成果创新点 1.多偏振态多角度散射表征颗粒； 2.基于详细形貌模型的反演算法 技术成熟度 样品样机测试阶段 市场前景 气溶胶测量领域。目前市场上并无商业化产品。 转化计划 2020 年完成产品化，自主转化寻求投资。 所需支持 资金 500 万。

1.多偏振态多角度散射表征颗粒； 2.基于详细形貌模型的反演算法 

液位测量仪的厂家选择很多，关键在于根据您的具体应用场景来匹配。这里把主流的国内厂家和国际品牌梳理了一下，方便您按需选择。 1.SOLINST（索林斯特）水位测量设备：以 101 型水位计为代表，凭借坚固设计和高精度刻度成为行业标杆；同时还有界面计、油水界面计、井套管指示器等多款设备，适配不同液位监测需求。 数据记录与遥测系统：1996 年推出行业首款集成式绝对压力传感器数据记录仪，旗下 Levelogger 系列是其明星产品。搭配 9100 STS 型遥测系统，可实现本地或远程水位监测，还能完成气压补偿，保障数据精准。    2.深圳市东方万和仪表有限公司的核心产品以地下水液位测量仪为代表，其中 WH311 型号是市场主流产品，适配多种复杂监测场景，相关技术优势十分突出： 宽量程与高精度：WH311 地下水液位测量仪常规量程 1000 米-2000米的深井监测需求；经通标标准技术服务有限公司校准证书，其最大误差仅 0.009mA，误差范围在万分之六以内，远超行业常规精度标准。 强环境适应性：针对地热井高温、高矿化度的复杂工况，其监测仪变送器耐温范围覆盖 - 40℃至 + 80℃，探头采用防泥沙、抗冲击结构，关键接触部件选用耐腐蚀不锈钢材质，更有定制的钛合金材质，能有效抵御高矿物质水质的侵蚀。   3.DIVER 系列地下水监测设备长效稳定运行：产品电池寿命最长可达 10 年，无需频繁更换维护，能满足长期无人值守的地下水监测需求，大幅降低野外监测的人力成本。 适配复杂环境：通过不锈钢或陶瓷等特殊外壳材质，可抵御淡水、海水、高矿化度地下水等不同水质的侵蚀，同时能适应地下复杂的压力、温度环境。         4.合肥市德控仪表有限公司专业生产的便携式深井水位测量仪数据高效管理：支持多种数据读取方式，可通过读数装置、线缆或移动设备提取数据，配套软件还能实现大气压补偿和数据实时传输，且部分型号支持事件记录、数据平均等采样模式，有效节省设备内存。           5.Endress+Hauser（恩德斯・豪斯，简称 E+H 公司）是一家在工业自动化领域具有重要影响力的跨国集团公司。E+H 公司在中国上海设立了销售中心，在苏州设有多个生产工厂，包括恩德斯豪斯流量仪表技术（中国）有限公司、恩德斯豪斯（苏州）自动化仪表有限公司等，生产的便携式液位仪表用用在在全国多个城市设立了办事处，业务遍及化工、石油及天然气、制药、能源等多个领域。       6. Eijkelkamp（荷兰） 企业概况：水文仪器生产商，总部位于荷兰 ，专注土壤与水资源监测设备研发生产。 核心产品：DIVER 系列地下水水位计，包括 TD-Diver、Micro-Diver、Cera-Diver、CTD-Diver 等型号 技术参数： 测量参数：电导率、压力、温度三参数同步测量 量程：10m、50m、100m、200m 多种可选 存储容量：48,000~72,000 次测量结果 温度范围：-20℃~80℃ 技术优势：工厂 30 点校准，事件触发记录功能，陶瓷材质适用于腐蚀性环境。安装简便，适合大多数监测井。   安装调试典型应用场景与解决方案 以WH311为例， 针对不同行业需求提供定制化方案，以下为三大核心应用场景： 1. 抽水试验专项监测 · 核心需求：高精度、快速响应、连续记录水位降深与恢复过程 · 推荐配置：WH311-G 钛合金探头 + WH6 采集仪 + 4G 传输 + 万和云平台 · 应用案例：某地质勘探院在云南岩溶地区抽水试验中，使用 WH311 实现 3 口井同步监测，数据精度达 ±1cm，成功获取水文地质参数，效率提升 90% 2. 地热井水位 - 温度监测 · 核心需求：耐高温、抗腐蚀、长期稳定运行 · 推荐配置：WH311-R 地热款（90℃耐受）+ 钛合金膜片 + 太阳能供电 + 北斗传输 · 应用案例：贵州 1000 米地热井项目，连续运行 18 个月零故障，数据准确率 ，为地热资源评估提供关键依据 3. 矿山地下水防治监测 · 核心需求：抗干扰、智能预警、联动控制 · 推荐配置：WH311 标准款 + 双传感器冗余 + 低功耗传输 + 高位 / 低位报警 · 应用价值：实时监测矿井涌水风险，水位超阈值时自动告警并联动排水设备，保障矿山安全 #地下水位监测# #深井泵保护# #水文地质# #高精度水位计# #国产替代#    

南师大初中科学探究实验室建设方案 序号 产品名称 一、电磁学系列 01 电磁感应电流的方向 02 无线电报机 03 电磁弹簧振子 04 开尔文滴水起电演示仪 05 探究串联电路中电流的关系 06 探究并联电路中电流的关系 07 测量串联电路电压 08 探究电流与哪些因素有关,欧姆定律 09 探究电流做功与哪些因素有关 10 探究电流做功的快慢与哪些因素有关 11 测量小灯泡的电功率 12 探究通电螺线管的磁场 13 发电机原理 14 测量小灯泡的功率 15 传感器的简单应用 16 二极管特性曲线 17 三极管特性曲线 18 晶体管放大电路 19 简单门电路 20 探测直导线周围的磁场 21 用单匝线圈研究电磁感应现 22 微弱磁通量变化时的感应电流 23 通电螺线管的磁感应强度测量 24 通电螺线管的磁感应强度与电流的关系 25 自感现象 26 楞次定律 27 安培力测量 28 电磁感应电流的方向 29 无线电报机 30 电磁弹簧振子 31 开尔文滴水起电演示仪 32 电磁炮 33 无形的力 34 磁悬浮地球仪 35 手触式蓄电池演示仪 36 磁场力 37 磁悬浮列车 38 温差发电 39 光电盘 40 电磁学问题探究套件 41 光控系统（台灯测试仪）（教师用） 42 光控台灯（学生分组） 43 磁体周围有什么 44 感应电流怎样产生的 45 水的电解实验 46 奥运悬浮球 47 无形的力 48 发电锚 49 磁 共 振 二、力学 01 风洞 02 双人舞 03 投球器 04 测量玩具小车的运动速度1 05 测量玩具小车的运动速度2  06 力的作用是相互的 07 探究物重和物体质量的关系 08 探究影响滑动摩擦力的因素 09 探究同一直线上二力的合成 10 探究浮力的大小，影响浮力大小的因素  11 究定滑轮与动滑轮 12 探究水的熔点与沸点 13 探究海波和石蜡熔化时的温度变化 14 探究蒸发吸热 15 探究大气压强与高度的关系 16 静摩擦力研究 17 滑动摩擦力研究 18 重力大小与质量的关系 19 研究匀速直线运动 20 平均速度的测量 21 平均速度与瞬时速度的关系 22 加速度的测量 23 匀加速直线运动 24 加速度与拉力的关系 25 加速度与质量的关系 26 研究自由落体运动 27 研究自由落体运动 28 超重与失重 29 动量定理（恒力） 30 动量定理（变力） 31 动量守恒定律 32 单摆的振动图像 33 单摆周期的测量 34 单摆法测重力加速度 35 阻尼振动 36 弹簧振子的研究 37 一纸顶千斤 38 机翼升力演示仪 39 二力平衡 40 重力方向探究仪 41 会翻跟头的魔丸 42 模拟傅科摆实验 43 桥梁的研究 44 滚动的方轮 45 奇怪的碰撞 46 袋鼠下坡 47 自动上坡的旋转体 48 钢球爬坡 49 多轨竞速 50 多功能滚摆 51 奇异的翻转环 52 筋斗鼠 53 潜水艇仿真实验系统 54 浮沉的小鱼 55 收集分子运动和实验证据 56 压力作用效果探究仪 57 重心与稳度探究仪 58 蛇形摆 59 匀强磁场中的单摆 60 力学问题探究套件 61 气流炮 62 滴水迷宫 63 水时钟 64 自动筛子 65 定滑轮与动滑轮的作用 66 力的合成与分解 67 弹簧的弹力与伸长的关系 68 摩擦做功与内能 69 电磁弹簧振子 70 斜面上力的合成与分解 71 龙卷风 72 撬地球 73 吹不开的苹果 74 风洞戏球 75 曹冲称象 76 气浮平台 77 欹器 三、光学 01 魔镜 02 魔 箱 03 变色龙 04 角反射器 05 探究光在弯曲玻璃管中的传播 06 探究太阳能的转化 07 光强与光源距离的关系 08 光导现象(光导灯) 09 室内和室外光亮度的测量 10 不同材料透光性能研究 11 太阳镜的研究 12 不同材料对光的反射 13 光污染研究 14 翻转的镜像 15 小球变大球 16 你中有我、我中有你 17 笼中鸟 18 颜料的混合（电动七色轮） 19 光通讯实验系统 20 辉光球 21 多像镜 22 时光隧道 23 夜视望远镜 24 光的合成探究实验仪 25 三色小孔成像 26 彩虹 27 光学问题探究套件 28 透光宝镜 29 光琴 30 东方明珠塔 31 放虎归山 32 到底动不动 33 穿 针 引 线 34 电影的原理 35 泉水幻影 四、振动与波 01 无皮鼓 02 共振鼓 03 喊泉 04 声波的振动图像 05 声波的干涉 06 声音的共鸣 07 振幅与响度的关系 08 频率与音调的关系 09 声音与距离 10 请保持安静 11 不同材料的隔音效果研究 12 噪音污染研究 13 音乐对植物生长会有影响吗？ 14 声波看得见 15 鹦鹉学舌 16 声音的特征 17 声驻波 18 无弦琴 19 伽利略针和单摆实验 20 共振摆球 21 声悬浮 22 振动与转动能量的转化 23 强迫振动与共振实验仪 24 超声雾化 25 鱼洗 26 空中排萧 27 铝棒发声 五、热学与分子物理学 01 热辐射演示仪1 02 气垫船 03 固体热胀冷缩演示仪（教师用） 04 热辐射演示仪2 05 玻意耳定律 06 查理定律 07 摩擦做功改变物体内能 08 固体熔化时温度的变化规律 09 沸点与压强的关系 10 “永动机” 11 富兰克林沸腾球 12 热能发动机 13 热辐射 14 对蜡烛及其燃烧的探究 六、地理科学系列 01 测量小溪河流的水质 02 酸雨研究 03 土壤酸碱度对植物生长的影响 04 不同地域饮用水的PH值的比较 05 土壤的酸碱度与植物生长的研究  06 监测天气湿度的变化 07 确定露点 08 测量容器、温室及其他封闭环境的湿度 09 呼出空气的湿度； 10 环境污染研究 11 不同土壤渗水性比较实验器 12 水土保持演示仪 13 月相变化演示仪 14 地震模拟演示仪 15 星空再显 七、生命科学系列 01 光对植物生长的影响 02 音乐对植物生长会有影响吗？ 03 心率的测量 04 比较不同同学之间心率 05 心情紧张对心率变化的影响 06 研究心率在运动后恢复到正常状态的时间 07 咖啡、茶、可乐等刺激饮料对心率的影响 08 测量对比不同生物体的心率 09 研究饮料的酸性对肠胃的影响 10 土壤酸碱度对植物生长的影响 11 植物的蒸发 12 研究不同生物的生存环境 13 检测人、动物的呼吸 14 保持室内通风 15 观察光合作用时氧气浓度发生的变化 16 小动物也需要呼吸 17 卧室绿色植物越多越好吗 18 不同海拔高度的区域氧气含量是否相同 19 人体消耗氧气 20 牛奶是否变质 21 调查饮用水的纯度 22 水中动物呼吸对氧气的消耗 23 水中植物的光合作用 24 时间反应测试 25 补色立体图  26 画五星 27 错觉画 28 马尾巴的魔术  29 大象穿鼠洞 30 盲点测试 31 梯形窗  32 普氏摆  33 距离测试 34 记忆力测试  35 基因柱 36 30倍手持探究显微镜（分组实验） 37 100倍手持探究显微镜 38 二人共听心跳（听筒） 39 生命科学探究实验包 八、新能源系列 01 新能源开发与利用探究实验包 02 新能源小屋 03 风力发电 04 水力发电（学生用） 05 太阳能发电 九、数学系列 01 忽多忽少的小人 02 装箱游戏 03 疯狂的立方体 04 搭建金字塔  05 拼出正方形  06 华容道 07 伤脑筋十二块  08 正交十字磨（椭圆规）  09 迷人的跳棋  10 汉密尔顿路径 11 圆形井盖之谜  12 先到二十为胜 13 拼走廊（拼出连线）  14 巧布哨兵 15 拼五星（四星拼一星）  16 巧垒立方体 17 几何体就位  18 高尔夫球拼板（搭高楼）  19 四色定理  20 数学问题探究套件 21 梵天之塔 22 猜生肖 十、转换系列 01 太阳灶模型（学生用） 02 冷热传递—温差发电 03 会行驶的太阳能小车 04 啄木鸟 05 仿真瓦特蒸汽机 06 能源实验平台（教师用） 07 自然能源综合利用探究套件（学生用） 十一、生命科学系列 01 生命科学探究平台 02 沙漏记时 03 神奇记忆合金（四种记忆方式） 04 可编程机器人 05 伽利略温度计 06 活动雕塑 07 不同土壤渗水性比较实验器 08 房屋搭建组合件 09 富兰克林沸腾球 10 水质的测定 11 光合作用产生氧气 12 二氧化碳是光合作用的原料 十二、展板 01 21世纪地球科学10大挑战 02 光学错觉  03 均衡饮食金字塔 04 空间生命科学 05 声学的发展 06 物质科学 07 新能源利用 08 DNA双螺旋结构 南京师范大学课程资源研究所 邮政编码：210009  地　　址：南京市宁海路122号南京师范大学信息技术楼   公司电话：025-83204284 83301983 83302681  公司传真：025-83302681转8009  手　　机：13405879778 联 系 人：王经理 网　　址：http://www.kczyyjs.com 电子邮件：wangkefang@163.com QQ号码：2269329198

南师大初中科学探究实验室建设方案 序号 产品名称 一、电磁学系列 01 电磁感应电流的方向 02 无线电报机 03 电磁弹簧振子 04 开尔文滴水起电演示仪 05 探究串联电路中电流的关系 06 探究并联电路中电流的关系 07 测量串联电路电压 08 探究电流与哪些因素有关,欧姆定律 09 探究电流做功与哪些因素有关 10 探究电流做功的快慢与哪些因素有关 11 测量小灯泡的电功率 12 探究通电螺线管的磁场 13 发电机原理 14 测量小灯泡的功率 15 传感器的简单应用 16 二极管特性曲线 17 三极管特性曲线 18 晶体管放大电路 19 简单门电路 20 探测直导线周围的磁场 21 用单匝线圈研究电磁感应现 22 微弱磁通量变化时的感应电流 23 通电螺线管的磁感应强度测量 24 通电螺线管的磁感应强度与电流的关系 25 自感现象 26 楞次定律 27 安培力测量 28 电磁感应电流的方向 29 无线电报机 30 电磁弹簧振子 31 开尔文滴水起电演示仪 32 电磁炮 33 无形的力 34 磁悬浮地球仪 35 手触式蓄电池演示仪 36 磁场力 37 磁悬浮列车 38 温差发电 39 光电盘 40 电磁学问题探究套件 41 光控系统（台灯测试仪）（教师用） 42 光控台灯（学生分组） 43 磁体周围有什么 44 感应电流怎样产生的 45 水的电解实验 46 奥运悬浮球 47 无形的力 48 发电锚 49 磁 共 振 二、力学 01 风洞 02 双人舞 03 投球器 04 测量玩具小车的运动速度1 05 测量玩具小车的运动速度2  06 力的作用是相互的 07 探究物重和物体质量的关系 08 探究影响滑动摩擦力的因素 09 探究同一直线上二力的合成 10 探究浮力的大小，影响浮力大小的因素  11 究定滑轮与动滑轮 12 探究水的熔点与沸点 13 探究海波和石蜡熔化时的温度变化 14 探究蒸发吸热 15 探究大气压强与高度的关系 16 静摩擦力研究 17 滑动摩擦力研究 18 重力大小与质量的关系 19 研究匀速直线运动 20 平均速度的测量 21 平均速度与瞬时速度的关系 22 加速度的测量 23 匀加速直线运动 24 加速度与拉力的关系 25 加速度与质量的关系 26 研究自由落体运动 27 研究自由落体运动 28 超重与失重 29 动量定理（恒力） 30 动量定理（变力） 31 动量守恒定律 32 单摆的振动图像 33 单摆周期的测量 34 单摆法测重力加速度 35 阻尼振动 36 弹簧振子的研究 37 一纸顶千斤 38 机翼升力演示仪 39 二力平衡 40 重力方向探究仪 41 会翻跟头的魔丸 42 模拟傅科摆实验 43 桥梁的研究 44 滚动的方轮 45 奇怪的碰撞 46 袋鼠下坡 47 自动上坡的旋转体 48 钢球爬坡 49 多轨竞速 50 多功能滚摆 51 奇异的翻转环 52 筋斗鼠 53 潜水艇仿真实验系统 54 浮沉的小鱼 55 收集分子运动和实验证据 56 压力作用效果探究仪 57 重心与稳度探究仪 58 蛇形摆 59 匀强磁场中的单摆 60 力学问题探究套件 61 气流炮 62 滴水迷宫 63 水时钟 64 自动筛子 65 定滑轮与动滑轮的作用 66 力的合成与分解 67 弹簧的弹力与伸长的关系 68 摩擦做功与内能 69 电磁弹簧振子 70 斜面上力的合成与分解 71 龙卷风 72 撬地球 73 吹不开的苹果 74 风洞戏球 75 曹冲称象 76 气浮平台 77 欹器 三、光学 01 魔镜 02 魔 箱 03 变色龙 04 角反射器 05 探究光在弯曲玻璃管中的传播 06 探究太阳能的转化 07 光强与光源距离的关系 08 光导现象(光导灯) 09 室内和室外光亮度的测量 10 不同材料透光性能研究 11 太阳镜的研究 12 不同材料对光的反射 13 光污染研究 14 翻转的镜像 15 小球变大球 16 你中有我、我中有你 17 笼中鸟 18 颜料的混合（电动七色轮） 19 光通讯实验系统 20 辉光球 21 多像镜 22 时光隧道 23 夜视望远镜 24 光的合成探究实验仪 25 三色小孔成像 26 彩虹 27 光学问题探究套件 28 透光宝镜 29 光琴 30 东方明珠塔 31 放虎归山 32 到底动不动 33 穿 针 引 线 34 电影的原理 35 泉水幻影 四、振动与波 01 无皮鼓 02 共振鼓 03 喊泉 04 声波的振动图像 05 声波的干涉 06 声音的共鸣 07 振幅与响度的关系 08 频率与音调的关系 09 声音与距离 10 请保持安静 11 不同材料的隔音效果研究 12 噪音污染研究 13 音乐对植物生长会有影响吗？ 14 声波看得见 15 鹦鹉学舌 16 声音的特征 17 声驻波 18 无弦琴 19 伽利略针和单摆实验 20 共振摆球 21 声悬浮 22 振动与转动能量的转化 23 强迫振动与共振实验仪 24 超声雾化 25 鱼洗 26 空中排萧 27 铝棒发声 五、热学与分子物理学 01 热辐射演示仪1 02 气垫船 03 固体热胀冷缩演示仪（教师用） 04 热辐射演示仪2 05 玻意耳定律 06 查理定律 07 摩擦做功改变物体内能 08 固体熔化时温度的变化规律 09 沸点与压强的关系 10 “永动机” 11 富兰克林沸腾球 12 热能发动机 13 热辐射 14 对蜡烛及其燃烧的探究 六、地理科学系列 01 测量小溪河流的水质 02 酸雨研究 03 土壤酸碱度对植物生长的影响 04 不同地域饮用水的PH值的比较 05 土壤的酸碱度与植物生长的研究  06 监测天气湿度的变化 07 确定露点 08 测量容器、温室及其他封闭环境的湿度 09 呼出空气的湿度； 10 环境污染研究 11 不同土壤渗水性比较实验器 12 水土保持演示仪 13 月相变化演示仪 14 地震模拟演示仪 15 星空再显 七、生命科学系列 01 光对植物生长的影响 02 音乐对植物生长会有影响吗？ 03 心率的测量 04 比较不同同学之间心率 05 心情紧张对心率变化的影响 06 研究心率在运动后恢复到正常状态的时间 07 咖啡、茶、可乐等刺激饮料对心率的影响 08 测量对比不同生物体的心率 09 研究饮料的酸性对肠胃的影响 10 土壤酸碱度对植物生长的影响 11 植物的蒸发 12 研究不同生物的生存环境 13 检测人、动物的呼吸 14 保持室内通风 15 观察光合作用时氧气浓度发生的变化 16 小动物也需要呼吸 17 卧室绿色植物越多越好吗 18 不同海拔高度的区域氧气含量是否相同 19 人体消耗氧气 20 牛奶是否变质 21 调查饮用水的纯度 22 水中动物呼吸对氧气的消耗 23 水中植物的光合作用 24 时间反应测试 25 补色立体图  26 画五星 27 错觉画 28 马尾巴的魔术  29 大象穿鼠洞 30 盲点测试 31 梯形窗  32 普氏摆  33 距离测试 34 记忆力测试  35 基因柱 36 30倍手持探究显微镜（分组实验） 37 100倍手持探究显微镜 38 二人共听心跳（听筒） 39 生命科学探究实验包 八、新能源系列 01 新能源开发与利用探究实验包 02 新能源小屋 03 风力发电 04 水力发电（学生用） 05 太阳能发电 九、数学系列 01 忽多忽少的小人 02 装箱游戏 03 疯狂的立方体 04 搭建金字塔  05 拼出正方形  06 华容道 07 伤脑筋十二块  08 正交十字磨（椭圆规）  09 迷人的跳棋  10 汉密尔顿路径 11 圆形井盖之谜  12 先到二十为胜 13 拼走廊（拼出连线）  14 巧布哨兵 15 拼五星（四星拼一星）  16 巧垒立方体 17 几何体就位  18 高尔夫球拼板（搭高楼）  19 四色定理  20 数学问题探究套件 21 梵天之塔 22 猜生肖 十、转换系列 01 太阳灶模型（学生用） 02 冷热传递—温差发电 03 会行驶的太阳能小车 04 啄木鸟 05 仿真瓦特蒸汽机 06 能源实验平台（教师用） 07 自然能源综合利用探究套件（学生用） 十一、生命科学系列 01 生命科学探究平台 02 沙漏记时 03 神奇记忆合金（四种记忆方式） 04 可编程机器人 05 伽利略温度计 06 活动雕塑 07 不同土壤渗水性比较实验器 08 房屋搭建组合件 09 富兰克林沸腾球 10 水质的测定 11 光合作用产生氧气 12 二氧化碳是光合作用的原料 十二、展板 01 21世纪地球科学10大挑战 02 光学错觉  03 均衡饮食金字塔 04 空间生命科学 05 声学的发展 06 物质科学 07 新能源利用 08 DNA双螺旋结构 南京师范大学课程资源研究所 邮政编码：210009  地　　址：南京市宁海路122号南京师范大学信息技术楼   公司电话：025-83204284 83301983 83302681  公司传真：025-83302681转8009  手　　机：13405879778 联 系 人：王经理 网　　址：http://www.kczyyjs.com 电子邮件：wangkefang@163.com QQ号码：2269329198

项目简介： 本技术是利用智能水凝胶的刺激响应性，结合 Fabry-Perot 薄膜 干涉现象提出的新型光学传感方法。本技术使用的水凝胶薄膜厚度仅 数微米，因此具有响应速度快速的特点。可检测的项目包括温度、pHIntensity Wavelength 值、葡萄糖等。可与光纤传感技术相结合，实现远程传感。

一、市场分析 全息薄型CD光学头（含小机芯）是用于笔记本电脑光盘驱动器、移动VCD、便携CD机的重要核心部分。市场需求十分旺盛，并有持续性需求。该项目产品具有较高的技术含量，属于信息产品中的光电存储产品，是国家产业政策重点支持的产业方向，也符合武汉光谷地方经济的产业发展。二、项目简介 本课题组拥有该项目完整的、成套的生产技术，包括产品生产的技术文件、工艺文件等。并能够设计、制造产品生产线所需的全套生产设备（包括：调整机、评价机、工装治具等）。还可完成整条生产线的设计、安装、调试、样品试制、量产全过程。

北京大学物理学院“科技部极端光学创新研究团队”肖云峰研究员和龚旗煌院士领导的课题组利用超高品质因子回音壁模式光学微腔，极大地增强了表面对称性破缺诱导的非线性光学效应，得到的二次谐波转换效率提升了14个数量级。相关研究成果在线发表在《自然•光子学》(Nature Photonics)上，文章题为“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左图：表面二次谐波效应示意图；右图：光学微腔增强表面非线性效应。 二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最基本、最重要的非线性光学过程之一，被广泛地用于实现频率转换、光学调制和量子光源等。由于结构反演对称性的限制，常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面，这种反演对称性可以被打破，进而诱导出二阶非线性光学响应。然而，传统的表/界面非线性光学研究存在两个重要挑战：一是非线性转换效率极低，即使在高强度的脉冲光激发下也仅能产生极少量的二阶非线性光子；二是体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。 该项工作中，北京大学课题组利用超高品质因子回音壁光学微腔极大增强光与物质相互作用的优势，在二氧化硅微球腔中获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。为了充分发挥微腔“双增强”效应，研究人员发展了一种动态相位匹配方法，利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制，高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振。实验上获得的二次谐波转换效率达0.049% W-1，相比传统表面非线性光学，该效率增强了14个数量级。左图：实验获得的激发光和二次谐波光谱图；右图：动态相位匹配过程二次谐波功率变化。 研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析，成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号，排除了体相电四极响应的干扰。这种表面对称性破缺诱导的非线性信号有望作为一种超高灵敏度的无标记“探针”，用来检测和研究材料表面分子的结构、排布、吸收等物理与化学性质，为表面科学研究与应用提供了一个全新的物理平台；同时，该项研究发展的动态相位匹配机制具有普适性，可进一步推广到不同材料、不同形状的光学谐振腔中，有望在非线性集成光子学中发挥重要作用。 研究论文的共同第一作者是张雪悦和曹启韬同学，现分别在美国加州理工学院应用物理系和北京大学物理学院攻读博士学位，通讯作者为肖云峰研究员。论文合作者包括新加坡国立大学仇成伟教授和王卓博士、清华大学刘玉玺教授、圣路易斯华盛顿大学杨兰教授等。 研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、量子物质科学协同创新中心和极端光学协同创新中心等的支持。