天津大学房丰洲：光学元件原子及近原子尺度制造与测量技术

随着科学技术的不断发展，以极紫外光刻、先进光源和超透镜等为代表的现代光学工程迫切需要具有超光滑无损表面、极小尺度特征结构的高端核心光学元件。目前，广泛基于机器精度实现的可控光学制造技术已无法满足此类光学元件原子级精度及性能的需求，以制造对象及过程直接作用于原子，实现材料原子级去除、增加或迁移的原子及近原子尺度制造（atomic and close-to-atomic scale manufacturing，ACSM）将是制造此类极端光学元件的下一代核心技术。

光学元件 ACSM 的最终目标是将光学制造技术全面引入原子级精度及尺度，这需要从内在机理、工艺、表征与测量、仪器与设备等领域的共性问题出发，探索新的光学制造范式。在原子及近原子尺度下，ACSM 的基础理论体系已从经典理 论跨越到量子理论，基于量子理论阐释ACSM 过程中单原子操纵、多原子相互作用及其与宏观尺度联系的内在机理研究将是开展后续研究工作的基石。 光学元件 ACSM 工艺需要将能量直接作用于原子，建立具有一定通用性的多维制造系统，并创新性地借助原子间的作用力，使原子自发形成特定的功能结构，以达到核心光学元件的规模化、高效能、高精度制造目标。ACSM 高精度测量技术是保证基于 ACSM 的光学元件最终使用性能和可靠性的前提。 然而，ACSM 的量子特性使得测量过程存在影响测量对象状态的可能性，解耦 ACSM测量过程引入的扰动将成为提高测量精度的关键技术问题。 该前沿核心专利公开情况见表2.1.1，核心专利2016—2021逐年公开情况见表 2.1.2。