全息光镊(HOT)是利用全息元件(如空间光调制器)构建的具有特定功能的光场而形成的光镊,通过计算机生成实时全息图案实现对微纳尺度物质在三维空间的动态捕获与操纵。
光镊又称单光束粒子阱,是一种基于激光的光压效应或光学力学效应来捕获和操控微小粒子的装置。光镊技术诞生于1986年,为满足多样化研究需求,光镊技术在不断优化升级,逐渐从单光镊衍生出多光镊、扫描光镊、飞秒光镊、全息光镊、等离子体光镊、光电镊(OET)等多种形态。
全息光镊能够同时产生多光阱、矩阵光阱或其他新型光学势阱,也可生成贝塞尔光束、涡旋光束等特殊模式的焦域光场分布。根据新思界产业研究中心发布的《
2025年中国全息光镊(HOT)市场专项调研及企业“十五五规划”建议报告》显示,全息光镊技术突破了传统光镊的局限,具有更高的灵活性、操控性和精度,在生命科学、多粒子操控、纳米材料研究、微纳级显示、多比特量子计算等领域具有广阔应用前景。
全息元件是构成全息光镊的关键元件,目前全息光镊的全息元件多由空间光调制器(SLM)形成,如液晶空间光调制器。空间光调制器技术门槛高,美、日企业占据市场主导,但近年来,国内空间光调制器相关专利数量持续增长,国产企业开始崭露头角,这为国产全息光镊研发和应用奠定了基础。
全息光镊最早由芝加哥大学团队实现,美国Meadowlark(BNS)公司率先实现其商业化布局,商业化产品为全息光镊系统CUBE。我国全息光镊研制起步较晚,研发企业及单位包括中国科学院西安光学精密机械研究所、广州市凯佳光学科技有限公司(凯佳光科)、西安中科微星光电科技有限公司等。
凯佳光科已研发出具有自主知识产权的全息光镊系统SLM-HOT、多模态光学显微成像系统等,技术达到国际领先水平,打破了欧美企业在该领域核心技术的长期垄断。目前凯佳光科处于融资阶段,资金将主要用于核心产品的产能扩张及技术迭代等方面。
新思界
行业分析人士表示,全息光镊是通过光场调控手段构建多光阱,能够同时捕获并操控多个粒子,其为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面。受核心元件空间光调制器供应及关键技术限制,我国全息光镊国产化、商业化起步较晚,但在国家加强高端科研仪器设备自主研发制造、采购单位倾向于选择国产仪器背景下,全息光镊国产化进程将不断加快。
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