复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用，与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 当今，光，作为几乎所有远程探测的手段和信息传播的媒介，对光的多维度测量分析和自由调控，既直接关系到未来信息收集、处理和传输的灵敏度和速率，也与先进微纳制造的精度、效率和能耗等诸多国家核心技术的竞争力息息相关。 复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用，与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。 在基础创新方面： ①动量空间光学测量思想：光与微纳结构的相互作用遵循频率-动量色散关系，也被称为光子能带。在原理上，类似于半导体利用其电子能带操控电子，光子晶体等微纳光子材料也可以通过光子能带操控光。而光子能带的本质存在于动量空间。相比于已经商业化的可探测固体材料动量空间中复杂电子能带的多维度角分辨光电子能谱设备，针对光子晶体等光子材料动量空间中光子能带的多维度光谱测量技术和设备在全世界尚属空白，亟需发展。团队突破了传统光谱测量思路，提出了从动量空间视角量检测微纳光子器件光学性能的思想。 ②适合微纳尺寸器件的动量空间成像技术：微纳尺寸的测量依赖显微镜。但显微技术在追求实空间分辨率的同时丧失了动量空间的分辨能力。此成果将傅里叶光学技术与显微技术相融合，解决了动量空间成像的像差和色差问题，实现了实空间和动量空间的双高分辨率。 ③多维度光学信息提取：相位和偏振态是可供光子器件信息调制的新自由度。团队将时域外差干涉技术延拓到具有显微分辨能力的动量空间外插干涉技术，单次成像实现了在光波长尺寸内40毫弧度的相位测量精度。同时，建立了适合于动量空间成像测量技术的耦合模理论，实现了在非相干的白光照明下任意椭圆偏振态的测量。 ④光学量测中国解决方案：处于芯片产业上游的微纳制程光学量测环节，是芯片良品率控制的关键。在此关键领域，我国远远落后于国际先进水平。动量空间成像光谱技术所采集的多维度光谱信息富含微纳结构的三维形貌信息。团队提出并实现了基于动量空间成像光谱技术的全新光学微纳制程量测新原理和新技术。该原理利用深度神经网络构筑了微纳米尺度结构与动量空间色散的构效关系和映射。同时，由于在所测量的色散关系中包含了冗余的结构信息，因此在实际技术应用中极大优化了量测逆问题中测量噪音带来的病态问题。 ⑤相关成果：团队以通讯作者发表1篇Nat.Photon.，1篇Nat.Commun.，3篇PRL，4篇Light：Sci.&Appl.，1篇Sci.Bull.，1篇Light:Advanced Manufacturing等国内外高水平期刊论文。动量空间成像光谱技术使动量空间得以被直接实验观测，并成为发现新光场调控机制的眼睛。团队利用此技术首次实验揭示了动量空间中存在具有拓扑奇点的偏振场，提出了动量空间中光场调控的新思路，开辟了光子晶体在全偏振态、涡旋光束生成和光束位移操控方面的新应用。由于周期性光子晶体无几何中心，因此不需光学对准，具有应用价值，成果被评为2020年度中国光学十大进展，入选ISI高被引论文。日本NTT首席科学家Notomi在Nat.Photon.上以"动量空间中的拓扑成真"为题对团队工作进行专题报道，给予高度评价。 在技术突破方面： ①在国际上首次实现了广谱符合阿贝正弦关系的动量空间成像光谱设备。其中动量分辨率小于1.7毫弧度，实空间分辨率小于600纳米，相位分辨率小于40毫弧度，最大偏振度误差小于1%，波长分辨率小于0.1纳米。 ②结合产业需求和动量空间成像光谱技术的优势，提供了一系列产业问题的分析解决方案，包括利用动量空间偏振依赖的辐射分布量测发光分子三维取向分布和利用动量空间光子色散关系逆向量测微纳结构纳米精度的三维形貌等。实测结果达到亚纳米分辨稳定性和98%以上的置信度，测量膜厚与计量认证厚度差异小于5埃。 ③相关成果授权发明专利9项，在申请PCT国际专利2项。

本实用新型公开了一种聚焦光斑快速收敛的光束整形调制片。所述光束整形调制片为滤光片，其光强透过率分布中心对称，其径向的每一处光强透过率采用振幅调制函数计算获得，将调制片放置在光路中对光束进行滤波整形获得快速收敛的聚焦光斑。本实用新型利用振幅调制片以较小的成本和技术难度改变聚焦光斑的收敛性质，降低衍射光斑的旁斑强度，在生物成像，激光光学等诸多领域有着巨大的应用价值和潜力。

由于超颖表面具有在极短距离内，以亚波长分辨率对出射光的波前进行任意调控的能力，使得它有望成为传统光学元件的替代品。超颖表面体积小、重量轻、具有丰富设计自由度的特点能够大大简化传统光场调控装置的体积以及复杂度。近些年来，项目组在超颖表面的光束整形与偏振调控领域做出了许多有意义的工作。通过将达曼光栅原理与超颖表面相结合实现了三维涡旋阵列以及贝塞尔光束阵列的产生。利用相变材料、Ω形天线以及介质纳米柱结构实现了对出射光束偏振态的调控，并将其应用于矢量光束的产生之中。同时，基于超颖表面对出射光的复振幅调制实现了近场表面等离激元的操控以及远场衍射级次的选择性激发。 基于光学超颖表面的光束整形与偏振调控技术具有体积小、重量轻的优点，能够解决传统光场调控装置体积较大、复杂度较高的缺点。同时，不同种类超颖原子所提供的丰富设计自由度以及多种波前调控工作机理，为超颖表面对出射光的振幅、相位、偏振、频率以及多物理量的灵活调控提供了保障，丰富了实现光场调控的手段。该技术有望在激光加工、光通信、粒子捕获，超分辨成像、信息存储以及光学防伪和加密等应用之中。

本发明公开了一种光纤输出的激光光束质量测量装置和方法， 主要包括一维电动位移台、三维升降台、夹具、聚焦镜片、准直镜片、 光热传感器、红外热像仪、暗室和计算机等。本发明装置为自动化测 量系统，由红外热像仪辅助聚焦调节及电脑可视化控制，操作简便， 结构简单，误差引入因素少，可测光强较高、光束尺寸较大、任意波 长激光的光束质量。相比传统方法中存在的探测器损伤阈值低、动态 范围较小等问题，本发明可以测量更高功率、更大光束尺寸

本发明公开了一种输出空心光束的方法，包括：(1)激光器产生 的实心光束，经整形系统整形为中空的环形泵浦光；(2)该中空的环形 泵浦光，沿光轴入射到耦合系统，该耦合系统将所述环形泵浦光变换 成合适直径大小的空心光束；(3)该空心光束从激光谐振腔的一端面耦 合进入谐振腔，对激光器增益介质进行泵浦，通过相位控制使得所述 谐振腔中的增益介质吸收泵浦光产生连续的空心激光输出。本发明还 公开了一种空心光束输出装置。本发明的装置和

辽宁轨道交通职业学院坐落在我国重工业基地辽宁省省会沈阳市，是一所以服务轨道交通业为特色、以服务装备制造业为主体，全日制学历教育、职业培训和应用性技术服务并重发展的高职院校。2012年，学院经辽宁省政府批准，正式成立。学院在六十二年的办学历史中，先后举办过中专、本科和专科教育。多次被评为国家级重点中等职业学校，辽宁省职业教育示范校，先后荣获全国职业教育先进集体、全国中等职业学校德育工作先进集体、辽宁省职业教育先进集体等荣誉称号，多次在全国职业院校技能大赛、机器人比赛、“文明风采”比赛中取得优异成绩。 学院占地面积512亩，建筑总面积19.2万平方米。现有皇姑和沈阳经济技术开发区三个校区，皇姑两个校区分别位于沈阳市皇姑区怒江街170号和152号，开发区校区位于沈阳经济技术开发区轨道交通工业园十三号路17甲5号。学院设有铁道工程系、机械工程系、数控工程系、机电工程系、电气工程系、信息工程系、管理工程系、文化基础部、体育部共九个教学单位，开设相关专业29个。其中，铁道机车车辆、铁道车辆是原铁道部优秀专业，机电技术应用是辽宁省品牌专业、全国机械行业“特色专业，数控技术应用、机械加工技术、计算机及应用、电力机车运用与检修是辽宁省省级中职示范专业。 学院现有全日制中高职在校生4000余人，办学六十余年来，为铁路建设和地方经济的发展输送了5万余名高中级技术和管理人才，毕业生受到用人单位好评。近几年，毕业生就业率始终保持在95%以上，专业对口率保持在80%以上，大批毕业生已经成为行业和地方经济社会发展的骨干力量。 学院拥有一支道德素养高、实践能力强、科研水平高、年龄结构合理的教师队伍。目前教职员工总计322人，其中专任教师236人，教授7人，副高级职称69人，教师中拥有博士、硕士研究生学位115人，多名教师获得“全国模范教师”、“辽宁省优秀专家”、“国家职教名师”、“全路火车头奖章”等荣誉。学校“双师素质”教师比例达到100%，中级以上专业教师“双师型”比例达到100%。 学院图书馆拥有纸质藏书21万册，数字化电子期刊2300万册(篇)，电子图书5万册(篇)。校园网络由双核心、双链路的主干万兆的有线网络和无线网络构成，有线网络和无线网络均全面覆盖整个校园。建有相关实验、实训室及实训基地43个。学院是辽宁省中小企业技能培训基地。学院内设有辽宁省国家级职业技能鉴定所，具有初、中、高三个级别22个职业(工种)的职业鉴定资质，每年开展各类职业技能鉴定2000余人次。学院承接沈阳铁路局等多家企业的员工在职学历教育，承接社会失业人员再就业培训、新技术应用培训、社区培训等任务，年培训服务8000余人次。 学院始终坚持以教学质量管理为中心，建立了基于“双闭环控制”原理的学校校内教学质量保障体系，对教育教学工作全过程、全方位进行质量监督和控制。学院牵头组建了“沈阳经济技术开发区职业教育集团”，成为全国唯一在民政部门注册为民办非企业的职教集团。学院将德育工作渗透到教育教学全过程，推行学生“认识实习”和“3+2”的跨区域合作育人的人才培养模式，打造“政校企”三方合作的职业教育公共实训基地，构建以典型的工作任务分析为基础的灵活开放的课程体系，深化以行动为导向的项目教学和分层次教学模式改革，实现职业教育内涵的发展，使得教育教学质量全面提升。学院推动教学与学生管理一体化改革，实施系统化育人工程，将德育工作融入到教学组织与实施的全过程，实现学生德育工作的“一个融合”和“四个统一”。“服从，肯干，诚信，明礼”成为学生自觉遵循的行为准则，学生管理工作成为学院办学特色之一。同时，学院是省级教育规划科研基地，目前承担国家、省部级课题二十余项，每年公开发表学术论文200余篇。 学院秉承“建校走市场，办学为企业”的优良传统，坚持“以服务为宗旨，以就业为导向”的办学指导思想，以“立德，树人，修业，创新”为校训，注重人文关怀，为学生和教职工提供了激发潜能、不断进取、共同发展的平台，打造了爱岗敬业、团结奉献、精于研究、能打硬仗、敢于胜利的学院精神。 展望未来，学院将不断深化内部改革，加快专业建设发展，构建现代职教体系，提高教育教学质量，努力将学院打造成以服务轨道交通业为特色，以服务装备制造业为主体，具有培养模式先进、教学模式创新、办学模式多元、教学内容领先、教师素质优良、管理模式科学、学生择业抢手、校园文化繁荣等多特征的，结构合理、特色鲜明、内涵与外延建设协同发展的，具有国际先进职业教育特征的高水平、示范性、现代化的职业院校。

铁路轨道宽频性能测试系统拟解决轨道结构中各部件振动疲劳损伤的模拟研究，针对各个部件服役状态下所处的高频共振频段与低频频段共同作用，真实地模拟各部件现场工作状态。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 铁路轨道宽频性能测试系统拟解决轨道结构中各部件振动疲劳损伤的模拟研究，针对各个部件服役状态下所处的高频共振频段与低频频段共同作用，真实地模拟各部件现场工作状态。研制的新型轨道部件高低频疲劳试验机的组成包括驱动系统、预加载部分、润滑系统、计算机电气控制部分以及软件组成。试验机的驱动系统属于交流伺服系统，在主轴上设置有可调节压头行程的偏心轮，偏心轮的功能是将主轴的旋转运动形式转换成压头上下直线的运动形式，从而达到对部件的动负荷加载的功能。本设备可模拟各部件在各自共振频率和其他低频载荷叠加后的组合疲劳试验，试验对象包括但不限于钢轨、弹条、垫板、螺栓、轨枕以及轨道板等等。预计可系统性的回答上述各部件高低频组合疲劳伤损演化规律，填补国内外有关轨道部件高频疲劳寿命试验研究的空白。

铁轨的状况是铁路养护当中最重要的指标之一。地铁、轻轨在城市交通中的作用也越来越重要，国内拥有量快速增长，其维护保养是非常重要的且只能在夜间停运期间进行。现行我国对铁轨检测工作还停留在手工操作方式，用水平道尺和标尺按8点/25m定点手工弯腰测量、弯道20m长拉线测曲率半径和直道20m长拉线测平面度，其方法和手段相当落后，测量效率、精度和速度都很低（3公里/每一班次8小时）。为了改善落后的状况、改善工作方式、上下线方便快捷（列车临近时），应用现代的高新技术手段和方法，开发研究国内首创的，适用、先进、高精、高效（大于20公里/每一班次8小时）、快速、轻便（整机重15kg）、省电（一次充电10小时可工作9小时以上）、汉字视窗界面的专用计算机测量系统的机电一体、造型别致、功能齐全、高的性能价格比的轨道检测系统。以满足国内大量需求，同时不断改进提高而开发俄文、朝文等文种的视窗界面和测量标准打入国际市场。为迎接加入WTO打出具有国际竞争力的国产品牌产品，都是非常有意义的。

实验上测量了800nm和400nm园偏振激光与Xe原子相互作用作用的多光子电离过程，通过冷靶电子离子动量谱仪，实现光电子能谱和动量谱的高精度测量。实验上，发现在400nm波长条件下，测量到可分辨多光子特征的电子能谱和动量谱结构。由于Xe原子具有很强的自旋轨道耦合效应，实验上观测到3/2P（红色箭头）和1/2P（白色箭头）引起的能级分裂的动量分布和能量分布.而对于1/2P能级，在园偏振激光作用下，可以选择性性激发自旋向下或自旋向上的电子 [图1（d）]，因此，可以通过1/2P能级可以实现高自旋极化度的光电子。