復(fù)享光學(xué)顯微角分辨光譜儀完成國(guó)家科技部科技成果入庫(kù)

2022年9月，上海復(fù)享光學(xué)首創(chuàng)的基于傅里葉光學(xué)顯微角分辨光譜儀(ARMS)通過(guò)國(guó)家科技部科技成果評(píng)價(jià)并成功入庫(kù)，這標(biāo)志著我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)不僅達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，也為光子芯片、光子晶體、超構(gòu)材料等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

由主任莊松林院士、副主任王建宇院士領(lǐng)銜的共七位專家組成的評(píng)價(jià)委員會(huì)對(duì) ARMS 進(jìn)行考察、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及討論后，一致認(rèn)定——

1. ? ARMS 解決了顯微角分辨光譜檢測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在廣譜頻域空間的高分辨率，首次完成了實(shí)空間和動(dòng)量空間的自動(dòng)化掃描技術(shù)，可用于可見(jiàn)和近紅外波段瞬態(tài)信號(hào)采集，并且開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光學(xué)逆問(wèn)題算法，解決了光學(xué)微納尺度結(jié)構(gòu)的量測(cè)和性能評(píng)價(jià)問(wèn)題。

2. ? 此技術(shù)成果難度大、創(chuàng)新性強(qiáng)。產(chǎn)品綜合技術(shù)已居國(guó)際先進(jìn)水平，其中適合顯微角分辨的動(dòng)量空間透鏡組與動(dòng)量空間外差干涉技術(shù)核心點(diǎn)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

BIC和渦旋光束研究中的顯微角分辨光譜實(shí)測(cè)結(jié)果

Nature Photonics. 2020, 14(10): 623-628.資劍教授等

放眼全球，復(fù)享光學(xué)既是角分辨光譜技術(shù)的早期探索者，也是推動(dòng)該技術(shù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化并深入產(chǎn)業(yè)落地的先行者，并掌握該領(lǐng)域核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已擁有完整技術(shù)鏈及對(duì)應(yīng)產(chǎn)品線。

角分辨光譜技術(shù)廣泛服務(wù)于多學(xué)科多領(lǐng)域

在全球微納光子學(xué)領(lǐng)域，ARMS 已服務(wù)了包括清華大學(xué)、北京大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)河濱分校和韓國(guó)光云大學(xué)等高等院校及科研院所的上百個(gè)課題組。論文引用、標(biāo)注與致謝超200篇，其中包括殷亞?wèn)|教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Nano Letters, 2020, 20(8): 6051-6058.的關(guān)于太陽(yáng)能集成蒸發(fā)器的研究；王占山教授、程鑫彬教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Science Advances, 2022, 8(9): eabk3381. 的關(guān)于超表面材料的研究；成都光電所羅先剛院士團(tuán)隊(duì)發(fā)表在Advanced Science, 2022, 9(9): 2103429.的關(guān)于二維材料的研究。

助力學(xué)科發(fā)展的同時(shí)，ARMS還服務(wù)國(guó)家重大工程。復(fù)享光學(xué)與中國(guó)人民銀行的合作是其中的代表案例，成功將角分辨光譜技術(shù)應(yīng)用于人民幣 OVMI 光學(xué)漸變磁性油墨的研發(fā)環(huán)節(jié)。

當(dāng)前，ARMS 在集成電路與光電子等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)多點(diǎn)發(fā)力，已囊括歌爾光學(xué)、中芯國(guó)際、OPPO、京東方等頭部客戶，并憑借角分辨光譜技術(shù)的獨(dú)特性和成熟性，通過(guò)了行業(yè)驗(yàn)證。

• 角分辨光譜技術(shù)，洞察光場(chǎng)的新工具

角分辨光譜技術(shù)是一種在動(dòng)量空間觀測(cè)光子色散關(guān)系（k~ω）的精細(xì)化光譜技術(shù)。該技術(shù)能夠在實(shí)空間、動(dòng)量空間以及頻率空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)微納光子結(jié)構(gòu)的多維度（光譜、偏振態(tài)以及光學(xué)相干性等）成像觀測(cè)，是觀測(cè)微結(jié)構(gòu)光學(xué)模式最直接、最有效的手段。

角分辨光譜技術(shù)-光子學(xué)的ARPES

角分辨光譜技術(shù)是復(fù)享光學(xué)面向全球市場(chǎng)、具有開(kāi)創(chuàng)性的鼎力之作。歷時(shí)多年沉淀，復(fù)享光學(xué)的角分辨光譜技術(shù)不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品持續(xù)迭代，應(yīng)用領(lǐng)域加速擴(kuò)展；復(fù)享光學(xué)始終以先進(jìn)光譜技術(shù)助力科研創(chuàng)新，賦能微納制造。

ARMS扎根全球?qū)嶒?yàn)室

• ARMS，角分辨光譜技術(shù)的新高度

隨著角分辨光譜技術(shù)的推進(jìn)，復(fù)享光學(xué)歷經(jīng)三代技術(shù)發(fā)展不斷迭代推新，已擁有全代次的系列化角分辨光譜產(chǎn)品。

三代角分辨光譜技術(shù)

基于光學(xué)傅里葉變換的角分辨光譜技術(shù)，采用光學(xué)變換取代了一般角分辨操作中的機(jī)械角度轉(zhuǎn)動(dòng)，再結(jié)合顯微物鏡的空間分辨能力，因此具備了在微納米尺度即時(shí)(瞬態(tài))獲取全部光譜信息的能力，是目前唯一可以同時(shí)獲取包括能量、動(dòng)量、空間、偏振等物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息的精細(xì)化光譜分析技術(shù)，具有優(yōu)異指標(biāo)和卓越性能。

1. ?精細(xì)的角度分辨，角分辨率可達(dá)< 1.9 mrad @VIS，< 20 mrad @NIR；

2. ?超寬光譜探測(cè)，最寬可達(dá) 350~1700 ?nm 的光譜探測(cè)；

3. ?瞬態(tài)光譜采集能力，毫秒級(jí)實(shí)現(xiàn)全角度角分辨光譜檢測(cè)；

4. ?不變的探測(cè)光斑，真正實(shí)現(xiàn)原位探測(cè)；

5. ?豐富的測(cè)量模式，多達(dá) 9 種光譜測(cè)量模式；

6. ?微米量級(jí)樣品的光譜檢測(cè)，最小可達(dá) 10 μm 角分辨光譜探測(cè)；

7. ?優(yōu)異的擴(kuò)展性，可擴(kuò)展適用于低溫和強(qiáng)磁場(chǎng)等條件。

• ARMS，微納光電子學(xué)科發(fā)展的新動(dòng)力

ARMS 是隨著微納光子學(xué)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，是獲取光子材料色散關(guān)系，實(shí)現(xiàn)光學(xué)性質(zhì)“全面表征”的必要裝備。其中，近紅外波段 ARMS 具有更強(qiáng)的技術(shù)新穎性，能夠?yàn)橄嚓P(guān)科學(xué)研究的快速突破帶來(lái)幫助。

ARMS 廣泛適用于光子晶體、表面等離子體、超構(gòu)材料、微腔光子材料、光-激子強(qiáng)耦合、二維材料、有機(jī)發(fā)光、等離子體激光、納米線激光、量子點(diǎn)、光學(xué)天線、納米顆粒、SERS、光子芯片、LED/OLED等多學(xué)科領(lǐng)域。

ARMS發(fā)現(xiàn)光子晶體動(dòng)量空間偏振新自由度

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

ARMS助力新冠病毒檢測(cè)

Matter, 2022, 5(6):1865-1876. 宋延林研究員等

• ARMS，微納制造檢測(cè)的新方案

處于集成電路和光電子產(chǎn)業(yè)上游的微納制程光學(xué)量測(cè)環(huán)節(jié)，是芯片良品率控制的關(guān)鍵。在此關(guān)鍵領(lǐng)域，我國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際先進(jìn)水平。ARMS 所采集的多維度光譜富含微納結(jié)構(gòu)的三維形貌信息，可以作為微納制程量檢測(cè)的一把精密的標(biāo)尺。復(fù)享光學(xué)提出并實(shí)現(xiàn)了基于 ARMS 的全新光學(xué)微納制程量測(cè)新原理和新技術(shù)。

該原理利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑了微納米尺度結(jié)構(gòu)與動(dòng)量空間色散的構(gòu)效關(guān)系和映射。同時(shí)，由于在所測(cè)量的色散關(guān)系中包含了冗余的結(jié)構(gòu)信息，因此在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用中極大優(yōu)化了量測(cè)逆問(wèn)題中測(cè)量噪音帶來(lái)的病態(tài)問(wèn)題，實(shí)測(cè)結(jié)果達(dá)到亞納米分辨穩(wěn)定性和 98% 以上的置信度。

光學(xué)逆問(wèn)題解決產(chǎn)業(yè)微納量檢測(cè)難點(diǎn)

三維等離子尺結(jié)構(gòu)重構(gòu)結(jié)果與OCD量測(cè)結(jié)果對(duì)比

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

• 復(fù)享光學(xué)，全球高端光學(xué)設(shè)備的新勢(shì)力

ARMS 是極具先進(jìn)性和實(shí)用性的復(fù)雜光譜系統(tǒng)，是全球高端光學(xué)設(shè)備的代表產(chǎn)品。ARMS 由復(fù)享光學(xué)與復(fù)旦大學(xué)光子晶體課題組資劍教授、石磊教授共同研發(fā)。從基礎(chǔ)創(chuàng)新、技術(shù)突破，到產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化，再到市場(chǎng)驗(yàn)證，ARMS 多次獲得政府項(xiàng)目支撐，包括國(guó)家重大科研儀器項(xiàng)目、上海市科委儀器專項(xiàng)、上海集成電路支撐專項(xiàng)、科技啟明星項(xiàng)目等。

為精準(zhǔn)響應(yīng)市場(chǎng)需求，持續(xù)推出突破性的產(chǎn)品，復(fù)享光學(xué)建立了多層次的研發(fā)平臺(tái)。為此，復(fù)享光學(xué)成立了對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求的“上海微納制程智能檢測(cè)工程技術(shù)研究中心”，并與復(fù)旦大學(xué)共同建立了致力于研究微納制造前沿共性關(guān)鍵技術(shù)的“復(fù)旦大學(xué)光檢測(cè)與光集成校企聯(lián)合研究中心”。

復(fù)享光學(xué)作為深度光譜技術(shù)的創(chuàng)導(dǎo)者，發(fā)展智能光譜技術(shù)，以深度算法為驅(qū)動(dòng)，持續(xù)精研角分辨光譜、顯微光譜、偏振光譜、相位光譜、拉曼光譜等分析技術(shù)，通過(guò)以科研應(yīng)用為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，以產(chǎn)業(yè)需求為目標(biāo)和落腳點(diǎn)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜光譜系列產(chǎn)品，參與全球技術(shù)迭代，建立高端光學(xué)設(shè)備的世界品牌。

附：復(fù)享光學(xué)ARMS角分辨光譜技術(shù)文獻(xiàn)清單（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.