全息光鑷(HOT)是利用全息元件(如空間光調制器)構建的具有特定功能的光場而形成的光鑷,通過計算機生成實時全息圖案實現對微納尺度物質在三維空間的動態捕獲與操縱。
光鑷又稱單光束粒子阱,是一種基于激光的光壓效應或光學力學效應來捕獲和操控微小粒子的裝置。光鑷技術誕生于1986年,為滿足多樣化研究需求,光鑷技術在不斷優化升級,逐漸從單光鑷衍生出多光鑷、掃描光鑷、飛秒光鑷、全息光鑷、等離子體光鑷、光電鑷(OET)等多種形態。
全息光鑷能夠同時產生多光阱、矩陣光阱或其他新型光學勢阱,也可生成貝塞爾光束、渦旋光束等特殊模式的焦域光場分布。根據新思界產業研究中心發布的《
2025年中國全息光鑷(HOT)市場專項調研及企業“十五五規劃”建議報告》顯示,全息光鑷技術突破了傳統光鑷的局限,具有更高的靈活性、操控性和精度,在生命科學、多粒子操控、納米材料研究、微納級顯示、多比特量子計算等領域具有廣闊應用前景。
全息元件是構成全息光鑷的關鍵元件,目前全息光鑷的全息元件多由空間光調制器(SLM)形成,如液晶空間光調制器。空間光調制器技術門檻高,美、日企業占據市場主導,但近年來,國內空間光調制器相關專利數量持續增長,國產企業開始嶄露頭角,這為國產全息光鑷研發和應用奠定了基礎。
全息光鑷最早由芝加哥大學團隊實現,美國Meadowlark(BNS)公司率先實現其商業化布局,商業化產品為全息光鑷系統CUBE。我國全息光鑷研制起步較晚,研發企業及單位包括中國科學院西安光學精密機械研究所、廣州市凱佳光學科技有限公司(凱佳光科)、西安中科微星光電科技有限公司等。
凱佳光科已研發出具有自主知識產權的全息光鑷系統SLM-HOT、多模態光學顯微成像系統等,技術達到國際領先水平,打破了歐美企業在該領域核心技術的長期壟斷。目前凱佳光科處于融資階段,資金將主要用于核心產品的產能擴張及技術迭代等方面。
新思界
行業分析人士表示,全息光鑷是通過光場調控手段構建多光阱,能夠同時捕獲并操控多個粒子,其為光鑷技術走向實用化、規模工業生產打開了新局面。受核心元件空間光調制器供應及關鍵技術限制,我國全息光鑷國產化、商業化起步較晚,但在國家加強高端科研儀器設備自主研發制造、采購單位傾向于選擇國產儀器背景下,全息光鑷國產化進程將不斷加快。
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