复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用，与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 当今，光，作为几乎所有远程探测的手段和信息传播的媒介，对光的多维度测量分析和自由调控，既直接关系到未来信息收集、处理和传输的灵敏度和速率，也与先进微纳制造的精度、效率和能耗等诸多国家核心技术的竞争力息息相关。 复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用，与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。 在基础创新方面： ①动量空间光学测量思想：光与微纳结构的相互作用遵循频率-动量色散关系，也被称为光子能带。在原理上，类似于半导体利用其电子能带操控电子，光子晶体等微纳光子材料也可以通过光子能带操控光。而光子能带的本质存在于动量空间。相比于已经商业化的可探测固体材料动量空间中复杂电子能带的多维度角分辨光电子能谱设备，针对光子晶体等光子材料动量空间中光子能带的多维度光谱测量技术和设备在全世界尚属空白，亟需发展。团队突破了传统光谱测量思路，提出了从动量空间视角量检测微纳光子器件光学性能的思想。 ②适合微纳尺寸器件的动量空间成像技术：微纳尺寸的测量依赖显微镜。但显微技术在追求实空间分辨率的同时丧失了动量空间的分辨能力。此成果将傅里叶光学技术与显微技术相融合，解决了动量空间成像的像差和色差问题，实现了实空间和动量空间的双高分辨率。 ③多维度光学信息提取：相位和偏振态是可供光子器件信息调制的新自由度。团队将时域外差干涉技术延拓到具有显微分辨能力的动量空间外插干涉技术，单次成像实现了在光波长尺寸内40毫弧度的相位测量精度。同时，建立了适合于动量空间成像测量技术的耦合模理论，实现了在非相干的白光照明下任意椭圆偏振态的测量。 ④光学量测中国解决方案：处于芯片产业上游的微纳制程光学量测环节，是芯片良品率控制的关键。在此关键领域，我国远远落后于国际先进水平。动量空间成像光谱技术所采集的多维度光谱信息富含微纳结构的三维形貌信息。团队提出并实现了基于动量空间成像光谱技术的全新光学微纳制程量测新原理和新技术。该原理利用深度神经网络构筑了微纳米尺度结构与动量空间色散的构效关系和映射。同时，由于在所测量的色散关系中包含了冗余的结构信息，因此在实际技术应用中极大优化了量测逆问题中测量噪音带来的病态问题。 ⑤相关成果：团队以通讯作者发表1篇Nat.Photon.，1篇Nat.Commun.，3篇PRL，4篇Light：Sci.&Appl.，1篇Sci.Bull.，1篇Light:Advanced Manufacturing等国内外高水平期刊论文。动量空间成像光谱技术使动量空间得以被直接实验观测，并成为发现新光场调控机制的眼睛。团队利用此技术首次实验揭示了动量空间中存在具有拓扑奇点的偏振场，提出了动量空间中光场调控的新思路，开辟了光子晶体在全偏振态、涡旋光束生成和光束位移操控方面的新应用。由于周期性光子晶体无几何中心，因此不需光学对准，具有应用价值，成果被评为2020年度中国光学十大进展，入选ISI高被引论文。日本NTT首席科学家Notomi在Nat.Photon.上以"动量空间中的拓扑成真"为题对团队工作进行专题报道，给予高度评价。 在技术突破方面： ①在国际上首次实现了广谱符合阿贝正弦关系的动量空间成像光谱设备。其中动量分辨率小于1.7毫弧度，实空间分辨率小于600纳米，相位分辨率小于40毫弧度，最大偏振度误差小于1%，波长分辨率小于0.1纳米。 ②结合产业需求和动量空间成像光谱技术的优势，提供了一系列产业问题的分析解决方案，包括利用动量空间偏振依赖的辐射分布量测发光分子三维取向分布和利用动量空间光子色散关系逆向量测微纳结构纳米精度的三维形貌等。实测结果达到亚纳米分辨稳定性和98%以上的置信度，测量膜厚与计量认证厚度差异小于5埃。 ③相关成果授权发明专利9项，在申请PCT国际专利2项。

本项目通过多年研究，发现了物质/结构在太赫兹波段产生的共振、吸收、折射、滤波、偏振等多种新现象和新效应。发展了太赫兹波物质探测、低损传输、高速控制和光谱成像的新手段和新方法。在太赫兹波谱应用和功能器件研究方面取得了重要进展，研制出多种实用化的太赫兹功能器件。近5 年来在Appl. Phys. Lett., Optics Letter, Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等国际主流期刊上总共发表SCI 论文57 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项。本项目多项研

成果简介：本项目包括容器类和管道类两种测试对象的泄漏测试和泄漏点定位技术。1）研制了系列化的高精度气密性检测仪；2）研制了基于红外图像 处理技术进行泄漏点检测及定位的装置；3）研制了多种主要针对汽车变速器/离合器壳体的高效率、高精度在线式自动试漏机，满足了当前实际生产 需要，并取得了较大的经济效益。4）将模式识别理论与方法应用于气体管 道的泄漏诊断中，实现气体管道动态泄漏和稳态泄漏的检测与定位。 项目来源：北京市教委产学研教育基金、国家自然科学基金、“2

基于真实成像模型，图像序列/视频数据的通用超分辨率重建方法；对弱纹理目标的高清重建，对超精细纹理的精确预测与重建。

创新性地开发出了能同时识别有机磷、氨基甲酸酯及拟除虫菊酯类农药残留的生物酶，并筛选了相应的检测体系，从而解决了目前使用的农药残留速测方法只能检测有机磷和氨基甲酸酯类农药的问题；在此基础上，利用固定化生物敏感元件分别与不同的检测换能器紧密配合构建了系列生物传感器型农药残留速测仪，实现了农药残留检测的自动化和通用化。 

焊接作为工程机械领域的关键技术，直接决定着国之重器的安全可靠性。目前，智能焊接与检测严重依赖国外进口设备，价格昂贵、售后服务难以保障。对于大型、复杂焊接结构，焊后焊缝质量智能检测在整条焊接产线上属于空白。本团队在国内首次开发了大型焊接结构内外一体化智能检测装备及软件，部分高端装备达到国际水平，建成了国内首条内外一体化焊接智能检测与评估生产线，在徐工挖掘机上获得应用，并在央视CCTV2制造中国节目中播出。 图片 内外一体化焊缝智能检测与评估生产线获央视CCTV2报道

本发明提供一种用于外露式管道电磁超声自动检测爬行器，包括驱动轮环形支架、驱动轮组件、控制器总成、辅助轮组件、滑行支座、万向连接组件、辅助轮环形支架及探头组件。通过控制器总成控制驱动轮内部外转子电机，并通过万向连接组件拖动辅助轮；利用永磁铁与管壁间的磁力实现爬行器吸附并提高运动稳定性；采用两个周向布置的电磁超声探头，并通过控制器总成中的激励/ 接收模块实现管道缺陷自动检测。本发明可用于电力、石化、供水等行业的压力运输管道在线自动超声无损检测，适用于水平、竖直、倾斜等不同布置的外露式管道，能自适应越过

超声止血仪是超声外科手术刀的一种，用于切割、移植重要的脏器和大血管，具有切口小、出血少、术后恢复快等优点。超声止血仪的原理是通过超声频率发生器使金属刀头以超声频率进行机械振荡，将与之接触组织中的水分子汽化、蛋白质氢键断裂、细胞崩解、达到切开或者凝固组织的效果。超声止血仪既能用于切割又能用于凝固血管，可以直接凝固直径达2mm的血管。由于手术中产生烟雾很少可以明显改善手术视野，同时又没有电流通过患者身体，因此，可以安全地在重要的脏器和大血管旁边进行分离切割手术。我国现有县级以上医院上1.5万家，预测我国有1000台的超声止血仪潜在市场，每台售价按30万元人民币计，将有3.0亿元人民币销售额。将成本降至10万元人民币，五年销售500台，约有1.0亿元人民币的利润。

是一款参量阵扬声器，具有超强指向性，能有效避免声波向上游传播，确保在正前方位置能够清晰获取语音信息，突破性地实现“让声音，像手电筒的直射光一样，定向传播”，自动音频分区，打造全新独特的视听体验。

本发明公开了基于时空注意力自编码的碳钢涡流热成像腐蚀检测方法，涉及涡流热成像检测技术领域，该方法包括：利用脉冲涡流热成像检测早期腐蚀样品，获取红外图像序列，捕捉早期腐蚀样品表面温度随时间的变化趋势；构建时空注意力自动编码器，利用无腐蚀样本的红外图像序列对时空注意力自动编码器进行训练；将待检测红外图像作为新的输入信号，利用时空注意力自动编码器捕获温度数据的时空动态变化，生成重建信号；通过计算输入信号与重建信号的最大重建误差，构建误差图，识别与可视化待检测红外图像中的腐蚀区域。本发明适用于早期腐蚀信号较微弱、边界模糊的情况，为早期腐蚀区域的精准识别和后续腐蚀程度评估提供了更可靠的技术支撑。