Frontiers in Optics是OSA的光學年會，來自科研與工業領域的光科學家總會帶來最新的光學與光子學研究技術。今年年會，這4位科學家的報告值得關注，或許在不久的將來，我們能夠見證這些技術帶來的改變。
從VR和AR到“混合現實”
摘要：
歐酷來公司的Scott McEldowney是一名光學工程師，負責VR和AR的成像與顯示技術，曾參與過微軟體感游戲機和全息眼鏡項目。在報告中，他描述了將VR技術和AR技術混合的未來世界。
Scott McEldowney在2017年光學前沿會議上。照片來源：Alessia Kirkland。
目前，虛擬現實技術和增強現實技術廣泛應用于各個領域。VR技術試圖將用戶浸入一個完全獨立的世界，AR技術則是將虛擬數據、圖像以及感官體驗覆蓋到真實世界中。
而歐酷來公司的Scott McEldowney帶來了融合VR和AR技術的“混合現實”技術。未來所使用的設備幾乎與普通眼鏡一般輕便，并能全天佩戴。
McEldowney詳細討論了如何實現這種未來的輕便混合現實技術。當然，其技術要求直接關系到光學的發展，特別是“將正確的光子發射到視網膜中”的顯示技術。他強調，對于AR的消費類用途，還需對其景深、圖像質量、視野以及“眼箱”（成像系統能夠接收圖像的空間內可允許的誤差及體積）進行嚴格要求。
未來混合現實技術的挑戰并不局限于顯示技術，或者普通光學技術。McEldowney表示，眼球追蹤是一個令人棘手的問題。人工智能、人機交互、計算機視覺以及有效載荷及包裝等方面的重大突破均需要應用于未來的混合現實技術。同時，他指出，眼鏡重量也是一個令人望而卻步的問題，“只有進行數量級上的改變”，才能達到全天可穿戴設備的要求。McEldowney認為這但鑒于先進的光學技術和工具能夠帶來的重大突破，例如納米材料、超表面、微機電系統（MEMS）和計算光學等，這同樣是“一個偉大的研究領域”。
而這一系列技術“或許會花費在座許多人幾十年的時間才能夠完成”。
自動駕駛革命的到來
摘要：
“自動駕駛領域的光學和光子學”是FIO 2017四大核心主題之一，美國Luminary科技公司的聯合創始人之一、首席技術官Jason Eichenholz發表了關于自動駕駛汽車中先進激光雷達技術的演講。
Luminary公司首席技術官Jason Eichenholz。
盡管自動駕駛技術在計算和機器視覺方面已取得了巨大進步，但對于能夠實現完全自動駕駛的激光雷達技術的研究仍舊止步不前。
Eichenholz著重強調了自動駕駛技術的下一步研究工作，以及Luminar公司為生產出實用性激光雷達所制定的一系列技術要求：保持200米的安全距離、對人眼無害的激光器、每秒捕捉數百萬個點并保持10fps的幀率、以及在霧天和其他惡劣天氣下安全行駛的能力。
Eichenholz概述了Luminar公司在研究激光雷達技術中已采用的一些技術：選用對人眼無害的1550nm砷化銦鎵（InGaAs）激光器、使用InGaAs線性雪崩光電二極管，以及在視野內掃描激光信號而非使用探測器陣列。
在演講的最后，Eichenholz分享了他對激光雷達技術的看法。他認為激光雷達并不是適合所有技術需求的解決方式，其他的車載系統如攝像機系統，同樣是整個汽車生態體系的一部分，但激光雷達技術是實現自動駕駛的必要條件。
量子技術與商業“混搭”
摘要：
FIO 2017包含三場“遠見者”（Visionary Speakers）主題報告，其中之一關注了隨著量子科技的實際應用而出現的商業與政治方面的問題。演講人為德國TOPTICA公司聯合創始人之一、美國光學學會（OSA）會士Wilhelm Kaenders。
Wilhelm Kaenders發表關于量子科學和商業的報告。
Kaenders為量子領域提供了一個“小公司的觀點”，他將TOPTICA公司稱為“量子使能技術”公司，為量子研究提供激光及其他技術支持，并作為提供實驗室量子技術研究業務的直接市場（他稱之為“強大的市場”），以及“內外部安全市場”和“空間技術市場”。
除了商業公司，各國政府同樣大力支持量子科技的研究并投入大量資金。Kaenders特別指出英國政府針對量子科學做出的戰略承諾。這項承諾起源于多年前由2004屆OSA主席Peter Knight發起的《量子宣言》（quantum manifesto），在數十年的整體戰略時期內，對教育、國家實驗室作出巨大貢獻。除此之外，歐盟建立的“量子科技旗艦”（quantum technologies flagship），加拿大的“量子谷”（Quantum Valley），新加坡、荷蘭、丹麥、德國、美國以及中國在航空航天方面展示出的量子技術“震驚世界”。
Kaenders表示，在量子科技大熱之時，需要盡快確定量子領域在國際背景下的標準。對于一個國家而言，量子科技過于復雜，此類研究需要全球性的努力與合作。
數據中心光互聯的下一步是什么？
摘要：
如今，對移動數據的需求正在創造一些深刻的技術挑戰，推動產生新的光學架構和解決方案。在“遠見者”主題報告中，IBM公司的光學通信與高速測試經理Marc Taubenblatt描繪了數據中心的發展構想。
IBM公司的Marc Taubenblatt。
美國沃森研究中心的報告指出，數據中心的工作負載正以每年21％的速度增長，機器學習和機器對機器（M2M）的流量也在迅速增長。其中有大約77％的M2M流量集中在少數幾個數據中心，該統計強調了以往的設備互連解決方案由于功耗暴增而無法實施。
Taubenblatt認為，未來數據通信的難題在于具體的硬件解決方案，解決問題的關鍵是數據中心的交換機。更有效的光鏈路封裝能夠減輕電力危機，而使用光學開關代替電子開關能夠消除大功率電光轉換。Taubenblatt展示了IBM正在使用硅光子技術構建可重構光開關的工作。他還建議未來的網絡架構需要考慮各種“認知工作負載”，網絡流量依賴數據中心內高度可并行化的流量來處理峰值數據流。而新興的高負載應用，如機器學習和圖形分析可能需要隨機訪問非常大的內存集。
Taubenblatt總結稱：“數據中心的通信需求是非常通用的。但事實是，這些不同的工作負載實際上具有不同的通信需求。未來的網絡可能更多地利用光開關和快速控制算法來處理它們，以將特定類型的工作負載與最適合處理的硬件和架構相匹配。”
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