2021 中國光學領域十大社會影響力事件（Light10）是中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊《Light: Science & Applications》（https://www.nature.com/lsa/）攜手中國科學報社旗下科學傳播旗艦品牌科學網（https://www.sciencenet.cn/）推出的年度榜單。
2021年已經步入尾聲，這一年，我國科技界以多項重要曆史性突破向中國共産黨百年華誕獻禮。每年的Light10評選，旨在尋找中國光學領域的那些高“光”時刻，那些讓我們感動、自豪、永遠銘記的時刻。今年的評選結果正式出爐，本次評選活動，文章閱讀人數超過20萬，投票人數超過10萬，引起了社會大衆的廣泛關注，更加堅定了我們将光學科普進行到底的決心。無論最終是否入選，每一個候選事件，都是研究者們多年辛勤耕耘的成果，都代表了在科學研究領域的重大突破。最後預祝我國的科研水準節節高升。
｜關于《Light: Science & Applications》｜
《Light: Science & Applications》(中文名《光：科學與應用》，簡稱《Light》)（https://www.nature.com/lsa/）于2012年3月創刊，是由中國科學院長春光學精密機械與實體研究所主辦、與Springer Nature合作出版的中國第一本完全同行評議、完全開放擷取的英文國際光學期刊，《Light》的最新影響因子為17.782，在99種光學期刊中排名前三，連續七年穩居世界光學期刊榜三甲。
｜關于科學網｜
科學網（https://www.sciencenet.cn/）以“建構全球華人科學社群”為核心使命的科學網于2007年1月正式上線運作，由中國科學報社營運。作為全球最大的中文科學社群，科學網緻力于全方位服務華人科學與高等教育界，以網絡社群為基礎建構起面向全球華人科學家的網絡新媒體，促進科技創新和學術交流。
入 圍 名 單
說明：排名不分先後，按原報道釋出日期排序
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無人機做光學中繼，在移動量子網絡中“穿針引線”
高速行駛的車輛背後随時有無人機提供安全的量子網絡信号。這一幕可能出現在科幻片中的畫面，或在不久的将來變為現實。中國科學院院士祝世甯領銜的南京大學固體微結構實體國家重點實驗室謝臻達、龔彥曉教授課題組在一項實驗中，在兩架相距200米的重約35千克的無人機和地面之間建構了一個小型的量子通信網絡，并向地面相距1公裡的兩個望遠鏡，分别發送一個光子，最終測得了高保真度的具有糾纏特性的光子對。顯示出多節點移動量子組網的可行性，标志着量子網絡向實用化邁出關鍵一步。
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新型柔性X射線成像技術有望突破國外技術限制
自從一百多年前X射線被發現，“X光”就與人們的生活息息相關。從簡單的胸透到複雜的工業無損探傷，X射線成像技術在許多領域發揮着巨大作用。目前，我國高端X射線醫學影像裝置及關鍵元器件主要依賴于進口。福州大學教授楊黃浩、陳秋水課題組及其合作者發明了長壽命X射線發光的稀土納米晶閃爍體，提出了高能量X射線光子誘導缺陷産生長餘輝發光的機理，開發了新技術原理的柔性X射線發光成像器件。這一研究打破了傳統X射線平闆探測器的固有限制，為制備新一代柔性X射線成像裝置提供了新思路和途徑。該成果标志着我國在柔性X射線成像技術方面進入國際先進行列，并有望突破國外的技術限制，推進高端X射線影像裝備的國産化。
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我國在全腦光學高清成像領域實作新突破
中國科學院院士、海南大學校長、華中科技大學武漢光電國家研究中心主任駱清銘教授團隊基于線照明調制光學層析成像發展了高清熒光顯微光學切片斷層成像技術，将全腦光學成像從高分辨率提升到高清晰度的新标準。駱清銘團隊介紹，相關技術不僅極大地提高了全腦光學成像的資料品質，而且對該領域面臨的大資料難題開辟了全新的解決途徑，在資料存儲、傳輸、處理和分析等方面顯著提高了效率，有望在标準化、規模化的腦科學研究中發揮巨大作用。
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衣服變螢幕！“穿”在身上的顯示器，你曾設想過嗎？
如果把人身上的衣服變成一個電子顯示器，可以産生哪些應用？比如，是否有可能在衣服上直接浏覽資訊、收發資訊、實時導航？在極地科考、地質勘探等野外工作場景中，隻需在衣物上輕點幾下，即可實時顯示位置資訊；語言障礙人群能把顯示器“穿”在身上，作為高效便捷交流和表達的工具。這種天馬行空的想象，可能在不久的将來成為一種真實應用場景。複旦大學高分子科學系教授彭慧勝團隊成功将顯示器件的制備與織物編織過程融合，實作了大面積柔性顯示織物和智能內建系統的制備。
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穿上它可降溫近5℃ ，我國科學家研發出可無源制冷的光學超材料織物
華中科技大學陶光明團隊和浙江大學馬耀光團隊聚焦人民生活需求，突破性地研發了一種具有形态分級結構、可大批量制備的光學超材料織物，該織物既能防曬，又可讓人體體表溫度降低近5攝氏度，具有優異的可穿戴性，并與整個紡織行業相相容，适合大規模推廣制備和産業化應用。
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我國學者利用通訊光纖網絡實作大地震後的快速響應
大地震之後會跟随大量餘震，往往會對建築物和基礎設施造成二次危害，阻礙了震後救災工作的展開。已有研究表明，一個大于6級的地震發生後，仍有一定的機率（約5%）會跟随一個更大的地震，進而導緻更嚴重的災害。是以，對餘震序列的密切監測對于跟蹤後續地震災害、提高對餘震規律認識至關重要。雖然已有傳統區域和全球永久地震台網在大地震監測中取得了很大的成功，但它們的空間覆寫不足以提供高分辨率的餘震監測，而現有傳統地震儀在觀測密度、響應速度、實時傳輸無法兼顧，在震後快速響應上具有較大的局限。如何在震後快速布設密集的地震觀測網，是震後監測和救災的核心難題之一。中國科學技術大學李澤峰特任研究員與合作者一道，利用分布式光纖陣列（簡稱DAS）與其他傳統的地震監測技術相結合，極大地提高大地震後快速響應系統的能力，為後續大震後救災提供重要的技術支援。
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像數星星一樣觀察分子：新型化學顯微鏡在浙江大學問世
化學創造着千變萬化的物質世界，在這其中每一個單分子起到基本的作用。傳統化學和生物學研究大量分子參與的反應和變化。著名實體學家埃爾溫·薛定谔曾評論過：“我們從來沒有用一個單電子、單原子或單分子做過實驗。我們假設我們可以在思想實驗中實作，但是這會導緻非常可笑的後果。”觀察、操縱和測量最為微觀的單分子化學反應是科學家面臨的一個長久科學挑戰。針對這一挑戰，浙江大學化學系馮建東研究員緻力于發展跨學科的單分子測量方法和儀器，實作多元度的溶液體系單分子實體和化學過程觀測、新現象研究和應用建立。其團隊發明了一種可以直接對溶液中單分子化學反應進行成像的顯微鏡技術，并實作了超高時空分辨成像。該技術在化學成像和生物成像領域具有重要的應用價值，允許看到更清晰的微觀結構和細胞圖像。
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科學家首次實作六維光資訊複用技術
國際資料中心的報告顯示，到2025年，人類社會資料總量将達到175ZB。作為資訊的重要載體之一，光的波長、偏振、振幅等實體次元能夠建立正交的資料通道，利用光的實體次元複用可提高光資訊技術的容量和安全性。随着光資訊技術的發展，資料的編碼幾乎耗盡了現有的相關實體次元，光資訊複用的容量正迅速接近極限。自20世紀初科學家認識到光子攜帶軌道角動量（OAM）可作為光子複用的新次元以來，利用相位渦旋光場開發光子OAM的複用技術方興未艾。然而，微納尺度下光子OAM的操控和複用與宏觀尺度對應的自由空間及光纖截然不同，發現深亞波長尺度下OAM光場與物質互相作用的新機制和複用新技術，成為發展下一代光子器件亟待解決的關鍵科學難題。來自暨南大學、上海理工大學等機構的聯合團隊以光為載體實作了大容量資訊複用技術，有望為下一代高密度光存儲技術提供新思路。該研究為開發光的OAM次元以控制光與物質的互相作用開辟了新途徑，其機制也可應用至其他相關光學系統。
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計算顯微成像算法：活細胞60納米和564赫茲熒光超分辨率成像
北京大學陳良怡研究組聯合哈爾濱工業大學李浩宇研究組在光學超分辨顯微成像技術領域取得突破性進展。發明基于新原理的計算熒光超分辨率成像。提出“熒光圖像分辨率提高等價于圖像的相對稀疏性增加”，結合信号空時連續性的通用先驗知識，發明兩步疊代的稀疏解卷積算法，突破現有熒光顯微鏡的光學硬體限制，首次實作通用計算超分辨熒光成像。與超快結構光超分辨顯微鏡結合，實作活細胞成像中分辨率最高（60nm）、速度最快（564Hz）、成像時間最長（>1小時），揭示核孔和胰島素囊泡早期融合孔道的新動态變化。與其他熒光顯微鏡結合，如膨脹、點掃描、轉盤共聚焦、受激輻射損耗以及微型化雙光子顯微鏡等，稀疏解卷積可以穩定提升它們兩倍分辨率，幫助生物醫學研究者更好分辨細胞中的精細動态結構。與獲得2014年諾貝爾化學獎的熒光超分辨顯微技術不同，本工作首次從計算的角度提出突破光學衍射極限的方法，實作通用的計算熒光超分辨率成像。一方面為推進顯微鏡分辨率極限開辟新道路，另一方面也将幫助廣泛的生物醫學研究者看得更清楚。
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我國首台100千瓦超高功率工業光纖雷射器正式啟用
從立項到研制成功到傳遞使用，國内首台100千瓦工業光纖雷射器僅用了短短6個月的時間。該雷射器啟用儀式在南華大學舉行。作為國内目前最大功率的工業光纖雷射器，也是全球第二大功率的工業雷射器，其将在先進制造、航空航天、醫療裝置等方面發揮巨大作用，尤其是在放射環境下核設施的退役拆除、核污染器件的表面去污等方面得到更廣泛應用。
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來源：中國光學
編輯：fiufiu