近年来，光学原子钟取得了巨大的飞跃，一些实验达到了10-18水平的不确定性。同步时钟网络和在极端和遥远环境中运行的可移动时钟的发展将允许基于不同原子标准或放置在不同位置的时钟进行比较。这样的网络将使相对论大地测量、基础物理测试、暗物质搜索等成为可能。然而，领先的中性原子光学时钟工作波长为698 nm（Sr）和578 nm（Yb）。这些波长的光在光纤中被强烈衰减，对远距离时间传输提出了挑战。这些波长也不利于构建作为光学时钟基本组成部分的超稳定激光器。为了解决这个问题，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的研究人员开发了一种新型的激光冷却中性原子光学原子钟，可以在电信波段工作。杠杆原子跃迁很窄，黑体辐射位移比碱土原子小得多，并且二次塞曼位移很小。此外，过渡波长位于光纤通信标准的低损耗S、C和L波段，允许时钟与强大的激光技术和光学放大器集成。此外，研究人员通过广泛的研究确定了魔陷波长，并提出了克服磁偶极相互作用的方法。总之，这些功能支持跨大陆距离的光纤连接地面时钟网络的发展。

这项技术围绕光学相干层析成像（OCT）展开，OCT是一种无创成像方法，可提供组织微观结构和血流的详细横截面图像。OCT采用时域（TDOCT）或傅里叶域（FDOCT）方法，而FDOCT具有更高的灵敏度和速度。多普勒OCT将多普勒原理与OCT相结合，同时显示组织结构和血流。此外，偏振敏感OCT检测组织双折射。先进的方法旨在提高多普勒OCT的速度和灵敏度，这对眼科疾病和癌症诊断等各种临床应用至关重要。扫描源FDOCT系统通过增加范围和灵敏度进一步提高成像能力。总的来说，这项技术代表了生物医学成像的重大进步，为组织生理学的结构和功能方面提供了见解。

加州大学欧文分校（UC Irvine）的研究人员开发了一种新的3D打印自由形式硅玻璃材料的方法，该方法可以在比现有技术温和得多的条件下生产出纯度、光学清晰度和机械强度无与伦比的产品。这种新的处理方法有潜力通过开发基于硅的微系统，从根本上改变微系统技术。

本专利申请描述了使用非线性光学成像系统对人体皮肤细胞免疫反应进行无创、无标签成像的方法。

所公开的方法提供了一种稳健的方法来准确量化不同肤色的皮肤光学特性，有助于改善皮肤科的诊断、监测和治疗。

诊断视网膜疾病影响全球2亿多人，需要对视网膜组织的结构和功能进行昂贵而复杂的分析。最近，UCI开发了一种训练算法，该算法首次能够从使用更普通、更便宜的光学元件收集的图像中评估组织健康状况。

加州大学戴维斯分校（University of California，Davis）的研究人员开发出了层状2D MoS2纳米结构，通过嵌入过渡金属原子和过渡后金属原子，特别是铜和锡，改善了其光交互特性。

高光谱成像（HSI）是一种新兴的医学应用成像方式，特别是在疾病诊断和图像引导手术中。HSI获取一个称为超立方体的三维数据集，具有两个空间维度和一个光谱维度。HSI获得的空间分辨光谱成像提供了有关组织生理学、形态学和成分的诊断信息。加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）的研究人员开发了一种新方法，使用一对飞秒中红外和可见光激发脉冲来区分发色团，包括分子和量子点，这些发色团具有几乎相同的发射光谱，在三维空间中使用多重条件。 

体积添加剂制造和还原聚合3D打印方法通过光聚合快速固化自由物体，但除了转化度（DOC）外，还存在局部温度升高的问题。产生的热量会严重影响印刷过程，因为它会自动加速聚合反应，触发对流，并导致光学畸变。因此，温度测量和转换状态监测对于制定缓解策略和实施过程控制至关重要。传统的红外成像存在测量信号传输受限、材料依赖性吸收以及其他物体发射的高背景信号等诸多缺点。因此，不存在可行的三维立体打印温度和DOC监测方法。为了抓住这个机会，加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种层析成像技术，可以检测体积打印过程中温度和DOC的时空演变。本发明为体积测量系统的开发奠定了基础，该系统能够唯一地解决体积打印中的温度和DOC问题。这种新颖的伯克利测量系统被设想为现有制造技术的集成工具，例如计算轴向光刻（CAL，技术ID#28754），以及商业生物制造、通用流体动力学等的新研究工具。

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光子集成电路（PIC）因其紧凑的尺寸、相位稳定性，可以在半导体铸造厂以低成本大规模生产，已成为许多领域令人鼓舞的平台。因此，在离子阱量子计算、原子钟、光镊等方面，已经证明了PIC支持的波导到自由空间光束传输。光栅耦合器是常用的，因为通过精心设计，它们可以从波导输入到自由空间中产生衍射光聚焦点。然而，它们有许多缺点——它们的光学带宽窄，效率有限，对光偏振敏感，发射角对制造变化敏感。量子系统需要将多个波长（通常跨越近紫外（NUV）、可见光和近红外（NIR）光谱）稳定地传输到PIC上方数十至数百微米的多个位置。这一要求加剧了光栅耦合器的缺陷；它们的单波长操作需要每个单元有多个光栅。随着需要制造更多光栅，制造差异对器件性能的影响更大。加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的研究人员设计了一种新的方法和设备，以低损耗、宽带的方式将光从平面内波导传输到平面外自由空间光束。特别是，该设备用于控制囚禁离子量子计算机中的量子比特，但一般来说，该系统适用于其他集成束传输应用。

简要说明不可用

三维光学点云的动态图案已成为许多应用中体积处理的关键实现技术。在生物显微镜的背景下，3D点云图案被用于与细胞集成的无创全光接口。在增强和虚拟现实（AR/VR）中，近眼显示系统可以将基于虚拟3D点云的物体融入到真实场景中，在材料处理领域，可以通过多光子或紫外线光刻技术将点云图案用于3D纳米制造。因此，使用空间光调制器（SLM）的体积点云图案在这些领域和其他领域得到了广泛应用。然而，现有的全息图计算方法，如迭代、基于查找表和深度学习方法，仍然非常缓慢和/或繁琐。许多公司需要硬件密集型资源，并牺牲批量质量。为了解决这个问题，加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种新的非迭代点云全息算法，该算法采用快速确定性计算。与现有的迭代方法相比，该算法的相对速度优势随着SLM格式的增加而增加，对于低至512x512的格式，其相对速度优势达到>100000’，并以最佳方式移动时间多路复用以提高目标吞吐量。 

高频光声层析成像（>20 MHz）在生物医学应用中变得越来越重要。然而，它要求数据采集（DAQ）具有相当高的采样率，这给硬件带来了挑战，并增加了构建PA成像系统的成本。例如，采样率应高于80 MHz，以覆盖26 MHz传感器的100%带宽（努奎斯特极限）。商业PA成像系统，如Vevo LAZR X（Fujifilm VISUALSONICS Inc.ON，Canada），具有80 MHz采样率，在美国的成本可能超过99万美元。许多PA组使用临床超声DAQ，其成本低，但也具有低采样率，例如，iu22系统的采样率为32MHz。

加州大学戴维斯分校的加州照明技术中心与大脑与思维中心合作，开发了一种新的照明技术方法，用于压力恢复和缓解。

光的动态图案用于成像和投影的各种应用。这通常是通过空间光调制来实现的，在空间光调制中，输入光的相干光束在像素级被修改，以通过稍后的干涉创建任意的输出图案。传统的空间光调制方法面临着很高的操作负担，尤其是随着像素数量的增加，以及光学表面的不完全覆盖。这导致了设备的复杂性和成本较高，以及巨大的实时计算需求、降低的光学性能和光学伪影。为了解决这些问题，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的研究人员开发了一种像素布线组的方法，例如环形、平行条或径向条。这利用了这样一个事实，即大多数空间光调制任务可以通过组合一些简单的“基本相位剖面”来完成，其中并非所有像素都需要彼此独立。在这种共布线方法中，单个光学元件保持在像素级，但以精确协调的方式连接在一起，以产生这些原始相位轮廓之一。这允许高帧速率、光学平面的高覆盖率以及现有技术中存在的大型几何光学元件无法产生的灵敏度。

光的动态图案用于成像和投影的各种应用。这通常是通过空间光调制来实现的，在空间光调制中，输入光的相干光束在像素级被修改，以通过稍后的干涉创建任意的输出图案。传统的空间光调制方法受到帧速率的基本限制，这导致制造商寻求不断增加像素数的递减回报，导致不切实际的设备尺寸、复杂性和成本，以及巨大的实时计算需求。此外，由于要求输入光束相干，这些器件天生会产生单色和斑点帧。为了解决这些问题，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的研究人员开发了一种设备，可以以比现有技术高约20倍的帧速率进行空间光调制。这使得通过将不同颜色的图像交错并以类似于CRT电视操作的方式在屏幕上快速扫描，可以用较少的像素生成高分辨率的全色图像。研究人员还开发了一种高效且稳健的制造方法，这与这些设备的较小像素数量相结合，可以使它们比现有技术更具成本效益。

硅光子学越来越多地用于通信和计算应用领域。在许多应用中，光子芯片必须与光纤耦合，由于片上光子学和光纤本身的尺寸不匹配，这仍然是一个挑战。现有方法存在对准公差低、对制造变化敏感、加工复杂等问题，所有这些都阻碍了大规模制造。为了解决这些问题，加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的研究人员开发了硅集成光子电路和光纤之间的耦合机制，光纤使用微透镜将光引导并准直到光纤中。研究人员已经证明，这种器件可以在大的对准公差下实现低耦合损耗，具有与现有电子集成电路制造类似的高效和可扩展的制造工艺。特别是，由于光束指向硅芯片上方，该方法避免了对IC边缘进行干式蚀刻或抛光，并允许以与当前电子集成电路几乎相同的方式通过切割来生产硅光子学。

大尺寸主动或变形反射镜可以实现光学应用，而使用更传统尺寸的变形反射镜很难实现这些应用。特别是，自适应次镜（ASM）可以集成到望远镜中，并提供自适应光学校正。然而，为ASM制作面罩具有挑战性。当前的面板制造工艺成本高且风险大。已开发出用于成型曲面面板的热成型方法，但这些方法通常需要模具才能使面板塌落进去。

几十年来，研究人员一直在开发“凉爽屋顶”材料，以冷却建筑物并节省空调能耗。凉爽的屋顶材料被设计成最大限度地释放红外线热量，使热量有效地辐射到外层空间和建筑物中以降温。传统的凉爽屋顶材料即使在室外寒冷时也会散发热量，这加剧了空间供暖成本，并可能超过节能效益。2021年开发了一种温度自适应辐射涂层（TARC）材料，该材料利用氧化钒中的金属-绝缘体转变使其热发射度适应环境温度。预计在大多数气候地区，TARC的性能将优于现有的屋顶材料，但复杂的结构需要高成本的制造技术，如光刻、脉冲激光沉积和XeF2蚀刻，这些技术无法扩展。为了解决这个问题，加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种新的可扩展温度自适应辐射涂层（STARC）。STARC具有与TARC相同的热发射度切换能力，允许在预设温度下在高发射度和低发射度状态之间切换热发射度。然而，STARC可以使用高通量、辊对辊方法和低成本材料进行生产。STARC材料的使用寿命也有所提高。另一个好处是，虽然凉爽的屋顶材料通常具有均匀的低太阳吸收率，但STARC的颜色和太阳吸收率可以根据美学目的或满足当地特定气候的需要进行调整。

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加州大学欧文分校（UC Irvine）的研究人员开发了一种新型光纤技术，该技术使用新开发的“零折射率”材料作为引导介质，克服了传统光纤的显著局限性，即光性能受到玻璃芯材料的限制。这项新技术将极大地提高光通信传输速度和功率几个数量级。

低增益雪崩探测器（LGAD）的开发利用了碰撞电离的可控性，从而推动了硅二极管探测器在粒子检测中的应用，特别是在超快（~10ps）定时领域。对于今天被认为是“传统”的LGAD，诱导碰撞电离过程所需的高场导致分离的n-p结之间的击穿，n-p结用于同时耗尽传感器并建立读出分段。因此，工作装置包括一个结端接扩展（JTE），它在相邻植入物之间提供静电隔离，但代价是在传感器段之间引入一个对入射粒子沉积电荷不敏感的死区。该死区的宽度为50µm或更大，使得传统的LGAD传感器在粒度远低于1mm的情况下效率低下。另一方面，粒子物理（4D跟踪）和光子科学（高帧频X射线成像）团体的要求要求粒度为50µm。因此，人们对克服LGAD传感器当前的粒度限制非常感兴趣。在不同的发展水平下，有几种想法被提出，以绕过JTE极限AC耦合（“AC-LGAD”）LGAD通过使用完全平面（非分段）结结构来消除JTE的需要，然后完全通过电极结构来确定粒度，它通过薄层绝缘体与平面器件进行交流耦合。由于电荷不是由电极直接收集的，因此存在一个点扩散函数，该函数将信号位置与焊盘（电极）响应联系起来，这是由绝缘层和电极结构下方的高掺杂增益层形成的有效交流网络的特性。原型装置表现出良好的响应和定时特性。反向（“ILGAD”）LGAD还通过使用平面结结构消除了对JTE的需求。在这种情况下，电极结构被放置在与接头相对的设备一侧。具有吸引人的信号特征的原型尚未生产出来。此外，这些器件的制造需要对传感器的两侧进行处理，这比用于传统和交流LGAD的单面处理要困难得多。沟槽隔离（“TI-LGAD”）LGAD试图用蚀刻在探测器段边缘周围的物理沟槽取代JTE，然后用绝缘体填充。这是一种非常新的方法，其支持者希望能够使用它将段之间的死区减少到5µm。第一批原型最近才上市，目前正在研究中。要证明这种方法能够产生稳定的传感器，并观察死区的大小，还有很多工作要做。

监测设备工作条件和电流的方法正在转向使用光学测量，因为光学测量不太容易受到电磁噪声的影响。现有的发光技术利用复杂的组件，如激光二极管和光电二极管，来测量设备电流，这使得这种技术的实现成本很高。

简要说明不可用