Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan 430074, China
With the advancement of deep learning and neural networks, the computational demands for applications in wearable devices have grown exponentially. However, wearable devices also have strict requirements for long battery life, low power consumption, and compact size. In this work, we propose a scalable optoelectronic computing system based on an integrated optical convolution acceleration core. This system enables high-precision computation at the speed of light, achieving 7-bit accuracy while maintaining extremely low power consumption. It also demonstrates peak throughput of 3.2 TOPS (tera operations per second) in parallel processing. We have successfully demonstrated image convolution and the typical application of an interactive first-person perspective gesture recognition application based on depth information. The system achieves a comparable recognition accuracy to traditional electronic computation in all blind tests.
optoelectronic compute wearable devices micro-ring resonator hand gesture recognition 
Opto-Electronic Science
2023, 2(12): 230017
作者单位
摘要
1 1.安徽工业大学 材料科学与工程学院, 马鞍山 243032
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
3 3.中国科学院大学 杭州高等研究院, 化学与材料科学学院, 杭州 310024
可穿戴设备是能穿在身上, 实时获取人体或环境信息并进行传递和处理的功能设备, 在医疗健康、人工智能、运动娱乐等领域具有广阔的应用前景。随着可穿戴设备的发展, 各类柔性传感器应运而生。基于压电效应的柔性力学传感器因具有感应频率宽、响应快、线性好、自供电等优势而备受关注。然而传统的压电材料多为脆性陶瓷和晶体材料, 限制了其在柔性方面的应用。随着研究的深入, 越来越多的柔性压电材料和压电复合材料不断涌现, 给柔性可穿戴力学器件注入了新的发展活力。本文主要概括了柔性可穿戴压电器件的前沿进展, 包括压电原理、柔性压电材料的制备与性能提升方法。此外, 还详细总结了柔性可穿戴压电设备的主要应用方向, 包括医疗健康和人机交互, 以及遇到的挑战与机遇。
力学传感器 可穿戴器件 压电效应 制备方法 柔性 mechanical sensor wearable device piezoelectric effect preparation method flexibility 
无机材料学报
2023, 38(7): 717
作者单位
摘要
1 清华大学工程物理系,北京 100084
2 危爆物品探测技术国家工程研究中心,北京 100084
柔性光电探测器具有体积小、重量轻、可弯曲等特点,可以直接安装在不规则物体的表面,实现对空间信息的连续测量,目前已被广泛应用于小型化能源设备、可穿戴电子产品、虚拟现实交互装备、植入式医疗器械的开发和制备,在新能源、微电子、人工智能、医疗保健等领域展现出了巨大的应用前景。基于光热电效应的新型光电探测器具有大带宽、零偏压、高速、室温工作等优势,并且随着新型热电材料和纳米光子学的发展,其在响应度和响应速度方面均取得了令人瞩目的进展。若选取适当的光敏材料和衬底材料,光热电效应亦可应用于柔性光电探测器,尤其是可在传统光子学探测技术难以企及的长波红外至太赫兹波段实现应用。本文综述了近年来可见光至太赫兹波段柔性光热电探测器的研究进展,介绍了具有柔性特性的碳材料、无机和有机化合物在光热电探测领域的探索、应用与优化机理,并简要讨论了该类探测器的发展前景和面临的挑战。
探测器 柔性材料 可穿戴设备 红外 太赫兹 
中国激光
2023, 50(23): 2300001
Author Affiliations
Abstract
1 Brigham Young University, Department of Physics and Astronomy, Provo, Utah, United States
2 Tula Health Inc., Farmington, Utah, United States
3 Brigham Young University, Department of Electrical and Computer Engineering, Provo, Utah, United States
A miniaturized short-wavelength infrared spectrometer for use with diffuse light was created by combining a thin form factor carbon nanotube composite collimator, a linear variable filter, and an InGaAs photodiode array. The resulting spectrometer measures 3 mm × 4 mm × 14 mm and shows a significant improvement in resolution over a spectrometer without the collimator when used with diffuse light. Its small size and high throughput make it ideal for applications such as wearable optical sensing, where light from highly scattering tissue is measured. Plethysmographic measurements on the wrist were demonstrated, showing rapid data collection with diffuse light.
spectrometer wearable optical sensing short-wavelength infrared region 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066003
作者单位
摘要
1 长春工业大学 化学工程学院,吉林 长春 130012
2 梧州学院 广西机器视觉与智能控制重点实验室,广西 梧州 543002
本文介绍了石墨烯材料的制备、石墨烯压力传感器的性能以及在可穿戴电子器件中的应用前景。总结了石墨烯材料的制备方法,阐述了石墨烯压力传感器在机械、导电性能、显示方面的优势。研究了在压力传感器的结构中加入石墨烯、石墨烯衍生物或石墨烯复合材料提高传感器性能的策略。介绍了石墨烯压力传感器在可穿戴电子器件中的应用,包括人体行为和健康检测、人机界面、电子皮肤以及可穿戴显示器方面的优秀性能和前景。
石墨烯 压力传感器 性能 应用 可穿戴电子器件 graphene pressure sensor performance applications wearable electronics 
液晶与显示
2023, 38(8): 1062
齐华 1,2冯艳 1,2,*潘睿智 1,2徐毛毛 1[ ... ]张华 1,2
作者单位
摘要
1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海 201620
2 上海市大型构件智能制造机器人技术协同创新中心,上海 201620
针对灵巧机器手的仿生触压感知功能,以光纤布拉格光栅作为信息传输和感知载体设计了可穿戴的触压感知指套。分别对指套的三种触压状态进行研究,选择触压位置1为垂直指尖,触压位置2为倾斜15°指尖,触压位置3为倾斜30°指腹。触压感知特性分析和实验研究表明,在0~10 N的触压力范围内,该感知指套具有较好的灵敏度和线性度,在位置1、位置2、位置3的平均灵敏度分别为24.119 6 pm/N、10.338 3 pm/N、-1.580 7 pm/N,线性度都在99%以上,该指套能分辨出手指不同触压位置以及加载力(载荷)的大小。为进一步验证指套仿生触压感知性能,进行硬度辨别感知实验,提出了标准触压波深比作为硬度感知的量化表征参数。该传感指套可以感知出四种硬度硅胶,具有很好的重复性,重复性误差分别为3.82%、0.97%、0.51%、0.29%,为灵巧机器手触压感知的深入研究提供参考。
光纤布拉格光栅 可穿戴指套 仿生触压感知 硬度感知量化表征 灵巧机器手 Optical fiber Bragg grating Wearable fingerstall Bionic touch sensing Quantitative perception of hardness Dexterous robot hand 
光子学报
2023, 52(7): 0706003
Songya Cui 1,2†Yuyao Lu 1†Depeng Kong 1Huayu Luo 1[ ... ]Kaichen Xu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems, School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310030, China
2 School of Information and Electrical Engineering, Hangzhou City University, Hangzhou 310015, China
Flexible and wearable humidity sensors play a vital role in daily point-of-care diagnosis and noncontact human-machine interactions. However, achieving a facile and high-speed fabrication approach to realizing flexible humidity sensors remains a challenge. In this work, a wearable capacitive-type Ga2O3/liquid metal-based humidity sensor is demonstrated by a one-step laser direct writing technique. Owing to the photothermal effect of laser, the Ga2O3-wrapped liquid metal particles can be selectively sintered and converted from insulative to conductive traces with a resistivity of 0.19 Ω·cm, while the untreated regions serve as active sensing layers in response to moisture changes. Under 95% relative humidity, the humidity sensor displays a highly stable performance along with rapid response and recover time. Utilizing these superior properties, the Ga2O3/liquid metal-based humidity sensor is able to monitor human respiration rate, as well as skin moisture of the palm under different physiological states for healthcare monitoring.
laser direct writing liquid metal humidity sensors flexible electronics wearable sensors 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 220172
作者单位
摘要
1 江南大学纺织科学与工程学院针织技术教育部工程研究中心,江苏 无锡 214122
2 江南大学设计学院,江苏 无锡 214122
近年来光电子技术飞速发展,在各领域发挥重要作用,尤其在能源和传感领域有较大突破。与此同时,智能可穿戴作为智能终端产业下一个热点已被市场广泛认同,将光电子技术应用于纺织领域制备智能可穿戴设备是一个必然的趋势。纺织材料的柔性、可穿戴性及成熟的加工技术使其成为了智能电子设备的优良载体,结合光电子技术,智能纺织品可具备多种附加功能,包括传感、集能、交互等。重点讨论和总结基于光电子技术的智能可穿戴纺织品的分类、发展及应用,以便更好地与传统纺织结构或技术融合,推进智能纺织品在各个领域的发展。
光电子技术 可穿戴纺织品 传感 集能 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316004
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210003
二维过渡金属碳/氮化物(MXene)是一类新型二维纳米材料的统称,具有优异的电学、力学性能以及丰富、可调的表面化学特性,在功能材料领域受到了广泛的关注。MXene可以分散在多种溶剂中形成高浓度分散液,超过临界浓度后会表现出向列相液晶特性,使得其可以通过湿法纺丝工艺制备宏观连续的纤维。MXene纤维表现出高电导率、热导率、机械强度等性质,在未来新一代可穿戴电子设备中有非常好的应用前景。本文首先介绍了MXene及其合成方法,随后介绍了MXene基纤维制备的四种常见途径,最后总结了湿法纺丝制备纯MXene纤维和MXene基复合纤维的发展现状及其在可穿戴电子领域的应用,并对湿法纺丝MXene基纤维的未来发展方向和挑战进行了展望,为后续MXene基纤维的研究提供借鉴思路。
金属碳/氮化物纤维 湿法纺丝 功能纤维 可穿戴电子 柔性电子 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316013
作者单位
摘要
东南大学 电子科学与工程学院,江苏 南京 210096
为了满足可穿戴设备对微显示器高稳定性、低工作电压的要求,本文设计了一种新型低压微显示电路及其工作时序,在一帧时间内完成晶体管阈值电压偏移的提取、储存、补偿与发光,在最大灰度下发光电流达1 017.1 nA。当阈值电压偏移量在-50~+50 mV之间时,传统微显示电路误差最大达+18.67 LSB,而所设计的微显示电路发光电流误差保持在-0.54~+0.70 LSB之间,显著提高了显示稳定性。所设计的微显示电路经HSPICE仿真验证功能正确,符合可穿戴设备的应用要求。
可穿戴设备 微显示 像素电路 阈值补偿 wearable devices microdisplay pixel circuit threshold voltage compensation 
液晶与显示
2023, 38(4): 488

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