納米光學器件的案例
從折剪紙藝術到納米尺度光學器件，MIT聯手中國科學家集成3D光學器件
這些納米尺度光學器件可以用來構建更復雜的光學通訊、傳感、計算和生物醫藥技術芯片。
例如，葡萄糖分子有左旋和右旋 2 種類型，具有不同的光特性。因此，可以利用這種特性，用納米光學極化傳感器構建更小，更高效的葡萄糖分子感測器。
此外，通過光學極化技術，可以讓光纖通信實現極化復用，提高光纖容量，而利用納米光學器件可以構造出更高效的光纖通信系統。
JCMsuite納米光學仿真軟件包簡介
JCMsuite納米光學仿真軟件包簡介
來源:訊技光電 作者: 技術部
JCMsuite是計算復雜納米光學系統中電磁場的有限元求解器。其連續力學和熱傳導模塊能夠實現復雜材料的建模，如應力誘導的雙折射。利用所包含的光學成像和光源工具能夠完成全波長光學系統仿真的工作流程，如顯微鏡、散射儀或單光子光源(包括芯片光纖耦合和非相干效應)。
分析與優化
JCMsuite包含的工具可用于納米光學器件或其他系統性能的高效分析與優化設計。先進的機器學習技術能夠實現以下功能，
? 優化設計的全局搜索，
? 敏感性和穩健性分析，
? 測量數據的參數重構。
這些方法通常比傳統的方法(如隨機搜索或蒙特卡羅分析)要快得多。
展開 [光學工程] JCMsuite納米光學仿真分析軟件
5、光源
諸如激光二極管、VCSEL、LED、OLED和單光子源的光源是光學器件的基本構建單元。JCMsuite可以有效地模擬和優化其光學特性，包括遠場分布、光纖耦合效率和熱透鏡效應。
6、納米結構材料
JCMsuite允許設計和分析新納米結構材料的光學性質。如等離子體材料、手性材料、光子晶體和準晶體、超材料、粗糙界面、納米復合材料等等。
JCMsuite 納米光學仿真分析軟件
JCMsuite 納米光學仿真分析軟件
JCMsuite是一款功能強大且靈活的仿真計算軟件，最適于復雜納米光學系統的仿真和設計。它利用最先進的技術，為光學、連續介質力學和熱傳導問題提供快速準確的數值求解。JCMsuite為您提供易用的腳本環境使用界面，可集成分析工具（如MATLAB、Python等），通過最新的機器學習技術優化您的光學系統。
JCMsuite是一個完整且易用的有限元計算軟件，用于計算復雜納米光學系統中的電磁波、彈性和熱傳導。 基于數學和計算科學理論，JCMsuite擁有極短的計算時間、緊湊的數據空間需求和高度可靠性。
JCMsuite包含用于高效地分析和優化納米光學器件或其他光學系統特性的工具。高級的機器學習技術可以有效地搜尋最佳設計，并顯著縮短開發時間。
JCMsuite是基于先進的數學方法和計算科學技術。它利用有限元方法（FEM）的強大功能和靈活性來實現快速準確的仿真計算，并使用最新的機器學習技術來優化復雜的光學系統。
CAD和網格劃分工具
JCMsuite幾何創建和網格劃分工具專門用于光子應用。
形狀和幾何形狀：可以使用線性或彎曲單元創建各種CAD幾何圖形，例如2D和3D基元、擠出、圓角形狀和自由形狀等。
對稱性：通過定義周期性、鏡像對稱網格或通過在圓柱和扭曲坐標系中操作，可以大大減少計算時間。
無限結構：支持多層、分層外部域和波導結構。
自適應網格：自動網格細化。角點和標準的網格細化就可進行高度精度的計算。
Hp-FEM求解器
FEM提供嚴謹、功能全面且快速的求解方法。
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新型納米復合材料實現光學器件的反復擦寫
光學波導器件是光學通訊的重要元器件，這類光波導器件通常采用傳統的半導體工藝制備，如光刻、電子束曝光、物理氣相沉積等，具有較高的制備成本及工藝難度；另一方面，傳統光學波導元件一旦制備成型，便無法擦除修正。隨著信息科學技術的迅猛發展，人們對光學元器件的快速、低成本制備及可重復擦寫充滿了期待。
近來，美國德克薩斯大學奧斯汀分校機械工程系的鄭躍兵教授及其帶領的研究團隊，研究開發了新的納米復合材料，首次實現了全光學技術制備、擦除光學波導器件，該技術可廣泛應用于新一代光學芯片的設計與開發。
德州大學研究團隊研發的納米復合材料，將低成本的鋁納米顆粒陣列嵌入一層300 nm的有機薄膜（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）中。在光激發的條件下，該復合材料可同時兼具貴金屬納米顆粒的表面等離子激元和光學波導的屬性，成為等離子激元—波導混合模。為了實現該混合模波導的可擦寫，研究者將一種光感變色的螺吡喃（spiropyran）分子摻入PMMA薄膜中。在紫外光的照射下，螺吡喃分子在綠光波段產生激子，并與混合模波導發生強耦合作用，隨后他們將波導工作頻率調制到其他波段，從而實現了光波導的擦除；反之，在綠光的照射下，螺吡喃分子呈現光學透明性質，使混合波導有效工作，從而實現波導器件的寫入。
在該工作中，研究者在紫色光照射后的樣品中利用綠色激光掃描或投射改變復合波導的諧振頻率，將器件圖案直接寫入芯片上，再利用紫色光照射，實現波導器件的擦除。該技術充分利用了光學技術的高效和可控性，可實現不同復雜器件的重復性寫入和擦除。
該研究團隊表示，要將這項技術應用到半導體工業中，首先需要提高該復合材料的光學穩定性，延長其使用壽命。 此外，還需要調控嵌入納米顆粒陣列的光學屬性，使波導的諧振頻率與通訊頻率相匹配。
展開 什么是光學計算？如何在 COMSOL 中分析光學計算器件
光學計算是替代當前電子計算機的另一種可能形式。在這篇文章中，我們將探討光學計算的概念，并解釋了光學矩陣乘法網絡是如何工作的。我們還討論了如何使用 COMSOL Multiphysics? 軟件及其附加產品——波動光學模塊對光學計算設備進行建模。結合這些產品的使用，展示了在模擬大型光學系統時應用波束包絡法的優勢。
光學計算簡介
摩爾定律
在過去的幾十年里，計算機的能力一直呈指數級增長。這種增長遵循摩爾定律，即集成電路中的晶體管數量每兩年翻一番，而計算機的成本將降低。這使得我們今天享有的大部分現代技術成為可能。例如，主流計算機芯片完全基于晶體管等電子元件，每塊芯片的晶體管數量幾乎每兩年就會翻一番。為了跟上這種增長，并在可控的功率效率下提高計算機芯片的性能，芯片上的電子元件(包括晶體管)的小型化既關鍵又不可避免。盡管工程師們在這方面做了出色的工作，將晶體管從厘米尺度縮小到納米尺度，但重要的是要認識到，最終基本的限制將阻礙這類設備的發展。例如，當一個電子元件的尺寸接近原子水平時，量子效應將導致其功能不穩定。科學和工程界長期以來一直在考慮電子計算機的替代形式。最近引起廣泛關注的一種替代是光學計算——指用光(光子)而不是電流(電子)進行計算。
雖然光學計算是一項新興技術，但光學在信息技術中的應用已經有相當長的一段時間了，特別是利用光進行信息傳輸。損耗極低的光纖可以以光速長距離傳輸信息。光纖網絡設備常用于數據中心甚至普通家庭。然而，在商業化方面，利用光進行計算仍處于起步階段。
光學中的數學計算
眾所周知，某些光學過程對應于數學計算。例如，考慮光的衍射。當光通過衍射介質時，本質上是在進行傅里葉變換積分。然而，光學系統是否可以像我們今天擁有的計算機一樣進行通用數學計算，可能還不是很清楚。目前，光學計算有許多不同的形式。
展開 美科學家成功制備出由單一同位素組成的六方氮化硼
據美國海軍研究實驗室2018年1月4日報道，美國海軍研究實驗室NRL（Naval Research Laboratory）一個由物理學家組成的科研團隊已經找到改善六方氮化硼器件光學損耗特性和傳輸效率的手段，使得制備小型激光器和納米光學器件成為可能。
六方氮化硼（h-BN）由硼和氮原子組成的原子級薄晶格組成。最新研究證明，該材料是一種可用于紅外納米光子學的光學材料，被認為是二維材料的理想襯底材料。自然界中存在的硼由原子質量相差達10%的B-10和B-11兩種同位素組成。這兩種同位素的原子質量差異使得由聲子散射造成的光學性能大量損失，進而限制了該材料的潛在應用。
為此，科研人員制備了一種同位素純度超99%的六方氮化硼樣品，該樣品幾乎完全由B-10或B-11組成。“我們已經證明，可以通過在極性半導體和介電材料中精心設計同位素來克服納米光子學固有的效率限制。”該樣品能夠顯著降低六方氮化硼的光學損耗，與天然六方氮化硼相比，光頻振動模式的傳動距離和持久性都高出多達3倍。這種振動模式不僅使得六方氮化硼樣品具有近場光學和化學傳感特性，還為開發和制備具有相似性質的其它材料提供了一種可借鑒方法。
研究人員還包括來自于加州大學圣迭戈分校（University ofCalifornia San Diego）、堪薩斯州立大學（Kansas StateUniversity）、橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)、哥倫比亞大學（ColumbiaUniversity）和范德堡大學（Vanderbilt University）的科學家。
來源：新材料技術前沿
傳播最新最全的材料科學技術，包括金屬材料成形、熱加工、陶瓷冶金，機械加工、粉末冶金、表面處理技術、熱處理、3D打印技術等相關材料科學技術。
展開 在光源與光學器件研發中的應用——OAS光學分析軟件
5.雜散光分析：提高光學品質
雜散光是光源與光學器件研發中必須重點關注的問題之一。OAS 光學分析軟件提供了強大的雜散光分析工具，能夠幫助研發人員快速識別并優化光學系統中的雜散光問題。通過區域分析、光線路徑分析等工具，研發人員可以清晰地看到雜散光的來源和傳播路徑，從而采取有效的措施加以抑制或消除。
6.多場景適應：增強穩定性
OAS 光學分析軟件支持多種光源和觀察條件的設置，使得研發人員可以在不同場景下對光源與光學器件進行仿真分析。這有助于評估產品在不同應用環境中的適應性和穩定性，這種廣泛的適用性為產品的設計優化提供了豐富的數據支持和決策依據，為產品的設計與優化提供有力支撐。
7.定制擴展：滿足特殊需求
OAS 光學分析軟件還支持用戶自定義擴展功能，允許研發人員根據自己的需求開發特定的工具和算法。這種靈活性使得OAS能夠滿足各種復雜和特殊的光學設計需求，為光源與光學器件的研發提供了更多的可能性。
OAS 光學分析軟件在光源與光學器件研發中的應用極為廣泛且深入。其強大的功能體系，包括高精度建模、光線追跡、優化工具、集成設計、雜散光分析、多條件支持以及用戶自定義擴展等，為設計師提供了一站式的解決方案，使其能夠從容應對各種復雜的光學設計難題，創造出更加卓越、高效的光學產品。
展開 3d光學輪廓儀應用于測量超光滑透明微光學器件
微光學器件是光學器件的重要分支，為光學通信、光傳感、光計算等領域的發展提供重要支撐。微光學器件具有尺寸小、功耗低、低成本等優勢，可以于電子器件集成，實現更高效的數據傳輸和信號處理。未來，隨著微納加工技術的進一步發展，微光學器件的功能將繼續擴展，應用范圍將進一步拓寬。同時，微光學器件也面臨著制備工藝、材料性能、器件可靠性等方面的挑戰，需要進一步的研究和改進。
微光學器件是指尺寸在微米到毫米級別的光學元件，其尺寸比傳統光學器件小很多。微光學器件利用了微納加工技術，將光學器件的功能集成到微米尺寸的芯片中，具有小型化、集成化、高效率、低成本等特點。微光學器件同時具備納米尺度的輪廓起伏變化和超光滑且透明的特點，該特點導致的測量需求，3d光學輪廓儀(白光干涉儀)能滿足。
3d光學輪廓儀通過利用白光的干涉和衍射現象，能夠對微小的表面高度差異進行精確測量，并得出精準的尺寸和形態數據。
對于超光滑透明微光學器件的測量來說，3d光學輪廓儀不僅具備高精度和高分辨率的特點，還能夠快速、無損地獲得物體的三維形貌信息，所以白光干涉儀有以下幾個重要的特點和優勢：
1、高精度：3d光學輪廓儀能夠實現納米級別的測量精度，可以準確檢測器件表面的微小高度差異。這對于一些要求非常高的器件尺寸和形貌測量非常重要。
2、高分辨率：3d光學輪廓儀具有很高的空間分辨率，可以捕捉到微小的表面變化。它可以清晰地顯示出微光學器件表面的各種細微紋理和形貌特征，為后續的分析和優化提供了有力的支持。
3、快速非接觸：與傳統的測量方法相比，3d光學輪廓儀無需直接接觸被測對象，避免了對器件的破壞和變形。同時，它的測量速度很快，可以在短時間內完成大量數據的采集和分析。
展開 光學人的輔助工具｜成本低且效益高！適合光學器件生產檢測檢驗的產品
Lenscheck光學測試系統（傳函儀）
LenscheckVIS/LWIR是一個成本低效益高的產品，適合您的光學器件生產和產品原型檢測檢驗的需求。作為光學成像測試領域的領導者，Optikos推出這款精簡、高效、易用的產品用于產品質量檢測。Lenscheck包含了擁有專利的VideoMTF圖像分析軟件，以及實時的調制傳遞函數測試和分析。使用這種測試系統可以讓光學儀器廠家迅速、可靠的測試產品，降低產品及組件不合格的風險。
測量
● 軸上/離軸 調制傳遞函數MTF
● 離焦調制傳遞函數
● 有效焦距
● 后焦距
● 像散
● 場曲
● 位置色差，倍率色差
● 畸變
● 主光線角度
● 環繞能
● 透射率
● 相對照度
● 散射光
● 視線
特性
● 擁有專利的VideoMTF技術，可實時測量MTF
● 平臺靈活度高，可測試一系列不同參數
● 業內領先的精確度和可重復性
● 可具體配置的全自動測量程序
● 輕松切換各種波段（可見光/近紅外，短波紅外，長波紅外）
● 高分辨率的USB電機控制平移臺
● 集成的玻璃鱗片編碼器
● 50mm通光孔徑的折/反射式準直儀
● 集成的八個靶位的靶標輪和濾光片輪
● 自動定心的光學鏡頭支架
● 12bit實時視頻
展開 納米銀膏增強大功率LED器件散熱性能研究
利用納米銀膏封裝大功率發光二極管，固晶界面結構致密、無空洞和裂紋，器件熱阻及結溫變化隨著固晶溫度增高而降低．
納米銀膏在200℃燒結后封裝的大功率發光二極管樣品固晶層熱阻和結溫變化分別為7.45 K/W和6.92℃，比采用SAC305焊膏封裝的發光二極管樣品固晶層熱阻和結溫變化分別降低15.4%和2.9%，比采用Sn42Bi58焊膏封裝的樣品分別降低 28.9%和21.2%．
此外，與傳統錫膏相比，納米銀膏封裝的大功率發光二極管出光功率更高，表面工作溫度更低．
結果表明：納米銀膏可以改善大功率發光二極管的散熱效果，提高光學性能及器件可靠性．
注：
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展開 
納米能源所：用于可穿戴電子器件的自愈合固態聚合物電解質！
基于這種特殊的自愈合固態聚合物電解質的相應固態鋰金屬電池在室溫下具有穩定的循環性能，在可穿戴電子器件中具有廣闊的應用前景。
一種用于電子器件智能熱管理的高導熱納米復合材料
(暖色(紅色)代表正強度，而冷色(藍色)代表負強度),(i) STC-2單軸拉伸至300%前后的SAXS圖像,(j) STC-2的劃痕自愈過程光學圖像,(k) STC-2自愈后劃痕的SEM圖像,放大后的掃描電鏡圖像突出顯示了完整納米片網絡的表面積。
圖3.(a)照片顯示STC-2膜在各種襯底上具有優異的自粘性,(b)自粘STC-2膜修復底物的照片,(c)照片和SAXS圖像顯示拉伸后界面的良好粘附性,(d)自粘STC-2膜與襯底界面的SEM圖像,(e)環氧漿料、STC-2、W-SPU及3。1:圖中為STC-2從基材上剝離(f) STC-2接觸分離1000次后的附著力(I-III:測試過程照片),(g)不同試樣的摩擦系數。不同樣品的H值,(i) 自愈后STC-2的,(j) 25°~ 70°范圍內溫度循環性(I:表面BNNS的SEM圖像，比尺:200 nm)。
圖4.(a)不同材料間的衰減系數和阻尼損失系數的比較,(b)目前報道的聚合物復合材料的比較,(c)不同TIMs下STC-2的Rc和填料壓力比較。
圖5.(a)在環氧膠粘劑中嵌入Al薄膜的界面熱阻分子動力學模擬系統(粉紅色)，(b) W-SPU/TCM(藍色表示W-SPU，黃色和淡紫色表示TCM分子)，(c) STC-2(青色表示BNNS),Al薄膜和三種聚合物體系的溫度和能量演化,(g) Al薄膜與環氧漿料的界面熱阻，W-SPU/TCM, STC-2兩種材料在這兩個界面處的VPS重疊,(h)三種界面體系中材料的VPS,(i) STC-2系統中各部件的VPS。
展開 武漢理工大學Nature Communications：納米片器件實現OER的動力學監控
深入研究和認識OER過程對于能源存儲和轉化器件的結構設計與性能提高有著重要的指導作用。然而，實現對OER界面的本征監測和分析，在傳統的實驗技術上是具有挑戰性的，源于活性位點通常存在于固液界面處，且受到粘結劑、導電劑等添加劑的干擾。
【成果簡介】
近日，武漢理工大學麥立強教授和晏夢雨博士以及墨爾本大學劉哲副教授（共同通訊）在Nature Communications上發表一篇題為“Oxygen evolution reaction dynamics monitored by an individual nanosheet-based electronic circuit”的文章，第一作者王佩瑤為武漢理工大學本科生（現為墨爾本大學在讀博士生）。該工作報道了氧氣對于OER動力學過程的影響。研究人員以微納器件為研究平臺，結合電化學阻抗譜測試、原位伏安特性測試和分子動力學計算，實現對催化過程界面處行為的實時監測，表明氧氣會吸附在金屬/金屬氧化物催化劑的表面，減少反應界面吸附層處氫氧根離子濃度，導致反應動力學和催化性能的下降。通過降低電解液的含氧濃度，實現了塔菲爾斜率20%的大幅度下降和相對于可逆氫電極1.344V的低起始電壓。此研究結果可以為催化系統設計提供有效的指導，同時，原位伏安特性測試為界面反應的本征監測提供了新思路。
【圖文介紹】
圖一、OER器件的形貌及工作原理圖示
(a) Ni-graphene 納米片的TEM圖，比例尺寸為200 nm;
(b) OER器件的光學顯微圖像，其中黃色條紋代表三個金電極，比例尺寸為10 μm;
(c) OER器件的結構示意圖；
(d) OER器件的測試示意圖。
展開 《AFM》：納米壓印光刻，光電子器件大規模實施重要里程碑！
（文：SSC）
圖1.金納米球壓印軟干涉光刻工藝示意圖
圖2.a)各種襯底上的一維金納米球壓印軟干涉光刻示意圖。
圖3.通過膠體鏈在半導體薄膜上零組裝制備的雜化WPP結構的光學特性
圖4.納米器件中等離子體誘導電荷轉移和光催化機理
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