光学信息技术科学教育部重点实验室

(南开大学)

 

 

2012年度工作报告

 

 

 

 

 

 

201212

 


一、实验室简介

1、实验室情况

光学信息技术科学教育部重点实验室是在原南开大学和天津大学联合光电信息技术科学教育部重点实验室基础上拆分后,于20111月教育部批准成立的,并于20119月参加了教育部的信息类实验室评估,获得光学组第2名,信息类综合排名前10的成绩。

实验室拆分后,实验室主要依托南开大学光学工程国家重点学科,涵盖南开大学现代光学研究所和南开大学薄膜光电子器件研究所,形成了以中科院院士、长江学者、973首席科学家等为学术带头人的老中青结构合理的研究队伍,强调承担国家重点基础研究和应用基础研究以及军工项目,是培养光学工程领域高科技人才的基地。

2、总体发展思路和定位

思路:以国际著名大学的光学研究所、光学中心为参考系,建立国际一流的光学信息技术科学的研究中心和人才培养基地。

定位:依托光学工程国家重点一级学科,秉承南开大学在信息光学领域的传统优势,重点发展的研究方向是: 1新一代光学信息处理及其应用技术;(2飞秒激光创新应用和微结构光子器件应用技术;(3基于薄膜光电子技术的光伏电池和显示技术。这三个研究方向分别对应了光学工程学科在光电信息技术与工程、光子学技术以及光电子技术方面的前沿发展方向和趋势。

3、主要研究方向

1飞秒激光应用技术研究

研究飞秒激光在光学信息获取与处理中的创新应用技术,率先在国内开展了飞秒条件下微小物质操纵、信息获取、电离显微成像以及新一代微纳结构光子器件的前沿探索,建立了大量优秀工作基础。 研究内容包括飞秒级信息瞬态实时记录、飞秒激光推进操纵、微尺度操控及动态特性研究等。

2微纳光学与生物光子学应用技术

在母国光院士创建的光学信息处理基础上,通过微纳光学等理论机制和新一代光信息获取手段,加强了对光的驾驭能力,在生物医学、光通信等领域发挥重要作用。研究内容包括微纳光学、信息光学、生物医学光学、视光学等。

3光纤光子学与微结构光子器件应用技术

光纤光子学及微结构光子器件在光学信息获取与处理中的创新应用技术,建立了大量优秀工作基础。 研究内容包括光纤传感、微纳结构光纤光子器件、新型光纤激光器、微结构太赫兹光子器件等。

4基于薄膜光电子技术的光伏电池和显示技术

自主开发薄膜光电子沉积技术,支撑薄膜信息光电子器件的制备。在非晶硅薄膜太阳电池等方面,一直处于国内领先地位,太阳电池转换效率处于国际先进水平,连续三期获973项目支持,连续2次首席单位。研究内容包括非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池、薄膜晶体管(TFT)显示等。

4、实验室特色

1)实验室的研究工作性质属于应用基础研究

2)以南开大学在信息光学领域的坚实基础为依托;

3 重点发展在飞秒超快和微纳尺度条件下突破传统时间和空间尺度极限的光学新技术和新方法,推动基础科学研究和交叉学科应用基础研究;

4)重视理工优势互补,注重科研成果转化,在基于薄膜光电子技术的光伏电池和显示技术领域,促进产业化进程并达到国际先进技术水平。

5、相关学科状况

实验室拥有:光学工程国家重点学科;(2)光学工程和电子科学与技术2个一级学科博士点,1个光学二级学科博士点; 3)光学工程、电子科学与技术专业的2个博士后流动站。(4光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室薄膜光电子技术教育部工程研究中心

实验室的总体研究水平居国内高校前列,一些代表性成果已达到国际先进水平。

6、实验室的发展目标

在光学信息技术科学领域中的微纳光学信息技术与超快激光科学研究方面开展应用基础研究和应用研究,以解决国家重大需求的科技问题和关键技术,为我国在光学信息技术科学领域接近和达到国际先进水平争取一席之地,为国家培养光电技术科学领域的高水平人才,以国际著名大学的光学研究所或中心(Institute of Optics, Rochester Univ.)(Optical Science Center,Arizona Univ.)为目标,努力建成国际一流的光电信息技术科学的研究中心和人才培养基地。

二、研究成果和水平

1、实验室平台建设

南开大学实验区所有科研团队整合到伯苓楼,科研用房面积达到5000平米,其中恒温恒湿超净实验室2000平米,包括:1)微纳光学研究平台;(2)超快光子学研究平台;(3)现代光学图像信息技术研究平台;(4)光子晶体光纤应用技术研究平台;(5)生物医学光谱成像技术研究平台;(6)薄膜光电子技术与器件研究平台。

以上创新平台的建立为南开大学光学工程的持续发展、培养优秀人才、吸引杰出学者、开展具有原创性的研究工作创造了坚实的条件。

2、实验室承担的课题与经费

实验室目前承担的课题有“973” “863”、国基金重点项目、国基金仪器专项、科技部国际合作重点项目、国防科研项目、天津市重点项目等。2012年度新增项目35项,其中973课题2项(共计498万元),国家自然科学基金12项(仪器专项1项、重点项目子课题1项),天津市自然科学基金9项;项目实到总经费2721.31万元,其中纵向经费2559.51万元,横向经费161.8万元。

3、论文、著作及专利情况

实验室2012年度共发表论文总数124篇,SCI检索92篇,EI检索54篇。在国际光学与光学工程和国际物理学的著名杂志上(二区以上)发表论文数36篇(一区4篇,二区32篇);参与编著中文教材1部、英文教材1部;授权发明专利15项。1篇论文入选Optics Letters期刊201211月份Top Downloads

高水平论文刊物统计:

 

期刊名称

数量

分区

影响因子

Physical Review Letters

1

1

7.37

Solar Energy Materials and Solar Cells

1

1

4.746

Organic Electronics

1

1

4.029

Nanotechnology

1

1

3.979

Applied Physics Letters

5

2

3.844

Optics Express

10

2

3.587

Optics Letters

8

2

3.399

IEEE J. Sel. Top Quant.

1

2

3.78

Plasmonics

3

2

2.989

4、获奖情况

实验室在2012年度重要获奖4项,包括天津市科学技术进步二等奖1项,入选天津市“131”创新型人才培养工程第一层次人选1人,荣获中国仪器仪表学会-金国藩青年学子奖1人,SPIE Travel Scholarship 1项。

序号

获奖种类

获奖年份

获奖人

1

天津市“131”创新型人才培养工程第一层次人选

2012

刘海涛

2

天津市技术发明二等奖

2012

刘波(1

3

中国仪器仪表学会-金国藩青年学子奖

2012

闵长俊

4

SPIE Travel Scholarship

2012

谢宏斌

5、代表性成果

1飞秒激光微尺度操控及其动态特性研究

飞秒激光超快信息获取技术

首次采用超快时间分辨能力的泵浦-探测技术和显微阴影成像方法记录了高强度飞秒激光脉冲烧蚀金属铝靶的动态物理过程,创建了飞秒分辨能力的 A Very Short Movie,相关成果发表于2007PRLAPSPhysical Review FocusNature China进行了专文报道。

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获得国家自然科学基金重点项目等资助,并于2012年获得国家自然科学重点基金子项目。

超快光学信息获取与处理

首次建立了具有飞秒级时间分辨的空间角分复用脉冲数字显微全息实验系统,50fs记录过程,300fs的记录间隔,首次实现了对飞秒激光操纵动态过程进行了全息记录。

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获得国家自然科学基金重点项目等资助,并于2012年获得国家自然科学基金仪器专项。

飞秒激光等离子体显微成像(LIAIM LIBM)技术

首次提出并从实验上证实了其可行性通过探测飞秒激光在材料表面和内部诱导的等离子体信号,实现了对样品材料性质及内部微结构的非线性显微成像。

曾获南开大学优秀博士论文、 天津市优秀博士论文、 全国优秀博士论文提名奖、2010年获研究生优秀奖学金和教育部学术新人奖 、中国光学学会王大珩奖、 中国仪器仪表学会金国藩奖、青年教师杨建军、刘伟伟入选教育部新世纪优秀人才。

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2)微纳光学与生物光子学应用技术

亚波长光学与透射特异增强及其应用

首次提出了解释亚波长金属孔阵列光学异常透射现象的一个表面等离子体(SPP)微观模型,解释光学异常透射现象,相关成果发表于2008Nature。首次从理论上证实了SPPCW之间存在相互转化机制,确定了转化系数的计算方法,实现了在设计金属表面波微纳米器件时能够定量考虑准柱面波的作用,相关成果发表于2009PRL

刘海涛2008年获法中科学及应用基金会吉尔-卡恩奖、2008年入选教育部新世纪优秀人才、2009年获中国仪器仪表学会金国藩青年学子奖学金、2010年获中国光学学会王大珩光学奖。

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光学旋涡及其应用技术

在光学旋涡和轴对称矢量光束领域拥有大量工作基础,率先实现了动态全光调控SPP,首次应用于高灵敏度传感测量、高增强拉曼光谱、新型光镊操纵、超分辨显微宽场成像。

高灵敏度、大动态范围差分干涉SPR传感测量技术,实验灵敏度: 10-7~10-9 RIU2010年获批国家自然科学基金重点项目。

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高增强拉曼光谱测量机制,获2011年国家自然科学基金重点项目和2012年国家自然科学基金青年项目,闵长俊荣获2012年度金国藩青年学子奖。

SPP宽场超分辨显微成像获科技部国际合作重点项目资助。共焦显微、STED技术均基于扫描成像机制,速度慢;0.25lsp lsp=300-400 nm)。

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参加国家基金委信息科学部20121019日重大项目立项指南答辩,题目为光学旋涡光场调控基础科学问题及应用技术研究,研究内容为高空间分辨、高时间分辨光学显微成像技术, 大容量、高安全性的自由空间光通信技术。

3高灵敏度光子带隙光纤传感器

基于液体填充和全固光子带隙光纤中特殊的模式耦合和双折射特性,设计并实现了多种高灵敏度的温度、应力和弯曲传感器。代表性成果:S. Li, Z. Wang, Y. Liu, et al., Optics Letters, 2012, 37: 1610-1612T. Han, Y. Liu Z. Wang, et al., Optics Express, 2012, 20: 13320-13325Z. Wu, Y. Liu, Z. Wang, et al., Applied Physics Letters, 2012, vol. 101, 141106. X. Zheng, Y. Liu, Z. Wang, et al., Applied Physics Letters, 2012, vol. 100, 141104.

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意义:提出了基于光子带隙光纤特殊的群双折射特性实现多参量高灵敏度光纤传感器的方法。

 

4、薄膜太阳能电池研究进展

非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳电池

实现自主知识产权的大面积VHF-PECVD系统和成膜技术。建立了国内首条非晶硅/微晶硅叠层电池中试研发线,使南开大学成为国际上为数不多,可开展大面积非晶硅/微晶硅叠层电池产业化研究的单位,取得的多项国际先进水平研究成果为:0.72m2的硅基叠层太阳电池组件效率9.59%,输出功率75.6W.


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三、队伍建设和人才培养

教师队伍建设

2012年从海外引进1名特聘副教授(闵长俊),在英国帝国理工学成回国博士1名(宋丽培),使我室人才梯队逐步年轻化。新增博士生导师1名(刘波)。

人才培养情况

2012年我室授予博士学位15人,硕士学位48人。我室目前在读博士后2人,博士研究生60人,硕士研究生164人。

2012年学生获奖情况:

曹锐:永旺奖学金(校级优秀一等奖学金);

欧阳升:校级优秀二等奖学金;

李铄:校级优秀二等奖学金;

谢宏斌:国际光学工程学会SPIE “Travel Scholarship” 奖学金。

张崇磊、张丰:校级三好学生

罗明明、王婧:校级优秀学生干部

张丰:校级优秀一等奖学金

范飞、李铄、耿鹏程、欧阳升、王金刚:校级优秀二等奖学金

四、开放交流与运行管理

实验室开放交流

客座人员:     18   (皆为承担实验室开放课题的负责人)

国际合作项目:   2  项(实验室参与国际重大科学研究计划的项目数)

承办学术会议:   1   次(包括国际性、地区双边、全国性)

承办学术会议情况:

序号

会议名称

主办单位名称

会议主席

召开时间

参加人数

类别

1

SPP重点项目群学术交流会

基金委信息科学部、南开大学

袁小聪

2012.9.14

35

全国

本年度设立开放课题8项。

编   号

申请人

申请人单位

合作者

申请课题名称

资助经费

2012KFKT-01

刘丽辉

北京理工大学光电学院

张昊

基于功能材料填充的光子晶体光纤声光器件研究

1.5

2012KFKT-02

郭艳

杭州电子科技大学

杨建军

近场光束突破衍射极限的亚波长结构器件的理论设计与分析

1.5

2012KFKT-03

马建功

南开大学化学学院

张磊

可用于光学信息处理的新型荧光配合物分子开关的研究

1.5

2012KFKT-04

卢海洋

中科院上海光学精密机械研究所

张楠

相干光照明的飞秒时间分辨的新型非干涉相位测量技术及其应用的研究

1.5

2012KFKT-05

胡明列

天津大学精密仪器与光电子工程学院

杨勇

多芯大模面积光子晶体光纤飞秒激光器的研究

1.5

2012KFKT-06

张为

天津大学电子信息工程学院

刘艳艳

可配置信息安全图像处理技术

1.5

2012KFKT-07

赵静

天津市和平区新华职工大学

许盛之

硅薄膜沉积过程中的等离子体监测研究

1.5

2012KFKT-08

李士玲

曲阜师范大学

王明伟

飞秒激光加工炸药动力学过程

1.5

依托单位建设经费

211经费:    543万元   2008~2011 4年),2012 没有投入。

985经费:    640万元  2010~2012 3年), 2012 219万。

重点实验室运行费:   每年学校拨款30万元,教育部无经费投入。

实验室开放交流

2012年度,境外学者来访5人次,包括英国帝国理工学院刘建国教授、美国华盛顿大学王瑞康教授、美国Clemson大学高志教授、美国普林斯顿大学司徒国海博士、香港中文大学 H. P. Ho 教授、台湾清华大学祁忠勇教授

国际学术交流与服务

袁小聪出任OSA两个委员会委员:

   Fellow Members Committee    12-16名委员组成)

   Meetings Council              7-9名委员组成)


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五、依托单位与主管部门的支持

依托单位的支持

南开大学作为依托单位,在近两年“211”“985”工程建设计划中,均把我室列为重点支持建设单位,使实验室的研究平台得到大力加强,研究能力和研究水平得到较大提升。

主管部门的支持

主管部门教育部高度重视重点实验室的建设与发展,强调科研实体性建设和设立专职副主任,强化日常运行管理,颁发了详细切实可行的规章制度。

尤其是教育部明文要求依托高校对重点实验室的建设和发展予以高度重视,并给予一定额度的配套运行经费。

六、实验室存在的问题,下一年发展思路

不足之处

实验室发展的不平衡,基础研究工作和国际同行进行比较,尚未取得具有重大国际影响的科研成果,近期实验室缺少国家级科技奖项,在国际顶级期刊未发表研究论文。这些都说明我室在信息科学领域的整体研究实力和水平还有待进一步提高,实验室应该长期紧盯前瞻性的基础研究问题,突破关键技术,在国际上占有一席之地。

今后工作目标

加大引进人才力度;争取国家级重大科研项目;争取发表顶级期刊文章; 培养中青年优秀学者,争取国家级人才称号、人才奖项 ;培养优秀博士、硕士研究生,争取优博论文。

奖。


七、审核意见

 

1、实验室负责人意见

 

实验室承诺所填内容属实,数据准确可靠。

 

 

 

数据审核人:          

实验室主任:           

(单位公章)

       

 

2、依托单位意见

依托单位年度考核意见:

 

     通过考核,下一步我校将继续在人财物方面对该实验室给予支持。

 

 

依托单位负责人签字:              

(单位公章)

       

 

图片关键词2012年度报告.doc