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項目簡介 本成果提出大模場光纖的系列解決方案，基于新型環(huán)形纖芯、非對稱型微結(jié)構(gòu)包層、 以及模式正交耦合及分離技術(shù)獲得新型大模場光纖，光纖同時具有大模場、低損耗、單 模傳輸特性，實現(xiàn)高質(zhì)量光束輸出。已申請發(fā)明專利 9 項，其中已授權(quán)發(fā)明專利 4 項 （ZL201010589053.3、ZL201010590795.8、ZL201110356877.0、ZL201210391185.4）。 性能指標 （1）模場面積可達 1500μm 2 以上。 （2）光纖可在彎曲半徑為 20~30cm 的

塑料激光焊接技術(shù)是通過激光產(chǎn)生高溫溶解，對兩件產(chǎn)品進行固定的技術(shù)。塑料激光焊接技術(shù)主要用于連接敏感性的塑料制品，例如 PCB 電路板、精密塑料零件電子感應(yīng)器、真空塑料制品，以及無菌醫(yī)療器械等要求密封及潔凈度高的塑料制品。塑料激光焊接的優(yōu)點是：焊接速度快，適用于精密器件焊接；能產(chǎn)生真空密封結(jié)構(gòu)，防水防塵；焊接牢固，能夠制造出超過原材料強度的焊接縫；焊接過程中樹脂降解少，熱損壞和熱變形小，無飛邊，焊縫嚴密，沒有殘渣。目前已有的塑料激光焊接采用的是10.6μm 的CO2激光器、1064nm的Nd：YAG激光器的和808nm的半導(dǎo)體激光器。但是對于某些材料如聚合物， 對1μm或0.8μm的光吸收太少，而對10μm或紫外線（UV）的吸收太強， 1.645μm是更合適的激光波段。此外， 1.645μm屬于人眼安全波長，相對其它波長對人眼更安全（視網(wǎng)膜安全）。1.645μm激光器的應(yīng)用包括透明塑料焊接，塑料面板的嵌入式或多層打標以及精密的聚合物薄膜焊接和切割。許多塑料材料在可見光中本質(zhì)上是透明的，在1μm左右也有很高的透射率，但是在1.6μm附近的波長卻沒有。比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），環(huán)烯烴共聚物（COC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），這四種不同類型的透明塑料透射光譜顯示在1.645μm附近有很強的吸收峰，可以形成更好的焊接。

塑料激光焊接技術(shù)是通過激光產(chǎn)生高溫溶解，對兩件產(chǎn)品進行固定的技術(shù)。塑料激光焊接技術(shù)主要用于連接敏感性的塑料制品，例如 PCB 電路板、精密塑料零件電子感應(yīng)器、真空塑料制品，以及無菌醫(yī)療器械等要求密封及潔凈度高的塑料制品。塑料激光焊接的優(yōu)點是：焊接速度快，適用于精密器件焊接；能產(chǎn)生真空密封結(jié)構(gòu)，防水防塵；焊接牢固，能夠制造出超過原材料強度的焊接縫；焊接過程中樹脂降解少，熱損壞和熱變形小，無飛邊，焊縫嚴密，沒有殘渣。目前已有的塑料激光焊接采用的是10.6μm 的CO2激光器、1064nm的Nd：YAG激光器的和808nm的半導(dǎo)體激光器。但是對于某些材料如聚合物， 對1μm或0.8μm的光吸收太少，而對10μm或紫外線（UV）的吸收太強， 1.645μm是更合適的激光波段。此外， 1.645μm屬于人眼安全波長，相對其它波長對人眼更安全（視網(wǎng)膜安全）。1.645μm激光器的應(yīng)用包括透明塑料焊接，塑料面板的嵌入式或多層打標以及精密的聚合物薄膜焊接和切割。許多塑料材料在可見光中本質(zhì)上是透明的，在1μm左右也有很高的透射率，但是在1.6μm附近的波長卻沒有。比如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），環(huán)烯烴共聚物（COC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS），這四種不同類型的透明塑料透射光譜顯示在1.645μm附近有很強的吸收峰，可以形成更好的焊接。

本成果提出大模場光纖的系列解決方案，基于新型環(huán)形纖芯、非對稱型微結(jié)構(gòu)包層、以及模式正交耦合及分離技術(shù)獲得新型大模場光纖，光纖同時具有大模場、低損耗、單模傳輸特性，實現(xiàn)高質(zhì)量光束輸出。已申請發(fā)明專利9項，其中已授權(quán)發(fā)明專利4項（ZL201010589053.3、ZL201010590795.8、ZL201110356877.0、ZL201210391185.4）。性能指標 （1）模場面積可達1500μm2以上。 （2）光纖可在彎曲半徑為20~30cm的條件下

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光與顯示器件的制備方法，具體地說，是涉及一種基于紫外光激發(fā)的白光發(fā)射器件及其制備方法，屬光電集成技術(shù)領(lǐng)域。該制備方法包括如下步驟：清洗硅片、在清洗后的硅片上制備多孔硅、在多孔硅上沉積氮化鋁薄膜、用紫外光照射氮化鋁薄膜，得到在可見光區(qū)發(fā)光的白光發(fā)射器件。 技術(shù)推廣意向：半導(dǎo)體發(fā)光與顯示領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新：本發(fā)明具有如下的有益效果：器件結(jié)構(gòu)簡單，無污染，制備成本低；不需要熒光粉，發(fā)光效率高；發(fā)光性能穩(wěn)定，光譜波長范圍寬。

本方法采用低成本的氮化燃燒合成工藝制備了可被藍光或紫外光芯片激發(fā)的高性能Eu 2+ 摻雜AlN基藍色熒光粉，以及Eu 2+ 摻雜的Sr 2 Si 5 N8和Ca 2 Si 5 N 8 紅色熒光粉。該方法無需高溫長時間加熱，工藝簡單、成本低、效率高、重復(fù)性好、對環(huán)境沒有污染，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

本項目經(jīng)過14年（2007-2021）的艱苦不斷的探索，終于采用自主研發(fā)的由紫光LED芯片激發(fā)的高效稀土三基色熒光粉合成暖白光，成功解決了長期困擾于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的白光LED富藍光危害人體健康的全球性難題。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 本項目經(jīng)過14年（2007-2021）的艱苦不斷的探索，終于采用自主研發(fā)的由紫光LED芯片激發(fā)的高效稀土三基色熒光粉合成暖白光，成功解決了長期困擾于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的白光LED富藍光危害人體健康的全球性難題。新型暖白光LED具有以下特點： （1）繼承傳統(tǒng)白光LED所有優(yōu)點（如，節(jié)能、便捷、小型固體化、驅(qū)動方便等）； （2）沒有藍、紫光泄漏及其危害，對人眼和身體安全； （3）在材料生長、器件制備、封裝和性能檢測等多方面和傳統(tǒng)的冷白光LED兼容，所以投入經(jīng)費低，批量生產(chǎn)后成本還將低于傳統(tǒng)的白光LED； （4）性能比傳統(tǒng)白光LED優(yōu)越許多：如，顯色指數(shù)Ra＞90，可達95、98；色溫在2500-5500K可調(diào)適應(yīng)各種人的需求；色坐標接近標準白光（0.33,0.33）；燈珠光效，3年內(nèi)從25 lm/W 迅速提高到135 lm/W； （5）應(yīng)用更廣泛：在半導(dǎo)體照明和顯示、植物栽培、光醫(yī)療、光檢測和光傳感等領(lǐng)域，尤其是可用于在無藍光危害的手機、電腦、電視機等液晶顯示的背光源。

產(chǎn)品詳細介紹    

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近日，北京大學(xué)物理學(xué)院馬仁敏研究員課題組實驗發(fā)現(xiàn)了拓撲能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)，將拓撲態(tài)的利用由拓撲邊緣態(tài)擴展至拓撲體態(tài)，并基于此實現(xiàn)了一種高性能的拓撲體態(tài)激光器。這種新型激光器具有垂直出射、高方向性、小體積、低閾值、窄線寬、單橫模、單縱模和高邊模抑制比等優(yōu)異特性。相關(guān)工作被《Nature Nanotechnology》雜志以標題 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 進行長文報道。 激光器的發(fā)明加深了人們對光與物質(zhì)相互作用的認識，并對現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。至激光器發(fā)明以來，激光微型化始終是一個重要的研究方向。半導(dǎo)體激光器因為易于電泵浦和規(guī)模生產(chǎn)與集成等優(yōu)點，是激光微型化的首要選擇。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器的微型化已經(jīng)取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），目前已有數(shù)以百億計的該型激光器被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通訊、激光雷達、人臉識別、數(shù)據(jù)存儲與醫(yī)療手術(shù)等領(lǐng)域。圖1：拓撲體態(tài)激光器原理和示意圖。(a) 用于構(gòu)造能帶反轉(zhuǎn)的拓撲態(tài)和拓撲平庸態(tài)光子晶體示意圖。(b) 實驗中發(fā)現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn)可用來實現(xiàn)光場的反射和限制。(c) 垂直發(fā)射拓撲體態(tài)激光器示意圖。拓撲體態(tài)激光器出射方向垂直于光學(xué)腔反饋平面。 馬仁敏研究員與合作者提出并實現(xiàn)了一種新型垂直發(fā)射激光器—拓撲體態(tài)激光器。這種新型激光器直徑只有數(shù)微米，具有良好的垂直發(fā)射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩(wěn)定工作，單模輸出邊模抑制比超過36 dB。這些性能與商業(yè)化激光二極管相當，根據(jù)IEEE以及相關(guān)工業(yè)標準，指標滿足多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需求。 該類激光器的實現(xiàn)有賴于實驗中發(fā)現(xiàn)的一種新型光反射和限制機制：能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)。圖1給出了能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)和基于其實現(xiàn)拓撲體態(tài)激光器的原理和示意圖：實驗中首先通過對二維光子晶體進行變形操作，分別獲得了具有拓撲態(tài)和拓撲平庸態(tài)的能帶結(jié)構(gòu)；相較于拓撲平庸態(tài)，拓撲態(tài)的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)中發(fā)生偶極子和四極子能帶間的能量反轉(zhuǎn)；實驗和理論計算發(fā)現(xiàn)頻率靠近能帶邊緣的光場雖然在拓撲態(tài)和拓撲平庸態(tài)中都可以自由傳播，但是在兩者的界面處會發(fā)生能帶反轉(zhuǎn)引起的光場發(fā)射；該能帶反轉(zhuǎn)引起的光場反射和限制效應(yīng)僅發(fā)生在布里淵區(qū)中心附近，越靠近布里淵區(qū)中心，光場反射和限制越有效，使得利用該類型反射機制構(gòu)建的拓撲體態(tài)激光器具有單橫模、單縱模、面內(nèi)反饋、垂直出射等優(yōu)異特性。圖2：拓撲體態(tài)激光器件與性能。(a-b) 拓撲體態(tài)激光器諧振腔（a）和拓撲界面處（b）的電鏡圖。（c）隨功率變化的光譜。（d）激射光譜。（e）激射實空間近場分布。（f）激射角分辨遠場分布。 能帶反轉(zhuǎn)光場反射和限制效應(yīng)為激光物理提供了一種新穎的激光模式選擇和出射光場調(diào)控機制。基于該原理構(gòu)建的新型拓撲激光器各項性能均達到了可商業(yè)化應(yīng)用的水平（圖2）。新的光場反射和限制機制將拓撲態(tài)的利用由拓撲邊緣態(tài)擴展至拓撲體態(tài)，同時該原理可以拓展到電子學(xué)、聲學(xué)和聲子學(xué)等領(lǐng)域。 該工作發(fā)表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，馬仁敏研究員為論文通訊作者；北京大學(xué)博士后邵增凱、博士生陳華洲和王所為共同第一作者；其他作者包括北京大學(xué)博士生冒芯蕊、楊振乾、訪問學(xué)生王少雷，以及日本國立材料研究所教授胡曉，學(xué)生王星翔。這項工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市自然科學(xué)基金、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。