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。

本成果利用光学斩波器改变样品光空间分布来抑制OCT图像中的制散斑噪声。优势如下：光学斩波器改变样品光空间分布所带来不同散斑噪声模式的潜在数量非常多，足够满足任何实际应用中的要求。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 OCT作为一种利用相干光的干涉来实现对生物组织或工业产品成像的技术，不可避免地会出现散斑噪声现象。散斑作为一种噪声存在于OCT图像中，具体表现为强度较高的随机信号，这类散斑会降低图像的分辨率和对比度，严重影响到了成像的质量和后期对图像进行定量分析的准确性。散斑噪声会降低图像信噪比，掩盖图像细节，使得OCT图像中原本连续清晰的组织结构变得具有较强颗粒感，导致难以分辨，对后续的图像处理、识别等操作带来不良影响。同时，它也限制了OCT系统对疾病诊断或工业检测的能力。因此抑制OCT系统中的散斑噪声对提高OCT成像质量、临床诊断准确率和工业质检具有重要意义。 针对传统OCT所存在的问题，本成果独辟蹊径，利用光学斩波器改变样品光空间分布来抑制OCT图像中的制散斑噪声。优势如下：光学斩波器改变样品光空间分布所带来不同散斑噪声模式的潜在数量非常多，足够满足任何实际应用中的要求。此外，光学斩波器的结构简单、成本很低，便于实用化。而且，散斑噪声抑制效果对光学斩波器所处位置以及转速的波动极不敏感，将其加入到样品光路中任意位置均可。因此其对系统稳定性要求也低，使用灵活，可适应于长时间、非稳定的工作条件。

本项目通过多年研究，发现了物质/结构在太赫兹波段产生的共振、吸收、折射、滤波、偏振等多种新现象和新效应。发展了太赫兹波物质探测、低损传输、高速控制和光谱成像的新手段和新方法。在太赫兹波谱应用和功能器件研究方面取得了重要进展，研制出多种实用化的太赫兹功能器件。近5 年来在Appl. Phys. Lett., Optics Letter, Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等国际主流期刊上总共发表SCI 论文57 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项。本项目多项研

本发明公开了一种可寻址测量局域波前的成像探测芯片，包括可寻址加电液晶微光学结构、面阵可见光探测器和驱控预处理模块；液晶微光学结构被划分成可独立施加电驱控信号的多个液晶微光学块，各液晶微光学块具有相同的面形和结构尺寸，被加电液晶微光学块为液晶微透镜阵列块，其余未加电液晶微光学块为液晶相移板块；被液晶微光学块化的液晶微光学结构将与其对应的面阵可见光探测器划分成同等面形和规模的面阵可见光探测器块，并且各面阵可见光探

本发明公开了一种油画的三维太赫兹成像方法。将发射信号分 成两路，得到第一发射信号和第二发射信号；将第一发射信号聚焦到 待测油画上，得到经待测油画的不同画层反射后的多路反射信号；将 第二发射信号和多路反射信号通过混频器混频，得到与多路反射信号 一一对应的多路差频信号；对不同油画画层对应的差频信号进行采样， 对每一路差频信号，采样得到两个离散的数据序列，对每一路差频信 号的两个离散的数据序列分别进行离散傅里叶变换，得到与

Ø  成果简介：激光助视距离选通夜视成像技术利用近红外脉冲激光照射目标场景，并在目标场景反射光到达光电成像系统时将成像系统选通开启，可有效滤除照明路径上的后向散射，大大提高了光电成像的图像信噪比和对比度。主要用于恶劣气象(黑天、雾/霾、雨/雪等)条件下的远距离光电成像观察，较传统工业摄像机模式具有更远的观察距离和图像清晰度。本项目在军口十五预研距离选通成像关键技术和863计划脉冲激光距离选通成像系统集成与精密控制电路研究的基础上，进一步研究解决了大功率半导体激光器的高速脉冲发射、

项目介绍： 农药残留问题是关系到国计民生和环境可持续发展的重大问题， 当前更成为全社会关注的焦点之一。加强、加快开发食品和饮用水安 全保障技术以及生态和环境监测与预警技术，大幅度提高改善环境、 食品质量的科技支撑能力不仅重要，也极为紧迫。本项目基于生物传 感器分析技术，在前期研究的基础上，利用目前已有的发明专利及取 得的科研成果，重点解决我国食品安全和环境保护中存在的检测、控 制和监测技术难点，创新性研发用于农药残留监测的生物传感快速筛 查装置及系统，并建立示范基地进行推广示范。 本项目基于南开大学分子识别与生物传感实验室在农残检测生 物传感器方面的研究基础和开发经验，综合科研合作院校、研究单位 以及企事业单位在相关技术领域的研发优势，将基础与应用基础研究、 仪器研制、样机生产和应用示范推广有机结合在一起，设计构建性价 比高、操作简便、耐久性强的高性能生物传感检测系列装置以用于农 药残留检测，并进行样机试制（便携式和台式）；与常规农残检测技 术和设备进行对比实验，优化所研发装置的各项性能指标；进一步将该生物传感检测装置用于水体、土壤以及农作物中农药残留量的实际 检测，共同探讨生物传感器在环境污染防治、农药残留污染物监测评 价体系中的应用，真正做到“产学研”相结合，为高新科学技术有效 服务于民生领域起到示范推广作用。 本项目以市场需求为导向，在现有科研成果与专利基础上，以纳 米生物传感器技术为基础的新型农药残留量传感检测器，技术上要求 高度保持生物活性物质的活性，不易脱落，提高电极使用寿命，这对 实现农残生物传感检测有着十分重要的意义。将纳米生物传感器技术 创新性地应用于农药残留量检测领域，在充分发挥纳米生物传感器特 异性强、灵敏度高、一般无需进行样品预处理等技术优势的同时，进 一步将生物活性材料、纳米材料、表面修饰技术等多项最新研究成果 有机结合，弥补了传统检测分析方法的局限与不足，可实现对农残检 测的实时化、动态化、直观化与可视化，在国内外均处于领先水平。 目前国内外研制成功的可实际应用的农药残留传感检测仪器鲜有报 道。 技术优势和特点： 1） 灵敏度高，针对有机磷类和氨基甲酸酯类农药的最低检测限 可达到 10-9 mg/kg，接近常规分析仪器的最低检测限; 2） 检测迅速，2 分钟之内可以完成农残检测，可实现大批量样 品的快速筛查； 3） 特异性好，检测结果不受果蔬中色素、土壤、微尘等杂质的 干扰，检测准确度高；4） 操作简便，一般不需对果蔬样品进行复杂的预处理，可将样 品中待测成分的分离与检测合二为一，使整个检测过程简便迅速，容 易实现自动分析； 5） 成本低廉，台式农药残留传感检测仪器的生产成本远低于大 型分析仪器，便于推广普及； 6） 稳定性好，相对标准偏差 RSD ≤ 2.18%。

本技术为一种波浪及潮位参数的测试装置，技术原理图如下所示。它由一组双头电导探针和一根立柱组成。立柱一端固定在水底、并保持垂直，另一端露出水面。将一组双头电导探针（有两个头部裸露的导电探针）等距排列固定在立柱上，将所有探针的信号线与数据采集板及计算机相连。由于海水和空气的电导率相差极大，因此，当双头探针暴露在空气中及浸泡在海水中时的电压信号差别极大，这样，通过对每个双头探针的两个头部裸露的金属探针之间的电压信号进行连续采集，便可得到海水波浪的浪高、波浪周期参数，同时也可测试海水潮位的实时变化。

1 成果简介电磁超声导波检测设备可实现对钢板和钢管缺陷的快速扫描，既满足电磁超声导波实验室需求又可满足工程应用，特别是针对高校用户提供开放式数据接口和检测数据源文件，可方便高校教师和学生科研使用。 仪器主要指标：工作电压： 220V 交流；探头激励信号频率、幅值和周期数可调；可以产生管道 L 模式、管道 T 模式、 Lamb 波模式和 SH 波模式的电磁超声导波；可用于管道和板材的腐蚀、裂纹等缺陷检测，最大检测板厚或壁厚为 20mm；可检出最小腐蚀缺陷 1t×1t×0.1t（深）；可检测最小裂纹 1t（长）×0.1t（深）， t为板厚；定位误差< 5 cm。图 1 电磁超声导波检测仪器2 应用说明研究成果已经成功应用在国家管道检测工程实验室、油田、电厂和高校相关实验室等多家企事业单位。 应用于油田管网检测；石化企业管道检测；电站管道检测。3 效益分析按国际压力管道检测工程通行价格计算，为每公里 1 万美元。

岩石野外钻芯仪器的稳定装置，包括圆台，圆台顶面的两侧均固定安装挡板，两块挡板的上端固定安装一个弧形的保护罩，圆台顶面开设通孔，圆台顶面放置钻芯仪器，钻芯仪器上的钻芯穿过通孔，挡板内侧固定安装横杆，横杆的一端固定安装竖向的缓冲板，缓冲板的一侧与钻芯仪器相接触，横杆的上方设有带有弹性的斜撑，斜撑的下端与挡板的内侧固定连接。本实用新型本实用新型结构简单，设计合理，实用性高，在使用的过程中，能够对钻芯仪器进行缓冲减震，减震效果好，减小振动对钻芯仪器的损坏，使其工作更加稳定，当使用完成后方便对其进行移动，并且