光與未來生活

李焱

基于光學全息等技術的真三維高清顯示，不需要戴眼鏡就能直接觀看，色彩更豐富，立體效果更逼真，真正做到身臨其境。這種技術還可用于醫療培訓、軍事仿真和態勢感知中。

有機發光二極管（OLED）制造的顯示器可以更大、更薄、更節能，與柔性基板結合，顯示屏可以折疊和展開，甚至可以集成到衣服上。

隨著納米光子學的發展，光刻技術讓芯片體積更小、功能更大。將納米光源、光子回路和電子電路無縫集成，將極大地增強互聯網的信息傳輸和處理能力。未來10年，網絡流量還會增加百倍，高質量的視頻聊天將不再有距離感。數據存儲也許采用光誘導熱輔助磁記錄技術，存儲密度更高。

光伏發電和光伏電池成本降低，會在更大范圍內提供更加廉價的清潔能源，甚至汽車和小型飛機也可以靠光伏動力行駛和飛行。如果激光慣性約束核聚變點火成功，我們就可以人造“小太陽”，一定程度上解決人類面臨的能源危機。

固態照明技術綠色環保，日趨廉價。高效發光二極管和“21世紀燈泡”將會廣泛使用，傳統的燈泡恐怕要到博物館才能看到。

飛秒激光高精度微加工技術已用于半導體、金屬等復合材料的加工，未來在航空航天領域的大型數字化加工和新型紅外隱身微納材料加工中必將大有作為。

先進制造技術的進步，將擴大高精度非球面透鏡的應用范圍，改善光數據存儲、光刻和天文觀察系統的性能。

光學傳感器等傳感系統將成為在情報、監視和偵察領域爭奪主導地位的下一個“戰場”，高性能激光武器將引發新一輪軍事革命，合成孔徑激光雷達將大顯神通。集成光電子電路蓄勢待發，將會為光學系統帶來史無前例的能力提升，光子比電子更抗電磁干擾，更有利于國防應用。

光帶給我們生命，光帶給世界美麗。人類在追問光的本性過程中，發展了光基技術，提高了我們的生活質量，改變了我們的生活方式。人類認識世界的每一次飛躍都不開光學的進步。人類從認識光，到利用光，再到駕馭光，這一過程推動著人類文明向前發展。

縱觀人類文明發展史，科學技術的每一次飛躍都得益于更精密、更靈敏的測量方法的涌現，而光和光基技術在時間、空間、速度、頻譜、強度等多個方面提供了前所未有的極端條件，勢必在信息、能源、健康、先進制造、國家安全、文化生活等重要領域發揮越來越重要的作用。也許在不久的未來，我們就會體驗到以下的技術革新。

21世紀，人們的醫療理念從治病為主轉變為預防為主，疾病的早期診斷尤為重要。新型光源和材料、成像設備、微流體技術和檢測方法將顯著提高生物醫學光學儀器的速度、靈敏度和精確度，造福人類。

單鏈DNA合成過程中的單分子熒光檢測可以在很短的時間內完成30億個堿基對的測序，幫助識別遺傳編碼中的疾病傾向，從而在發生嚴重病變前就采取預防措施。

將高分辨定量熒光顯微鏡和微流控技術與機器人技術結合，采用激光掃描高速分析血清中的特異性蛋白，研究與減緩腫瘤生長藥物的相互作用，有可能極大地加快藥物研發過程并降低成本。

通過雙光子成像探測單個神經元或神經元組，神經科學家可以激活或停用特定的神經回路，觀察整個神經回路對其的響應，從而重建復雜大腦的神經回路。

激光3D打印技術將大行其道，將來有可能打印復雜結構甚至人體器官。

全球定位系統GPS目前幾乎應用于每一部手機中，其定位精度取決于工作在微波頻率的原子鐘計時精度。銫原子鐘的精確度達到2000萬年不差1秒，定位精度將達到厘米量級。如果采用工作在光頻的“光鐘”，計時和定位精度又會提升超百倍。

光和光基技術的迅猛發展，正在將許多幻想變成現實。表面等離激元光學和超材料的發展可以制造出“完美透鏡”和“隱形斗篷”;激光冷卻將會產生接近絕對零度的超冷低溫;“超快相機”可以拍攝原子內部的電子運動;超強激光將會產生超高溫超高壓的等離子體，來模擬宇宙“大爆炸”;基于糾纏光子的量子態隱形傳輸走向應用，量子“星際穿越”將不再神秘……

光還會給我們的未來生活帶來哪些驚喜，讓我們拭目以待！

（責任編輯/冷林蔚）