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曲折波導(dǎo)行波管是傳統(tǒng)螺旋線和耦合腔行波管的折中，具有較寬的工作帶寬和較大的功率容量，在毫米波和太赫茲頻段具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高器件的性能，研制了新型慢波結(jié)構(gòu)，以及毫米波段新型慢波結(jié)構(gòu)真空電子器件。研制成功的Q波段連續(xù)波曲折波導(dǎo)行波管突破了高效率曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工與裝配、大電流密度電子槍、大功率連續(xù)波輸出等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大功率輸出。 曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu) Q波段連續(xù)波曲折波導(dǎo)行波管應(yīng)用于衛(wèi)星通信、電磁干擾等裝備系統(tǒng)中。

曲折波導(dǎo)行波管是傳統(tǒng)螺旋線和耦合腔行波管的折中，具有較寬的工作帶寬和較大的功率容量，在毫米波和太赫茲頻段具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高器件的性能，研制了新型慢波結(jié)構(gòu)，以及毫米波段新型慢波結(jié)構(gòu)真空電子器件。研制成功的Q波段連續(xù)波曲折波導(dǎo)行波管突破了高效率曲折波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工與裝配、大電流密度電子槍、大功率連續(xù)波輸出等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大功率輸出

 1、主要功能和應(yīng)用領(lǐng)域 針對(duì)太赫茲高分辨雷達(dá)和通信系統(tǒng)應(yīng)用需求，研究了常溫固態(tài)太赫茲連續(xù)波發(fā)射和接收的總體方案和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，研究了太赫茲平面肖特基勢(shì)壘二極管非線性模型的精確模型，提出了太赫茲高效倍頻電路和低損耗分諧波接收電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，掌握了太赫茲倍頻器和分諧波混頻器的優(yōu)化方法，解決了固態(tài)太赫茲關(guān)鍵技術(shù)的工藝難題，突破太赫茲連續(xù)波發(fā)射和接收的關(guān)鍵技術(shù)，打破國(guó)外技術(shù)封鎖，提高自主創(chuàng)新能力，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，相關(guān)技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，為我國(guó)太赫茲技術(shù)的發(fā)展和太赫茲系統(tǒng)的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)，提供技術(shù)支撐。 2、特色和先進(jìn)性 1）國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了400GHz以上頻段的太赫茲源，輸出功率大于5mW 2）首次開(kāi)展了太赫茲高功率多管芯二極管的三維電磁模型研究； 3）國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了220GHz、380GHz和664GHz分諧波混頻器，變頻損耗指標(biāo)由于10dB； 4）國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了基于光電結(jié)合的太赫茲高速無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，通信速率大于12.5Gbps； 5）太赫茲核心模塊已應(yīng)用于太赫茲成像和通信系統(tǒng)中。 3、技術(shù)指標(biāo) 太赫茲倍頻器指標(biāo)對(duì)比 頻段 國(guó)外研究機(jī)構(gòu) 電子科技大學(xué) 美國(guó)VDI FARRAN 仿真 實(shí)測(cè) 59GHz 26dBm 20dBm 23dBm 17dBm 91.5GHz 22dBm 15dBm 16dBm 13dBm 110GHz 20dBm 12dBm 16dBm 12.5dBm 212.5GHz 15dBm 4dBm 13dBm 7dBm 340GHz 15dBm 4dBm 13dBm 4.5dBm 420GHz 9.5dBm 無(wú) 12dBm 4dBm 太赫茲分諧波混頻器指標(biāo)對(duì)比

成果簡(jiǎn)介： 1、主要功能和應(yīng)用領(lǐng)域 針對(duì)太赫茲高分辨雷達(dá)和通信系統(tǒng)應(yīng)用需求，研究了常溫固態(tài)太赫茲連續(xù)波發(fā)射和接收的總體方案和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，研究了太赫茲平面肖特基勢(shì)壘二極管非線性模型的精確模型，提出了太赫茲高效倍頻電路和低損耗分諧波接收電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，掌握了太赫茲倍頻器和分諧波混頻器的優(yōu)化方法，解決了固態(tài)太赫茲關(guān)鍵技術(shù)的工藝難題，突破太赫茲連續(xù)波發(fā)射和接收的關(guān)鍵技術(shù)，打破國(guó)外技術(shù)封鎖，提高自主創(chuàng)新能力，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，相關(guān)技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，為我國(guó)太赫茲技術(shù)的發(fā)展和太赫茲系統(tǒng)的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)，提供技術(shù)支撐。 2、特色和先進(jìn)性 1）國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了400GHz以上頻段的太赫茲源，輸出功率大于5mW 2）首次開(kāi)展了太赫茲高功率多管芯二極管的三維電磁模型研究； 3）國(guó)內(nèi)首次報(bào)道了220GHz、380GHz和664GHz分諧波混頻器，變頻損耗指標(biāo)由于10dB； 4）國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了基于光電結(jié)合的太赫茲高速無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，通信速率大于12.5Gbps； 5）太赫茲核心模塊已應(yīng)用于太赫茲成像和通信系統(tǒng)中。 3、技術(shù)指標(biāo) 太赫茲倍頻器指標(biāo)對(duì)比 頻段 國(guó)外研究機(jī)構(gòu) 電子科技大學(xué) 美國(guó)VDI FARRAN 仿真 實(shí)測(cè) 59GHz 26dBm 20dBm 23dBm 17dBm 91.5GHz 22dBm 15dBm 16dBm 13dBm 110GHz 20dBm 12dBm 16dBm 12.5dBm 212.5GHz 15dBm 4dBm 13dBm 7dBm 340GHz 15dBm 4dBm 13dBm 4.5dBm 420GHz 9.5dBm 無(wú) 12dBm 4dBm 太赫茲分諧波混頻器指標(biāo)對(duì)比

激光與大氣顆粒物可同時(shí)發(fā)生多種物理相互作用，它們反映了顆粒物的濃度、成分、大小、形狀等重要性質(zhì)。該系統(tǒng)采用高功率激光器向大氣同時(shí)發(fā)射三束紫外、可見(jiàn)和近紅外激光，并利用大口徑望遠(yuǎn)鏡接收被大氣污染物反射回來(lái)的信號(hào)，克服了微弱信號(hào)提取、多通道信號(hào)抗干擾、熒光光譜信號(hào)處理等核心技術(shù)，對(duì)這些微弱信號(hào)進(jìn)行分光、提取，探測(cè)米散射、偏振、拉曼和寬譜熒光等 37 個(gè)通道的信號(hào)， 可遙感獲知大氣污染物的重要性質(zhì)。

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 惡性腫瘤是威脅人類健康的主要疾病，已成為我國(guó)城鄉(xiāng)居民死亡的第一原因。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計(jì)，腫瘤治療采用手術(shù)、放療、化療三大手段進(jìn)行綜合治療，對(duì)惡性腫瘤的治愈率（5年生存率）可達(dá)到45%，其中的40%（絕對(duì)值的18%）由放射治療貢獻(xiàn)。在最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中， 發(fā)達(dá)國(guó)家的治愈率已上升至55%，其中放射治療貢獻(xiàn)40%，對(duì)應(yīng)絕對(duì)值的22%。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，放射治療將在未來(lái)扮演更重要的作用。 我國(guó)放射治療裝備國(guó)產(chǎn)化率低，相關(guān)研究落后。早在1976年我國(guó)成功研制首臺(tái)國(guó)產(chǎn)醫(yī)用直線電子加速器，達(dá)到世界先進(jìn)水平。但未能結(jié)合數(shù)字化和圖像診療等技術(shù)，我國(guó)廠商與國(guó)外先進(jìn)水平迅速拉開(kāi)差距，國(guó)產(chǎn)設(shè)備市占率從2000年初的50%迅速下降至不足10%。目前這種放療設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口的情況，造成一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也不利于國(guó)內(nèi)放射治療物理師和相關(guān)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)，客觀上限制了放射治療技術(shù)在我國(guó)的推廣與應(yīng)用。因此從我國(guó)公共衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展與戰(zhàn)略角度，亟需解決放療設(shè)備國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。 醫(yī)用直線加速器利用高能X射線或電子線對(duì)腫瘤進(jìn)行照射。束流模塊是醫(yī)用直線加速器中產(chǎn)生高能X射線或電子線的部分，是其中的關(guān)鍵核心部件，類似于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。衡量醫(yī)用加速器性能的重要指標(biāo)“劑量率”主要由束流模塊決定，目前國(guó)際主流加速器的劑量率在1200MU/min左右。 束流模塊是目前制約國(guó)產(chǎn)醫(yī)用直線加速器性能提升的“卡脖子”技術(shù)，劑量率、穩(wěn)定性和可靠性是其關(guān)鍵，也是國(guó)產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口產(chǎn)品存在水平差距的主要因素。突破高性能束流模塊的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于振興國(guó)產(chǎn)醫(yī)用加速器產(chǎn)業(yè)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)高端醫(yī)療器械“自主可控”的國(guó)家戰(zhàn)略具有重要意義。 2. 解決方案 本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)緊湊的優(yōu)化屏蔽系統(tǒng)、高精度的機(jī)械對(duì)中系統(tǒng)、集成冷卻和高精度溫控系統(tǒng)、功率源及加速管匹配等核心技術(shù)的攻關(guān)，S波段高性能束流模塊實(shí)現(xiàn)劑量率1400MU/min，為國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。可靠性方面，已開(kāi)展可靠性測(cè)試，無(wú)故障時(shí)間大于1800小時(shí)，高壓無(wú)故障時(shí)間大于200小時(shí)，該指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)束流模塊在醫(yī)院較高負(fù)荷使用環(huán)境下一年內(nèi)無(wú)故障。 合作需求 尋求醫(yī)用加速器相關(guān)企業(yè)開(kāi)展業(yè)務(wù)合作。

郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的李傳鋒、許金時(shí)、王俊峰等人與其合作者在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了碳化硅中氮-空位（NV）色心的室溫相干操縱，并且實(shí)現(xiàn)了單個(gè)NV色心的可控制備和光探測(cè)磁共振譜的探測(cè)。這種色心的發(fā)光波長(zhǎng)在通訊波段，在量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)中具有重要用途，基于這種色心自旋的量子器件十分適合光電集成以及產(chǎn)業(yè)化。該成果于2

提出采用規(guī)則幾何納米結(jié)構(gòu)和摻雜來(lái)實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)在納米尺度上的精確局域化和調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了單層石墨烯規(guī)則幾何納米結(jié)構(gòu)剪裁中紅外電磁場(chǎng)在單原子二維平面的局域分布、波長(zhǎng)與強(qiáng)度調(diào)控。通過(guò)構(gòu)建單層石墨烯規(guī)則幾何納米結(jié)構(gòu)，利用邊界對(duì)表面等離激元波的反射，形成多重干涉效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)10.7 μm入射波的光場(chǎng)局域化，并且通過(guò)納米結(jié)構(gòu)的幾何形狀調(diào)控其空間分布，結(jié)果以封面文章發(fā)表在Light: Science & Applications 2017, 6, e17057上。另外，通過(guò)對(duì)單層石墨烯進(jìn)行硝酸根化學(xué)摻雜，實(shí)現(xiàn)了單層石墨烯表面等離激元強(qiáng)度提高了約2倍、波長(zhǎng)由150 nm提高到了280 nm?還發(fā)現(xiàn)了二維層狀范德華α-MoO3晶體的中紅外雙曲聲子極化激元效應(yīng)，將聲子極化激元體系推廣至半導(dǎo)體。二維層狀α-MoO3晶體具有豐富的光學(xué)聲子模式，該研究揭示了它們能夠與中紅外電磁場(chǎng)進(jìn)行有效地耦合激發(fā)聲子極化激元，從而實(shí)現(xiàn)二維平面上高度的電磁場(chǎng)局域。另外，該研究利用α-MoO3晶體較大的層間間距，通過(guò)金屬離子插層的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其聲子極化激元的傳播調(diào)制以及“關(guān)閉”

面向數(shù)據(jù)中心IDC或光接入網(wǎng)PON的短距離400G以上（多波或者單波）光相干通信技術(shù)，包括解決方案設(shè)計(jì)、低復(fù)雜度DSP技術(shù)、功耗和成本分析等。相干光通信技術(shù)通常被廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離通信或數(shù)據(jù)中心互連（DCI），但近年來(lái)相干光通信技術(shù)逐漸具有向短距離通信場(chǎng)景（光接入網(wǎng)PON和數(shù)據(jù)中心內(nèi)部）下沉的趨勢(shì)，用以解決單波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸能力。該成果在此短距離+高傳輸速率的應(yīng)用場(chǎng)景下，提供從系統(tǒng)級(jí)相干光通信仿真系統(tǒng)與相干光通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)的整體解決方案，在此方案基礎(chǔ)上，分析研究傳輸技術(shù)性能指標(biāo)，簡(jiǎn)化數(shù)字信號(hào)處理（DSP）功能，研究分析系統(tǒng)功耗和成本，并基于FPGA芯片對(duì)DSP算法進(jìn)行功能驗(yàn)證