核酸检测方法可快速鉴定特异基因指标，但其广泛应用受限于多种仪器设备串行使用以及对操作人员的高专业技术要求。本团队开发了一套注射式微流控芯片全集成核酸分析系统，该系统主要包含两大模块，分别是可以为不同类型临床样本提供多种核酸提取方法的全自动注射式核酸提取模块，以及基于微流控芯片的微纳体系多指标联合并行检测等温扩增核酸检测模块。这两大模块既可以单独发挥各自的功能，也可以组合成全集成注射式微流控芯片核酸分析系统，形成全集成自动化、微纳反应体系、快速、多指标联合并行检测的核酸检测分析平台。采用本团队开发的注射式微流控芯片全集成核酸分析系统，分别对热带念珠菌标准株培养菌液和64例外阴阴道念珠菌感染疾病的临床拭子样本进行检测。结果显示：本系统对菌液的最低检测限为3.95×102 CFU/mL，而且样品制备更方便快捷，仅需1次加样操作，核酸提取时间为10 min；64例临床样本检测效果与金标准培养法相比，卡方检验为1，Kappa值为0.950，说明两种方法无显著差异，且一致性很高。本团队开发的注射式微流控芯片全集成核酸分析系统，可以为临床多指标微纳体系核酸快速检测提供一个可靠的平台，为临床医疗应用提供精准快检技术与便捷分析仪器支撑。
医用光学 注射式 微流控芯片 全集成核酸分析系统 精准医疗应用
1 广东先导院科技有限公司，广东 广州 510535
2 度亘核芯光电技术（苏州）有限公司，江苏 苏州 215124
976 nm高功率半导体激光芯片是光纤激光器的核心部件，具有极为重要的产业价值。报道了课题组在高效率高功率半导体激光芯片的设计、制作与测试方面的研究成果。为了最大限度地提高器件的功率转换效率，同时满足苛刻的寿命要求，在设计上采用双非对称大光腔波导结构，同时对量子阱结构、波导结构、掺杂以及器件结构进行了优化；在外延生长方面，系统地优化了生长工艺参数，确保了外延材料具有极高的内量子效率及低内损耗。大量测试表明：所制作的器件（腔长为5 mm、发光条宽为200 μm的芯片）在室温、连续波（CW）测试条件下，阈值电流约为1 A，斜率效率为1.14 W/A；当电流为9 A时，最高功率转换效率高达72.4%；当电流为30 A时，输出功率达到29.4 W，功率转换效率为61.3%；对应于95%光场能量的水平远场发散角低至8.7°。上述参数性能已经达到了国际同类产品的先进水平。
激光器 半导体激光芯片 高功率转换效率 高功率 低水平远场发散角 976 nm
1 之江实验室，浙江 杭州 311121
2 浙江大学材料科学与工程学院，浙江 杭州 310058
超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构，从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构（如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格），阐述拓扑光学的基本原理和现象（如Thouless泵浦，手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系），介绍最新的拓扑光子学进展与应用（如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑，以及量子拓扑保护），重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用。
激光光学 光子拓扑绝缘体 超快激光直写 Floquet光子拓扑绝缘体 非厄米拓扑 非线性拓扑 光子芯片
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
2 武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室，湖北 武汉 430205
得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力，多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型，综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天文光子学以及光学传感等领域的应用。从三维光子芯片的应用需求入手，总结了飞秒激光直写技术在低损耗、任意截面、大纵深直写和可重构三维波导制备中面临的挑战，并展望了飞秒激光直写三维光波导的未来发展趋势。
集成光学 光子集成芯片 飞秒激光直写 三维光波导
1 郑州大学物理学院，河南 郑州 450001
2 郑州大学附属肿瘤医院，河南省肿瘤医院，河南 郑州 450003
高速光流控成像是融合了高速光学成像和微流控的新兴交叉技术，能够对高速复杂流体环境中的生物体进行高分辨率、高通量和多信息维度的成像和定量检测分析，在生物能源、食品科学、药物筛选、疾病诊断等领域展现出卓越的应用前景。对高速光流控成像的基本原理、关键技术和前沿进展进行综述，并对该技术未来的发展趋势和面临的挑战进行展望。
成像系统 高速成像 光流控 微流控芯片 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211015
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 清华大学电子工程系，北京 100084
3 北京信息科学与技术国家研究中心，北京 100084
4 国防科技大学新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室，湖南 长沙 410073
5 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式，具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式，近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注。对基于不同计算单元结构的片上集成光学神经网络的相关研究工作进行了梳理，并分析了其设计原理、实现方法及系统架构特征。同时结合国内外最新研究进展，进一步分析了片上集成光学神经网络在计算单元大规模拓展、可重构、非线性运算和实用化等方面面临的挑战及其未来发展趋势。
集成光学 光计算 光学神经网络 芯片 人工智能
1 东南大学 电子科学与工程学院，南京20096
2 中国电子科技集团公司第五十五研究所，南京10016
选用半导体LT7911D以及LT9211芯片作为显示桥接芯片，采用Type‑C接口集成供电、数据传输、音视频信号传输功能，调试简便，工艺成熟，无需占用大量面积，有利于整个系统的小型化，实现了一种基于STC单片机的微像源驱动系统以及显示驱动的国产化芯片方案。同时采用一种快速自适应 Gamma校正算法，提高了微像源显示效果，使其更好应用于头戴式显示领域。
微型有机发光二极管 头戴式 国产化芯片 伽马校正 Micro OLED head-mounted domestic chip Gamma correction
南昌大学 物理与材料学院，江西 南昌 330000
针对现有的大多数超短焦投影设备成本高、体积大、垂轴色差和畸变校正困难等问题，设计了一款基于DMD芯片的超短焦微型投影镜头，并对其进行了公差分析和热分析。该系统由7片镜片组成，大大简化了结构并降低了成本。系统的F数为1.7，焦距为1.65 mm，系统总长79.39 mm，投射比达到0.16，具有大孔径、大视场、小型化等特点。设计结果表明：系统全视场的调制传递函数（MTF）在空间截止频率93 lp/mm处均大于0.65，接近衍射极限；系统的垂轴色差控制在1.2 μm以内，最大畸变为?2.17%，全视场相对照度大于0.95，满足设计要求。
光学设计 超短焦 投影镜头 DMD芯片 optical design ultra-short focal projection lens DMD chip
1 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西西安 710024
2 中国舰船研究设计中心, 湖北武汉 430064
采用脉冲电流注入 (PCI)技术, 对差分信号接收芯片(DS26C32ATM)的敏感阈值进行研究。试验结果表明, 随着脉冲源电压的增大, 传输线上的注入电流增大, 差分信号接收芯片接口电路受到电磁脉冲干扰, 发生损伤。对损伤芯片进行失效机理分析, 定位故障。针对失效机理分析结果, 对差分信号接收芯片进行加固防护研究。试验结果为后续差分芯片的抗电磁脉冲干扰的性能试验提供可靠依据。
脉冲电流注入 差分芯片 电磁敏感性阈值 加固防护 Pulse Current Injection(PCI) differential chip electromagnetic sensitivity threshold reinforcement and protection 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(12): 1499
1 华北光电技术研究所，北京100015
2 河北工业大学，天津300000
清洗是混成式探测器芯片器件制造过程中的一道关键工序。探测器芯片表面所吸附的有机物沾污是清洗的主要目标。使用第一性原理与分子动力学相结合的方法研究了丙酮、乙酸乙酯对InSb晶面有机物沾污（主要成分为502）的清洗机理。第一性原理计算结果表明，丙酮与乙酸乙酯的分子反应活性位点均离域在杂原子上，两者可通过杂原子对吸附在InSb表面的502解吸附以达到清洗的目的。分子动力学模拟结果表明，乙酸乙酯可以促进丙酮分子在502膜层中的扩散能力，以此加强丙酮对502的去除作用。
清洗 混成式芯片 第一性原理 分子动力学 InSb InSb cleaning hybrid detector chip first principle theory molecular dynamics
