平台篇
1、2020年1月,由国家自然科学基金委员会批复的“太赫兹科学技术前沿”国家基础科学中心正式启动,该基础科学中心由中科院空天信息创新研究院、上海理工大学、电子科技大学共同承担建设。2、2020年12月,上海市科学技术委员会对“太赫兹技术创新国际联合实验室”进行了绩效评价,专家组一致认为:“该实验室部分技术指标达到国际领先水平”、“部分器件属于国际首创”,建议由上海市和学校继续给予支持,建设成国际一流的研究平台。
奖项篇
1、实验室成果“便携式太赫兹检测仪”获得中国发明协会发明创新奖金奖(一等奖)2、实验室成果“太赫兹时域光谱电磁散射特性测量新方法”获得中国航天八院创新科技技术奖技术进步奖二等奖
人才篇
1、实验室客座教授俄罗斯莫斯科大学Alexander P. Shkurinov教授当选俄罗斯科学院院士。2、朱亦鸣教授当选国际IRMMW-THz协会IOC Member(中国共2人)。3、臧小飞教授获得上海市2020年度“上海市青年拔尖人才”称号。
产品篇
全光纤时域太赫兹波谱系统及其应用
实验室在2020年,基于前期研发的太赫兹核心器件:
1、全光纤小型化飞秒激光器(脉宽<70fs;功率>70mW),解决了传统激光泵浦源无法小型化、环境适应性差的问题;
2、新型的基于超纯本征InGaAs材料的、高效的宽频m-i-n二极管型太赫兹辐射源,解决了太赫兹辐射频宽过窄的问题;
3、基于时钟树机制的并行ADC交替采样的高速锁相放大电路(带宽20MHz;动态范围>120dB),攻克了太赫兹微弱波谱信号的探测关键技术;
4、基于表面等离子体技术的太赫兹功能器件,解决了传统太赫兹波谱检测时灵敏度差、分辨率不足的问题。
最终实现了全光纤时域太赫兹波谱仪,整机谱宽0-6THz;信噪比>90dB@1min;单次扫描成谱时间0.05s;环境适用性0-40度。
近期应用该系统进行了快速检测西洋参的技术方法和相关算法的相关研究工作,可定性识别和定量测定西洋参中的人参皂苷含量,亦可区分加拿大和中国吉林产西洋参。未来将对推动名贵中药材的新检测技术发展具有重要意义。
项目篇
1、上海理工大学太赫兹技术创新研究院和中科院空天信息研究院、电子科技大学一起共同获批国家自然科学基金委国家基础科学中心:太赫兹科学技术前沿,总经费8000万。(项目编号:61988102)2、上海理工大学与新西伯利亚国立技术大学联合申报的项目《基于太赫兹、红外和拉曼全光谱技术的脑胶质瘤早期诊断研究》获得国家自然科学基金委员会与俄罗斯基础研究基金会合作研究项目批准资助。(项目编号:61922059)3、上海理工大学太赫兹技术创新研究院和上海国际旅行卫生保健中心等单位联合申报的项目《口岸货物堆场固态和气态致灾因子检测技术及智能化设备研制》获得国家重点研发计划批准资助。(项目编号:2019YFC0810902)
论文篇
2020年度,实验室共发表1区论文8篇,二区论文18篇,ESI高被引论文1篇
1、上海理工大学太赫兹技术创新研究院在超构表面透镜操控太赫兹光子自旋霍尔效应取得新进展:提出了一套新的理论方案,借鉴全息成像方法设计了偏振不敏感的超表面透镜,实现了三维空间位置任意可控和自旋依赖的太赫兹聚焦效应—即多维度操控自旋霍尔效应。进一步,利用所设计的自旋霍尔超表面透镜,进一步实现了自旋相关的高分辨成像;该方面的研究有望在手性分子识别方面发挥重要的作用。相关研究为实现小型化、多功能集成化的太赫兹功能器件提供了研究基础。相关成果发表于一区论文《Nanophotonics》[Nanophotonics 9, 0115 (2020).](IF: 7.49, 一区)。2、上海理工大学太赫兹技术创新研究院在基于超构表面的超薄单向聚焦透镜研究取得新进展:将传统聚焦透镜,1/2波片和光栅三个功能融合至单层超构表面--首先将聚焦透镜和1/2波片的两个功能融合至各项异性金属小棒构能的“一面”超表面结构;同时构建超薄的金属光栅超构表面;将“两面”超构表面分别制备与聚酰亚胺(厚度25um)的两侧,形成厚度为25.2um的超薄的非对称超构表面透镜,实现太赫兹非对称聚焦;该研究有望应用于太赫兹保密成像。相关成果发表于一区论文《Photonics Research》[Photon. Res. 8, 830 (2020).](IF: 6.09, 一区)。3、上海理工大学太赫兹技术创新研究院总结了目前太赫兹技术在癌症检测方面的应用并撰写了相关综述。在癌症检测方面,太赫兹的应用主要可以分为癌组织区域的太赫兹成像和癌症标志物的太赫兹光谱识别。研究院对这两种方法进行了归纳总结,提出了他们的优缺点并在改进方法上做出展望,如基于抗原抗体的特征性检测、基于超结构的高灵敏检测以及基于算法的特征信息提取等。这些成果为未来太赫兹医学检测研究提供了参考和经验。该综述已发表在国际顶级期刊《BME Frontiers》[BME Frontier, 2547609 Volume 2020, Article ID 2547609]。4、上海理工大学太赫兹技术创新研究院总结了目前太赫兹技术在生物医学方面的前沿研究,旨在提升太赫兹生物医学检测时的信噪比。由于医学样本(组织、血液等)的高含水量以及复杂成分,目前此类样本的检测信噪比较低。该综述从三个方向介绍了目前国内外对检测信噪比改善的研究,分别是样本处理,数据重构和系统优化,并总结了他们的优缺点。这些方法在未来太赫兹医学检测具有较为广阔的应用前景。该综述已发表在国际顶级期刊《PhotoniX》[PhotoniX 1, 12 (2020).]。5、上海理工大学太赫兹技术创新研究院在太赫兹稀疏成像取得新进展,提出了一种利用修改的非线性函数Sigmod控制空间随机降采样图样的稀疏成像方案,并利用矩阵填充的性能条件对采样图样实现进一步优化;在此基础上,实现了太赫兹合成孔径稀疏高分辨成像。相关研究在太赫兹成像、检测和传感领域具有较为广阔的应用前景。相关成果发表在国际期刊《IEEE Trans. on Microwave Theory and Tech.》[IEEE Trans. on MTT 68, 4672 (2020).](IF: 3.413, 一区)。6、上海理工大学太赫兹技术创新研究院在微藻脂质的快速、无损检测方面取得了新进展,提出了将共聚焦拉曼光谱技术和太赫兹光谱技术相结合,对产油微藻细胞中的脂质含量及类型等进行实时监控。其中拉曼光谱技术实现微藻中脂质的可视化,有助于研究活体微藻体内脂质的积累过程;太赫兹光谱技术(9.3THz)建立的脂质含量定量模型,模型准确度优于拉曼光谱,其相关系数达到0.98,为微藻脂质的实时监测提供了一种新的检测技术。相关成果为环境控制下的产油微藻的工程化培养、油脂的高效转化提供了技术支持,解决了传统的微藻脂质定量分析方法检测耗时长,样品制备过程复杂,不能实现细胞内脂质代谢过程的快速无损检测等弊端。相关成果发表在国际期刊《Biotechnology for Biofuels》[Biotechnology for Biofuels 13, 161 (2020).](IF: 4.815, 一区)。7、上海理工大学太赫兹技术创新研究院与纽约州立大学石溪分校Liu Mengkun研究组、中国国家纳米科学中心Dai Qing研究组和西班牙CIC nanoGUNE研究中心Hillenbrand Rainer研究组合作,在太赫兹近场纳米显微技术与应用研究中取得新进展,利用散射式扫描近场扫描光学显微(s-SNOM)系统研究了金属微纳结构在GHz到THz频段近场散射的特点和规律,揭示了材料的近场信号对比度与微纳结构尺寸之间的关系,分析了表面极化电荷分布对局域场增强和成像对比度的影响。上海理工大学研究组研发建立的毫米波-太赫兹频段高空间分辨率、高信噪比s-SNOM系统在该工作的实验研究中发挥了关键作用。相关研究成果对太赫兹近场纳米显微技术的发展和应用具有一定的指导和参考价值,论文发表在国际高水平期刊ACS Photonics [ACS Photonics 7, 687 (2020)] (IF: 6.86, 一区)。8、上海理工大学太赫兹技术创新研究院陈麟教授在《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》期刊上发表名为“Terahertz time-domain spectroscopy and micro-cavity components for probing samples: a review”的论文,经教育部科技查新工作站检索,系ESI高被引论文。该论文为FITEE 2019年第5期出版“精密测量与仪器技术”专题收录的四篇综述之一,由中国工程院庄松林院士和谭久彬院士担任主编。
教学篇
1、12月9日,第十二届“挑战杯”全国大学生创业计划竞赛在东北林业大学胜利闭幕。上海理工大学参赛作品荣获银奖1项,铜奖4项,入围国赛项目数再创历史新高,学校首次获得“全国优秀组织奖”!由晨光学者赵佳宇副教授、中英学院郜嘉琪老师、万人创新领军人才、优青获得者朱亦鸣教授等教师组成的指导教师团队,指导学生的“鹰眼太赫兹有机物超级检测仪”项目获得铜奖。该项目的参赛学生团队由上海理工大学光电学院和中英学院优秀本科生和硕士研究生组成。
2、上海理工大学太赫兹技术创新研究院青年教师游冠军在2019-2020学年承担本科专业基础课程《应用光学》和《光电子学(双语)A》的教学工作,荣获上海理工大学教学优秀奖一等奖。
其他
1、朱亦鸣教授被评为中国光学工程学会优秀理事。
2、朱亦鸣教授入选IEEE Senior Member。
3、6月17日,上海理工大学太赫兹技术创新研究院以线上会议模式举办中俄美太赫兹论坛(“China-Russia-USA THz workshop”)。来自上海理工大学、罗切斯特大学和莫斯科大学的教授和青年学者齐聚一堂。国际青年学者们分别做了《用于空中太赫兹波制导的自由空间光子晶体结构》、《液态金属的宽带太赫兹波辐射》、《液氮中产生太赫兹》、《基于磁异质结构的THz产生与调制》、《基于全相位分析的太赫兹非线性折射率提取》、《液氮表面附近THz和SRS的产生:非线性过程中的液-气界面》等精彩报告。