近日，清华大学航院、柔性电子技术研究中心冯雪教授课题组在《国家科学评论》（National Science Review）在线发表了题为“可抑制运动噪声的类皮肤可穿戴连续血压监测系统”（Wearable skin-like optoelectronic systems with suppression of motion artifact for cuff-less continuous blood pressure monitor）的论文，描述了课题组制备的一种柔性超薄光电传感器件与电路系统，能够自然贴附在人体皮肤上实现医学意义上的连续血压和血氧测量，并实时无线传输数据到智能设备终端。该系统利用类皮肤可延展传感技术建立了新型连续血压测量方案，为解决血压和血氧长期动态监测提供了一条新途径。同时，此类柔性可穿戴设备是远程医疗的重要突破，能够为远程监测提供医疗级硬件，解决精准医疗数据远程获取难题。 类皮肤连续血压监测系统示意图 心血管疾病及其相关并发症已经成为威胁人类生命和健康的重大隐患。根据世界卫生组织（WHO）估计，每年大约有1790万人死于心血管相关疾病，占全球死亡总数的31％。目前，最常用的血压测量方案为袖带加压法。该方法需要袖带捆绑在人体手腕或手臂处，测量过程不方便，也无法实现连续血压监测，影响个人的生活质量和自我监测长期依从性，在便利性及连续测量等关键问题上仍未突破。 类皮肤血压监测器件实物图 针对上述问题，冯雪教授课题组发展了基于光学原理的血压监测方案，利用生物兼容性材料制备了可以与人体自然共形贴附的光电系统。通过测量血液对不同波长的光波吸收情况，判断血液的容积和流速变化，从而测量出血氧和血压值。 冯雪课题组结合多年的力学研究基础和可延展柔性电子器件设计经验，通过虚功原理建立了专门应用于柔性光电子系统的血压测量模型，并提出了基于多波长测量的光路差分方法，用来抑制由人体活动等带来的噪声干扰，从而精确测量脉搏波播速，实现连续血压的精确监测并动态实时传输到智能终端。临床试验表明，与有创连续血压测量相比，该类皮肤血压监测系统测量的血压值绝对误差小于10 mmHg，具有重要的临床应用价值。 清华大学冯雪课题组长期致力于研究可延展／超柔性等超常规微器件与大规模集成技术，所发展的柔性电子技术应用于健康医疗、智能感知及重大装备，近年来在《科学进展》（Science Advances）、《先进材料》（Advanced Materials）、《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）、《力学和固体物理学期刊》（Journal of the Mechanics and Physics of Solids）等期刊发表一系列高水平论文。 航院、柔性电子技术研究中心李海成博士为文章第一作者，冯雪教授为论文通讯作者，参与该工作的还有北京清华长庚医院许媛主任团队。该项研究得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家自然科学基金等的资助。

一、产品简介      光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法，主要包括光纤转换器、光纤变换器、光纤耦合器，光纤隔离器、光纤衰减器、WDM等器件的参数的测试原理及测试方法。帮助学生直观的了解各种光无源器件的性能，从而更准确的使用不同器件进行光纤通信方面实验。 二、实验内容  1、光纤转换器测试实验  2、光纤变换器测试实验  3、光纤耦合器测试实验  4、光纤隔离器特性测试实验  5、波分复用器和解复用器测试实验  6、可调光纤衰减器测试实验  7、光纤机械光开关特性测试实验  8、光纤偏振控制器特性测试实验  9、光纤偏振分束器（PBS）性能能参数测试实验 三、实验配置参数 1、光源：波长1310±20nm，1550±20nm；输出功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC；稳定性＜0.5db（5h）；光源类型：LD光源； 2、光功率计：波长范围800-1700nm；输入接口：FC 校准波长：1550nm,1310nm； 3、偏振控制器：插入损耗＜0.05dB；消光比＞40dB；回波损耗＞65dB； 4、光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 5、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 6、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 8、光纤可调衰减器：0-30db可调； 9、配置：光纤光源，光纤光功率计、光纤耦合器、光波分复用器、光纤偏振控制器、光纤偏振分束器，可调衰减器、光纤隔离器、光纤机械光开关、法兰盘、实验指导书及实验录像光盘等。 四、实验目的 1、了解光连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤偏振控制器工作原理，实验操作单模光纤偏振状态控制； 3、了解光纤耦合器用途及其性能参数，实验操作测量耦合器特性参数测量； 4、了解光纤隔离器用途及其性能参数，实验操作光纤隔离器特性参数测量； 5、了解光纤光开关用途及其性能参数，实验操作光纤光开关特性参数测量； 6、了解光波分复用器（WDM）的原理与意义，操作双波长波分复用（WDM）的原理性实验；

可以设计并优化光纤激光器和放大器、光波导激光器、光纤耦合器、多芯光纤、螺旋芯光纤、锥形光纤；也可以模拟超短脉冲在不同光纤设备中的传输，例如在光纤放大器系统、锁模光纤激光器和通讯系统中的传输。 能够跟踪和优化光纤放大器和光纤激光器，让它们适合各种应用。帮助评估和排除光纤激光器和放大器中各种不利的影响；能够对有源光纤器件性能进行预测；能寻找最佳光纤长度、掺杂浓度、折射率分布等；能够计算掺杂浓度与光线的关系，准确模拟双包层光纤，还可以模拟时域动态变化，可以理解和优化的细节如功率效率和噪声系数。 RP Fiber Power可用于分析和优化各种器件： 单模和多模光纤 计算模式特性；计算光纤耦合系数；模拟光纤弯曲、非线性自聚焦效应对光束传输和高阶光孤子传输的影响。 光纤耦合器、双包层光纤、多芯光纤、平面波导 模拟双包层光纤的泵浦吸收,光纤耦合器的光束传输, 光在锥形光纤的传输, 分析弯曲的影响, 放大器中的交叉饱和影响, 泄漏模式等。 光纤放大器 研究单级和多级放大器中的增益饱和特性(连续或脉冲放大器), 铒镱共掺光纤放大器能量转移过程、猝灭效应、自发辐射放大等。 光纤通信系统 分析色散与非线性信号失真，放大器噪声的影响，优化放大器非线性效应和放置位置。 光纤激光器 分析并优化能量转换效率、波长调谐范围、动态调Q。 超快光纤激光器和放大器 研究脉冲的形成机制和稳定范围，非线性效应和色散的影响，抛物脉冲放大，优化色散脉冲压缩，灵敏度反馈，超连续谱的产生。 脉冲和超快速固体激光器和放大器 研究Q开关，模式锁定行为，找到可饱和吸收器所需的特性，分析反馈灵敏度，啁啾脉冲放大研究再生放大稳定性极限。 这款软件是致力于光纤器件学科研究或工业开发人士的必备工具。这款软件及其技术支持将为您的工作效率和工作能力提供极大的便利。同时，这款软件也是一款相当出色的教学工具。 目前已使用该软件的高校：耶拿大学、英国南普顿大学、北京工业大学、中国科学技术大学、上海技术应用学院、华中科技大学、西北大学、复旦大学、深圳大学、国防科技大学、长春理工大学、南京理工大学等。 目前已使用该软件的单位：费朗霍夫研究所、苏州纳米所、兵器装备部、三江航天、上海光机所、绵阳九院、中科院软件所、中科院光电所商业单位、北京敏视达雷达有限公司等。   ※ 光纤数据： 软件中带有各种稀土掺杂光纤数据，即时可以仿真各种光纤激光器和放大器。   ※ 各种公开数据： “Yb-germanosilicate” “ErYb-phosphate” “Er-fluorozirconate F88” “Er-silicate L22”  “Er-fluorophosphate L11”  

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系统、毫米波雷达成像系统和毫米波定向能武器系统,是毫米波拒止武器系统必需的大功率微波源。主动拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人体表皮的痛觉神经，使人感到剧烈灼痛达到驱散非合作人群的目的。可用于装备部队作战、维和、反恐(针对恐怖活动与恐怖分子,尤其是人体炸弹)，装备警察用于制暴、监狱控制、重要目标(军事、政治、经济及安全设施和人员等)保护（如军事基地、军事禁区、使领馆、航船、机场、重要场馆等的防护）及反海盗劫持活动等等，这对保障国家安全具有重要作用。 本项目在突破一系列关键技术的基础上研制出了低电压、小电流3mm波段高功率连续波回旋振荡管，在关键技术研究上有一系列创造性贡献。 研制成功了高效、高模式纯度TE62模式的W波段连续波回旋管：频率94 GHz、工作电压29.4 kV、工作电流2.2A、输出功率26.5 kW、效率41%。其各项参量达到和超过合同指标，器件综合技术水平达到国内领先、国际先进水平。 目前国内100万人以上大城市数量已达到100多个，按照目前大型城市安全需要，每个城市为其各重要部门的综合安全防护系统总共配备10套主动拒止武器系统，每套按500万元计算，创造的经济价值约为50亿。每套成本低，单套实验演示系统造价小于500万元，仅为美国每套造价的8%；其核心器件3mm高功率回旋振荡管及相关关键技术、配套器件实现完全国产化。

大功率半导体（LED）照明的散热问题一直是阻碍其发展的瓶颈问题之一。为了解决这个难题，本技术提出了一种新型的灯具封装结构和一种复合式散热器，该散热器结合了金属导热快，聚合物易于制作复杂的表面微结构，增加散热面积等特点，提高了散热能力。本技术研究内容如下：1.大功率LED球泡灯散热器设计。本技术创新性的提出了一种新型的芯片和灯具的封装结构，采用金属芯片基柱与聚合物散热外壳的结构组合式换热器，减小了芯片与外壳连接的接触热阻，充分利用金属导热快，聚合物外壳散热快的特点，有效地解决了功率为3W和7W的LED球泡灯的散热问题。2.针对集成式大功率LED路灯的特点，设计了一种聚合物散热器，对翅片厚度、长度、高度等几何参数，以及表面辐射率和热导率对散热器性能的影响进行了研究，并得到了优化后的散热模型，经过数值模拟发现其能够满足100W LED路灯的散热要求，并具有成本低、轻便、抗腐蚀等优点。3.大功率电子器件的聚合物微通道板式散热器设计。该散热器创新性的采用聚合物与金属结合的形式，并采用宽度为0.3mm的微通道作为主要散热结构，该结构能够有效的增加相同外形尺寸的散热器的换热面积。利用聚合物微注塑加工方法制作了散热器样品。4.对大功率芯片散热器测试试验系统设计。该系统可以提供稳定的冷却介质，可对实验中需要的数据进行测量、显示及储存，能够实现对LED芯片的控制。

研制出的3mm波段高功率回旋管可用于毫米波非致命拒止武器系统、毫米波雷达成像系统和毫米波定向能武器系统,是毫米波拒止武器系统必需的大功率微波源。主动拒止武器主要是利用3mm高功率微波刺激人体表皮的痛觉神经，使人感到剧烈灼痛达到驱散非合作人群的目的。可用于装备部队作战、维和、反恐(针对恐怖活动与恐怖分子,尤其是人体炸弹)，装备警察用于制暴、监狱控制、重要目标(军事、政治、经济及安全设施和人员等)保护（如军事基地、军事禁区、使领馆、航船、机场、重要场馆等的防护）及反海盗劫持活动等等，这对保障国家安全具有重要作用。

成果描述：现已装车使用的金属带式无级变速器，由于金属间摩擦系数的限定以及带抗拉能力的制约，使得其在大扭矩传递中一直没有获得突破性进展。与金属带式无级变速器相比，牵引式半环面型无级变速器借助牵引油在输入锥盘、传力滚轮和输出锥盘接触区间的牵引性能传递运动和动力，极大地改善了接触面间的摩擦条件，提高了半环面型无级变速器的承载能力，适用于中、大排量轿车。由于受牵引油剪切极限和运动构件材料的抗弯曲强度极限的限制，仅由牵引式半环面型无级变速器传递的扭矩无法满足工程机械作业时对大扭矩的需求。双腔半环面型功率分流无级变速器通过功率分流在很大程度上克服了单腔半环面型无级变速器传递功率受牵引油传递扭矩极限限制的缺陷，满足工程机械领域对大扭矩的需求。市场前景分析：根据匹配的柴油机型号，该产品适用于40装载机、18～22吨振动压路机、80水泥拖泵、20～25吨挖掘机、160～180平地机等工程机械。由于实现了无级变速和大扭矩传输，减少了工人作业时频繁换挡的疲劳感，减轻了工人的劳动强度，是工程机械发展的新趋势。与同类成果相比的优势分析：匹配柴油机型号：YC6A200L-T20，标定功率：148kW，转速：2200r/min 变速比：2.5~8； 输出扭矩：1488~3324 . 国内领先。

由于自然界科研项目、户外工程项目、野外实战任务等的客观需求，在偏远地区等场所很难得到稳定持续的高质量电能，内燃机发电有笨重、高噪声、高排放的缺陷，在崎岖无公路车辆无法通行的地区难以适用。此时便携式户外不间断电源有明显的优势。在自然灾害面前，许多电力设施遭到破坏，短时间内无法恢复供电，给抢险救灾工作带来了极大困难，影响了救灾的进程和人民的生命安全。在电力车无法到达的地方，便携式户外不间断电源具备其独特的优势，能人力携带到急需场所，迅速提供不间断电能，保证救灾活动的供电补给，确保重大手术等紧要工作的顺利开展。此外，其便携、低噪声和不间断供电的特性可保证机密勘察等特殊任务的顺利进行。

小功率风力机及风光互补发电系统广泛适用于广大农村地区，特别是风力资源比较丰富的内蒙古、青海、甘肃等边远地区和中西部地区。采用风力和太阳能两种能源供电，供电可靠性和可持续性较高，系统造价低廉，适用性强，可移动性强。 北京交通大学新能源研究所开发的小功率风力机发电控制器及风光互补系统发电控制器，是独立风力发电系统中科技含量最高的核心部件，担负着系统供用电管理职能。采用先进技术，良好的控制器设计可以优化外部系统组件的设计和安装，提高系统效率，降低系统成本。可应用于风光互补供电路灯、信号灯，农牧民用电及小型风光互补发电站。目前开发的产品已经在农村路灯项目中推广使用。  对于典型的600瓦风光互补控制器参数如下，其供电能力足够一户农牧民的日常用电需求，如照明用电，基础家电用电等，主要技术参数如下： 直流输入额定电压(V) 24 交流额定输出电压（V） 220 最大光伏输入功率( Wp ) 400 风机最大输入机功率( Wp ) 600 过放保护电压 21 过放恢复电压 23 负荷过压保护 30 负荷过压恢复 29 操作环境温度 -10℃~55℃ 空载电流 <20 卸荷保护 有

成果简介：该项目采用高功率高效半导体单管激光器做为泵浦源，利用掺杂 双包层光纤、光子晶体光纤、双包层光纤光栅，采用特有的高效驱动电源技 术，为大功率光纤激光技术产业化提供最佳的解决方案。大功率光纤激光器是近年来发展的最新激光技术之一，是大功率激光器小型化、全固化、集成化发展的一个重要方向和趋势，是继灯泵固体激光器、半导体泵浦固体激光 器之后的第三代激光器，是当前国际上着力开发的新型激光器件，已成为激 光在军事和商业应用中的重要技术。该项目将实现 5