编者按：2016年即将过去，新的一年即将开始，在2016年发生了哪些令人关注的科技事件呢？e科编辑整理了在e科网报道的国内外科技前沿资讯，本期特精选出信息技术领域激光技术十大热点突破以飨读者！

1、世界上首个“水波”激光器！可研制微型传感器

以色列理工学院11月发布公告称，该校研究人员首次通过实验证明，水与光相互作用也能发出激光，在之前被认为毫无关联的两个研究领域间构建起“桥梁”。全新的“水—波激光”可用来研制包含光波、声波和水波的微型传感器，或制作微流体“芯片实验室”装置，用于细胞生物学研究和检测新药。

普通激光的形成过程是，原子内电子吸收外来能量后被激活，以激光形式发出辐射。而以色列理工学院机械工程学院光子力学中心主任塔尔·卡蒙的团队首次证明，水波在液体装置内振动也能产生激光辐射。

他们在上周出版的《自然·光学》杂志上发表的研究论文中表示，水—波激光为科学家们开创了一个全新研究平台，未来可在不到一根头发宽的尺度上研究光与流体之间的相互作用。

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2、激光首拍9飞秒内分子分解过程，有助更好理解和控制化学反应

美国堪萨斯州立大学和西班牙巴塞罗那科学技术研究所（BIST）科学家组成的国际研究团队，首次用激光成功拍摄出含4个原子的分子在9飞秒内化学反应动态过程。这一发表在《科学》杂志上的最新研究成果将为科学家提供有力工具，以观察化学、生物学和物理学等领域不同类型的反应过程和分子变化。

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3、我国科学家首次利用超强超短激光成功获得“反物质”

新华社上海3月10日电  中国科学院上海光机强场激光物理国家重点实验室近日利用超强超短激光，成功产生反物质——超快正电子源，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。相关研究成果已于近日发表在《PHYSICS OF PLASMAS》杂志上（文章）。

本次实验利用飞秒拍瓦激光装置和高压气体靶相互作用，产生大量高能电子，高能电子和高Z材料靶相互作用，由韧制辐射机制产生高强度伽马射线，伽马射线再和高Z原子核作用产生正负电子对。“正电子谱仪”是获得反物质的“功臣”。正电子谱仪经过精心设计，成功解决了伽马射线带来的噪声问题，利用正负电子在磁场中的不同偏转特性，实验中在单发条件下就成功观测到了正电子。这是我国首次报道利用激光产生反物质。

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4、新发现：高能激光可自行聚成三维“时空光漩涡”，将扩展激光应用领域

美国马里兰大学官网近日发布新闻公报称，该校物理学家发现高能激光在行进中能自行聚焦形成烟圈状漩涡，这种名为“时空光漩涡”（STOVs）的三维光学结构在所有激光中普遍存在，并且很容易人工制造。

一般光束以直线形式前进，并随着行进中的能量损耗，光束会越来越粗，但高能激光以螺旋方式前进，像鞋带一样扭曲打结形成光漩涡。发表在《物理评论》杂志上的这一新科学发现认为，三维“时空光漩涡”与一般激光漩涡不同，它不仅具有空间动态性，还具有时间动态性，这意味着它在保持空间静止状态的同时也能随着光束前行，用来操控粒子以光速前进再好不过。

论文高级作者霍华德·米切伯格表示：“激光已经被研究几十年了，‘时空光漩涡’就潜伏在我们眼皮底下，就像看见一条河却忽视里面的水流一样，高能激光中的‘时空光漩涡’被我们长期忽视了。深入研究‘时空光漩涡’的物理特性和理论，将填补激光基础研究领域的许多空白。”

新发现有可能对30多年来高能激光研究领域出现的异常结果和现象给出答案，扩展高清显微镜等使用激光装置的应用领域。

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5、上海光机所磁悬浮、光驱动转盘激光器研究取得突破

近期，上海光机所信息光电实验室李建郎研究员课题组成功研制磁悬浮、光驱动旋转的盘片固体激光器，这标志着一种新型激光技术的诞生。

该研究工作利用剩余（未吸收）泵浦光驱动磁悬浮的热解石墨旋转的方式，有效地抑制了激光晶体中废热的影响，从而获得了高亮度的激光输出。随着对悬浮体（包括 激光增益介质和反磁性材料）的进一步优化，磁悬浮、光驱动旋转的盘片激光器将变得更加现实，且有望在高功率激光器和平面波导激光器两个方面取得新突破。

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6、水母荧光蛋白点亮新型激光,有望为量子物理和光学计算开辟新途径

一个由英德科学家组成的研究团队在最近出版的《科学·进展》杂志上发表论文称，他们首次将水母体内的荧光蛋白基因插入大肠杆菌基因组，利用转基因大肠杆菌产出了增强型绿色荧光蛋白（eGFP）并用来产生激光。研究人员指出，这一突破代表着极化激元激光领域的重大进步，其效率和光密度都比普通激光高得多，有望为研究量子物理学和光学计算开辟新途径。

研究人员把转基因大肠杆菌产生的eGFP填充在许多光微腔里，作为一种“光泵”，能以纳秒速度发出闪光，使整个系统达到产生激光所需的能量。“光泵”能在达到激发阈值后，给设备注入更多能量以产生传统激光。该激光发明人之一、苏格兰圣安德鲁大学物理与天文学院教授Malte Gather说，皮秒脉冲的能量更合适，但制造起来要比纳秒脉冲难1000倍，他们的做法简化了很多制造工序。 

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7、摩尔定律有救了！螺旋涡流形光束激光有望延续摩尔定律

一项新的光线研究进展可能会继续延长摩尔定律的Tick-Tock周期：螺旋形漩涡光束激光器，一种新型的基于光的通信工具可以在一个迅速沿着圆周运动中进行数据的传输。

布法罗大学领导的研究团队提出一种轨道角动量推动激光技术，将激光放在中心涡流螺旋模式下。由于激光束沿螺旋模式，信息编码成不同的涡的曲折，它能携带10倍以上的线性移动的信息量比传统的激光器。

涡流激光包括发射机和接收机组成，布法罗大学领导的团队能够缩小涡流激光到能与计算机芯片兼容。目前这项研究论文已经发表在学术期刊《科学》中。如果研究应用成功，这项技术能够将摩尔定律继续延续一段时间。

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8、DARPA研发芯片式激光雷达，既便宜量还足

日前，美国国防部先进项目研究局（DARPA）研发出了一种新型的芯片式激光雷达，不仅体积小，而且成本低、效率高，芯片上的微型激光扫描仪可以辅助自动驾驶汽车精确感知周边环境、提高车辆自身的定位精度、实时快速地检测附近的动/静态障碍物 等等。DARPA将该芯片式激光雷达命名为Sweeper（Short-range Wide-field-of-viewExtremely agile Electronically steered Photonic EmitteR，短距、宽视场、极度灵敏的电子扫描光学发射器），它每秒钟的发射频率是100,000Hz。

据介绍，这种新型的激光雷达小到可以被放到微型芯片上，且它对激光束的控制不依赖于任何的机械转动装置，而是使用许多微型的发射器阵列，根据光学相控阵列的原理，通过对所发射激光束与其他激光束的叠加或抵消，来形成指向特定方向的激光束。研究 人员开发了有史以来最复杂的二维光学相控阵列，将光学和电子器件集成到了一块单独的芯片上，该阵列能产生高分辨率的光束方向图，将来可能会为环境感知和三 维成像领域带来革命性的进步。

DARPA研发低成本、小体积、高效率的芯片式激光雷达有望进一步促进自动驾驶汽车和智能 机器人的商业化前景。当然，除了车载激光雷达之外，该芯片式激光器还可用于自主导航、检测发现生化武器、目标的精确打击、生物医学成像，三维全息影像和超高速率数据通信等其他军事和商业化技术应用领域。

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9、激光技术使信息传输更快更安全、助量子加密系统实用化

科技日报4月6日电  英国剑桥大学和东芝欧洲研究所的科学家在最新一期《自然·光子学》杂志上撰文指出，他们采用“脉冲激光播种”技术，将一台激光器内的光子“播种”进另一台激光器内，新方法或有助于“牢不可破”量子加密系统的实用化，并将信息传输速度提高了10多倍。

在最新研究中，一台激光器将其部分光子注入另一台激光器内，这样每台激光器发出的脉冲之间具有更小的时间晃动，因此更容易让查理完成它的对比探测，如此，爱丽丝和鲍勃就可以编码更短脉冲的光子发送给查理。研究还表明，在MDI-QKD系统中使用这一技术，能将其码率提高到1Mbit/秒。该研究论文第一作者、剑桥大学工程学院博士卢西恩·科曼达认为，最新研究或是通往实用量子加密系统的里程碑之一。

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10、激光相机能追踪角落中隐藏的移动物体

一项日前发表于《自然—光子学》杂志的研究显示，能探测到单个光子的相机会追踪在角落移动的物体，甚至在其完全从视野中模糊不见时也能发现它们。该设备可用于搜救任务，或者安装在车上以探测驶来的车辆。

该相机由英国爱丁堡赫瑞瓦特大学研究人员Daniele Faccio领导的团队研制。它能以相当于每秒200亿帧的速度，记录一个32×32网格中某个光子的位置。这种高精度此前曾使研究人员制作了飞行中的激光束影片。

首先，他们朝自己试图看清楚的角落附近的地板发射了一束激光。激光从地面上反弹，产生仅有一些光子的球形“回声”。这通常很微弱，因此难以察觉，但拥有超敏感度的相机能发现它。

图：观测角落

图：获得隐藏者的位置

随着回声扩散，一部分在拐角处传播，并且击中隐藏的物体——在该团队的测试中，这是一个30厘米高、绰号为“特里”的泡沫人形。随后，回声从物体上弹开，产生另一个回声。这也会扩散，并且部分回声进入位于激光附近的相机的视野范围。

捕捉到单个回声并不足以定位物体，因为光线也会从不能移动的背景比如墙壁上弹开。考虑到这种情况，该团队每秒发送了6700万束激光脉冲。随着物体移动，它改变了每个回声的信号，而监控这种差异能揭示其位置。

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