追“光”逐“电”!光电科技赋能新质生产力发展

教育   2024-12-23 14:41   江苏  

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编者按:

2023年以来,习近平总书记创造性提出新质生产力理论,深刻回答了“什么是新质生产力、为什么要发展新质生产力、怎样发展新质生产力”等一系列重大理论和实践问题,实现了马克思主义生产力理论的新飞跃。

我校深入学习贯彻习近平总书记关于新质生产力的重要论述,积极响应号召,加快培育和推动新质生产力的发展。近期,苏州大学官微特别策划,推出“发展新质生产力,苏大何为?”的融媒体系列报道,充分展示我校在科技创新领域的最新成果,记录和见证苏州大学师生如何积极贡献智慧和力量,推动新质生产力的蓬勃发展。

发展新质生产力,离不开科技创新的引领。我校光电科学与工程学院始终坚持“四个面向”,深入把握新质生产力的丰富内涵和实践要求,积极响应国家重大战略与区域经济社会发展需求,精准对接江苏“1650”现代产业体系和苏州“1030”产业体系,着力破解国家光电子信息领域的关键核心技术,成功建立高质量成果转化的社会服务价值链,高效助推新型显示、高端装备制造、新材料、新能源等战略性新兴产业发展。

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新型显示领域

虚实融合显示研究团队成功攻克了虚实融合纳米波导设计和工艺难题,开发了衍射波导光场镜片母模具高性能锁定系统,利用图像穿过透明平面屏幕,在深度空间进行显示的方式,实现了现实空间虚实结合的融合显示。这种全新的显示模式,为展览展示、智慧城市、教育文娱、车载显示等领域带来了革命性的变化,展现了显示方式的多元化与智慧化。2024年1月12日,央视《经济半小时》栏目对此进行了专题报道,高度评价了团队的创新贡献。

虚实融合空间透明显示样机与效果

裸眼3D光场显示研究团队通过设计多角度指向背光系统,实现基于像素化纳米光栅的人眼追踪超多视点裸眼3D光场显示,并通过制备像素化纳米波导器件,获得了超宽视角(160度)、彩色、无暗区的动态3D显示效果,为橱窗展示、广告、抬头显示等领域提供了新的可能。

相关成果发表于光学领域权威期刊Light: Science & Applications,获评中国光学工程学会“光学超构材料三年优秀成果展”优秀成果,以此研究成果为基础的全球首款向量光场全息3D显示器受邀在全球显示生态大会上亮相,为我国显示产业的跨代发展与率先工业化,展示了光明前景。

3D显示实验效果图

先进显示与照明研究团队提出电场(静电场/正交电场)调控量子点像素沉积的新方法,基于自行研制的超稳定高效率发光量子点,通过建立像素与基底间的库仑力/介电泳力作用,精确引导量子点像素定域沉积,最终制备高分辨(>23000 PPI)、高保真(>99%)、高效率(>20%)的量子点发光器件,关键性能指标处于国际领先水平。此外,团队自主研发了具有高效自修复性能的发光薄膜,制备出超广色域(>130% NTSC)的显示样机。

相关成果先后发表于Light: Science & Applications、Advanced Materials等光学领域权威期刊,授权多项国际/国内发明专利,并荣获中国国际大学生创新大赛国赛金奖、江苏省“互联网+”大学生创新创业大赛一等奖,为实现高效率、高分辨、高保真显示提供理论与技术支撑

宽色域量子点显示样机

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高端装备制造领域

光学设计与仪器光学研究团队先后承担了多个在轨运行型号任务的光机组件的设计和研制工作。设计和研制用于风云三号08星和DQ-2号卫星宽覆盖温室气体监测仪光机系统,光谱分辨本领达到20000以上,性能指标达到国际水平,其中分光元件采用了自主研制的大尺寸、高槽密度浸没光栅;研制了海洋一号C/D星、风云三号降水星定标光谱仪光机系统,体积小,性能优,光谱畸变小,分光元件自主可控;在国家重点研发计划的支持下,研制了地球静止轨道全谱段高光谱成像仪,工作波段覆盖可见到热红外波段

海洋一号C/D星定标光谱成像仪(左)

风云三号初样/正样产品(右)

微纳柔性制造研究团队通过产学研协同技术攻关,自主研发全球首台超大幅面(120吋)紫外三维计算光刻系统与计算平台。该系统采用多节点的网络协同计算数据处理,可以支持1.4米×2.1米幅面的图形实时数据转换;攻克500Tb海量数据处理与实时光刻国际难题,成功填补我国大型三维计算光刻装备与算法软件的空白。该成果荣获2022中国智能制造十大科技进展、中国专利优秀奖、首届“金燧奖”金奖等多个奖项,在高等院所与龙头企业得到了广泛应用

120英寸三维光刻设备

光栅技术研究团队建成国内最先进的全息曝光装置,拥有米级基片的光刻胶涂布、三维条纹锁定、全息曝光拼接和全息记录波面控制等关键技术,成功研制了目前世界最大口径介质膜衍射光栅(衍射效率接近理论极限),打破国外技术垄断,为我国重大战略工程项目持续提供实验和工程样品数百件

米级介质膜光栅(左)

光束取样光栅(右)

智能水声探测研究团队基于机器学习的水声目标探测技术,攻克了高效可解释性水声信号标志性特征提取和适合水声目标特性的机器学习算法难题,研发了全自主可控软硬一体化低功耗水声目标探测平台,形成了极低功耗实时水声目标探测能力。此平台已在多种潜标、浮标等平台进行了部署,极大提高了我国水面和水下目标探测和识别能力

水声目标识别低功耗平台

3

新材料领域

先进光电探测与传感研究团队通过在热释电探测器中引入非匀质的等离激元结构,在宽带范围内实现了具有超快响应能力的热释电探测器,为开发具有超快和宽带响应的下一代红外热释电探测器提供了一种有潜力的方法;通过对丹倍效应的深入研究,发现丹倍型钙钛矿光电探测器具有结构简单、制备简易、响应快等特点,是一种基于钙钛矿的新型自驱动光电探测器,有望为偏振光探测、光通信等领域带来新的发展契机。

相关成果先后发表在Light: Science & Applications、Advanced Optical Materials等光学领域权威期刊

光电探测在光电成像方面的应用

超表面光学成像与电磁波操控技术研究团队积极探索新型纳米光子器件,提出多种基于微纳米结构的光场调控机制、及新型超透镜的优化设计技术,旨在解决目前超透镜的色差大、口径小、效率低等问题,实现手性成像、宽带消色差、全斯托克斯偏振调控与成像等功能,为超表面成像透镜的实用化与商业化应用奠定坚实基础。

相关科研成果多次在Optica、ACS Nano、Laser & Photonics Reviews等光学领域权威学术期刊上发表

超透镜成像测试系统

微纳结构光学器件与激光技术研究团队长期围绕“体衍射光栅及其强激光工程应用”开展系统性研究,建立了体衍射光栅“基础材料-器件模型-制备技术-表征方法-工程应用”的研究体系。团队发明了光栅微观结构主动控制方法,并优化了三维曝光技术,在国内率先成功制备满足强激光工程应用的体衍射光栅元件,实现了核心器件的全国产化和自主可控;研制的大口径、高均匀反射式体衍射光栅,已应用于数兆瓦高能碱金属蒸汽激光工程;发明了具备高功率激光束近场带阻滤波功能的新型驼峰体衍射光栅器件,填补了高功率激光非线性效应管控的空白,已在相关大科学装置中应用

各类体衍射光学器件与应用场景

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新能源领域

光电转换与探测研究团队持续关注新型光伏器件理论研究与实验制备,建立“光电热”多物理耦合模型,深入分析器件内部能量转换过程,并提出可行解决方案。团队通过钙钛矿薄膜晶体生长调制策略,结晶动力学中“成核-生长-熟化”多个阶段,创新性提出限域退火方法,制备出高质量窄带隙吸光层,实现国际领先的高效率全钙钛矿叠层电池。与合作者共同开发高性能自组装单分子层,实现1平方厘米面积全钙钛矿叠层器件效率超过26.4%,刷新了当时国际最高认证效率记录。

相关成果多次在Nature Energy、Energy & Environmental Science等光学领域权威期刊上发表,为实现低成本、高效率、高可靠的光伏产品提供理论与技术支撑

新型光伏器件理论模拟与实验制备

近年来,光电科学与工程学院紧紧围绕光学加工制造、纳米光子、光电器件、光学系统、激光技术等领域开展前沿性、攻关性研究,高质量科研成果不断涌现。先后承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等一大批国家级重大重点项目;在Nature Energy、Light: Science & Applications、Advanced Materials、Energy & Environmental Science、ACS Nano、光学学报等学术期刊发表高质量论文;相关成果获国家科学技术进步奖二等奖4项,其余省部级以上奖励20余项。

学院科研成果已广泛应用于我国第二代身份证、驾驶证、新能源汽车号牌等国家重要证卡和航空航天等国家重点领域与重大战略工程。学院建有“维格光电”“维旺科技”“维业达触控”等紧密型成果转化基地,形成完整的产学研一体化链条,已自主孵化2家光电领域上市公司。

结合未来战略性新兴产业发展趋势,学院积极构建一体化全链条产学研创融合发展机制,开展新范式校政企一体化协同创新,不断赋能产业发展;自主研发的数字光刻设备、纳米压印设备,成功填补行业空白;超薄导光板、高性能大尺寸触控屏、立体成像材料等,在国内外著名品牌和头部企业应用;面向企业痛点,为企业提供“四技”服务,深化与国内外头部光电企业合作,先后获批江苏省高价值专利培育项目、江苏省新型显示产业技术创新联合体、江苏省透明空间显示核心器件关键技术研发人才攻关联合体等多个省市级共同体、联合体,着力推动光电领域跨区域产学研协同创新体系建设。

追光逐电,照亮发展之路,光引未来,铸就科技创新。苏州大学光电科学与工程学院将继续秉持创新理念,深化产学研合作蓝图,以科教融汇、产教融合模式,不断助推新质生产力发展,为破解国家光电子信息领域的“卡脖子”技术难题、推动区域经济发展和产业赋能升级贡献力量。


苏州大学新媒体中心

素材来源:光电科学与工程学院

整理编辑:陈铁凝

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