微纳光子学有哪些商业化成功的方向

我一直想要汇总/撰写一篇文章讲述一下微纳光子学领域的商业化进展情况特别关注那些赚到了钱的产品。重点讲述FEM/FDTD/FITD方法设计的结构所对应的产品是否真正的卖出了具体卖出给谁了相关企业是不是真的赚到了钱。如果处于融资阶段那产品未来会卖给什么公司是否可查询这些都比较重要。我撰写这个文章的一个重要目的就是想让新进入这个领域的硕博搞清应用方向如果能提供帮助我将感到欣慰。我经常听到一个常见的说法是“微纳光子学方向大多在搞噱头骗投资没有做出来应用到人们日常生活中的产品”。我觉得这是对微纳光子学领域发展的常见误解首先必须承认微纳光子学方向很多人确实在“玩概念”但是还是有很多杰出的学者做出来了有用的产品并且应用到我们的日常生活中了。我觉得这个说法全盘否定了这个方向科学家的努力。我写这个总结就是为了反驳这个说法。还有一个常见说法是“高校做的东西本来就应该偏向基础领域基础领域应用缓慢存在不确定性发表NATURE PHOTONICS/OPTICA/PRL容易商业化难企业做的东西如果做出改进只能发SPIE会议或者影响因子1的杂志。在高校没有生存土壤。这是高校和企业必然分化的结果是正常的。”我认为这个说法不对是从业者对学生的PUA话术。因为我觉得很多方向微纳光子学方向的子方向如果搞基础科学能发正刊/子刊如果切换到应用科学不费什么时间也能快速找到对口的就业岗位而不是“手握一堆好论文却找不到对口的企业只能返回高校”。有的微纳光子学方向真的就是差了一大截发NATURE PHOTONICS/OPTICA/PRL不见得比那些好方向就容易很多寻找就业岗位/企业合作机遇俩眼一抹黑啥都没有啥都找不到我个人认为这些方向是存在好坏之分的而不是“各有千秋”。各位硕博千万要注意。别被坑了。那么商业化成功的有哪些方向呢首先最典型的例子就是超透镜方向。Federico Capasso教授这个方向不得不提的一个大佬就是Capasso教授。Federico Capasso 是诺贝尔物理学奖的强力候选人甚至可以说是年年被预测、呼声极高的“领跑者”之一。虽然尚未获奖但多项权威指标都指向他“引文桂冠奖”他于2023年获得此奖。该奖基于论文引用量旨在识别“诺奖级”的研究者。自2002年以来已有71位获奖者后来斩获诺奖足见其极高的预测价值。Capasso之所以被持续看好源于其两大开创性贡献量子级联激光器QCL1994年发明将半导体激光器波长拓展到中远红外和太赫兹波段被公认为诺奖级成果。超表面与平面光学2011年提出“广义斯涅尔定律”2016年研制出高效超构透镜Metalens。相关论文单篇被引超8000次总引用超11万次开创了全新领域Capasso教授的更多成就参考https://blog.csdn.net/zyh19980527/article/details/151989648采访报道https://www.mems.me/mems/micro-interview_202405/12774.htmlCapasso教授在2011年提出了广义斯涅尔定律2016年成立METALENZ公司做到了将基础研究成功商业化。应当指出的是国内深圳的MetalenX公司和美国哈佛大学Federico Capasso教授课题组成立Metalenz公司中文名字都叫“迈塔兰斯”公司但这不是同一家公司而是两家不同的公司。所以本文中直接用英文名字称呼这两家公司以示区分。这种超透镜能发挥的作用/能应用到什么日常生活设备中想必每位微纳光子学领域的从业者/研究人员/硕博都一清二楚但是我觉得这里还是有必要重提一下要制造一台小型相机需要一个短焦镜头但焦距越短曲率越大因而中心也越厚。高度弯曲的镜头也会形成各种像差因此相机模块制造商使用多个镜片来进行补偿从而增加了相机的体积。一方面超透镜具有超薄的平面结构不会产生色差也无色任何波长光线可以同时穿过,可以灵活精确调控光的相位、偏振、振幅。而另一方面超透镜可以使用现有的半导体工厂大规模生产。https://www.bilibili.com/video/BV1gk4y1a7ya/?spm_id_from333.1387.favlist.content.clickvd_source8b8f027a7ab81a0ec397340f7749b831随着消费电子产品对高精度、高性能光学器件的需求不断攀升超级透镜正成为提升成像质量与用户体验的关键元件。在智能手机领域超级透镜可用于超薄摄像头模组实现更高倍率光学变焦与暗光环境下的清晰成像。在增强现实AR和虚拟现实VR设备中超级透镜有助于减轻光学系统重量、缩小体积同时提升显示分辨率与视场角。据IDC 2025年Q1报告全球AR/VR头显出货量同比增长28%直接拉动微型高分辨率光学元件需求。另一个报道镜头常通过折射来收集和引导入射光使用透明材料通常是塑料的曲线使光线弯曲。要制造一台小型相机需要一个短焦镜头但焦距越短曲率越大因而中心也越厚。高度弯曲的镜头也会形成各种像差因此相机模块制造商使用多个镜片来进行补偿从而增加了相机的体积。使镜头更小更好的唯一方法是使用不同的技术取代折光镜片。Metalenz公司运用传统的半导体加工技术在平面上构建纳米结构来制造超透镜设备。这些纳米结构利用一种叫做超表面光学的现象来引导和聚焦光线。超透镜可以非常薄仅有几百微米厚大约是人头发直径的2倍。超透镜是扁平的玻璃表面上面有一层半导体。在半导体上蚀刻出一排排几百纳米高的柱体。这些纳米柱可以操纵光波其控制水平是传统折射透镜无法做到的。镜头在捕捉图像时首先是用单色光源即激光照亮一个场景。虽然使用超透镜捕捉全彩色图像在概念上是可能的但它还处于实验室内距离商业化还有很长的路要走。场景中的物体将光线向四面反射。有些光线被反射向超透镜超透镜的纳米柱朝外冲着场景。被反射回的光子撞在纳米柱的顶部将其能量转化为振动。这种振动被称为等离激元沿着柱身传播。当能量到达柱底时它以光子的形式存在然后可被图像传感器捕获。这些光子不需要和那些出现在纳米柱上的光子具有相同性质可以通过设计和分布纳米柱来改变这些属性。此类设备还可以帮助实现防欺诈面部识别因为光从一个人的2D照片上反射的角度不同于3D面部从硅胶面具上反射的角度也不同于皮肤。手持偏振仪还可以改善远程医疗诊断例如偏振可用于检查组织肿瘤病变。图片和文字来自https://mp.weixin.qq.com/s?__bizMzg3MTY2NjY1OAmid2247532126idx3snc03bbdff5ea4262e363291fd184f49cdchksmcf4a0fb2cdde053df2e6189fd3cdc5de5adc7b63fb791e5ff8c452d08dfb081d97212d5635fcscene27相较于传统透镜的厚度通常在毫米至分米之间超透镜的厚度仅为百纳米至微米级相当于人的头发丝的五十分之一。因其体积小、重量轻使得超透镜在高度紧凑的光学系统中具有无可比拟的优势。传统透镜的生产通常涉及复杂的研磨和抛光过程而超透镜则通过半导体芯片工艺进行大批量生产大大降低了生产成本。据统计大批量生产的超透镜成本仅为传统透镜的25%。https://www.leirte.com/sys-nd/2701.html意法半导体执行副总裁兼成像事业部总经理Alexandre Balmefrezol说“自2022年以来我们采用Metalenz IP生产的超光透镜 FlightSense™模块出货量已突破1.4亿。与Metalenz达成的新许可协议不仅巩固了我们在消费电子、 工业和汽车领域的技术优势还将助力超光技术从生物识别、激光雷达、相机辅助等智能手机应用扩展到 机器人技术、手势识别或物体检测等新领域。”https://newsroom.st.com/wp-content/uploads/2025/07/t4717-ch.pdf#1#1长江证券股份有限公司的报道指出“2021年Metalenz与意法半导体合作发布了全球首款面向消费者领域的采用metalens的dToF产品VL53L8在一年左右的时间内已经出货超17亿颗。此外metalens已经应用在三星Galaxy S23S24 Ultra的后侧镜头模组及苹果iPad M4 Pro 11寸的前置Face ID模组中metalens的增长正起跑加速。”https://vip.stock.finance.sina.com.cn/q/go.php/vReport_Show/kind/lastest/rptid/800067622142/index.phtml这篇报道非常重要它讲述了超透镜到底被安装在哪款已经被热卖的手机上也说了和手机厂商等单位交易的具体数量三星Galaxy S23 Ultra自动驾驶技术的快速发展推动了对激光雷达LiDAR等环境感知传感器的需求增长。超级透镜在激光雷达系统中的应用能够有效提升探测距离与角分辨率增强对远距离小目标的识别能力满足L3及以上级别自动驾驶对环境感知的严苛要求。目前禾赛科技、速腾聚创等国内头部激光雷达厂商已开始评估将超透镜方案引入下一代产品以降低光学系统复杂度与成本。医疗领域对高精度、高分辨率成像技术的需求日益增加尤其是在内窥镜、显微成像及光学相干断层扫描OCT等设备中。超级透镜可显著提高成像分辨率与探测深度帮助实现更早期的病变识别与更精准的微创手术导航。例如在荧光显微成像中超透镜替代传统物镜后可同步实现大视场与超分辨成像为病理诊断提供更丰富的信息维度。https://www.qyresearch.com.cn/news/31962/superlenses第二个重要的方向是微纳光学防伪结构以苏大维格为例说明下商业化情况。苏大维格制作的微纳光学结构有很多应用这里主要关注防伪结构。那么首先微纳结构如何实现防伪呢微纳光学防伪标签基于光学干涉、衍射或光子晶体原理通过在PET基材表面加工微米至纳米级的光栅结构或特殊纹理形成特定光学效果。当光线照射时标签表面会产生彩虹色、动态图案或隐藏信息等视觉特征这些效果由结构参数如光栅周期、深度决定难以通过常规印刷或复制手段还原。来自https://baijiahao.baidu.com/s?id1860221309269026218wfrspiderforpc苏州印象公司网站上对这个问题是这么解答图片来自https://www.gzlaser.com/news/1262.html苏大维格还使用一套自研算法代替FDTD法进行微纳结构仿真不过这里似乎是针对微纳透镜的防伪材料有没有用到这套算法我不清楚采访在第1篇“世纪难题与技术挑战”短文中分析了光场重构成像的基础问题和技术挑战无论计算全息GS算法以微米级“等像素”台阶化迭代傅立叶变换算法抑或超透镜时域有限差分FDTD算法以“等高结构”二维分布作为计算基础本质都是二维表面微米或纳米结构对光波传播相位的调控影响光波传播的空间分布因设计自由度不足难以获得表达宽带空间光场的精确数据。因此对宽带光场成像算法研究仍是需要业界努力研究并攀登的一座技术高峰。那么能否构建一种新算法能精确计算并光场传播的相位分布数据实现宽带空间成像回应维格研究院科研人员独辟蹊径提出用“超体素基元super-voxel”来替代超表面metasurface计算中的“纳米天线”(nano-antenna)从“二维超表面”跨越到“多维超表面”来构建光场重构的算法计算光波传播的相位分布。为此提出了一种“逆向成像/正向传播的共轭光场算法”并通过三维光刻工艺制备成“单层微纳结构分布”由此在普通白光源照射下在国际上首次重构出“大面积大视场的宽带空间光场具有真实的空间透视效果属于微纳光学-超表面研究领域的一项里程碑进展已进入工业化应用。来自https://caifuhao.eastmoney.com/news/20250221221340415197040苏大维格官网苏大维格官网上防伪微纳材料的实体图图片来自https://www.svgoptronics.com/index.php?routeproduct/categorypath1这家公司经营状态如何营收状态如何呢苏州苏大维格科技集团股份有限公司股票代码300331以下简称 “苏大维格”近日发布 2025 年年度报告。报告期内公司聚焦微纳光学主业经营质量持续改善实现营业收入20.40 亿元同比增长10.82%归属于上市公司股东的净利润 **-1852.64 万元 **同比大幅减亏68.09%经营活动产生的现金流量净额达2.14 亿元同比增长4.78%整体呈现 “营收增、亏损收、现金流稳” 的良好态势。https://baijiahao.baidu.com/s?id1863314307125782879wfrspiderforpc那么这些防伪材料主要的客户是什么单位呢根据可查阅的信息我国公安部是重要客户之一在公共安全领域苏大维格是不折不扣的“隐形冠军”。作为公安部驾驶证、行驶证防伪膜的唯一指定供应商其激光全息防伪技术为我国第二代居民身份证的视读防伪提供了底层支撑。这类业务具有“强政策壁垒高稳定性”特点2025年上半年仍贡献约30%营收毛利率维持在40%以上。https://baijiahao.baidu.com/s?id1842584261335288590wfrspiderforpc苏大维格在防伪材料上不断创新可以从万方上搜到该公司的专利孔洞周期是5-15微米属于微纳光子学范畴但是我比较想知道的是苏大维格提供给公安部/酒企业的防伪微纳结构究竟是不是用的这些新的亚波长光子结构还是传统的全息结构有经验公式不涉及到微纳光子学的计算。这个我在网上还没有查到结果。