结构成形到多物理场联合仿真与逆向设计,降低了复杂结构从概念到验证的门槛,加速“结构即功能”理念走向工程实践。同时,微纳光学的交叉学科特征愈发明显,与信息、能源、材料、制造等领域的融合加深,形成从基础机理到应用转化的多层次创新链条。 基于此,《光学学报》组织出版“微纳光学Ⅲ”专题,旨为科研人员提供更系统的进展梳理和更高质量的交流平台。据介绍,该专题共收录17篇特邀稿件,其中综述8篇、研究论文9篇,聚焦超构表面与光场调控、光子晶体与波导、飞秒激光微纳加工、微纳光学器件与材料等前沿方向,力求从机理、设计、制备到应用进行多维呈现。专题稿件由多所高校和科研机构团队参与,反映了国内外研究力量在对应的方向的持续投入与联合推进。 从影响来看,专题化、体系化的学术组织有助于加快领域共识形成,提升研究成果的可复用性。以超构表面为例,其在波前整形、偏振调控、宽谱与多功能集成上潜力突出,但效率、带宽、损耗以及大面积制造一致性等上仍面临工程挑战;以片上器件为例,如何有限芯片面积内兼顾耦合效率、热稳定性与系统级互连,仍需材料、结构与工艺的协同突破。专题对这些问题的集中讨论,有助于推动研究从“单点性能提升”转向“系统指标协同”,并更带动标准化表征方法、可靠性评估与可制造设计等议题的深入交流。 为更好发挥专题的牵引作用,业内建议后续研究与组织可强化三上工作:其一,面向应用场景凝练关键科学问题,围绕高效、宽带、低损耗与可量产等核心指标形成可对标的研究路线;其二,推动“设计—制备—表征—封装—系统验证”的闭环协同,促进跨单位、跨学科联合攻关;其三,关注与微电子工艺兼容的材料体系与制造流程,提升微纳器件从实验室样机走向工程化的速度与能力。 展望未来,随着先进制造平台与计算设计工具持续演进,微纳光学有望在片上光信息处理、紧凑型成像与传感、可重构光场调控、微型化光电集成芯片等方向形成更多可验证、可集成、可规模化的新方案。专题所呈现的研究版图显示,微纳光学正从“结构创新”走向“系统创新”,并将继续为光电产业升级与基础研究突破提供支撑。
面向新一轮科技革命和产业变革,微纳光学既是基础研究需要深耕的方向,也是工程应用的重要增长点。专题出版的意义不仅在于集中展示阶段性成果,更在于聚焦关键问题、明确技术演进路径。只有持续完善从机理探索到制造验证、从单点突破到系统集成的创新链条,才能把亚波长尺度的精细调控转化为面向实际需求的工程能力。