什么是光子学？

显微镜使用荧光显微镜和超分辨率显微镜等光学技术来观察微小物体和现象。超分辨显微镜超越了衍射极限，可实现纳米级结构的可视化。

4.光纤

光纤是由玻璃或塑料制成的细线，有助于高速数据传输，尤其是在光纤通信中。与传统电缆相比，光纤具有更长的传输距离和更高的带宽等显著优势，可应用于照明、成像和传感技术。

5.光谱学

光谱学分析光与物质的相互作用，以确定材料及其特性。它可应用于化学、生物和环境监测领域，根据光谱特征对物质进行精确识别。

6.高速连接

光纤网络为全球通信带来了革命性的变化，实现了高速互联网并为数字世界的基础设施提供了支持。一根光纤可同时传输数百万个电话，大大提高了连接性和网速。

太赫兹光子学的最新进展有望利用毫米波频率提升 5G 技术，从而增强高速连接并减少电磁频谱拥塞。

7.医疗保健

在生物学和医学领域，光子技术可实现微创手术、早期疾病检测和先进的成像技术。例如，光学相干断层扫描（OCT）可实现阿尔茨海默氏症和青光眼等疾病的早期检测。

生物光子学在生物医学中采用光基技术，在分析分子过程、增进对疾病起源的了解以及支持开发预防措施和新疗法方面发挥着至关重要的作用。

8.智能农业解决方案

高光谱成像、光谱学和机器视觉增强了自动化农业分拣、检验和测试。这些技术提高了耕作效率和食品安全，而光照管理则为水培温室提供了支持，使食品生产能够在具有挑战性的气候条件下进行。

9.自动化制造

光子学通过改进成像和计算技术，提高了自动化水平，使机器人能够处理复杂的任务，如分拣垃圾，从而改变了制造业。激光越来越多地用于精密切割和焊接，提高了生产效率，支持大批量、高成本效益的操作，同时实现大规模定制，促进资源节约型制造流程。

10.清洁能源

光子学在清洁能源领域发挥着至关重要的作用，它使太阳能电池板中的光伏电池能够将太阳光转化为可持续的电力。量子点和过氧化物等材料的进步显著提高了太阳能效率。

例如，隆基最近创下了商用 M6 尺寸晶圆级硅-perovskite 串联太阳能电池效率达到 30.1% 的世界纪录。这些发展提高了能源生产，并支持全球为实现可持续能源解决方案所做的努力。

四、新兴应用

1.超表面

超表面能够制造出具有可定制特性的扁平、紧凑型光学元件，因而在光子学领域大放异彩。它们通过纳米级的几何配置来操纵光的特性，如相位、振幅和偏振。

最近，亚利桑那州立大学的研究人员开发出了一种可扩展的功能超表面制造技术，实现了快速、高效和低成本生产。这种方法支持各行各业（包括微电子和信息处理）从研究到商业应用的过渡。