光纤激光器和放大器是当前国际上激光领域的研究热点，也是我们的一个重要研究方向。光纤激光器和放大器是现代光通信的产物，是随着光纤及通信技术的发展而崛起的一门崭新技术。由于光纤激光器件与传统的固体激光器件相比，具有低阈值、高效率，稳定性和耐热性能好，结构简单紧凑、重量轻，容易实现、性能价格比高，易于小型化、易于维护等明显优势，它已广泛应用于光通信、工业加工、军事和国防、激光医疗、光纤传感、微波产生等诸多领域。 密集波分复用（DWDM）、光纤入户中有线电视（CATV）网络以

光热耦合可靠性研究，通过建立LED热阻网络，提出了荧光粉光热耦合模型，进而设计了高发光效率、低工作温度、高可靠性的LED 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 LED被誉为21世纪绿色照明光源和第四代光源。LED封装是LED产业链中关键的一个环节，是连接芯片和应用的桥梁。本技术的研究工作和成果包括：1）封装工艺设计优化，研究了各种封装参数对出光的影响规律，并根据涂覆的流动特性提出了多种控制涂覆形貌的涂覆新工艺，进而提升取光效率及光色品质；2）光热耦合可靠性研究，通过建立LED热阻网络，提出了荧光粉光热耦合模型，进而设计了高发光效率、低工作温度、高可靠性的LED；3）复杂应用下的光学设计，以高光效、高空间颜色均匀度为目标，提出了实现能量任意映射的非成像光学普适性透镜算法，并据此开发了透镜设计软件；4）量子点封装，提出多种高光热性能的量子点制备方法和封装工艺，首创封装内热管理方案，解决量子点散热瓶颈。

本成果针对高新技术关键零件的研制需求，经过深入系统的研究，突破气泡吸附行为控制、微结瘤趋势抑制、复杂结构电场分布均匀化、纳米晶零件制备等一系列关键技术，研制出专用机床设备，实现了高性能（高产品质量、高材料性能、高生产效率）精密微细电铸。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 电铸是利用金属电沉积原理制取产品的一种特种加工技术。由于电铸过程中，最小材料添加单元是极其微小的金属离子，因而电铸技术具有很高的制造精度，被普遍认为在精密、复杂、微纳结构零件的成形制造中占有重要的地位，是当前先进制造技术的重要组成部分，目前它已在航空、航天、模具、电子、通讯等行业获得诸多重要应用。 三、创新点以及主要技术指标 本成果针对高新技术关键零件的研制需求，经过深入系统的研究，突破气泡吸附行为控制、微结瘤趋势抑制、复杂结构电场分布均匀化、纳米晶零件制备等一系列关键技术，研制出专用机床设备，实现了高性能（高产品质量、高材料性能、高生产效率）精密微细电铸。 本成果主要具有以下技术特点： 1.发明了摩擦辅助电铸技术，解决了气泡吸附、表面结瘤及结晶粗大等问题，制品质量和生产效率显著提高； 2.发明了交变压力去除气泡法和高深宽比微细结构电铸等技术，消除了微结构件电铸中麻坑、针孔等弊端； 3.提出了阳极逆向设计方法，显著改善了金属分布的均匀性和微观组织的一致性； 4.研制出高性能精密微细电铸机床装备。 四、知识产权及获奖 国家技术发明二等奖。多次获国家自然科学基金、江苏省自然科学基金重点项目。已授权国家发明专利6项，发表期刊论文80余篇。

南开大学在“863”计划项目、市科技攻关项目和国家自然科学基金支持下，光纤光栅传感技术与应用课题组取得诸多创新性研究成果。如成功构建了可编程、微位移光纤光栅写入设备，并成功研制出高性能国产化光纤光栅；以光纤光栅作为传感基本元件，利用其波长编码与温敏力敏等优良特性，采用独特的材料和工艺进行封装，创新性地设计并开发出多种光纤光栅传感技术以及系列器件；研制和开发具有多参数、多功能、分布式的全光纤光子传感网络系统；同时，构建多光纤光栅线阵、面阵及体阵等多种拓扑结构，将光纤光栅传感器网络布设于高层建筑用于对

掌握了基于有限元仿真模型的状态监测技术，利用传感器测量信息实时修整有限元模型参数使其能够真实反映机床状态的目标，从而获得信息量大且准确的监控信息。该技术已用于秦川机床集团齿轮磨削主轴热误差的监测以及滚珠丝杆状态监测之中。

在DCS与实时信息集成系统的基础上，实时智能故障诊断与专家系统充分利用网络技术、计算机技术、控制技术、通讯技术以及人工智能技术将分散的DCS系统进行集成，实现信息管理的智能化。实时智能故障诊断与专家系统实现从已有的DCS通讯网络获得数据，进行高一层次的综合和处理，进行监督、诊断和预报。主要内容：通讯网关：DCS数据高速公路和IFDES通过网关交换数据和信息。数据处理：从DCS、PLC和传感器送来的数据进行预处理，如数据工程化，数据转换和压缩。知识库：存放专家知识，用于工况监督、故障诊断、事故预报、提供在线操作指导；采用多种智能处理方法及软测量技术用于炼油生产过程的专家系统知识库的构建。推理系统：集成了前向推理机和反向推理机等，操作经验和事故教训将用于指导问题的解决。多媒体显示及操作手册的开发。与综合自动化平台集成。技术优势：1、 系统驱动器和数据处理器2、 数据库和服务器3、 IFDES专家系统4、 超媒体显示系统5、 IFDES与实时数据库接口的实现位号显示与趋势图模块  应用实例：已在炼油厂加氢裂解装置、烯烃厂锅炉装置等现场成功投运  投资规模及设备需求：  硬件环境（机型及CPU、内存、硬盘容量）：机型：运行Microsoft Windows操作系统；CPU: Intel 1.3GHz 及以上；内存：512M及以上；硬盘：80G及以上。  软件环境（操作系统、支持软件的名称及版本号）：操作系统：Microsoft Windows2000及以上版本；Web服务器：Microsoft IIS；数据库：Oracle 8.0以上；开发工具：Microsoft .Net Framework 1.1。实时智能监测与故障诊断专家系统软件（IFDES）  经济效益分析：本系统采用一系列先进的技术与开发集成手段。系统设计合理，使用方便，人机界面友好、开发周期短、扩充与二次开发便捷。性能价格比较高。它是低成本推广应用计算机及新技术的一次成功的尝试。使管理操作人员加强了工艺管理，及时捕捉到了装置运行过程中的事故隐患，确保了整个装置始终能处于高负荷、长周期稳定运行。使企业在最经济的成本下，产生最大的效益，减少事故的发生、原材的浪费与对环境的污染。经济与社会效益显著。

感官控制的人机交互(human-machine interface, HMI)可以在人和外界 设备之间建立新的自然交流途径，有利于提高人们的生活品质，例如，有意识 地眨一下眼睛，即可开/关电灯。传统的采用眼为微弱的体表生物电信号，却 忽略了眨眼引起的太阳穴附近皮肤的微小运动。本项目采用摩擦纳米发电技术 (triboelectric nanogenerator, TENG ),设计一种微运动 / 位移传感器 (mechnosensationalENG, msTENG),对于该微小运动的探测有极高的灵敏度 (数百倍于同步眼电信号)，并且相对于传统的眼电探测电极具有更好的耐久 性和稳定性。通过与眼部巧妙的附着方式，获取高灵敏度和持久稳定的眨眼 信号采集，并将此眼部微动传感器用于人机交互，构建了眼动控制家用电器 和眼动虚拟打字界面等人机交互系统。这一研究的开展，给感官控制人机交 互领域注入了新的设计理念，使得通过眨眼来控制外部设备有希望从实验室走 向我们的日常生活。 关键技术： (1)  基于摩擦纳米发电技术的眼部微动传感器设计(包括工作模式的选择, 摩擦材料、电极材料的选择及加工等)以及器件制作工艺水平，都将直接影响 传感器的灵敏度、稳定性、美观舒适性，这在整个系统中是最为关键的技术。 (2)  眼部微动传感器在眼部周围附着方式的设计，需要保证器件的灵敏度、 信号的稳定性和操作的方便性，并考虑使用上的舒适美观。这是这项技术能否进 入人们实际生产生活的重要因素之一。 (3)  基于眼部微动传感器的人机交互界面的开发，要求功能适用、界面友 好、操作简易、性能稳定，便于正常人群和闭锁综合征LLock-in，)患者等特 殊人群的使用，这是这项技术具有重要应用前景的关键技术之一。创新点： (1)     首次将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动高灵敏传感器作为替 代传统生物电传感器应用于感官控制的人机交互系统，为人工智能领域注入了 新的传感器设计理念。 (2)     将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动眼部微动传感器巧妙地固 定在眼镜架上，并做到位置可微调，对比传统的眼电传感器将多电极贴在眼部 附近，不仅美观舒适、成本低廉和操作简单，而且采集的信号灵敏度高，信号 输出稳定可靠。 (3)     摩擦电和静电感应耦合的传感技术，采用的单电极信号采集，直 接采集微运动引起的电信号，从信号采集源头上突破了传统的生物电信号采集 弊端(采集多电极间势差变化信号)，可提高传感器的灵敏度数百倍。因此，避 免了传统眼电系统中精准识别算法的开发和严格操作技术的培训等。市场及经济效益分析： 基于摩擦纳米发电技术的微动传感器制作成本低廉，因其高灵敏度和 可靠性带来的后端设备简化，以及其操作的简易性和侃戴的美观舒适性，都 将促成该项研究成果走出实验室服务于广大群众，特别是渴望与外界因此具有非常大的市场价值。恢复交流的特殊疾病患者们，而这一群体在中国高达20 万人并有逐年上升的趋势。

颗粒材料广泛存在于自然界和人类生活和生产活动中。对其力学性质的研究不仅是当前力学学科的重要基础科学问题之一，也与诸多工程科学技术的发展密切相关，包括沙漠环境下的仿生机器人技术，冲击防护工程，地质灾害防护等。围绕我国探月工程重大项目需求，研究课题组近年来系统开展了与月壤采样密切相关的颗粒物质动态力学性质及其螺旋输动力学行为等方面的研究。研究成果不仅为我国航天工程实现提供了可靠的技术保障，而且在颗粒材料力学理论研究方面取得了一些重要基础性成果。

项目简介 颗粒材料广泛存在于自然界和人类生活和生产活动中。对其力学性质的研究不仅是当前力学学科的重要基础科学问题之一，也与诸多工程科学技术的发展密切相关，包括沙漠环境下的仿生机器人技术，冲击防护工程，地质灾害防护等。围绕我国探月工程重大项目需求，研究课题组近年来系统开展了与月壤采样密切相关的颗粒物质动态力学性质及其螺旋输动力学行为等方面的研究。研究成果不仅为我国航天工程实现提供了可靠的技术保障，而且在颗粒材料力学理论研究方面取得了一些重要基础性成果。刚性介入体压入过程中形成的颗粒材料固化区（粉红色三角形AOB）以及流化区（绿色部分）应用范围该项研究不仅在颗粒材料理论研究方面具有重要的理论价值，而且已应用到探月工程月壤采样钻采工艺规程设计当中。项目阶段课题组发表在NatureCommunications 上的研究工作证实了颗粒材料具有复杂流体的典型特征。通过准静态压入实验，定量表征了介入体在颗粒材料中的阻力- 深度特征曲线。并从理论上了证实：通过引入一个与颗粒材料内摩擦角相关联的比例系数，流体力学中的经典阿基米德定律能够用来描述颗粒流的准静态阻力。即介入体准静态运动时所受阻力正比于颗粒密度和排开的材料体积。修正后的阿基米德定律中的比例系数是颗粒材料内摩擦角的强非线性函数。该理论结果不仅能够被课题组自身的实验所证实，而且能够被已有文献的实验结果所验证。扩展的阿基米德定律中的比例系数知识产权已经获得相关专利授权。合作方式合作开发、技术转让、技术许可。

线性霍尔效应需要破缺时间反演才能观测到；非线性霍尔效应需要破缺空间反演才能被观察到。 最近有多个实验小组报道了具有时间反演的非线性霍尔效应的观测结果，包括MIT的 Pablo组和Gedik组的双层WTe2实验 (并列一作为马琼，徐苏扬，沈汇涛)，Cornell 的Mak & Shan实验组的多层WTe2实验等。 南科大卢海舟课题组和北京大学教授谢心澄也发表了相关理论 Physical Review Letters 121, 266601 (2018)。这篇文章中他们回答了一个实验关心的问题，什么样的能带特征可以对应强非线性霍尔信号？他们发现可以用二维狄拉克模型描述的倾斜的能带反交叉点或者拓扑反带的位置都会带来比较强的非线性霍尔信号。此外，他们的理论还和Cornell的实验的角度依赖关系进行了对比。 这种新奇的非线性霍尔效应的研究才刚刚开始。实验和理论研究证明无序是反常霍尔效应主要来源。非线性霍尔效应从第一阶就强烈依赖无序，高阶效应更是Berry曲率和无序错综复杂作用的结果，无序对非线性霍尔效应的贡献将是一个重要的题目。