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哈爾濱工業大學（深圳）電子與信息工程學院的徐科副教授、姚勇教授與其合作者，針對光通信芯片集成度受限的問題，通過光波導模場的精細調控，在實現多模波導低損耗和低串擾的同時，將關鍵器件的尺寸縮小了1-2個數量級。芯片支持3×112 Gbit/s高速模分復用信號的任意緊湊布線，使多模光學系統的大規模片上集成成為可能。該成果將進一步助力集成光子芯片在光通信、人工智能、高性能計算、量子信息等眾多高新領域中加速發展和應用。

成果介紹重金屬離子污染是影響人類生命健康及社會可持續發展的重大問題之一。方便、快捷低成本的重金屬離子檢測方法及裝置的研發仍然是分析化學及儀器分析領域的研究熱點之一。近年來開發的低成本紙基微流控芯片逐漸引起了科學家的廣泛關注，如何將紙基微流控芯片負載熒光染料后用于高通量篩查水質中的重金屬離子，并且可以方便快捷的分析檢測結果仍然是一大難題。基于上述挑戰，本項目擬研制基于紙基微流控芯片重金屬離子檢測集成裝置，并建立相關分析方法及分析標準曲線。在檢測的過程中紙基微流控芯片可以顯示不同強度的熒光和顏色，然后利用智能手機通過集成裝置捕獲光學信號，最后通過建立的分析曲線快速分析樣品中重金屬離子的含量。從而實現重金屬離子高通量快速篩查與定量分析。技術創新點及參數本項目的技術優勢在于使用紙基微流控芯片成本較低；負載熒光染料后分析快捷方便無需樣品預處理；熒光染料熒光強度及顏色變化明顯靈敏度高；使用微型集成裝置及智能手機捕獲光學信號可現場快速分析檢測；集成裝置可通過3D打印制作費用較低；檢測過程無需大型儀器操作簡單能耗低等。現場快速檢測是野外水質重金屬離子污染檢測的需求之一，利用研發的集成裝置搭載微型電源即可完成野外現場的快速檢測，通過預先建立的分析標準曲線可定量檢測水體中的重金屬離子含量。另外如果開發分析軟件，建立手機內部的分析應用程序即可完成用手機獲取光學信號后直觀方便的讀出分析數據，可以快速方便的分析較大的樣品量。市場前景目前重金屬離子檢測主要依賴大型儀器分析，存在樣品預處理繁瑣、分析儀器操作復雜、檢測時間長和無法現場檢測等缺點。本項目研發的基于紙基微流控芯片重金屬離子檢測集成裝置可彌補上述缺點。實現方便、快捷、低能耗、低成本的高通量快速分析檢測的目標，并可實現產業化和應用。這一裝置將為野外的水質重金屬離子污染檢測提供方便快捷的檢測策略。

基于分布式芯片驅動的 LED 集成化照明模組，將驅動與光源集成為一體化標準模組，克服了開關電源的電解電容壽命瓶頸、可靠性差、成本高等缺點，具有可靠性高、 壽命長、結構簡單、模塊化設計、安裝方便、免維護、智能化、成本低等優點。結合窄帶物聯網(NB-IoT)、Zigbee、 LoRa 等無線通訊技術，實現了大數據物聯網平臺的智慧城市照明系統，通過精細化運營管理，可達到 70%的節能減排效果。實現驅動芯片化、模組集成化、通訊無線化、軟件智慧化、系統物聯化。 

本項目針對國內高端光電子器件嚴重依賴進口的現狀問題，自主研制Tb/s級以上 PDM-16QAM的硅基大規模陣列集成相干光接收芯片。根據本研究組在硅基集成光電子器件、偏振控制器件、光混頻器等方面的建模仿真、制備測試基礎，依托“先進電子材料與器件”校級平臺的先進半導體加工能力，制備了高偏振消光比的偏振分束器、偏振旋轉器，高相位精度的90度混頻器，大帶寬高響應度的探測器陣列，高效硅基芯片-光纖耦合，以及可調光功率衰減器。 通過本項目的實施，在硅基光接收集成芯片、高端光電子器件及其大規模集成的關鍵技術領域有所突破，建立關鍵工藝技術與器件標準庫，形成硅基光電子器件標準加工工藝流程，實現高端光電子器件的自主制備,改變了我國硅基光電子器件技術無償地向國外轉移的歷史，縮短我國光子集成技術與國際先進水平的差距，提升我國光通信產業的競爭力。部分成果獲得2014年度上海市發明二等獎。

磷化銦基集成高速光開關芯片

在光通信傳輸過程中，發射端將電信號轉換成光信號，然后調制到激光器發出激光束，通過光纖傳遞，在接收端接收到光信號后再將其轉化為電信號，經調制解調后變為信息，而光電芯片所起到的作用就是，實現電信號和光信號之間的相互轉換，是光電技術產品的核心，處于光通信領域的金字塔尖。

深入了研究低電壓芯片電泳的理論原理和控制方法，開展了低電壓電泳分離檢測相關基礎理論與關鍵加工技術的研究。通過芯片微流道中流體的電場和流場等的模擬分析，對低電壓電泳芯片進行了結構設計，提出集成非接觸高頻電導檢測器的硅基低電壓電泳芯片和玻璃基低電壓電泳芯片的新結構；突破了SOI硅基芯片側壁微電極陣列及其與高頻非接觸電導檢測器一體化三維集成等關鍵加工技術，研發出基于SOI的集成低電壓電泳芯片和集成光學濾色薄膜的玻璃基低電壓電泳芯片的兩套加工工藝；成功研制出柱端集成非接觸高頻電導檢測器的兩種低電壓電泳芯片

中心通過“裝備與工藝的協同創新”，創新發展了具有自主產權的大科學裝置—MOCVD高端裝備，并在硅襯底上生長第三代半導體InGaN黃光LED材料，取得了歷史性突破，將黃光LED的光效由國際上報道的不足10%，提升到了27.9%，結束了國際市場上長期缺乏高光效黃光LED的局面。國際同行、諾貝爾獎獲得者中村修二教授高度稱贊這項成果：“硅基黃光LED的技術水平國際領先，這是屬于中國人首次發明的照明技術，它有非常大的價值。”陳良惠院士領銜的12位業內專家，對

本發明公開了一種基于電控液晶雙模微透鏡的控光芯片。該芯片包括面陣電控液晶雙模微透鏡；其包括液晶材料層，依次設置在液晶材料層上表面的第一液晶初始取向層、第一電極層、電絕緣層、第二電極層、第一基片和第一增透膜，以及依次設置在液晶材料層下表面的第二液晶初始取向層、公共電極層、第二基片和第二增透膜；第一電極層由其上布有 m×n 元陣列分布的圓孔的一層勻質石墨烯膜構成，公共電極層和第二電極層分別由一層與第一電極層同質的勻質石

1 成果簡介隨著我國經濟的高速發展和人民生活水平的提高，環境污染、疾病監測、食品安全等民生熱點日益受到人們的關注。如何對上述問題進行簡單、快速的監控，將一些危害降至最低，保障人民生活和生產，這就需要一種可實時實地檢測、操作簡便的多應用傳感器件。 表面等離子體波（ SPP）傳感器是一種基于光學檢測的傳感器件，被廣泛用于藥物篩選、食物檢測、環境監測和細胞膜模擬等方面。相對于目前常見的化學、電子、力學等傳感器，SPP 傳感器擁有實時檢測、無需標記、對被檢測物無損害、探測方法簡單等眾多優點。為了降低成本、 穩定性能、減小體積，集成型 SPP 傳感器件的成為了現今研究熱點。然而現有的集成型 SPP 傳感器件普遍存在靈敏度低，探測范圍小等問題，限制了其應用的推廣。 課題組從 2006 年開始合作從事集成型 SPP 傳感器件研究，在清國家 973 項目、自然科學基金重點項目、教育部清華大學自主研究項目等項目資助下， 創新性提出一種基于 SPP-介質波導異質垂直耦合器的可集成生化傳感芯片，并對傳感芯片的傳感特性和應用進行了深入研究和探索。芯片的特點和性能如下：可集成，芯片體積小，可與便攜設備集成；可批量生產，價格低廉；靈敏度較傳統的集成型 SPP 傳感器件高出一個數量級；可實現對傳感區域的精確或者大范圍調節；可實現對納米量級大小的物質的探測；傳感性能穩定，應用領域廣泛。上述優點表明該芯片可以工廠大批量生產經營，也可以用于實驗室的科研研究，在化學，生物，醫學等多 個領域均有應用價值。查新表明，國內外目前尚未發現有相似原理的器件。 圖 1 (a) 集成型 SPP 傳感芯片與一元硬幣尺寸對比圖 (b) 傳感芯片的顯微鏡照片2 應用說明可集成型 SPP 生化傳感芯片在實驗室經多次驗證，可以實現對折射率液體以及納米級薄層物質的高靈敏探測，并初步應用于對雙酚 a（簡稱 BPA，一種塑料生長常用原料，每年生產將近 2700 萬噸含 BPA 的塑料類物質， BPA 具有胚胎致畸性和致毒性）的檢測。實驗結果表明，該芯片對于 BPA 的探測極限濃度可以達到 0.1ng/ml （歐盟公布食品準則中水含有BPA 的最高濃度為 1ng/ml）。3 效益分析由于目前國內尚無同類產品， 而且此產品在疾病檢驗，環境監測，藥品鑒別等多個領域具有應用價值， 因此本儀器具有較大的市場推廣空間。本傳感芯片價格低廉，使用簡便，對樣品無二次污染，性能穩定，甚至對納米量級的生化小分子探測均具有高靈敏度，相對于其他類型的傳感器件， 具有明顯的經濟和技術優勢。