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    “探秘光电器件、领航科研新程”

 ——“科研逐光,研途领航”线上第四日实践记录

发布时间:2025-08-05阅读数:

8月5日,“科研逐光,研途领航”团队组织的线上实践活动持续推进,光纤激光技术及应用、新型传感与成像技术、低维半导体材料与微纳光电器件三个科研团队依次开展宣讲。三个团队虽同属光电子领域,但研究重心与技术路径各有侧重,为参与者呈现了丰富多元的科研图景。

聚焦混沌激光,深耕通信与传感:

光纤激光技术及应用团队以杨玲珍教授为带头人,团队6名老师各有专攻,核心研究对象是“混沌激光”——一种看似杂乱、实则有规律的特殊激光状态,主要应用于通信与传感两大领域。

在保密通信方向,团队利用半导体激光器产生的混沌激光进行信息加密,将图像、视频等信号隐藏在类噪声的混沌信号中传输,已实现浑浊水下的彩色图像加密传输,该技术可应用于雷达、舰船等军事装备的信息保密,由王龙生老师主导,实验室位于科技楼测控中心。在传感方向,团队基于光纤激光器产生的混沌激光,开发了光纤环衰荡传感与分布式光纤传感技术,能实现长距离、高分辨率的震动、温度检测,适用于路桥健康监测、矿山安全检测等场景,由杨林尊教授负责,实验室设在物理北楼三层。 团队已获9项相关专利,承担多项国家级、省部级项目。

对于本科生,团队建议先学习激光原理、光纤光学等基础课程,大二即可进入实验室参与激光器调试、传感系统搭建等工作。

突破环境限制,实现跨场景感知:

新型传感与成像技术团队成立于2019年,由王东老师牵头组建,目前已有6名核心成员,依托信息传感智能控制教育部重点实验室和精密测量陕西省重点实验室开展研究。团队最鲜明的特色是突破复杂环境对成像的限制,在云雾、暴雨、浑浊水下等极端条件下实现目标追踪与成像,解决了传统激光雷达在恶劣天气中失效的痛点。

团队的研究涵盖三大方向:一是复杂环境下的成像与追踪,其发表在《Nature Communications》的超面成像技术,能通过算法从散斑中提取目标运动轨迹,已在反恐领域开展应用验证;二是单像素探测成像,既可以实现远距离雷达探测,也能完成实验室微小目标的显微成像,研究生自主研发的单像素成像系统成本仅几千元,还助力团队斩获华北赛区竞赛一等奖;三是光纤内窥成像,利用直径仅百微米的光纤实现微创探测,可深入人体对神经元进行成像,目前该技术处于前沿探索阶段。

团队注重理论与工程化结合,成员需掌握光学、电学、计算机编程等跨学科知识。实验室分布在北楼和科学楼,总面积达300余平米,与军事科学院设有联培项目,研究生可赴北京昌平基地开展研究。王东老师特别提到,本科生动手能力比分数更重要,即使基础薄弱,跟随师兄师姐操作学习也是可以的.

微观调控材料,解锁光电子潜能

低维半导体材料与微纳光电器件团队以郭老师为负责人,专注于100纳米以下半导体微纳结构的制备与光电器件研发,核心是通过精准调控材料的能带结构,实现光电子性能的定制化。 团队的研究呈现出鲜明的“微观操控”特点:在纳米尺度下,通过合成棒状、带状、三脚架等不同结构的半导体材料,调控其发光波长与性能。

例如,硫化镉纳米三脚架结构可实现单模可调谐激光,卤化物钙钛矿轴向异质结构能产生425纳米蓝光与687纳米红光的双波长发射,这些成果均发表于《Advanced Materials》《Nano Energy》等顶级期刊。 团队现有3名博士生、13名硕士生,研究方向涵盖纳米材料制备、代谢调控、光子学特性及集成光电器件等。实验室位于物理楼204,配备材料合成与光学测试平台,郭老师强调“实验操作上手快”——本科生通过光刻、CVD生长等基础操作训练后,可参与纳米线生长、光电流成像等实验。团队近年已有本科生参与发表论文,并有多人在学科竞赛中获奖。

此次线上实践活动落幕时,屏幕上滚动的实验数据与原理动画仍在脑海中清晰浮现。新型传感与成像技术团队用散斑追踪演示视频打破了我对"恶劣环境无法成像"的固有认知,低维半导体团队展示的纳米线发光实验让微观世界的色彩变得可触可感,光纤激光团队的混沌信号加密传输演示则揭开了军事通信的神秘面纱。

这三个团队虽同属光电子领域,却像三棱镜折射出不同的光谱——有的深耕算法与工程化结合,用百微米光纤实现微创医疗探测;有的专注于纳米尺度的材料调控,让半导体在100纳米的维度里展现出千变万化的光电特性;还有的聚焦混沌激光的特殊性质,在通信保密与工程传感领域开辟出独特路径。 更令人印象深刻的是团队各异的培养理念。王东老师反复强调"电路板比分数更重要",鼓励本科生从调试电控系统起步;郭老师的团队里,忻州师范学院毕业的学生能做出发表在顶级期刊的成果,证明科研大门向所有肯动手的人敞开;杨教授团队则为学生铺就从基础课程到军工项目的阶梯,让激光原理课本上的公式最终变成舰船通信的加密代码。

这些鲜活的案例让屏幕前的同学们真切感受到,科研并非遥不可及的理论高峰,而是不同团队用各自的特色方法搭建的阶梯——有的侧重跨学科融合,有的强调微观操控,有的专注技术转化,却都指向同一个方向:让有兴趣的学生能找到适合自己的入门路径,在光电子的世界里找到属于自己的坐标。

撰稿人:徐商

通讯员:徐商


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