技术成果

电泵浦量子点激光器

未公开（摘自长春市工信局2019公开汇编目录）

量子点液体激光增益介质

染料激光器，是使用有机染料作为激光介质的激光，通常是一种液体溶液。相比气体的和固 态的激光介质，染料激光器通常可以用于更广泛的波长范围内。由于有宽阔的带宽，使得它们特别 适合于可调谐激光器和脉冲激光器。然而，有机染料通常在近红外（700 nm）波段发光性能较差、 制备成本高昂、稳定性不佳。本项目设计合成了波长可调的无机量子点材料作为激光增益介质， 该类量子点具有组分渐变的合金化结构，其平缓的限域势垒有助于抑制非辐射俄歇复合。基于该 技术，量子点的双激子寿命从常规的皮秒量级延长到了纳秒量级，从而使双激子增益寿命也达到 了近纳秒的量级。在此基础上，基于胶体稳定的量子点溶液即可实现光泵浦的放大自发辐射。由 于放大自发辐射是激光输出的“ 前驱体 ”，该工作为未来在谐振腔内实现基于量子点液体的激光 输出奠定了基础。本组可为客户定制合成公斤级光增益波长可调（400 nm~800 nm）、高量子产率 （PLQY>50 %）、长多激子寿命（>300 ps）、可实现光泵浦或电泵浦光增益的量子点材料。

多波长量子点发光材料

量子点又称为半导体发光纳米晶，是一种由 II－VI 族或 III－V 族元素组成的纳米颗粒。量子 点的粒径一般介于2～10nm之间，具有量子限域效应，在受到外来能量（光、电）激发后，可以发 射荧光。量子点技术在显示领域被广泛应用，可以提供更高的显示质量和色彩饱和度。量子点的优 异光学性能和色纯度使得显示屏幕可以呈现更鲜艳、更真实的颜色。与传统材料相比，量子点在色 纯度和光转换效率等方面表现更出色，可以提供更高的显示质量。此外，量子点材料也被广泛应用 于照明、太阳能电池、光电探测、生物医学等领域的基础研究和应用开发。 本课题组具备成熟的量子点材料合成技术，可以针对客户需求定制合成具有不同发射波长、 表面配体、组分的量子点发光材料。

深海关键溶解气体及其同位素原位在线分析仪

必要性及需求分析:深海热液和冷泉系统代表了地球上非常独特的海洋极端环境，是将地球深部物质（如溶解气体甲烷、二氧化碳等）和能量（如热能、化学能等）输送至地球表层的主要通道，是了解深海极端环境的窗口。然而长期以来，由于受到深海探测技术的限制，科学界对深海生命、环境和地质过程的了解十分有限。通过新型化学原位探测设备的研制，能够有力地支持研究典型洋中脊及弧后盆地热液区和活动冷泉区流体组成变化对深海生态环境的制约，认知热液流体和冷泉羽流在深海生物地球化学循环中的作用，揭示地球内部物质输运对极端生命系统演化的控制，认知地质生命活动对海底热液极端环境的利用与改造。目标及主要任务:目标：面向深海化学环境探测和深海生命过程研究，特别是深海热液和冷泉系统化学物质循环与生态环境效应研究的需求，发展新型深海水下原位分析技术，研制深海关键溶解气体高灵敏激光原位分析系统。主要任务：从深海热液和冷泉系统生物地球化学研究的需求出发，研究体积小、耗气量少、灵敏度高的可调谐半导体激光吸收光谱技术，结合海水溶解气体原位分离与富集技术，分析深海关键溶解气体浓度变化，为深海关键可溶性气体的来源、迁移、转换及循环机制等研究提供技术支撑。现有工作基础:安光所是国家环境光学监测仪器工程技术研究中心，在光学和光谱学环境检测技术方面具有多年的研究经验，在中国科学院创新方向项目“红外激光光谱新方法及其痕量气体在线监测研究”、“单模量子级联激光器(DFB-QCL)及其高灵敏痕量气体检测技术系统研发与应用示范”、先导专项“温室气体地基校验技术研发”等项目资助下，已经完成了空气中CO2、CH4、N2O、NO气体的探测。预期经济和社会效益

多目标温室气体高灵敏在线检测仪

必要性及需求分析:温室效应造成全球气温普遍上升；导致南北极地和高原冰川消融，海水膨胀和海平面上升；地球将面临中纬度地区生态系统和农业带向极区迁移；生物多样性降低；突发性气候灾难频度增加等，直接影响人类的生存与发展。为人类的长远利益着想，加强对温室气体监控，控制温室气体的排放就更应引起全世界的关注。中国作为一个发展中的大国，在温室气体的排放方面占有一定地位，全球气候变化对我国的经济和社会发展也会造成重大影响。因此，开展多维度多目标的温室气体监测，有利于进一步弄清我国温室气体的分布情况，控制我国温室气体排放水平。从另一个角度来说，在各种国际活动、谈判中温室气体的排放也是一个很敏感的问题，为了维护我国的经济利益和国家主权，也有必要建立具有自主知识产权的温室气体监测系统，在国际碳排放交易中掌握话语主动权。目标及主要任务:开发用于多目标温室气体检测的小型化多光路耦合模块，研究可调谐红外激光光谱学用于高灵敏多目标气体检测的关键技术，突破光腔衰荡光谱在长气体检测应用中的关键技术，研制基于近红外激光器的高灵敏、高精度痕量气体实时检测系统。现有工作基础:安光所是国家环境光学监测仪器工程技术研究中心，在光学和光谱学环境检测技术方面具有多年的研究经验，在中国科学院创新方向项目“红外激光光谱新方法及其痕量气体在线监测研究”、“单模量子级联激光器(DFB-QCL)及其高灵敏痕量气体检测技术系统研发与应用示范”、先导专项“温室气体地基校验技术研发”等项目资助下，已经完成了空气中CO2、CH4、N2O、NO气体的探测。预期经济和社会效益:中国政府通过“中国21世纪议程”已向世界表明，积极参与全球环境保护，认

新型碳量子点生物成像剂

摘要待完善

ICCD相机

ICCD相机采用优异皮秒门控图像增强技术，通过耦合集成具有高量子效率的图像增强器及优异CCD传感器，可实现快速图像采集速率和低至单光子超高灵敏度。光学门控短至500ps，抑制噪声信号干扰；3ns光学门宽，低成本选通成像；10ps级高精度时序同步，助力高精度三维时/空序列切片；最高达165fps帧频。

集成光频梳系统

飞秒脉冲激光器具有良好高频噪声，当以高稳定频率源作为参考并锁定后，具有低噪梳状光谱。低噪梳状光谱可为精密光谱、激光通信、天文物理、量子操控、远程时钟同步和卫星导航提供理想信号。该产品为以微波信号源为参考的飞秒激光器，采用直流供电，通电后可自动于参考源锁定并进入工作状态。性能特点：光源整机体积203×197×22mm³，脉宽70-1000s可变，输出功率可高于100mW，重量约1kg，总体功耗小于15W，工作温度范围10-35℃，可在峰值加速度为2g振动环境下稳定工作。

条纹相机

条纹相机是一种时空转换设备，可将超快时间演化物理过程转换为肉眼可辨的空间图像，也称像转换管条纹相机，是综合电子光学、光学、电子学、纤维光学及半导体技术发展起来的高端光电测量仪器，具备超高时间分辨(ps级)、高空间分辨(μm级)和大动态范围(>10000:1)，是实现超辐射快过程探测的重要设备，可直接测量超短脉冲时间-强度-空间信息，也可作为高时空分辨记录设备与其它仪器（共聚焦显微镜、光谱仪）构成联合诊断设备，进行超快过程光谱-时间-强度等参数诊断。已研制高性能高可靠条纹相机八个系列，包括飞秒条纹相机、大动态范围、通用皮秒、35mm长狭缝、高增益超小型、高频重复扫描条纹相机等。应用于激光聚变物理诊断、高能量密度物理研究、等离子辐射诊断、同步光源束线诊断、光通信及量子器件研究、激光雷达、高压放电、微纳米材料、生物医学等研究。

一种富氧空位型黑磷量子点/碳酸氧铋可见光催化剂及制备方法和应用

发明专利开放许可（专利号 CN202110490564.8，IPC主分类 B01J27/232）。合享价值度9分，开放许可费用50万元（单件基准收费，可一次性或分期支付，另议技术支持费）。

一种碳量子点/氧化锌可见光催化剂的制备方法

发明专利开放许可（专利号 CN201910621390.7，IPC主分类 B01J23/06）。合享价值度9分，开放许可费用45万元（单件基准收费，可一次性或分期支付，另议技术支持费）。

一种碳量子点/铁酸锌复合光催化材料的制备方法

发明专利开放许可（专利号 CN201610132912.3，IPC主分类 B01J23/80）。合享价值度9分，开放许可费用50万元（单件基准收费，可一次性或分期支付，另议技术支持费）。

基于后量子加密的智能家庭安全监控系统

目前家庭监控摄像头产品仍然存在着如下问题：1.视频监控的内 容容易泄露或被人用非法手段获取；2.因为家庭这个特殊的使用场景， 人们从隐私考虑很少愿意在卧室、洗手间安装监控摄像头，但从安全 考虑，卧室和洗手间往往是老人和孩子较容易发生危险的地方。3.家 庭中总有一些监控的死角是固定位置的摄像头无法监控到的，比如门 后、拐角。 — 123 — 本项目希望用科学技术的手段解决这三个问题。首先用后量子加 密技术解决监控的视频音频的加密问题，确保只有用户自己使用密钥 才可以查看监控内容，而任何第三方获取监控文件后，都无法解密和 解码；然后用基于 AI 边缘计算的人体敏感部位检测算法来自动检测 并自动给人体敏感部位加马赛克，然后才进行视频编码和传输，确保 任何人都无法看到人体的敏感部位，但并不影响对危险事件的监控。 最后用基于 SLAM 技术的可手动/自动移动的移动技术解决家庭监控 中的死角问题。 （三）关键技术 本项目的突破主要体现在以下三点： -后量子非堆成加密算法用于监控视频音频的加密 -基于 AI 的人体敏感部位检测算法用于隐私保护 -基于粒子群优化算法的 SLAM 闭环检测方法用于自主移动摄像 头的自主移动问题。 技术成熟度： 概念验证 □原理样机 □工程样机 □中试 □产业化 合作方式： 联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） □面议 — 124 —

人工关节表-界面润滑防护设计及其全周期长效服役技术

表-界面润滑防护技术在人工关节置换领域具有较高的应用前景，人工关节置换 术是目前医疗界最有效的手术之一。2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经 超过了 90万例，且仍在以接近每年20%的速度快速增长。人工关节的寿命、可靠性 与润滑状态紧密相关。因润滑不良导致的磨屑诱导的无菌性松动是人工关节全周期服 役面临的主要问题，也是当前面临的主要挑战。本成果突破了长期制约工程化制备该 类复合材料设计的一系列重大技术难题，研制出达到国际和国内先进水平的人工关节 表-界面织构化层次化润滑设计方法，主要创新性成果如下： （1）提出基于可注射温敏性凝胶的人工关节缓释润滑和摩擦界面防护技术：实 现了润滑吸附膜的可视化，碳量子点在摩擦过程中可吸附于摩擦副表面，形成可追踪 的边界润滑膜，并可改善人工关节材料的摩擦学特性。 （2）提出了人工关节表-界面织构化层次化润滑设计方法：构建了可长效润滑的 表面织构嵌藏水凝胶的方法，揭示了水凝胶氢键三维网络结构在压力作用下促进润滑 剂释放的机制。 （3）实现了织构化表面对细胞的有效减毒，实现了长效润滑服役性能与生物相 容性的统一：采用量子点技术验证了织构填载水凝胶的细胞毒性和在小鼠体内的安全 性及急性排斥反应，均具有良好的生物相容性和技术应用前景。 （4）提出并阐释了人工关节表-界面在模拟体液环境下的原位钝化膜的系统设计 方法和长效服役机理。

连续变量量子密钥分发系统

在长距离连续变量量子密 钥分配及其网络化方面，完成了目前国际 上最长安全传输距离的连续变量量子密钥 分配实验，安全传输距离到达155km；在 连续变量量子密钥分配安全性研究与应用 方面，研制出了国际上首套连续变量密钥 分发系统原理样机；在高速连续变量量子密钥分配及其实用化方面，完成了在CWDM环境下现了系 统时钟50MHz，密钥率1Mbps@25km核心指标；基于本地本振的系统实验中实现了系统时钟100MHz， 密钥率1Mbps@20km核心指标；并研制出了国际上首套接近商用水平的高速连续变量量子密钥分配 工程样机系统，核心指标为：系统时钟25MHz，密钥率52kbps@50km。这些理论研究及工程实现的 成功极大地促进了连续变量量子密钥分配技术的实用化进程。这些成果均到达了国际领先水平。 成果成熟度：小试阶段。 转化方式：技术入股、合作推广。 投资成本：进一步市场化放大约需投入500万元。 西北大学高技术转移创新研究院科技成果转化办公室：029-88302617 成果完成人：彭进业 邮箱：kaifa@nwu.edu.cn 117 专利清单

量子点荧光探针快速检测生物活性分子

基于量子点的荧光探针分析对推动即时检测（POCT）技术的发展具有十分重要的意 义。本项目以制备功能型纳米荧光探针为主，主要包括量子点荧光探针（QDs）和稀土掺杂上转换 纳米颗粒（UCNPs），并利用制备的荧光探针实现了对生物活性分子的定量检测。项目设计了基于 荧光共振能量传递（FRET）的QDs荧光探针和基于CuMn双掺杂的ZnSQDs比率荧光探针，分别 实现了对生物活性分子多巴胺和叶酸的定量检测（图13），结果表明所制备的探针具有较高的选择 性和灵敏度，项目成果将为医学检测和POCT技术提供技术支持。 不同反应时间得到的CdTe量子点在紫外灯下的实物图及其吸收和发射光谱

一种基于纠缠态与稳定子码的高效量子密钥生成方法

本申请是关于一种基于纠缠态与稳定子码的高效量子密钥生成方法，包括：构建多组原始GHZ纠缠态，将第一粒子序列和第二粒子序列分发给发送方，将第三粒子序列分发给接收方；对第一粒子序列与第二粒子序列中的每个粒子分别施加第一酉操作与第二酉操作，并与第三粒子序列组成可区分GHZ纠缠态；制备多个校验粒子，得到校验序列与对应的制备基，并进行配对，形成多个复合粒子组；通过量子纠错码对每个复合粒子组进行编码，得到复合量子系统；通过量子纠错码对复合量子系统进行解码，保留有效粒子组进行GHZ基测量，生成最终密钥。本申请能够提升密钥生成效率，并且具备单比特纠错能力，抗噪声强，同时窃听检测简捷高效。

一种光晶格同步多参量弗洛凯调控方法及系统

本发明公开了一种光晶格同步多参量弗洛凯调控方法及系统，涉及量子精密测量与量子调控技术领域，该方法包括：通过声光调制器对晶格光进行频率调制，使其频率按照预设周期函数随时间变化，生成频率调制激光后输入偏振调制模块，通过电光调制器引入时间变化的相位延迟，经偏振调制将相位延迟转换为线偏振方向的周期性旋转，获得始终保持线偏振的同步多参量调制晶格激光；频率调制和偏振调制由同步控制模块统一产生并同步驱动，两者之间具有稳定且可调的相对相位关系。利用同步多参量调制晶格激光形成驻波光场，实现了偏振方向可高频动态调制且始终保持线偏振、频率与偏振协同调控、适用于光晶格钟精密测量的光晶格同步多参量弗洛凯调控。

多元融合的量子时间同步钟差调控方法、系统、设备

本申请实施例提供了一种多元融合的量子时间同步钟差调控方法、系统、设备，该方法包括：获取第一到达时间和第二到达时间；基于第一到达时间和第二到达时间确定第一时钟和第二时钟间的频率偏移量，并使用上述频率偏移量对第二端进行频率补偿；控制第二端进入锁定状态，基于上述频率偏移量的残余误差初始化比例‑积分‑微分(PID)控制器，并通过PID控制器输出相位调整指令，该相位调整指令用于修正第二端的底层硬件参数。上述方案，能够在不依赖外部频率分发的情况下，在硬件层面进行异地独立时钟的高精度同步。