序号

项目名称

单位名称

项目简介

1

可连续稳定工作的微波光子伊辛机

中科院半导体所

提出利用微波相位来表征伊辛自旋，通过利用长距离光纤作为存储介质时，可产生多达 25600 个伊辛自旋。其自旋稳定性也能得到很好的保证，可以连续稳定地工作 12 个小时。这是由于微波信号的波长是光波的 104 倍，不易受到外界环境影响。
    同时，微波信号易于操控，因此很容易就能和当前成熟的高速电子系统兼容，从而实现任意的可编程。另据悉，光电振荡器主要用于微波信号产生，而该团队是第一个利用光电振荡器实现计算的课题组，并且求解的还是传统计算机难以应付的组合优化问题。

2

数字化硅晶圆和蓝宝石衬底形貌检测仪

上海理工大学

硅晶圆和蓝宝石衬底是半导体和LED芯片的基础元件，衬底面形参数表征了衬底的质量，对面形参数的量测和分析，能够提高芯片的成品率。硅晶圆和蓝宝石衬底平整度的要求有两个极端：其一是平面横向上需要跨几个数量级，从300毫米到100微米再到1微米的量级跨度；其二是对纵向起伏，要求从10微米到1纳米的精度跨度的量测。本项目将开发关键量测设备的技术和衬底形貌检测仪的生产。

3

空间光谱信息感知技术与产业化应用

上海技术物理研究所

源于探月工程、天问工程国家需求自主掌握的空间光谱信息感知技术，突破了恶劣场景下光谱灵敏度及动态范围同步提升的技术关键，特别适合转化应用于环境适应性及稳定性要求高的小型、实时的工业、生物及特种用途的光谱分析应用。团队成立了孵化公司专门开展成果转化，形成了可见到中远红外的系列核心光谱模组，实现技术链路自主可控，据此研发的仪器，具备在农业、环保、工业监控、健康医疗等方向的广泛推广应用的优势。

4

多场耦合探针扫描纳区物性成像仪

清华大学

集成电路产业是信息产业发展的核心，是关系国家经济命脉的战略性产业。在我国十四五规划中，集成电路被列为七个国家重点关注的科技领域之一。根据“IEEE国际设备和系统路线图”判断，随着后摩尔时代的来临，以低维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）为代表的第四代半导体材料和量子材料将成为新一代半导体芯片的重要基材。低维材料由于具有一系列新颖物理特性，在信息技术、光电子技术、生物医学等领域有非常重要的应用，其原子级厚度、纳米级缺陷、丰富的元激发和多种纳米光场调控机制都对其检测表征提出了特殊要求，但针对低维材料多物性表征的技术和仪器还很欠缺，需求非常迫切。

本项目提出的多场耦合探针扫描纳区物性成像仪，是基于清华大学精密仪器系纳米光学团队的原创成果，它以原子力显微镜为基本仪器平台，使用团队原创的光诱导范德华力显微技术、纳区荧光表征技术、电磁场矢量表征技术、正交偏振检测技术、外差干涉相位检测技术等近场表征新技术，为低维材料的超高分辨材料指认、相变检测、缺陷检测等提供了重要手段。仪器采用模块化设计，结合纳区荧光快扫表征技术、纳区光电流检测技术、探针扫描电极技术等方法，可实现力-热-光-电-磁多场耦合探测，最终实现对低维材料的无损表征以及对纳米级缺陷的精密检测和类型判别，为解决低维材料的纳区物性表征需求提供综合解决方案。该仪器不仅可完成低维材料多种物性的同时表征，亦可根据不用低维材料的表征需求和各类应用场景灵活搭配测量模块，实现面向用户的定制化设计。这一仪器的研制成功，不仅为低维半导体材料的检测表征和物性研究提供了利器，更重要地，为我国在新一代半导体芯片精密检测技术领域提供了重要的技术储备，如其能尽快实现产业化和工业应用，有望实现我国在下一代半导体检测设备领域的竞争中实现“弯道超车”，取得战略主动，且产业应用规模巨大，社会效益和经济效益非常可观。

5

高速宽带光模数转换芯片板卡产品开发项目

上海交通大学

光学模数转换芯片面向通信系统中的射频直采需求，基于高速、高精度、大带宽模数转换器的射频采样架构为传统移动通信中的超外差架构提供了替代方案，取消了对多个降频转换级的需求，减少了组件数量，因此降低了系统整体的复杂性

目前在国内无法通过自有的电模数转换器芯片实现该架构，因此需要借助光模数转换技术来提升传统的电模数转换器性能。我们预期实现的光子模数转换器芯片，其采样带宽可以到达毫米波频段，且无需复杂上下变频操作，大大简化了传统移动通信架构，从而使移动通信系统中的射频直采成为可能，为下一代通信系统（6G）提供了新的可行性技术路线。同时将该芯片用于当前国家积极部署的5G移动通信系统中的毫米波频段，以验证该芯片的技术兼容性。当前TI与ADI等国外高端ADC芯片制造商已经在积极布局高速ADC射频直采芯片，并且推出货架产品，但受限于高端芯片禁运条款，国内企业难以批量采购。同时，其高速ADC射频直采芯片的模拟带宽仅为7.9GHz，未能覆盖毫米波频段。本公司掌握的光子模数转换技术已经通过一系列工程样机测试和芯片样片测试，初步验证了其射频直采的性能，下一步可应用于移动通信网络系统，开展下一代移动通信新技术路线的系统验证，最终实现国产射频直采芯片的产业化应用。

6

被动降温生化防护服

天府兴隆湖实验室

“被动降温生化防护服”项目（后续简称为本项目）主要面向绿色智能光子领域，本项目旨在解决全球气温逐年上升对人体热舒适度带来的不利影响，从而提出一种具有多孔结构的材料，通过对于太阳光部分波段进行调控，改善户外防护人员的着装热环境。

本项目主要针对可见光波段（400~780nm）及中远红外波段（8~14μm）进行调控。通过材料的多孔结构对可见光波段进行漫反射，阻隔可见光辐射热量的吸收，同时通过自身的高红外发射率，将物体自身温度以中远红外的形式通过大气窗口进行发射，实现自身散热，以此来降低太阳光下物体自身温度。

本项目由天府兴隆湖实验室验证，目前本项目已在人体热管理领域取得进展，可制备具有辐射制冷功能的布料及线体进行人体穿戴衣物的制作，并通过相关国标检测，证明材料具备制作防护服的条件。

7

LumiCare®光子治疗仪系列产品

苏州医工所

本项目瞄准一个细分领域——光治疗器械，开发针对各级医疗机构和家庭用户的光子治疗仪系列产品，包括LED光子治疗仪（医用/家用）、鼻炎治疗仪、耳鸣光疗仪、新生儿黄疸治疗毯、柔性光美容面膜等。项目团队通过在医用大功率多波段LED芯片的封装和应用领域的长期技术攻关，在波长多级可调LED光源、恒流驱动电源设计、高效光纤耦合设计、柔性导光技术等关键技术方面已掌握了核心技术，具有完全自主的知识产权。并建立了一套基于东亚人种皮肤模型的光治疗剂量评估体系，为光治疗剂量提供临床指导。

（1）医用光治疗器械。已完成开发了台式、立柱、卧式等多种规格的LED光子治疗仪，基于医用LED光源器件独家生产和检测工艺和大功率低纹波恒流驱动设计，相比国内外已有竞品，具有4路以上光谱切换、光辐照强度连续可调，光斑尺寸可调等优势。已完成医疗器械检验，正在开展注册审评，预计2023年底取得二类疗器械注册证。

（2）家用光治疗器械：LED技术可穿戴性和便携性高的特点，使得家用LED光疗设备的国内应用市场达数百亿。采用与医用光治疗器械完全相同的光学方案，通过内置距离、温度传感和报警，消除可能的使用安全隐患。同时通过人机工程学设计实现佩戴舒适，符合各类患者的佩戴需求。

（3）柔性光治疗器械：结合窄带多光谱LED光源与柔性导光技术，实现发光器件具备优良延展性能。针对该技术已完成开发LED光疗毯和柔性发光面膜。LED光疗毯性能指标超过GE、飞利浦同类型产品，售价仅竞品1/3；柔性发光面膜为行业内首创技术，相比现有市场上的光疗面罩、美容仪等产品，利用柔细光纤编织形成的面膜可以与传统面膜同时使用并全部贴合，促进面膜中营养物质吸收，不存在漏电、电磁刺激等安全隐患。

发展策略：家用光治疗器械和柔性光治疗器械在发展前期采用品牌授权/专利技术转让/ODM等商业模式，不直接介入市场运营。医用光治疗器械采用直接销售和售后服务的商业模式，树立高端国产光治疗器械品牌（LumiCare）形象。发展进入正轨后再将LumiCare品牌下放至家用产品，实现家用光治疗和光医美产品多点开花。

8

快速微生物鉴定与药敏分析系统

苏州医工所

本项目医院需求痛点，推出了适合临床需求的新一代快速、准确病原菌诊断和药敏检测系列解决方案。其中，药敏成像系统可将药敏分析时间从16小时-7天缩短至3小时，FRAST系统可做到单个细菌细胞的检测精度，无需细菌培养，鉴定准确率超过90%，可3小时同时完成细菌鉴定和药敏敏检测。

全自动细胞分裂成像快速药敏分析系统，可在保证检测准确度的前提下，将目前的药敏流程时间缩短至3小时。有效整合至整个微生物鉴定流程后，最终样本到出药敏报告的TAT时间将缩短至1-2天。此外，本产品的抗生素检测种类完全对标目前临床应用最多的梅里埃Vitek2，并面向所有细菌性感染疾病，实现全流程自动化，且做到随时开仓放样。本产品突破了多项创新技术，目前金标准一致率在93%以上。相关技术国内首创，国际领先，并具有完全自主知识产权。和现有产品相比，本项目产品在检测时间、通量、能力方面极具竞争力，同时对患者收费可以做到各省医保目录范围内，极具性价比。整体来说，竞争优势明显，有望替代生化法的传统流程，产品问世之后，将面对国内约20亿人民币的市场空间。

FRAST系统，基于单细胞拉曼分析技术，可做到单个细菌细胞的检测精度，无需细菌培养，可3小时完成TAT检测，实现了高精度、高效率双保障。本产品可面向所有细菌性感染疾病，实现多重感染检测，且满足样本进结果出全流程无污染自动化的临床需求，使感染先化验再开药的精准医疗新模式成为可能。本项目仪器、方法均为核心团队自主研发，技术世界一流，创新领跑。和目前临床上普遍使用的质谱、生化、基因测序等技术相比，因为创新性的做到了免培养的技术手段，在检测时间、能力和价格方面，都具备竞争优势，产品问世后，其技术和产品的创新，将把细菌鉴定和药敏目前的应用场景从住院病人拓展至门诊病人，使感染先化验再开药的精准医疗模式成为可能，将面对国内百亿人民币的市场空间。

在具体的产品设计方面，产品采用“乐高”功能模块组合设计，针对各级院的不同需求，匹配不同功能系统和检测通量，同时提供仪器+药敏检测试剂盒和云端药敏及单细胞分析数据库等全功能覆盖服务。  

9

高亮度照明/显示用陶瓷荧光片

上海理工大学

随着蓝光LD 技术的飞速发展，其功率被不断提高，投影显示系统中传统的有机荧光轮或荧光片，即将荧光粉分散于透明硅胶(phosphor in silicone, PIS)用做荧光转化元件的技术路线几乎已经无法承载激光高功率密度激发下的光热损伤。以商用Ce3+:YAG 荧光粉光胶为例，由于透明硅胶的低热导率（0.1~0.4 W·m-1·K-1），在蓝光激光-黄光荧光转化过程中光子能量损失所累积的热量可以在短时间（无散热情况下30 s 内即可）内使荧光粉硅胶层的温度达到200 ℃以上，硅胶/ Ce3+:YAG 荧光粉颗粒界面处可能发生化学反应而导致荧光粉发光效率下降，严重时直接会使硅胶发生碳化。对于芯片级封装（chip scale package, CSP）的LED，在高功率密度蓝光的激发下，蓝-黄荧光转化过程中所产生的热量，还会使硅胶膨胀从而拉扯金引线，使得金引线与电极接触不良甚至从电极脱落，造成LED 熄灭。经频繁点亮/关闭使用，硅胶也很容易产生开裂。在不采用透明硅胶分散的全无机荧光转化材料（单晶、玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷）当中，综合考虑光效、发光均匀性、散热能力、机械强度、制备成本等因素，荧光陶瓷是最具有发展前途的选项。

    本项目成果主要基于一种自主研发的荧光陶瓷体制备技术，该荧光陶瓷体在亮度、光效、抗光衰以及色度学参数等性能上均有优异表现，以代替传统的荧光粉材料，为海洋照明、汽车照明、数字投影等领域提供优质的发光体，并可结合具体的光源封装工艺提供定制化服务。陶瓷荧光体主要性能参数：

主要成分：Ce:YAG（掺铈钇铝石榴石）

常温热导率：13 W/(m·K)

激发波长：440-460 nm

发射峰值波长：535-562 nm

CIE-x/y色坐标：(0.3128，0.3241)可调

长宽尺寸：60*60 mm（可定制）

长宽公差：±0.1 mm

厚度尺寸：0.120 mm（可定制）

厚度公差：±0.003 mm

电功率流明效率: ≥90 lm/W

建议封装色温：5800-6500 K

10

单光子探测器

中科院西安光机所

主要用于超弱、超快光信号的探测，主要包括系列化微通道板型 光电倍增管、法布里珀罗干涉式半导体超快探测器等。光电倍增管是具有单光子灵敏度的极限微弱光探测器，可用于微弱光、高能射线和粒子的探测。与传统的打拿极光电倍增管相 比，微通道板光电倍增管（MCP-PMT）在时间分辨、抗强磁场 能力、空间分辨性能上具有显著优势。西安光机所研制了系列化 的快响应MCP-PMT，包括通用型快响应MCP-PMT、门控型快 响应MCP-PMT、大动态范围MCP-PMT、门控型大动态范围 MCP-PMT、多通道位敏型MCP-PMT、大面积MCP-PMT等， 性能指标达到国际先进水平，被列入了中科院自主研制仪器名 录。系列化MCP-PMT销售应用于上海交通大学、中科院上海光 机所、西北核技术研究院、中国工程物理研究院、中国科学技术大学、西安交通大学等承担的激光聚变、辐射脉冲闪烁测量、粒 子探测、荧光测量等实验中。