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面向5G前传的高速半导体激光器
5G新基建是国家的重要发展战略，宽温高可靠的25Gb/s DFB(分布反馈)激光器芯片是5G光传输核心光芯片，也是当前5G建设的卡脖子问题之一。自主可控的5G光模块DFB激光器芯片对解决光通信“空芯化”问题，推进“中国芯”国家重大战略实施，保障我国通信基础设施安全具有重要的经济和社会效益。因DFB激光器的微分增益随温度上升迅速下降，常规的DFB激光器面临严重的高温高带宽瓶颈。面对5G应用要求的-40~85℃的宽温应用场景，常规DFB激光器芯片往往是超频运行，严重影响可靠性。因此，研制全国产宽温25Gb/s DFB激光器芯片，同时兼顾低成本高可靠需求对推进“中国芯”国家重大战略实施具有重要意义。
本成果创新性地提出一种沟中沟脊波导DFB激光器结构，相比较常规DFB激光器，在脊两侧对称的刻蚀两个沟槽。此结构可抑制注入载流子的横向扩散，提高对光场的束缚，提高芯片带宽，满足芯片高速工作需要。芯片的高温输出光功率大于10mW，单模抑制比大于40dB，实测宽温25Gb/s眼图及误码率均达到商用需求。同时，相比较常规芯片，其制作过程只需多加一步简单的刻蚀，无需二次外延，成本低，做了2000小时的老化试验，其功率变化小于0.5%，具有高可靠性。
图1（a）常规DFB激光器芯片截面图（b）新型沟中沟脊波导DFB激光器芯片截面图（c）新型沟中沟脊波导DFB激光器芯片概图（d）（e）（f）分别为常规芯片、沟脊距为2μm、沟脊距为6μm SEM图
图2（a）（b）（c）25℃、55℃和85℃下不同沟脊距与常规芯片响应曲线对比（d）25℃、55℃和85℃下不同沟脊距与常规芯片响应带宽对比，带宽可提高3GHz 25℃和3.7GHz 85℃下芯片25Gb/s眼图（g）25℃、55℃和85℃下芯片背靠背传输及10km传输误码率曲线
图3（a）（b）25℃和85℃下常规芯片与沟中沟脊芯片2000小时老化实验结果，功率变化小于0.5%
华中科技大学
2022-10-11
高光溢出效果半导体纳米晶器件微结构的构筑
本成果以原有的直写型3D打印技术为基础，通过对于现有3D打印技术的进一步开发，实现简便，高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑，进一步提升器件的光溢出效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
成果源于国家自然科学基金“异价掺杂量子点的合成、聚合物基复合块体3D打印制造与性能研究”，项目编号51872030。本成果以原有的直写型3D打印技术为基础，通过对于现有3D打印技术的进一步开发，实现简便，高效的微结构构筑技术。实现微结构纳米晶器件的高效构筑，进一步提升器件的光溢出效率。传统发光器件由于器件材料的折射率高于空气，光从器件内部向空气传播时，部分光会在器件的内表面发生全反射，从而无法实现高效的光溢出效果。2017年，Nature Photonics上报道的块体荧光器件内部发出的光大量的在器件边缘聚集（75%），正面与背面光溢出量的总和仅仅为25%(Nature Photonics, 2017,11,177-185.)。本成果以器件内部微结构构筑为基础，通过微结构在器件内部的全反射界面构筑，改变光在材料内部的传输路径，实现器件正面的光溢出效果增强。
本专利的高光溢出效果可以广泛的应用于激光器、LED照明领域，提升能源利用效率。目前本专利可以将块体材料单侧约为~25%的溢出效率提升至~80%，约为3.2倍的提升。保守估计将此技术用于实际器件中，可以实现2倍以上的提升，这就意味着对于能源的消耗可以降低至原有的50%。照明约占全球能源消耗的15%-19%，全球温室气体排放的5%-6%。据统计2021年，全球照明市场总市值达到8089亿元。照明技术是任何一个国家与地区都不可或缺的，高效的照明技术不仅可以为解决全球的能源危机提供有效解决途径，同时为减少碳排放作出巨大贡献，产生巨大的经济效益。
北京理工大学
2022-08-17
疾病标志物检测用半导体光电生化智能传感技术
疾病标志物的发现与鉴定对于疾病早期诊断、预防、治疗与预后具有重要意义，其状态的改变与疾病的发生与发展情况密切相关。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
疾病标志物的发现与鉴定对于疾病早期诊断、预防、治疗与预后具有重要意义，其状态的改变与疾病的发生与发展情况密切相关。基于化学修饰电极的生物传感器可将电极表面生物分子反应产生的信息直接转换为电信号加以输出，有望为癌症、传染性疾病、炎症等重大疾病的标志物检测提供快速、便捷的自动化方法。然而，抗原及抗体蛋白质等生物分子与电极界面的电荷传输机制尚不明晰，制约了这一传感技术在疾病标志物检测中的发展与应用。
华中科技大学
2022-07-27
50G 波特率 DFB 半导体激光器
项目背景：DFB 半导体激光器是光通信领域中最为重要 的器件之一，目前已经有工业级温度（-40°C-85°C）25G 波特率 DFB 大规模量产。但是，从 2000 年至今，DFB 激光器 的 3dB 带宽在全世界范围内几乎没有明显提高，传统的基于 载流子和光子响应的 DFB 激光器在传统的制造工艺下已经趋 近其速率的物理极限，需要用新的物理本质来实现更高速率 的器件，从而进一步提升 DFB 芯片的调制速率和整个光通信 应用的传输速率。本项目研发的 50G 波特率 DFB 半导体激光 器将达到国际领先水平，填补国内空白，打破国外垄断本项 目的实施，应对美国对中国高端材料和芯片的禁售风险。该 产品可在光通信系统中应用广泛，可以承担接入网、数据中 心网络、无线网络、传输网络等多个方面的主力传输工作。
所需技术需求简要描述：本项目期望突破当前 DFB 调制 速率的瓶颈，在目前大规模量产的 25G 波特率 DFB 的基础上， 将速度翻一番，到达 50G 波特率。（1） 两个背靠背 DFB 激 光器产生的光子-光子谐振效应（PPR）研究。（2） 背靠背 DFB 激光器的高速陶瓷载体设计。（3） 50G 波特率 DFB 芯片 和高速陶瓷载体的测试
对技术提供方的要求:1．光电子器件设计领域国际知名 专家，熟悉 50G 波特率 DFB 激光器基本设计。2．完善的 DFB 器件基础知识和模拟能力。3．国内 985 高校教授，技术方案成熟可靠稳定有创新思维，不涉及知识产权侵犯。
青岛海信宽带多媒体技术有限公司
2021-09-13
TiC/金属复合涂层反应热喷涂粉末及其制备技术
项目的简单概述 本项目根据反应热喷涂的原理，研究开发了反应热喷涂粉末的前驱体碳化-复合技术，在此基础上成功开发了TiC/金属系列陶瓷-金属复合涂层反应热喷涂粉末。该产品技术具有如下特点：(1)所制备的粉末具有包覆结构，结合强度高，流动性好，可以保证喷涂过程中反应组元充分反应、获得优质的TiC/金属反应热喷涂复合涂层；(2)涂层中TiC颗粒细小（普通火焰喷涂≤300nm；等离子喷涂≤500nm），涂层与基体结合强度高；(3)对喷涂条件要求低，既可用于普通火焰喷涂，也可用于等离子喷涂；(4)生产和应用(喷涂)成本低。 项目的最新进展、所达到的水平 已申报2项国家发明专利，可产业化。 项目的关键数据，如性能指标等 ①喷涂方式：普通火焰喷涂或等离子喷涂 ②孔隙率：≤3％(普通火焰喷涂) ③涂层表面硬度：HRA≥90(普通火焰喷涂) ④耐磨性能：普通Ni60涂层的12～18倍(普通火焰喷涂)
北京科技大学
2021-04-11
高性能防腐耐磨非晶粉末与热喷涂非晶涂层
非晶合金（又称金属玻璃）是一种结构/功能一体化新型金属材料，被誉为继钢铁、塑料之后的第三次材料工业革命性材料。非晶合金因其特殊的原子结构（长程无序）而拥有一系列独特的性能，如非晶合金是地球上最强和最耐腐蚀的金属材料；非晶合金具有高耐磨性能以及优异催化降解性能等。非晶合金及其衍生产品（粉末、涂层、催化剂）在海洋工业、石油化工、3D打印、水处理等行业具有非常广泛的应用前景。利用所团队研发的非晶合金粉末，可通过堆焊、激光、热喷涂等技术制备不同高性能非晶涂层，能赋予零部件防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、抗冲击、防腐蚀等优异性能，极大延长使用寿命。
华中科技大学
2021-04-10
一种分子印迹固相微萃取涂层的制备方法
本技术成果属于化学分析测试仪器领域，涉及到分子印迹固相微萃取涂层的制备方法。步骤如下：石 英纤维的碱洗、酸洗、活化、硅烷化处理；模板分子与功能单体置于溶剂中自组装；加入交联剂及引发 剂，插入硅烷化石英纤维，热引发聚合；取出纤维，老化；重复以上涂渍步骤至涂层厚度达到要求；洗脱 除去模板分子。与商品化涂层相比，用本方法制备的朴草净分子印迹固相微萃取涂层对三嗪类除草剂具有 良好的分子识别性能，涂层均匀致密，为疏松多孔结构，长时间使用后无断裂、脱落现象，厚度可通过涂 渍次数进行控制，重复性好。萃取头可与液相色谱联用。
中山大学
2021-04-10
高分子自修复涂层关键技术及产业化
可以量产/n智能自修复防腐涂料通过先进技术方法，将封装缓蚀剂的纳米容器均匀分散至传统涂层中，一方面解决缓蚀剂与涂层的相容性问题，同时在涂层发生异常变化(破损,过度挤压, 酸碱刺激)时，纳米容器中封装的缓蚀剂迅速被释放，附着在金属材料表面，有效抑制这些位置腐蚀的发生。该技术是个智能保护系统，腐蚀发生时，可在特定的时间和位置自动释放腐蚀抑制剂。当该位置腐蚀停止时，纳米容器的释放也自动终止。市场预期：该技术既能保持金属材料原有的物理和力学性能，又具有良好的防腐效果和较高的经济效益。据2016年市场研究机构
中国科学院大学
2021-01-12
一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法
本发明设计了一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法，属于金属防腐涂层领域。基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法，其特征在于，向涂层中添加包封缓蚀剂的磁性纳米颗粒，在涂层制备过程中通过施加外部磁场，使磁性纳米颗粒在涂层中呈纵向梯度分布，近金属表面的纳米颗粒浓度高，该方法制备工艺简单，安全环保，降低了的智能纳米容器或功能性高分子微球的使用量，提高了常规自愈合涂层的防腐效果。
青岛农业大学
2021-01-12
钛金属表面原位合成 TiC-DLC 复合涂层的方法
本发明公开了一种钛金属表面原位合成 TiC-DLC 复合涂层的方法，将 Ti 靶置于镀膜室内，并通入 烃类气体，对镀膜室抽真空并保持 100~400°C温度，采用电弧离子镀使 Ti 离子从 Ti 靶蒸发出来，同时 利用电弧放电离化烃类气体，从而在 Ti 靶形成 TiC 掺杂的 DLC 复合涂层。本发明采用原位合成技术在 Ti 靶材表
武汉大学
2021-04-14