光学产品如何走向技术化

❶ 激光技术发展趋势

激光技术正成为21世纪最为瞩目的高新技术之一，不仅改变着我们的生活状态，也促使着我们的经济和科技水平的提高。世界各国都重视着对激光技术的研究与发展应用，我国更是从政策上予以扶持，在2013首届长三角光电产业发展推介会上，激光技术和3D打印技术成为会上讨论的焦点。
近日，2013首届长三角光电产业发展推介会在无锡惠山国家高新技术创业服务中心举行，来自长三角及华东地区的知名高校、科研院所、国家级行业协会的10多位重量级专家教授及30多家企业的负责人参会，就当前激光与光电子产业发展及激光应用等专题进行深入探讨。受访专家表示，未来激光治疗技术及3D打印技术将更多用于居民生活以及工业生产中。
湖北省高神暨武汉激光学会名誉会长、华中科技大学教授李正佳，既是中国激光技术领域的领军人物之一，也是此次推介活动的重要参与者之一，他领衔的惠山区光电科技产业园无锡太福光电科技有限公司也将正式落户惠山。他告诉记者，作为光电行业的主要技术种类之一的激光技术，将来有望更多运用在医疗领域，也是他的企业未来发展的主攻方向之一。
李正佳教授说，激光治疗技术在中国一直没有发展到一定的高度，主要的原因在于这项技术在医疗运用上的“迟缓”，也就是说产业化不够，影响了技术在更大范围被接受和使用。以治疗肿瘤为例，激光治疗相比现在的化疗等手段，病患的花费要低，创伤要小，同时效果要更好。但是因为人们对激光技术的熟知程度不够，使得激光技术在医疗方面的运用一直显得不够兴盛。
未来，该企业与惠山区光电科技产业园的合作重点之一，就是开展极光技术在医疗上的更多运用。无锡医院众多，医疗资源丰富，产业化前景巨大，假如说这些成熟的技术能用于病患的治疗中，将展现出巨大的产业潜力。
3D打印技术，是近年来非常时尚的一项技术，尤其是用于拍摄立体照方面，更是让初步接触该技术的市民倍感新奇。不过，上海市激光技术研究所所长朱德祥告诉记者顷启，3D打印技戚乎亏术其实在欧美很早就开始运用，运用的领域主要是工业生产，如机械制造等。而随着其在文化产业上的运用推广，才为普通人所熟知，尤其是3D照片技术等。在他看来，3D打印技术运用到拍摄领域，激发了人们对激光3D打印技术的浓厚兴趣，尤其是文化产业的运用，让人们是叹为观止。比如说要设计一个晚会舞台，一般来说设计者往往提交的是平面效果图，表现的不够直观。运用3D打印技术，设计者可以先设计一个立体模型，然后将之打印出来。
惠山经济开发区相关人士介绍，惠山区光电科技产业园集聚了一大批尖端的光电技术企业和科研机构，将着力打造长三角一流、全省首位、特色鲜明、优势明显的光电产业特色园区，依托无锡的工业基础和人才优势，实现技术产业化。
激光技术与3D打印技术都是近年来发展十分迅速的高新技术，不仅运用范围广，而且具有巨大的市场潜力，是不可忽视的新兴产业。我国加快对激光与3D打印技术的发展，将能大大推动着我国经济模式的变革，从中国制造模式转变为中国智造。

❷ 二元光学的光学发展

随着近代光学和光电子技术的迅速发展，光电子仪器及其元件都发生了深刻而巨大的变化。光学零件已经不仅仅是折射透镜、棱镜和反射镜。诸如微透镜阵列、全息透镜、衍射光学元件和梯度折射率透镜等新型光学元件也越来越多地应用在各种光电子仪器中，使光电子仪器及其零部件更加小型化、阵列化和集成化。微 光学元件是制造小型光电子系统的关键元件，它具有体积小、质量轻、造价低等优点，并且能够实现普通光学元件难以实现的微小、阵列、集成、成像和波面转换等 新功能。
光学是一门古老的科学。自伽利略发明望远镜以来，光学已走过下几百年的漫长道路。60年代激光的出现，促进了光学技术的迅速发展，但基于折反射原理 的传统光学元(器)件，如透镜、棱镜等人都是以机械的铣、磨、抛光等来制作的，不仅制造工艺复杂，而且元件尺寸大、重量大。在当前仪器走向光、机、电集成 的趋势中，它们已显得臃肿粗大极不匹配。研制小型、高效、阵列化光学元件已是光学界刻不容缓的任务。 80年代中期，美国MIT林肯实验室威尔得坎普(Veldkamp)领导的研究组在设计新型传感系统中，率先提出了“二元光学”的概念，他当时描述道：“ 现在光学有一个分支，它几乎完全不同于传统的制作方式，这就是衍射光学，其光学元件的表面带有浮雕结构；由于使用了本来是制作集成电路的生产方法，所用的 掩模是二元的，且掩模用二元编码形式进行分层，故引出了二元光学的概念。”随后二元光学不仅作为一门技术，而且作为一门学科迅速地受到学术界和工业界的青 睐，在国际上掀起了一股二元光学的研究热潮。
二元光学于20世纪90年代初在国际上兴起研究热潮，并同时引起学术界与工业界的极大兴趣及青睐。 微光学发展的两个主要分支是：
(1)基于折射原理的梯度折射率光学，
(2)基于衍射原理的二元光学。 80年代中期，美国国防部领先科研项目处(DARPA)对MIT林肯实验室资助了名为“二元光学”的项目，其研究目标为：
(1)发展一种基于微电子制作工艺的光学技术，用以节约资金和劳动力，获取在设计和材料选择上更多的自由度，并开发新的光学功能元件；
(2)推动光电系统整体的计算机辅助设计；
(3)在美国工业界广泛应用衍射光学技术。 随着二元光学技术的发展，二元光学元件已广泛用于光学传感、光通信、光计算、数据存储、激光医学、娱乐消费以及其他特殊的系统中。也许可以说，它的 发展已经经历了三代。第一代，人们采用二元光学技术来改进传统的折射光学元件，以提高它们的常规性能，并实现普通光学元件无法实现的特殊功能。这类元件主 要用于相差校正和消色差。通常是在球面折射透镜的一个面上刻蚀衍射图案，实现折/衍复合消像差和较宽波段上的消色差。如美国柏金－爱尔马 (Perkin－Elmer)公司成功地用于施密特(Schmidt)望远镜上消除球差；美国豪奈威尔(Honey-well)公司在远红外系统中，实现 了复消色差，它们还采用二元光学技术制作出小型光盘读写头。此外，二元光学元件能产生任意波面以实现许多特殊功能，而具有重要的应用价值。如材料加工和表 面热处理中的光束整形元件、医疗仪器中的He-Ne激光聚焦校正器、光学并行处理系统中的光互连元件(等光强分束Dammann光栅)以及辐射聚焦器等。
二元光学元件的第一代应用技术已趋于成熟，国际上有50多家公司正利用混合型特殊功能元件设计新型光学系统。
第二代，主要应用于微光学元件和微光学阵列。 80年代末，二元光学进入微光学领域，向微型化、阵列化发展，元件大小从十几个μm至1mm。用二元光学方法制作的高密度微透镜阵列的衍射效率很高，且可 实现衍射受限成像。另外，当刻蚀深度超过几个波长时，微透镜阵列表现出普通的折射元件特性，并具有独特的优点：阵列结构比较灵活，可以是矩阵、圆形或密排 六方形排列；能产生各种轮廓形状的透镜表面，如抛物面、椭圆面及合成表面等；阵列透镜的“死区”可降到零(即填充因子达到100%)。这类高质量的衍射或 折射微透镜阵列，在光通信、光学信息处理、光存储和激光束扫描等许多领域中有重要的应用。比如二元微光学元件在多通道微型传感系统中可作为望远混合光学系 统、光束灵巧控制、多通道处理、探测器阵列和自适应光互连。第三代，即目前正在发展的一代，二元光学瞄准了多层或三维集成微光学，在成像和复杂的光互连中 进行光束变换和控制。多层微光学能够将光的变换、探测和处理集成在一体，构成一种多功能的集成化光电处理器，这一进展将使一种能按不同光强进行适应性调 整、探测出目标的运动并自动确定目标在背景中的位置的图像传感器成为可能。Veldkamp将这种新的二元光学技术与量子阱激光阵列或SEED器件、 CMOS模拟电子技术结合在一起，提出了“无长突神经细胞电子装置(Amacronic)”的设想，它把焦平面结构和局域处理单元耦合在一起，以模仿视网 膜上无长突神经细胞的近距离探测，系统具有边缘增强、动态范围压缩和神经网络等功能。这一代微光学技术的典型应用是多层光电网络处理器。这是一种焦平面预 处理技术，它以二元光学元件提供灵活反馈和非线性预处理能力。探测器硅基片上的微透镜阵列将入射信号光聚焦到阵列探测器的激活区，该基片的集成电路则利用 会聚光激发砷化镓铟二极管发光，其发射光波第二层平面石英基底两面的衍射元件引导到第三层面硅基底的阵列探测器上，经集成电路处理后激发二极管发光……依 次类推，得到处理后的信号。这种多层焦平面预处理器的每一层之间则利用微光学阵列实现互连耦合，它为传感器的微型化、集成化和智能化开辟了新的途径。 发展趋势 二元光学是建立在衍射理论、计算机辅助设计和微细加工技术基础上的光学领域的前沿科学之一，超精细结构衍射元件的设计与加工是发展二元光学的关键技术。二 元光学的发展不仅使光学系统的设计和加工工艺发生深刻的变革，而且其总体发展趋势是未来微光学、微电子学和微机械的集成技术和高性能的集成系统。

❸ 光学技术，什么是光学技术

指与光学有关的技术。如光学仪器、光学设计、光学测量、光学材料、薄膜光学、非线性光学、激光技术与激光器、导波光学、光纤与集成光学等。

❹ 公司性质光学制造是什么

光学技术制造光学产品的过程。根据查询相关信息资磨旦料显示，光学制造是指瞎指扰用光学技术制造光学产品的过程。它包括光学设计、光学装配和测试等步骤。光学制造在现代逗模工业中发挥着重要作用，因为它在生产高质量的光学产品方面具有优势。

❺ 专访｜万亿规模大市场，光学医疗器械如何跑赢

1960年5月16日，美国物理学家梅曼制造出了第一台激光器：红宝石激光器。为光的应用翻开崭新的一页。从那时起，光的功能不再局限在照明，开始进入通信、医疗、环保、能源等众多领域，推动人类的发展坐上了“高速列车”。

为了纪念梅曼制造的第一台红宝石激光器，联合国教科文组织将每年的5月16日设为“国际光日”，旨在昭彰光学与光子学的巨大影响力。

同样，光学技术也在不断赋能医疗器械领域，应用逐渐成熟且范围逐步扩大，显示出巨大的市场前景高亮。 围绕光学技术在医疗器械领域的应用现状和市场以及本土光学技术在医疗器械领域的机遇和挑战，感知芯视界对国家高性能医疗器械创新中心副研究员赫家烨博士进行专访。

编辑 感知芯视界

| 专访人物

国家高性能医疗器械创新中心副研究员赫家烨

赫家烨，博士，国家高性能医疗器械创新中心副研究员。2013年毕业于英国剑桥大学数学系。是英国剑桥大学、华威大学硕士，德国马克思普朗克研究所博士、博士后。先后在美国威斯康辛大学麦迪逊分校（UW-Madison）、Morgridge Institute for Research从事生物光学显微研究。其博士导师Jan Huisken为光片显微镜创始人，博士后指导Ralf Jungmann为DNA-PAINT 超分辨技术创始人。其博士期间，完成了多种模型生物的世界首次光片成像。

赫家烨2021年加入国家高性能医疗器械创新中心，开展新型病理光学成像检测仪器的技术攻关工作。短短2年时间， 其团队已完成了近10个核心专利和原理样机， 计划在一年内进行临床灶念嫌验证，实现国际前沿光学检验技术的国产化落地与产业转化。

独家专访

脱离临床应用场景，纯技术创新走不通

光学无处不在，太阳能的利用，激光的焊接和切割，芯片制造，电影的放映，光纤通信，光合作用，X光的应用和显微镜的应用等。在医疗领域，光学技术更是起着无可替代的作用。

医疗器械作为现代医疗的重要工具，在疾病的预防、诊断与治疗中发挥着极其重要的作用，其战略地位受到世界各国的高度重视，而光学技术又是高性能医疗器械的底层核心技术之一，赋能医疗器械产业繁荣发展。

国家高性能医疗器械创新中心（简称“国创中心”）诞生之初，便瞄准了光学技术在医疗器械中的多个应用方面，旨在突破技术壁垒，填补国内行业技术空白。

2020年4月，由迈瑞医疗、中国科学院深圳先进技术研究院、联影医疗、先健 科技 、哈尔滨工业大学等牵头组建成立了国家高性能医疗器械创新中心，聚焦高端医学影像、体外诊断、生物材料与植入器械、机器人与先进治疗、康复信息等多个方向，国创中心搭建了近2万平方米的共性技术研发平台。隐手

据赫家烨介绍，在国创中心，以光学技术为核心的医疗器械研究分为三个方向： 一是在体类光学成像仪器研究，比如内窥镜、眼科仪器、皮肤镜等；二是体外诊断领域，利用光学技术来做超灵敏单分子检测研究；三是医学影像类检测仪器研究，对一些离体的组织进行病理成像，用于辅助诊断。

谈到自研光学医疗器械，赫家烨说到最多的词是“ 科技 成果转化”。从技术革命的角度而言， 科技 成果转化确实是迫在眉睫。因为当下，全球范围内正在席卷新一轮 科技 革命和产业革命，迫切地需要把我国前沿技术从实验室带到产业应用上来。

据赫家烨介绍，目前这三个光学技术研究方向基本完成工程样机验证，后续将尽快与临床应用对接，有望在一年之内落地转化，实现产业化应用。

但科研成果走出实验室，拥抱产业化应用并非易事。赫家烨认为，目前在光学医疗器械方面的研发工作主要面临三个挑战：

首先是科研技术创新和临床需求不对等。 科研院所有很多高价值专利和技术，但无法转化应用于产业。产业需求方对于科研院所拥有什么样的核心技术也不了解。因此，当下的窘境是“一方有技术，一方需要技术，但他们没法精准衔接上。”

其次是不同医生对医疗器械有不同的具体需求，这对科研人员的要求是需要以一个学生的姿态从产业链上游“下放”到医疗机构，同医生深入探讨技术研发方向， 在最短时间内梳理和提炼出最具共性的临床需求，聚焦共性痛点提出针对性解决方案。

最后是在国产替代前提下， 一方面部分国产原件无法满足竞争性的指标要求。另一方面是国外产品部件又因疫情物流受限无法运到国内，导致研发进度受阻。 研发人员需要花不少精力去尝试哪些国产产品符合需求。赫家烨坦言，“这是一个漫长的寻求国产替代的过程，但意义重大。”

针对以上挑战，国创中心同样在不断发挥着承上启下的作用，旨在带动产业链上下游“动”起来。

具体来说，一方面国创中心积极梳理产业需求，并承担相应任务，若超过能力范围，则利用平台优势，帮助科研院所等技术方和产业需求方精准对接。

另一方面，自研医疗器械在项目立项以及进展的每个阶段，就建立了与临床医生的互动机制，将“实验室”设到医院去、设到病床边，确保医疗器械的研发以临床需求为源头，实实在在解决临床应用场景的痛点。

赫家烨进一步强调， “临床应用场景面对的是患者，科研人员需要考虑到医疗器械实用性、稳定性、成本等综合因素进行技术开发，以纯技术创新为源头去寻找临床出口行不通”。

独家专访

光学技术应用广泛 本土品牌快速崛起

近年来，光学技术在医疗器械领域的应用已呈现出强大功能。据赫家烨介绍，关于光学医疗器械的具体产品主要分为两类。

一种是以光学技术为核心的医疗仪器， 光学成像类仪器有手术显微镜、离体组织成像显微仪器、内窥镜、近红外光的脑成像仪器等；光学检测类仪器主要利用光学技术进行分子信号读取，比如核酸仪荧光PCR、测序仪以及一些单分子检测仪器等。

另一种是以光学技术为辅助的医疗器械， 比如当下火热的手术机器人，当中很重要的模块就是利用光学技术中的双目视觉来帮助医生精准定位病灶区域位置和方向，提高手术精度。另外还有传感类、可穿戴式监护类仪器等光学相关产品。

随着我国经济的不断发展以及生活水平的不断提高，人们对医疗保健的意识逐渐增强，因此对于医疗器械产品的需求也在不断地攀升，使得国内医疗器械市场表现突出。

截至2020年，中国医疗器械市场规模约为7341亿元，同比增长18.3%，接近全球医疗器械增速的4倍，维持在较高的增长水平， 预计未来5年，器械领域市场规模年均复合增长率约为14%，至2023年将突破万亿。

市场需求强劲的同时，政府也在不断发布政策推动医疗器械产业发展。2016年以来政策推出的进度显着加快，进一步规范市场、鼓励投资和 科技 创新。 这无疑为本土企业的加速成长注入一剂强心剂。

当前，行业中涌现出了一批优秀的企业，以联影、迈瑞医疗、乐普医疗、东软医疗等为代表的国内医疗器械企业越来越多的参与到全球竞争之中。

细分领域中的光学医疗器械也不乏一众佼佼者， 比如首创国内高速3D内窥OCT影像系统 的中科微光、内窥镜组件畅销海外市场的海泰新光、国产眼科医疗器械领跑者莫廷 以及具备高端显微镜生产能力的本土优秀企业永新光学、麦克奥迪、舜宇光学等。

赫家烨对此评价称，“这些注重研发投入的光学医疗器械本土企业已有一定的市场规模，且非常具有潜力，技术水平已经达到了很高的水准，研发水平也处在国际前沿。”

独家专访

创新水平“并跑” 产业实力“掉队”待解

光学医疗器械是典型的高新技术产业，最显着的特点是技术应用密集、学科交叉广泛。 历经多年培育，我国光学医疗器械产业和创新企业步入发展快车道，但仍存一些挑战待解。

据公开数据表明，欧美进口品牌占据了我国中高端医疗器械市场的80%。国外产品如呼吸机、高端X光CT、磁共振诊断仪、纤维内窥镜、手术机器人、体外膜肺氧合（ECMO）等高端医疗器械在国内占据我国三级医院的主要市场。甚至有些高端医疗器械的核心部件国内还不能生产，需要依赖进口。

本土产业研发水平和国际一流并跑，缘何产业发展没有跟上“步伐”？赫家烨认为，我国医疗器械高端领域冲出突围面临着多个制约因素，主要体现三个方面 ：

第一是国内外工艺和产业链差别导致研发成本不对等。他举例称，“如果开发一个内窥镜的前端光学探头，国外厂商可能短期内只需要几个人的团队就能完成，而国内要几十人的团队去深耕关键技术一到两年的时间，才有可能把这个小部件做到能够生产的程度。”

第二是本土厂商市场份额小，在经济条件受约束的条件下，创新意愿面临选择题：到底是投入更多资金去突破某项细分领域技术，只为拓宽产品线，还是只做一些技术门槛更低的光学医疗器械，只为可以尽快形成规模化产品投入市场？

“如果是处在成熟的产业链和技术体系中，相信本土厂商也会愿意去布局一些新赛道，攻关一些细分领域的新技术，因为这些研发成本是可以接受的。”赫家烨进一步分析称。

第三是本土光学医疗器械产业面临的挑战，不仅是能否实现国产替代，更重要的是实现国产替代后，能否保证产品成本和高水准的性能、用户体验等综合指标。

作为关系国计民生的重要战略产业，医疗器械高端市场被跨国企业垄断、关键核心技术受制于人的局面，亟待打破。近几年，国家和各地相关政策一直在为医疗器械的国产替代提供众多支持。

在2021年，国家财政部及工信部联合发布的《政府采购进口产品审核指导标准》（2021年版）的通知明确规定了政府机构（事业单位）采购国产医疗器械及仪器的比例要求，其中涉及到137种医疗器械全部要求100%采购国产等。

今年以来多省发布文件，进一步收紧政府采购进口产品“缺口”，推动光学医疗器械在内的国产医疗设备实现高速发展。

赫家烨对本土光学医疗器械的成长同样充满信心，“一方面，在强大的政策导向下，国产医疗器械将不断深入医疗机构，通过越来越多的用户体验后，加速技术创新和升级换代。另一方面，高端领域的光学成像探测器、光学检测芯片、光纤和激光器光源等方面已取得一定的自主创新成果，由点带面逐步突破核心部件依赖进口的被动局面指日可待。”

独家专访

结语

好风凭借力，赶超正当时！市场需求持续旺盛、国家多举措持续释放政策红利、前沿创新技术层出不穷……以光学为代表的医疗器械国产化替代来势汹涌。随着国产替代的深入展开，本土创新企业无疑会迎来发展的黄金期。

❻ 光学薄膜的制备技术及发展前景

光学薄膜技术是一门交叉性很强的学科，它涉及到光电技术、真空技术、材料科学、精密机械制造、计算机技术、自动控制技术等领域。光学薄膜是一类重要的光学元件，它广泛地应用于现代光学光电子学、光学工程以及其他相关的科 学技术领域。它不仅能改善系统性能(如减反、滤波)，而且是满足设计目标的必要手段。光学薄膜可分光透射，分光反射，分光吸收以及改变光的偏振状态或相位，用作各种反射膜，增透膜和干涉滤光片，它们赋予光学元件各种使用性能，对光学仪器的质量起着重要或决定性的作用。

科学家曾经预言21世纪是光子世纪。21世纪初光电子技术迅速发展，光学薄膜器件的应用向着性能要求和技术难度更高、应用范围和知识领域更广、器件种类和需求数量更多的方向迅猛发展。光学薄膜技术的发展对促进和推动科学技术现代化和仪器微型化起着十分重要的作用，光学薄膜在各个新兴科学技术中都得到了广泛的应用。

一、光学薄膜的制造技术

光学薄膜可以采用物理气相沉积（PVD)、化学气相沉积（CVD)和化学液相沉积（CLD）三种技术来制备。

1、物理气相沉积（PVD）

PVD需要使用真空镀膜机，制造成本高，但膜层厚度可以精确控制，膜层强度好，目前已被广泛采用。在PVD法中，根据膜料气化方式的不同，又分为热蒸发、溅射、离子镀及离子辅助镀技术。其中，光学薄膜主要采用热蒸发及离子辅助镀技术制造，溅射及离子镀技术用于光学薄膜制造的工艺是近几年才开始的。

1.1热蒸发

光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造，此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展，但是真空热蒸发依然是最好纳主要的沉积手段，当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。 在真空室中，加热蒸发容器中待形成膜的原材料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到固体（称为衬底或基片）表面，凝结形成固态薄膜的方法。

热蒸发的三种基本过程：由凝聚相转变为气相的相变过程；气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输，即这些粒子在环境气氛中的飞行过程；蒸发原子或分子在基片表面的沉积过程。

1.2溅射

溅射指用高速正离子轰击膜料表面，通过动量传递，使其旦顷分子或原子获得足

够的动能而从靶表面逸出（溅射），在被镀件表面凝聚成膜。

与蒸发镀膜相比，其优点是：膜层在基片上的附着力强，膜层纯度高，可同时溅射不同成分的合金膜或化合物；缺点是：需制备专用膜料靶，靶利用率低。

溅射的方式有三种：二级溅射、三级/四级溅射、射频溅射。

1.3离子镀

离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击模袜陆获得致密膜层的双优效果，离子镀膜层附着力强、致密。离子镀常见类型:蒸发源和离化方式。

特点：

a、膜附着力强。这是由注入和溅射所致。

b、绕镀性好。原理上，电力线所到之处皆可镀上膜层，有利于面形复杂零件膜层的镀制。

c、膜层致密。溅射破坏了膜层柱状结构的形成。

d、成膜速率高。与热蒸发的成膜速率相当。

e、可在任何材料的工作上镀膜。绝缘体可施加高频电场。

1.4粒子辅助镀

在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器—离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构(聚集密度接近于1)，使膜层的稳定性提高，达到改善膜层光学和机械性能。

离子辅助镀技术与离子镀技术相比，薄膜的光学性能更佳，膜层的吸收减少，波长漂移极小，牢固度好，该技术适合室温基底和二氧化锆、二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制，也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制。

2、化学气相沉积（CVD）

化学气相沉积就是利用气态先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术。

CVD一般需要较高的沉积温度，而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物，在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。但CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。

3、化学液相沉积（CLD）

CLD工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，还存在废水废气造成的污染问题，已很少使用。

二、光学薄膜的种类

用光学功能薄膜制成的种类繁多的光学薄膜器件，已成为光学系统、光学仪器中不可缺少的重要部件。其应用已从传统的光学仪器发展到天文物理、航天、激光、电工、通信、材料、建筑、生物医学、红外物理、农业等诸多技术领域。

分为 ： 基本光学薄膜、控光薄膜、光学薄膜材料

1、基本光学薄膜

基本光学薄膜是指能够实现分光透射、分光反射、分光吸收和改变光的偏振状态或相位，可用于各种反射膜、增透膜和干涉滤波片的薄膜，它赋予光学元件各种使用性能，对保证光学仪器的质量起到决定性的作。

1.1减反膜（增透膜）

减反膜是用来减少光学元件表面反射损失的一种功能薄膜。它可以有单层和多层膜系构成。单层膜能使某一波长的反射率为零，多层膜在某一波段具有实际为零的反射率。在应用中，由于条件和应用对象不同，其所用的减反膜的类型与诸多因素有关，例如基片材料、波长领域、所需特征及成本等。

a、单层减反膜

为减少光的反射消耗，增大光线的透射率，常在玻璃的表面上沉积一层减反膜。其原理是光的干涉现象。只要膜的折射率小于玻璃基片的折射率，就能都实现光的减反射作用。

b、多层减反膜

多层减反膜主要是为了改进单层减反膜的不足，进一步提高减反膜的效果，因而采用增加膜层层数的措施。

1.2反射膜

反射膜的作用与减反膜相反，它是要求把大部分或几乎是全部入射光反射回去。如光学仪器、激光器、波导管、 汽车 、灯具的反射镜，都需要沉积镀制反射薄膜。反射膜有金属膜和介质膜两种

a、金属反射膜

金属反射膜具有很高的反射率和一定的吸收能力。金属高反射膜仅用于对膜的吸收损耗没有特殊要求的场合。

b、介质反射膜

金属高反射膜的吸收损失较大，在某些应用中，如多光束干涉仪、高质量激光器的反射膜，就要求沉积低吸收、高反射的全介质高反射膜。

2、控光薄膜

控光薄膜分为阳光控制膜、低辐射率膜、光学性能可变换膜三种 。

2.1、阳光控制膜

在玻璃上镀上一层光学薄膜，使玻璃对太阳光中的可见光部分有较高的透射率，而对太阳光中的红外部分有较高的反射率，并对太阳光中的紫外线部分有很高的吸收率。将它制成阳光镀膜幕墙玻璃，就能保证白天建筑物内有足够的亮度等等

2.2、低辐射率膜

在玻璃的表面镀制一层低辐射系数的薄膜，称为低辐射率膜，俗称隔热膜，它对红外线有较高的反射率。

2.3、光学性能可变换膜

光学性能可变换膜是指物质在外界环境影响下产生一种对光反应的改变，在一定外界条件（热、光、电）下，使它改变颜色并能复原，这种变色膜是一类有广阔应用前景的光学功能材料。

3、光学薄膜材料

3.1、金属和合金

金属和合金是较为广泛的薄膜，具有反射率高、截止带宽、中性好、偏振效应小以及吸收可以改变等特点，在一些特殊用途的膜系中，它们有特别重要的作用。

3.2、化合物（电介质）

化合物是有重要用途并广泛应用的光学薄膜，主要有：卤化物、氧化物、硫化物和硒化物。

3.3、半导体

半导体材料在近红外和远红外区透明，是一类重要的光学薄膜材料。在光学薄膜中使用最普遍的半导体材料是硅和锗。

三、光学薄膜研究的趋势

综合国内外光学及光学薄膜的研究现状，光学薄膜的研究呈现以下几个发展趋势：

1、继续重视对传统光学仪器中光学薄膜应用的研究和开发，提高薄膜的光学质量，研究大面积镀膜技术及其应用；

2、开发与新型精密光学仪器及光电子器件要求相适应的光学薄膜及其材料的制备方法，以满足现代光学、空间技术、 军事技术和全光网络技术日益迫切的需要；

3、开发极端光谱条件下的光学薄膜，如超窄带密集型波分复用滤波片，软X射线膜，高功率激光膜等的制备技术；

4、开发与环境保护息息相关的“绿色光学薄膜”，实现光能与人类 健康 需要的相互协调；

5、研究光学薄膜的材料物理、成膜过程的原位观察，实现镀膜过程的自动控制和超快速低温镀膜。

时至今日，光学薄膜已获得很大的发展，光学薄膜的生产已逐步走向系列化、 程序化和专业化，但是，在光学薄膜的研究中还有不少问题有待进一步解决， 光学薄膜现有的水平还需要进一步提高。科学家曾预言21世纪是光子世纪，而光学薄膜作为传输光子并实现其各种功能的重要载体，必然会在光学、光电子学及光子学获得突破性发展的同时，得到进一步的繁荣和发展。

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❼ 乘光而行，揭秘小米光学创新

“光”是摄影中的灵魂，有人称摄影就是“用光进行的绘画”，而记录光的技术——光学技术，是摄影的重要基础。本期我们采访了小米光学团队，带大家一起了解手机光学技术，以及背后工程师们对光学创新的所思所想。

1839年，达盖尔银盐摄影术的诞生，让人类找到了比绘画方式更快捷的方式记录，凝固人眼所见。

此后近百年时间里，人们一直在寻求将拍摄影像的器材小型化、便捷化进行 探索 。可以说，相机摄影史就是一部光学创新史，而光学是摄影艺术殿堂的重要基石。

例如在1914年，奥斯卡·巴纳克使用徕卡原型机Ur-Leica拍摄的威兹勒（Wetzlar）小镇的街景，照片命名为《韦次拉尔的铁矿广场》判蚂伍。这也标志着相机走向了35mm为主的时代，摄影史上最广为人知的照片，如经典摄影作品《胜利之吻》也是从这个时代开始。

伴随着时代的进步，相机从最初35mm胶片发展到了数码相机时代，但技术的进步并未停止，在过去十年时间里，手机摄影蓬勃兴起，这也让摄影光学延伸出了全新的第二条创新曲线——手机光学。

“仅以手机镜头光学举例，现在国内企业的综合实力越来越强，甚至已经赶超绝大多数的国外大公司。”小米相机部光学专家 YIN 说，随着竞争日趋激烈，国内品牌每年定制的镜头越来越多，技术难度越来越高，由此也推动了中国手机镜头光学的飞跃进步。

拿下6项首创

敢为行业先

2016年，小米相机部组建了全新的光学团队，广罗顶尖人才，并组建了在美国、日本、欧洲等地的海外研发团队。这一年，小米首次遭遇创业史上的销量滑坡危机。埋头钻研、苦练内功，也就成为了团队每个人内心深处的一团火。

随着持续的研发投入与团队的不懈努力，小米光学团队逐步打开了局面，近三年来他们拿下了6项行业首创和首发，敢捅天花板、敢为行业先也成为了光学团队的最鲜明特色：

2019年2月，小米9透明至尊版首创最大光圈F1.47的7P镜头，支持超广角、微距拍摄，开启手机摄影全新视野；

2019年11月，小米CC9 Pro尊享版搭载1亿像素镜头，并率先发布8P镜头；掘或

2019年12月，Redmi K30 5G首创行业最小前置镜头，实现了业界难以置信的4.38mm 小孔径；

2020年11月，小米开发者大会MIDC 2020首发自研的“伸缩式大光圈镜头”技术；

2021年3月，小米MIX Fold首发液态镜头，实现了长焦与微距一镜兼顾；同期发布的小米11Pro和Ultra首发搭载了1/1.12英寸的三星GN2大底传感器，将手机CMOS尺寸推到了接近一英寸的级别。

“小米在光学研发上的投入非常大，处在行业最前列的水准。”YIN介绍说，小米的每个光学实验室都采购了目前最先进的光学测量设备，能够测量各种光学镜头的全方位性能表现，尤其在可靠性、杂光鬼影等方面做深入测量。

在他看来，小米光学之所以能够做到敢为天下先，率先 探索 新技术、新工艺，背后最宝贵的财富是强大的研发团队。他们都是行业顶尖级的专业，不少人在国内外各大光学厂商效力数十年，有丰富的光学理论和实际经验，对光学、力学、流动学、机械结构、电子等领域都有全面的知识领域覆盖。

角逐新时代

从技术狂奔到体验致胜

随着近几年手机影像技术的高速发展，从大底、镜头设计、镀膜，到多主摄、变焦、防抖等各个细分领域，手机影像的光学赛道上千帆竞发，角逐日趋激烈。

与传统数码相机不同，手机可谓看作是一个“多媒体+互联网+通话+影像”的一个集合体，再加上手机体积的先天限制，让手机内部空间变得“寸土寸金”，在如何保证不改变手机形态上，最大化提升手机影像能力？除了感光元件、ISP以及配套的软件算法外，手机镜头的光学素质表现有着同等重要的地位。

“保证持续领先的竞争力，就需要在手机镜头光学性能和镜物橡头功能两方面进行提升。”YIN表示在光学性能方面，主要聚焦在镜头的大光圈、高解析力、低色散、消除杂散光上，而在镜头功能方面，要尽可能的覆盖多焦段光学镜头，增加手机拍照的可玩性，满足消费者所有拍摄需求。

对小米光学团队而言，最重要的已不是驾熟就轻的单点突破，而是将多点的创新融会贯通，构建体验致胜的综合实力。

例如，在手机整个镜头模组不断增加的同时，如何与大底传感器实现更完美的匹配。在小米10 Pro中，手机主摄的影像系统采用了尺寸更大的1/1.33英寸、1.08亿像素的大尺寸传感器，小米光学团队通过大量的测试将8P镜头模组与大尺寸传感器完美匹配，而f/1.6的大光圈带来的极高的进光量，镜头的光学素质也保证相机即使在1.08亿全像素拍摄时，依然可以让照片呈现出细腻的色彩层次以及丰富画面细节。

在YIN看来，手机影像背后是一个复杂而又严谨的技术过程，手机成像的好坏，除了光学镜头素质之外，还有处理器、ISP、软件算法、AI算法等等，多方技术的配合，才能得到一张让用户看起来满意的照片。

比如，目前多镜头协同拍摄可以解决手机数码变焦带来的画质下降难题，但处理性能的提升以及AI算法的进化，也对镜头品质、光学设计提出了高可靠性的新挑战，光学工程师们需要在提升镜头品质的同时，尽可能降低制造公差带来的影响。

为此，小米光学团队研发出了一套光学系统评测软件，以此来平衡各种因素对整个光学系统的影响到底是多少，也可以根据用户的反馈，对各种因素加以不同的权重，来让光学设计做相应的侧重。

从技术狂奔到注重综合体验，同时沉淀手机光学的评价标准，小米光学创新正在为小米高端化以及移动影像的全面升级，夯实基础、筑牢根基。

创新不止

新惊喜即将到来

手机光学不断逼近专业相机的征程，要走多远，未来还有哪些值得期待的新突破？

在YIN 看来 ，未来手机镜头的创新会在计算光学、平面光学(IR、Cover Glass、棱镜)、几何光学（潜望、折射）、物理光学（DOE衍射原件、Mate lens、纳米压印）等多方面持续发力；同时还会在光学材料、镀膜材料和工艺，组装设备、制造工艺以及成本上进行突破，这些创新都将为手机摄影带来全新的体验。

在这场激动人心的演进浪潮中，并非每次创新都能够捅破天花板，一举改写移动摄影格局，但每次创新都有它 探索 的意义。唯有创新不止，手机光学才能真正惠及用户，带来前所未有的影像体验。

今年5月，小米宣布与徕卡达成影像战略合作。这次合作深度空前，从光学、成像、图像处理、体验等智能手机影像全链路，实现了双方影像能力的全面融合。对小米光学团队而言，这是一次全新的机遇，可以与百年影像品牌一起，联手 探索 手机光学的前沿领域。

现在，小米光学团队已经为7月新品的发布做好了最充足的准备，光学新惊喜也将向每一位米粉呈现，敬请期待。

❽ 腾景科技：立足光学核心技术 突破下游消费类市场

在光学光电的企业圈子里，腾景 科技 属于年轻的一拨。2013年腾景 科技 组建，2019年股份公司纯灶亩设立，2021年3月，成立不到8年时间，公司即登陆科创板。

借力科创板平台，腾景 科技 坚持技术创新战略，加速拓展下游应用领域。上市以来，公司在衍射技术的研发中取得重大进展，为光通讯、工业激光、车载、AR等热门应用领域开发关键元器件。

上市推动技术向前发展

腾景 科技 位于福州市马尾区，当地光学光电企业聚集。

余洪瑞本科就读于清华大学应用物理专业，硕士毕业于中科院福建物构所，此后便一直扎根于福州的光学产业，积累了近三十年光电子元器件企业管理经验。

采访时，余洪瑞身穿一件印有“Optowide”(公司logo)的白衬衫，气质温和，语速平缓，当聊到行业技术话题时才会上扬语调。言谈举止正如外界对他的印象——学者型企业家。

“做森选择创业是我们想在企业发展上更具自主性。”余洪瑞说。

核心研发团队是一家企业技术能力的重要体现。腾景 科技 的多位高管具有深厚技术背景：另一位创始人王启平毕业于中科院长光所，有着近三十年光学薄膜领域技术积淀；首席技术官GANZHOU博士毕业于清华物理系，在美国获得光学博士学位，曾为美国加州理工学院访问教授，擅长于激光传感、器件及系统集成领域。

“科创板是市场瞩目的板块，公司上市后知名度变高了，客户和供应商对我们的信心更足了。通过上市直接融资，能投入到研发上的资源更多了。”余洪瑞表示。

腾景 科技 自成立便注重光学底层技术的开发，现已建立“光学薄膜类技术”、“精密光学类技术”、“模压玻璃非球面类技术”、“光纤器件类技术”四大类核心技术平台，涵盖了光电子元器件制造的主要环节。上市后，公司又规划建设衍射光学类技术、光机集成与测试类技术等，不断衍生开发高端、高性能的精密光学元器件产品，并对相关制造工艺进行迭代升级。

“科创板企业一定要技术过硬，一定要在自己的主业里技术领先，腾景不属于那种爆发型的公司，但我们一直按着既定的技术路线、产品路线往前推进，一步步往前走。”余洪瑞说。

去年，腾景 科技 研发投入达2479.60万元，同比增长逾24%。研发投入占营收比重达8.19%，今年一季度，该比例进一步提升至9.22%。

余洪瑞还介绍，公司通常与大客户深度合作，在客户产品研发阶段即开始介入参与，这意味着，公司进入客户的供应链不易，出去同样不易，客户流失率较低。

腾景 科技 的业务模式也主要采取定制化方式，公司在光通信和光纤激光领域均积累了一批大客户资源，其中不乏Lumentum、Finisar等全球知名企业。

营收规模持续扩大

腾景 科技 处于光通信、光纤激光产业链的上游。上市以来，腾景 科技 积极进行市场开拓，业务规模持续扩大。

“去年公司股票在科创板上市，公司的资本实力和品牌影响力得到了进一步增强。公司自建厂房竣工，完成验收、产线搬迁，订单交付能力显着提升，未来产能也得到有效保障。”腾景 科技 表示。

2021年，腾景 科技 实现营业收入约3亿元，较上年同期增长12.44%，其中，光纤激光领域营收占比为55.45%；光通信领域营收比重为41.70%。

此外，分地区看，面对新冠肺炎疫情反复及国际贸易环境变化的不利影响，腾景 科技 的海外业务仍实现增长。

去年，腾景 科技 的海外收入为6662万元，同比增长约9%。不过，该部分业务营收占比有所下滑。余洪瑞表示，海外业务因为受到疫情的影响，产品现场认证受阻，拓展进度低于预期。

“未来公司将加强对北美和欧洲市场开拓，争取把国外销售比例恢复到疫情前水平。”余洪瑞表示。

从利润率水平看，腾景 科技 去年海外收入的毛利率达到45%，远高于国内业务约29%的毛利率水平。

就海外业务拓展，余洪瑞还介绍，腾景 科技 今年在美国设立子公司，建立销售服务中心，向北美地区提供光学元器件产品销售和服务。

今年一季度，腾景 科技 营业收入达7788万元，同比增长近38%；净利润约1036万元，同比增幅约36%。

从客户的订单情况来看，年初至今，光通信元器件市场需求仍然延续2021年下半年平稳复苏的势头；光纤激光元器件市场需求良好。

今年2月，国家全面启动了“东数西算”工程，拟通过构建数据中心辩粗、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，将东部算力需求有序引导到西部，优化数据中心建设布局，促进东西部协同联动。

腾景 科技 介绍，光通信网络是信息基础设施重要组成和关键承载底座，“东数西算”重大工程的启动实施，将对光通信领域的高速光模块和光器件产生积极作用，将有力促进上游光电子元器件产业加速发展。

突破车载光学

和AR领域

光电子元器件的发展很大程度上取决于下游应用领域的需求。上市前，腾景 科技 的产品主要应用于工业类场景。上市后，公司发展衍射光学类技术的同时，积极向下游消费类光学市场拓展。

争取在车载光学和AR领域有所突破，已被列为腾景 科技 今年的经营重点。

随着自动驾驶从L1、L2向L3、L4、L5进阶，车载光学行业迎来重大的发展机遇。其中，激光雷达是备受市场期待的应用领域。

目前，自动驾驶系统感知主要有两条路线，一是以特斯拉为代表的视觉路线，另外就是激光雷达路线。

“今年激光雷达市场火热，整个行业相当于迈了一大步，普通乘用车的自动驾驶预计没那么快，在物流、港口、矿山等某些特殊应用上可能会快一点，但长远看还是比较看好的一个方向。”余洪瑞表示。

腾景 科技 主要向部分激光雷达客户提供透镜、窗口片、滤光片、棱镜、反射镜等精密光学元件，应用于激光雷达光路传输的系统中。在公司看来，激光雷达是智能驾驶技术的核心感知器件，感知作为智能驾驶的先决条件，其探测精度、广度与速度直接影响智能驾驶的行驶安全，精密光学元件在激光雷达光学系统中发挥着重要作用。基于此，随着国家智能 汽车 创新发展战略的推进，光电子元器件行业将迎来更广阔的市场空间。

此外，精密光学是AR应用的关键支撑技术之一。腾景 科技 开发的精密光学元件，即可应用于AR等新兴消费电子产品。

腾景 科技 认为，AR技术与行业应用的融合正在进入加速期，AR设备渗透率将持续提升。精密光学元器件、光学系统作为AR设备实现优质成像效果和良好用户体验的核心组件，已发展出较多类型，但每种类型均未成熟。随着阵列光波导、衍射光波导等AR设备光学元器件相关技术的发展和进化等，AR显示设备向更轻、更薄、更智能的方向发展。

据悉，腾景 科技 在激光雷达和AR应用领域的业务拓展正稳步推进中，量产时间将取决于客户验证情况及下游终端的需求情况。