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科学研究

信息光电子研究所实验室

下列实验室按拼音顺序排序:




光纤传输技术课题组

实验室概况:

本课题组的主要科研方向是高速大容量密集波分复用光纤传输技术。20年来,在承担多项863计划、自然科学基金委等有关密集波分复用技术的课题,包括从4?622Mb/s到N?40Gb/s和Tb/s光网络的光纤传输系统的研究,并承担和成功组建了自然科学基金委资助的中国高速互连研究试验网(NSFCnet)的光纤传输实验系统。在一些关键技术的研究中达到了国际先进水平,如DWDM传输系统的色散管理技术、全光波长转换技术、FEC技术、光信号质量在线监测技术、高速DWDM系统环路测试技术和光路径保护与恢复策略,以及若干基于光纤光栅、光子晶体光纤的相关器件等。目前,为进一步开发光网络具有丰富的波长资源,提高频谱利用率和绿色节能光网络技术,本课题组在如下技术领域开拓发展:

研究方向:

OFDM:

正交频分复用(OFDM)作为一种特殊的信号复用方式,由于具有对光纤色散、偏振模色散的容忍度高,频谱利用率高,对调制格式透明,频谱分配方便灵活等优点,近年来被广泛的应用于光通信系统中。

实验室在光OFDM系统方面进行了广泛而深入的研究:提出并实现了基于光纤布拉格光栅(FBG)的全光采样OFDM系统,为突破电子瓶颈,实现光OFDM信号的实时接收提供了一种可行的方案。基于此方案,实验室在国内率先实现了速率高达1Tb/s的全光OFDM信号传输,并进行了实时解调。

此外,实验室还提出了基于快速傅立叶变换(FFT)的超密集OFDM信号复用和解复用方法,大大提高了系统的工作效率,提高了系统的频谱效率。实验室还对OFDM在无源光网络(PON)中的应用进行了探索,提出并实现了基于周期性滤波器的“无色”光网络单元(ONU)实现方案,并且利用OFDM信号处理灵活的特点提出ONU对下行OFDM信号进行选择性的方案,有望大大降低ONU的实现成本,推动OFDM-PON的大规模应用

RoF(光纤无线技术):

随着光纤传输技术的飞速发展,以及微波技术高频化、宽带化的需求,利用光纤代替传统铜导线来传输高频微波信号,以光纤链路低损、大带宽的优势突破传统铜线的频率限制,从而解决高频微波信号从中心站到各个基站的远距离传输问题,这就是所谓的RoF技术。这种技术充分发挥了无线技术的灵活接入和光纤技术宽带传输两方面的优势,适用于各个微波频段与多种调制格式,是未来接入网的必然发展趋势和有效解决途径。

基于RoF技术的光传输系统,即RoF系统,主要有三个主要部分组成,分别为中心站(Central Station,CS)、光纤链路和远端基站(Base Station,BS),不仅具备光纤系统所共有的优点,而且可以进一步简化基站结构、减小蜂窝半径、实现信号格式完全透明,同时系统中的资源管理和信号处理被转移到中心站,便于对整个系统进行集中管理和调配,因此可以大大降低系统成本,利于业务拓展和升级。目前实验室也在光生微波信号、超宽带无线接入(60GHz)以及光载超宽带系统(UWB over fiber)等方面开展了广泛的研究。

另外,实验室最新开展了基于微波光波融合的新一代智能光载无线系统(I-RoF,Intelligent RoF)的研究,基于这项技术不仅仅可以实现传统RoF技术的全波段透明传输,而且具有高频宽带微波与光波高效转换、微波信号高精细度处理以及多波段多制式无线信号的处理和管控等。

高速光子感知系统

传统光纤通信的高速信号处理技术结合显微学、生物学、微流及纳米技术等发展新的超高速光子感知交叉学科,在科学研究、工业生产、生物技术及军事领域具有广泛应用;目前实验室已经建立了超高速光子扫描成像系统,实现了高于目前成像技术1000倍以上的快速扫描成像,6毫米的显微视野及40微米的成像精度。

微波光子学

人们日常生活和国防战略对微波技术的依赖程度越来越高,要求微波系统具有高效实时、宽带覆盖、大动态范围和高灵敏度等特点,而现有现有技术手段难以有效满足这些需求,成为制约系统应用的瓶颈。微波光子技术利用光子手段实现实现微波信号的产生、传输、处理和控制,充分发挥了无线灵活接入和光子器件高频、宽带优势,应用前景广阔。目前,本实验室结合已有条件和基础开展了高性能微波、毫米波光学产生、高精度瞬时频率测量、光子压缩采样、模拟光信号处理以及高线性射频光前端等研究工作,解决了多个研究难点和技术挑战,并且将微波光子系统向着实用化和集成化推进。

硅基光子学

硅基光子学相对于传统的分立器件,具有器件尺寸小、功耗低、适合大规模集成、与CMOS技术兼容等优势,光通信、光互连等领域有广泛的应用,是未来解决集成芯片功耗以及速率问题的一个重要解决方案。目前实验室已经针对硅基波导、滤波器、分束器、延时器、复用器、解复用器等领域进行了广泛的研究;建立了半自动硅基芯片测试系统一套,正在搭建的测试系统一套;相关系统实验领域光源、传输、探测、测试设备齐全。

光纤光栅:光纤光栅是利用光纤材料的光敏性,在纤芯内形成空间相位光栅。通过纤芯中沿纵轴周期性的折射率调制对光的布拉格散射,形成一个窄带的滤光器或反射镜。光纤光栅具有体积小、波长选择性好、不受非线性效应影响、极化不敏感、易于与光纤系统连接等优点。本课题组拥有制作光纤光栅的紫外激光器等全套设备。在光纤光栅设计、制作方面具有多年的工作基础。

光子晶体光纤:

光子晶体光纤(Photonic Crystal Fibers, PCFs),也称微结构光纤(Microstructure Fibers, MFs)或多孔光纤(Holey Fibers, HFs),是继单模光纤和高非线性光纤之后出现的一种新型的导光介质。其包层由折射率周期性分布的透光材料形成,纤芯由周期性被破坏的缺陷形成。按导光机理的不同,主要分为折射率引导型光子晶体光纤和光子带隙型光子晶体光纤。由于其独特的结构,其双折射、有效模式面积、色散、非线性等参数具有高度可调节性。使之在光谱学、生物医学、光纤传感、光纤激光器、非线性光学、光通信等领域具有广泛的应用前景。

本课题组在这一领域已经有了多年的研究基础。开发出了一款以时域有限差分法(FDTD)和频域有限差分法(FDFD)为核心算法的仿真软件,并已获得国家知识产权局的版权授权。可对任意结构的光子晶体光纤进行仿真。经与工业界合作,设计并制作了多种光子晶体光纤。利用制作的PCF进行了一系列应用研究,受到了学术界的好评。其中,本课题组在光子晶体光纤的两个研究工作发表后先后被Photonics Spectra当作重要进展予以专题报道。

非线性光纤光学:

光纤中的非线性效应源自光纤中强度相关的折射率指数和受激非弹性散射。本组主要研究基于光子晶体光纤的全光参量波长变换、参量放大以及参量振荡器。全光波长变换,是通过非线性媒质,将已有波长变换到新的波长。变换后的波长可以覆盖从紫外到中红外的大跨度波段。因此波长变换提供了一种产生特殊波长辐射的有效手段。光纤参量振荡,利用光纤参量放大效应带宽大、增益高等特点,可在传统激光器不能覆盖的波段提供可调谐的光辐射。光子晶体光纤由于其折射率调制大,具有高非线性,色散特性非常灵活,是进行波长变换的理想介质。因此,基于光子晶体光纤的波长变换,是目前研究的热点问题。

实验室负责人:陈明华清华大学电子工程系长聘教授,博士生导师。他于1998年3月在东南大学获博士学位,随后加入清华大学电子工程系至今,其间在2007-2009年清华大学信息光电子研究所副所长,2009-2010年为麻省理工学院电子学研究所(RLE@MIT)访问教授。他的主要研究方向是硅基光子集成微系统技术、光通信技术与集成微波光子技术。他承担和参加了多项国家科研项目,所研究的项目获国家科技进步奖二等奖1项,省部级科技进步奖多项。他是中国光纤在线(www.c-fol.net)共创人。

成员:陈宏伟 杨四刚

联系方式:010-62784787,邮箱 chenmh@tsinghua.edu.cn


光子计算与集成实验室


实验室概况:

实验室以光子作为信息载体和计算新媒介,研发具有超高计算速度和能效的高性能光子计算系统。所构建的光子计算芯片和光电计算处理器能够应用于解决人工智能、海量数据处理以及高通量通信等关键领域对计算资源的重大需求。针对实现大规模光子计算芯片和光电智能计算处理器中的科学问题,实验室通过交叉融合物理光学、电子学、应用数学、机器学习、纳米光子学、计算机视觉等领域,采用跨学科的研究思路,在新型模型和算法、复杂架构和设计、以及先进光电器件和集成方法等方面开展创新。

研究方向:

1. 光子计算芯片及应用

2.光电智能计算与光学人工智能

3.衍射光计算与衍射光学神经网络

4.智能视觉成像与计算成像

实验室负责人:

林星,清华大学电子工程系助理教授,2015年博士毕业于清华大学自动化系,曾在麻省理工学院交流访问,曾为斯坦福大学博士后、洛杉矶加州大学博士后、北京-清华未来芯片技术高精尖创新中心特聘研究员。从事光子计算芯片、光电智能计算与计算成像领域研究,在国际期刊与顶级会议上发表论文30余篇 (包括Science、Nature Photonics、Cell等)。拥有已授权国内外发明专利10余项。曾参与自然科学基金委重大仪器专项、科技部颠覆性技术专项等科研项目。担任Nature等顶级期刊审稿人。获得中国电子学会科技进步一等奖等荣誉。

联系方式:

电话:(+86)136-111-90364,邮箱:lin-x@tsinghua.edu.cn

实验室网站:

www.photoniccomputing.org




集成光电子实验室


CD383

实验室概况

清华大学集成光电子实验室组建于1987年,并于1991年1月通过验收、正式运行并对外开放。经过三十几年来的建设,现已成长为国内从事半导体光电子材料与器件及其在光纤通信与网络中的应用技术的主要研究基地之一,拥有600平米超净实验室,可自主进行材料外延、芯片工艺、模块封装、评价测试等全链条技术研发。实验室在许多重要的研究领域取得了突出成果,产生了一定的国际影响,为研究单位和企业界培养了大量研究人才。目前实验室有教授3名(其中中国工程院院士一名),副教授5名,博士后3名。在师生的共同努力下,实验室获得多项荣誉和奖励,包括:

2003年,获山东省科技进步一等奖;

2009年,获广东省科技进步一等奖和高等学校科学研究优秀成果奖技术发明二等奖;

2010年,获清华大学科研成果推广应用效益奖一等奖;

2011年,获国家科技进步二等奖;

2012年,获国家技术发明二等奖;

2014年,获国家技术发明二等奖;

2019年,获国家技术发明二等奖。

主要研究方向

1.面向数字通信的高速半导体激光器、光调制器、探测器,及相关集成器件;

2.面向RoF系统的高性能光电子器件及高性能微波光纤链路应用技术;

3.宽禁带半导体材料物理、外延生长、器件制备及其评测技术;

4.激光雷达等新型智能光学与光电子器件技术;

5.半导体微纳材料与异质结构制备及新型显示和照明器件。

研究工作受到的主要资助情况

科技部重点研发计划项目

国家专项项目

国家自然科学基金课题

省部级科研项目

与企业合作横向课题

实验室固定成员

教授:罗毅,孙长征、郝智彪

副教授:韩彦军、熊兵、王健、汪莱、李洪涛

研究生招生情况

具有博士生招生资格教师:罗毅、孙长征、郝智彪、熊兵、汪莱、王健

具有硕士生招生资格教师:罗毅、孙长征、郝智彪、熊兵、王健、汪莱、李洪涛


光网络与光微波实验室

实验室概况

实验室是国内最早开展光网络和微波光子学方向研究的单位之一。现有教师4名,其中博士生导师2名。在光网络领域,先后承担了国家863专项、863重点、863重大;国家自然科学基金重大,国家自然科学基金重点等一系列国家级重大、重点项目;在微波光子学领域,先后承担了国家自然科学基金重点项目、重大项目;科技部973项目、重点研发项目。在NP, Light, LRP, OL, JLT, OE等杂志上发表SCI论文百余篇,他引千余次,有国家发明专利30余项。多份光网络建议草案被ITU-T采纳,成果获省部级奖4项。


研究方向:

1. 微波光子信号处理

在光与微波之间的相互作用规律及其调控等方面取得突破,解决了微波光子信号处理中的某些瓶颈问题,推动了微波光子信号理论与相关器件的发展。

• 揭示了FIR型滤波器Q值低的关键在于器件残余三阶色散。提出一种滤波器三阶色散的在线高精度测试方法,并通过反馈控制消除滤波器的三阶色散,实现了Q值和设计一致的(最高6459)可调谐W波段滤波器。提出一种高精度控制光子切片幅度的方法,其相对精度优于2*10-3,将滤波器的通截比从典型的40dB提升至63dB。

• 发展了时空二维微波信号全光处理方法,实现了8GHz信号的产生与光控波束成形网络(OBFN),以及OBFN功能与光子模数转换(PDAC)功能的全光集成,获得了4GHz带宽的厘米级分辨率成像。

• 发展出了时频二维微波信号的全光非线性调控原理与方法,消除了光电转换对光场非线性运算导致的鬼象,保证了宽带微波光子雷达成像的高分辨率。




2. 微波光子器件与子系统

在微波光子器件的关键技术取得突破,研制出了多种特色鲜明的微波光子器件与子系统。为实验室微波光子系统的发展奠定了坚实的基础。

• 率先研制出一套高增益、大带宽的X波段微波光纤传输系统,获国防科工委2002年科技进步三等奖;研制了我国第一个高精度光控波束形成系统,用于机载光控火控相控阵雷达试验样机。

• 揭示了多频光电振荡器(OEO)相噪恶化的主要原因在于器件的非线性。提出了一种消除多频OEO 2阶、3阶交调的方法与相应的多频OEO结构,实现了双频可调谐微波本振信号的产生,相噪均优于-120dBc/Hz@10kHz。

• 基于微波光子混频技术研制了0-100GHz范围内的可重构微波光子接收机,SFDR优于120dB/Hz2/3。较现有电子系统改善至少2个数量级,有效地提升了基于微波光子器件的射频接收前端的带宽、动态范围和可重构能力。

• 发明了基于光子DAC的微波光子任意波形产生器,应用于雷达信号的产生,实现了时宽积7.370×106、脉间相位抖动≤±0.8°、带内信噪比35dB、带内幅度抖动优于±1.4dB。应用于无线信号产生,实现了载波19GHz,QPSK调制,200Msps符号率情况下4.36%的EVM;载波19GHz,16QAM调制,1Gsps符号率情况下的7.73%EVM;载波18GHz,16QAM调制,2Gsps符号率情况下的9.75%EVM。

• 国际首次提出并实现了二维压缩采样系统,在40GHz带宽内,可实现空频二维信号的压缩。应用于宽带微波光子雷达,解决了成像雷达高分辨和景深之间的矛盾。

• 实现了一种基于光信号处理原理的对消系统,在16-26GHz的频段内,实现了34.8dB的对消。


3. 微波光子系统

• 在国际上率先实现了多种宽带微波光子雷达实验系统,并成功的进行了外场试验。

• 利用最新的微波光子集成器件研制的微波光子频谱测量网,可以对2-20GHz频带内的无线信道进行高精度监测,频率分辨率优于100Hz,解调的QAM信号,质量满足要求。为未来5G、6G通信提供一种全局频谱感知与信道监控的先进方案。

4. 集成微波光子学

基于光子集成工艺的微波光子器件与子系统,探索新的物理现象、结构设计与材料体系。具体方向包括微腔非线性动力学、片上光学频率梳、集成光控波束形成网络、硅基光电子集成等。取得的成果包括:

• 首次揭示出正常色散区微腔“暗孤子”光梳的产生机制,打破了经典光场色散造成的局限;

• 提出一种双腔结构的微腔光频梳新方案,突破了传统方案的能量转换效率瓶颈;

• 研制出基于集成光梳的可编程复系数微波光子信号处理器,奈奎斯特带宽超过100GHz;

• 研制出基于集成光梳的规模可拓展光控波束形成系统,有望实现大规模光控相控阵。

5. 光网络

实验室在光通信网络领域有着20多年的发展历程,具体研究方向包括大规模光网络体系架构、新型光传输技术及应用、多维弹性全光交换技术、5G/6G光-无线网络融合、云边网协同光网络技术、低能耗光网络技术、光网络安全、光网络智能感知和自动运维、感传算存一体化光网络、高精度时间同步网络、数据中心/高性能计算光网络、低时延城域/接入融合网络、卫星光网络、自主化光网络仿真软件等领域,取得了一系列成果:

• 研制成功国内第一个新型OXC/OADM光交换节点;

• 研制成功国内第一个自动交换光网络(ASON)试验平台;

• 首次实现多域多厂商多体制异构网络互联互通,核心技术在民用/专用网络中得到应用;

• 首次提出纳秒级高精度、低误差累积、高鲁棒、低成本的双频分布式网络时间同步技术,时间精度较现有技术提高两个数量级;

• 首次提出并掌握基于时空同步的光时片交换技术,避免了OPS等细粒度光交换技术对全光缓存的依赖问题;获得中、美、韩多项专利授权;

• 率先验证光时片交换技术应用于卫星光网络的可行性,有望解决星间链路资源稀缺问题;

• 率先研制成功四端口天基时分/波分混合光交换样机,实现低至1/100波长通道容量的灵活弹性细粒度光交换;

• 研制成功全球首个的可支持百节点的卫星光网络控制平面试验平台;

• 在烽火通信IP-RAN传送网设备上成功研发基于人工智能技术的故障告警分析自动溯源系统及智能分析算法,应用于中国联通IP-RAN承载网,显著提升网络故障排查的效率和实时性。


实验室负责人:郑小平

清华大学长聘教授,博士生导师。曾获得国家杰出青年基金和国务院政府特殊津贴。自1998年7月在清华大学获得工学博士后,一直在清华大学电子工程系从事光网络与光微波的教学与科研工作。先后承担了国家863重点/重大项目,科技部973/重点研发项目,国家自然科学基金重大项目等一列光网络、光微波的国家级重点、重大项目。光网络方面:在光网络体系构架、自动交换光网络、弹性光网络、光网络异构互联、SDN等方面取得成果。多份国际标准建议草案被ITU-T采纳。光微波方面:在光控微波波束成形网络、无线信号的光纤传输技术、宽带微波信号的光处理、宽带任意波形的产生、可调可重构滤波器、时频信号的分配、光子ADC/DAC等方面有创新;利用所研制的光微波器件,在宽带成像、3D成像、双频段相参、分布式相参成像,以及光-无线融合、空间光通信等方面取得成果。发表SCI论文百余篇,他引上千次;获国家发明专利40余项;获省部级科技奖励4项。


实验室老师:郑小平,薛晓晓,华楠,李尚远

联系方式:xpzheng@mail.tsinghua.edu.cn



纳米光电子物理及器件实验室

实验室概况:

纳米光电子物理及器件实验室创建于2014年。现已建成一个具有国际水平的光学测试及表征平台,和基本的生长加工实验室,总面积150平方米。该实验室着眼于纳米光子学及半导体光电子学物理及器件,特别是半导体有源器件方面的研究工作,致力于将纳米尺度上光与物质相互作用最前沿的物理,用最先进的纳米加工制作及测试手段,转化成最前沿的新型光电子器件!实验上主要成员近年来取得多项国际领先的研究成果及世界第一,包括第一个突破波长极限的半导体-金属激元纳米激光,第一个室温运转的金属腔电注入纳米激光,发明并实验验证第一个白光激光,第一个硅基二维材料纳米激光并实现室温运转,将铒材料光学增益提高近两个量级,发现二维材料中的极低阈值的三子增益等。实验室追求从原理至器件的原始创新,致力于解决未来光电芯片的器件尺寸和能耗等关键瓶颈问题,以及显示、发光、能源等应用方面的重大基础问题。

研究方向:

目前研究范围包含以下课题:

·光电子器件的微纳尺度加工制作,及光电表征,测试;

· 半导体纳米线的生长及相关光电子器件的设计,制作及表征;

· 超快,低温,微区,及近场纳米光学表征测试;

· 金属及表面等离子体激元物理及相关器件;

· 纳米尺度上的半导体物理及,光与物质相互作用物理,及多体相互作用过程;

· 基于纳米材料的新型横向多节太阳能电池;

· 新型纳米发光物理过程及器件研究(包括基于单片半导体的白色激光,全色LED);

· 硅与二维材料集成等相关激光和LEDs;

· 铒合金纳米线、纳米颗粒的生长及片上放大器及光源;

· 纳米荧光测温;

· 基于二维材料的可控单光子光源;

· 纳米尺度光腔设计及新型光电器件数值模拟;

实验室负责人:

实验室主任宁存政,是清华大学电子工程系长聘教授,博士生导师。长期从事纳米光子学及半导体光电子学物理及器件方面的理论及实验方面的研究工作。在许多研究领域,如激光物理及非线性动力学,半导体激光器件及物理,纳米光电材料及器件,纳米半导体激光等,做出了一系列重要的发现、发明、及开拓性贡献,包括非线性耗散系统(激光脉冲中)几何位相的发现,随机相干(或无外加信号时随机共振)的发现,白光激光的发明,合金纳米线激光和材料的世界记录,以及第一个等离子激元激光的实现等,是国际上公认的纳米半导体激光领域的开拓者之一,曾获多项国际奖项,包括IEEE杰出讲师奖,美国Popular Science杂志年度工程类十大发明奖,和德国洪堡研究奖。

宁存政教授已经发表学术学术论文200多篇,其中很多文章在世界一流学术期刊发表。他的很多研究成果得到国际顶级期刊Science,Nature Photonics等,以及MIT Technology Review、很多行业期刊、世界很多国家报纸、网站、电视等新闻媒体等大量报道。宁存政系OSA和IEEE会士,美国国家发明科学院成员。

实验室老师:宁存政,孙皓,李永卓,甘霖


联系方式:

Tel:010-62796594

Email:haosun@tsinghua.edu.cn




微纳光电子学实验室

http://nano-oelab.ee.tsinghua.edu.cn/

实验室概况:

微纳光电子学实验室成立于2004年,经过十来年的努力,形成了由多名高级职称研究人员及四十余名博士/硕士研究生、工程师组成的科研团队;建立起了完整的微纳结构光电子材料与器件的设计、制备和测试平台,研究开发出了世界领先的微纳结构制备工艺;在光子/光声晶体、表面等离子激元、自由电子辐射芯片、硅基光/量子器件及系统应用等方面取得了国际领先的研究成果,研制出具有自由电子辐射、实时光谱成像、光学轨道角动量辐射、声子激射、光量子态产生及操控等功能的集成光电子芯片,多项成果进入成果转化阶段。实验室目前有教授3人,副教授2人,学术成果发表学术刊物论文二百余篇,引用数千次,师生多次在国际会议上做邀请报告或获得最佳论文奖励,是微纳光电子领域具有影响力的团队之一。

研究方向:

微纳光电子学研究微纳结构中物质与光波/光子的相互作用,为光电子技术的创新发展提供了新的物理机制和实现手段。本实验室面向智能化社会在信息、能源、环境、生物医学等重大科技领域相关光电技术的创新突破,致力于微纳结构光电材料中新颖奇特的物理效应和光电特性的研究,探索研发新一代光-量子功能器件。

实验室负责人:

黄翊东,1983年进入清华电子工程系本科,1994年博士毕业;1991-1993年赴日本东京工业大学留学,获得优秀博士论文奖。1994年加入NEC光-无线器件研究所,从事光纤通信DFB激光器的研开工作,发明“八分之一波长位移分布反馈”的新结构,于1997年、2003年两次获得NEC研究功绩奖。2003年作为引进人才回国任教,2005年受聘教育部特聘教授,2007年被评为国家级人才计划人选。2013-2019年担任清华大学电子工程系系主任,2015-2019年兼任清华大学天津电子信息研究院院长,现任清华大学学术委员会副主任。多年从事教学管理工作,是清华大学电子信息大类课程体系的主要创建人之一。近二十年来聚焦微纳结构光电子器件,带领课题组研制出世界首创具有自由电子辐射、片上光谱成像、动态轨道角动量辐射、量子态产生及操控等功能的集成光电子芯片;发表论文300余篇,引用数千次;拥有数十项国际专利。是光电子芯片企业华慧芯科技、与光科技的创始人。现为美国光学学会会士,中国光学学会常务理事、中国电子教育学会副理事长、高等教育分会副会长,ACS Photonics杂志副主编。

联系方式:

电话:+86-10-62797396

邮箱:yidonghuang@tsinghua.edu.cn


生物光子学实验室

实验室概况:

生物光子学是研究利用光子学技术解决生物医学问题的交叉学科,为前沿生物学研究和临床医学应用提供崭新的技术手段和工具,是符合国家智慧医疗战略需求的重要学科方向。

实验室成立于2016年,目前研究聚焦于光子在深层组织中的穿透及成像,利用光声效应进行结构、功能、分子成像,已逐步建成多个高水光声成像平台,并与多家其他单位建立了深入的跨学科合作。目前,实验室有副教授1名(实验室负责人马骋),在读博士生8名,在读硕士生4名。

研究方向:

本实验室目前致力于生物光子学、尤其是光声成像技术的原理、系统和应用研究,目前的主要研究课题包括:

1. 全光光声成像原理与核心器件研究;

2. 多光谱光声信号建模及解调研究;

3. 光声成像系统研究及其产业化;

4. 光声成像核心算法研究;

5. 生物光子学成像智能化研究;

6. 光声成像在肿瘤诊断中的应用研究;

7. 光声分子影像在肿瘤免疫治疗中的应用研究;

8. 光声成像应用于肿瘤发生发展机理研究;

9. 新型光声蛋白探针研究;

10. 光声成像应用于脑科学研究。

实验室负责人:

马骋,清华大学电子工程系副教授,博士生导师。从事生命健康与激光、超声技术的交叉研究,目前实验室致力于研究光声断层成像系统、其核心硬件及算法、以及该成像技术的临床及生物学应用。合作单位包括清华大学生物医学工程系、清华大学附属长庚医院、北京天坛医院、中科院生物物理研究所、北京大学第三医院等。目前已在国际知名学术期刊上发表学术论文30余篇,包括《自然》子刊三篇(Nature Photonics (第一作者),Nature Biomedical Engineering (共同一作),Nature Communications(第三作者)),《科学》子刊一篇(Science Advances(共同一作)),并参与编写国际学术著作一部。

联系方式:cheng_ma@tsinghua.edu.cn




量子点光谱与传感器件实验室


实验室概况:

量子点光谱与传感器件实验室致力于探索前沿交叉学科领域,研究和开发具有重大学术价值和广阔应用前景的新一代纳米光电子技术,开展新原理和新功能光电子器件及先进仪器的研制工作,并开拓其在智能传感、信息安全、计算成像、科学研究、健康医疗、遥感监测等领域的创新应用。

实验室在国际上首次提出将量子点纳米技术与光谱仪技术跨界结合的创新构思,设计并实现了基于半导体光电子吸收效应和光谱解析多路复用的量子点光谱技术原理和量子点微型光谱传感器件技术,为超微型高性能的计算光谱仪的前沿发展和商业化提供了切实可行的实现手段。

以量子点光谱传感技术为核心,实验室目前已搭建了国际领先的集材料合成、化学加工、器件集成、光学测试、计算模拟等条件于一身的科研平台,建立了产学研用协同创新的合作机制,形成了跨学科交叉创新人才培养特色,拓展了如下具体研究方向:

1. 纳米材料制备与合成;

2. 纳米与MEMS光电器件设计、制备与集成;

3. 计算光学与计算成像重构反演算法研究;

4. 光谱成像器件设计、集成与识别分类算法研究;

5. 光谱成像在医学疾病预防、诊断、治疗评估和监测上的应用与研究;

6. 新型光学信息编码、存储与传输器件及技术的设计开发;

7. 微纳尺度光神经网络设计与光计算。

实验室负责人:

鲍捷,清华大学长聘副教授,博士生导师。2006年本科毕业于清华大学化学系,2010年获布朗大学化学博士学位,之后在麻省理工学院从事博士后研究,2013年回国任教于清华大学电子系。在国际上首创了量子点光谱技术原理,开发了量子点微型光谱传感技术,首次实现了原理样机及高性能器件体积和重量多量级的减小,验证了该原理及其优势(Nature 2015, 523, 67)。目前主要从事纳米光电子器件与光谱技术及其应用研究,致力于推进光谱信息学发展及多行业光谱信息化。主持多项国家级和省部级重点项目,任国家重点项目首席科学家。

联系方式:bao@tsinghua.edu.cn

实验室网站:http://www.qlabthu.com



生物光电子器件课题组(Bio-Optoelectronic Devices )


实验室概况:

本课题组主要开发面向生物医疗应用的微纳光电子材料、器件与系统。通过设计、制备与集成新型光电器件,与生物系统进行有机融合,探究光、电等物理信号与生物信号的基本作用原理,一方面可探索基础前沿问题,另一方面可为临床医疗提供新的技术手段。


研究方向:

(1)植入式光电器件,用于神经信号调控与传感,实现新型脑机接口;

(2)生物相容可降解光电材料与器件,用于临床诊疗;

(3)生物启发的新型 高性能光电子器件。


课题组负责人:

盛兴,目前为电子系副教授,2007年获得清华大学学士学位,2012年毕业于美国麻省理工学院,获得博士学位。2012年至2015年在伊利诺伊大学香槟分校从事博士后研究。曾以第一作者和通讯作者身份在Nature Materials, PNAS, Nature Communications, Advanced Materials等杂志发表论文20余篇。

联系方式:xingsheng@tsinghua.edu.cn

课题组网站:https://shengxingstars.github.io/www/index.html



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