根据国家科技部《国家重点实验室专项经费管理办法》和《武汉光电国家研究中心开放基金课题管理办法》的有关规定，武汉光电国家研究中心（以下简称"研究中心"）现公开发布2025年度开放课题申请指南。

一、指南内容

开放课题由研究中心发布课题指南，支持国内高水平研究人员对研究中心当前重点关注的研究方向开展协同攻关研究工作。本年度研究中心围绕集成光子学、光电信息存储、激光科学与技术、能源光子学和生物医学光子学5个方向，拟设立15项开放课题，每项8万元，各课题的申报指南如下：

1集成光子学研究方向

题目一：基于轮廓可调控回音壁微腔的宽带低损耗光子延迟线

研究内容：现代光通信与高速光信号处理系统的发展，对集成化、低损耗、大带宽的光延迟方案提出了迫切需求。传统基于微谐振腔阵列或光子晶体结构的慢光延迟方案，受限于延迟带宽积与插入损耗之间的固有制约，难以在微纳尺寸下实现高延迟量、宽带宽与低损耗的性能协同优化。轮廓可调控的回音壁微腔通过结构自由度引入新的光场调控维度，为突破现有性能瓶颈提供了新的技术路径。本课题将围绕光纤回音壁微腔的轮廓调控机制，探索其在宽带低损耗光子延迟线中的应用。重点研究重点探索微腔轮廓变化对光场局域与群速度调制的物理机理，发展高性能、微纳尺寸、全光纤延迟器件的设计方法、制备工艺和性能测试，为高速光信号处理系统提供关键器件和技术支撑。

预期成果：提出基于轮廓可调控回音壁微腔的宽带低损耗光子延迟线新方案，实现具有超高Q值与纳米级轮廓精度的回音壁微腔器件，完成全光纤光延迟线的构建与性能验证，为高性能光子延迟系统提供实验依据与技术支撑。

考核指标：实现轮廓调控精度误差≤0.05 nm，微腔品质因子≥1×10⁷；延迟线插入损耗≤3 dB，最大延迟量≥2 ns，工作带宽≥0.2 nm；发表高水平SCI论文3篇，或共同申请发明专利1-2项。

题目二：超宽带低串扰密集波导阵列器件研究

研究内容：光子芯片被认为是“后摩尔时代”的核心技术之一，在光通信、光传感和光计算等方面都有着非常重要的应用。基于倏逝波耦合的波导阵列结构是光子芯片的基本组件，该结构既可以实现波导元件的高密度集成，显著降低片上占用面积和成本，同时也具备光子晶体结构的基本特征，产生等效人工规范场实现对光子的灵活操控。然而，波导间距的缩小会大幅度加强邻近波导间的倏逝波耦合，加剧波导间信号的串扰，从而影响器件的性能和稳定性，极大地限制了片上集成度的提高。本项目针对该问题探索基于等效人工规范场的光场调控新方案，揭示波导阵列中光波传输调控的新机理，实现超宽带低串扰的密集波导阵列结构设计与制作。

预期成果：提出并验证波导阵列中光场调控的新方法，设计并制备低串扰、大带宽的密集波导阵列结构。

考核指标：实现具有300nm带宽的-25dB的串扰抑制的密集波导阵列，发表SCI论文3篇，或者共同申请专利2项。

题目三：面向宽动态微波光子系统的行波型高功率高速光电探测器研究

研究内容：宽动态范围是微波光子系统实现高保真信号处理和远距离传输的关键能力，对光电探测器在带宽、线性度以及强光承载能力方面提出了更高要求。行波型结构因其优异的电光速度匹配和高频传输特性，成为提升探测器性能的重要技术路径。但在高光功率输入条件下，会显著压缩器件的带宽和线性输出范围。本项目面向微波光子系统的宽动态需求，围绕行波型锗硅光电探测器在高功率工作条件下的行为特征开展研究。通过分析光场分布、电极传输模式及载流子运移特性，揭示影响高速与高功率性能的关键因素。基于此，探索吸收区结构调控、电极优化设计及高速载流子抽运等技术策略，构建适用于高光功率驱动的行波探测器新结构，实现器件在宽带与大动态范围下的性能提升。

预期成果：形成面向宽动态微波光子系统的行波型锗硅探测器设计方法，提出高功率与高速性能兼顾的结构优化方案，完成器件的片上制备并验证关键指标。

考核指标：研制满足通信波段工作的行波型锗硅光电探测器，最大线性输入光功率不低于20 dBm，暗电流不大于10 nA；工作带宽≥40 GHz；发表3篇SCI论文，或者共同申请专利2项。

题目四：面向多维光学信息感知的探针式集成探测器研制

研究内容：在精密测量、量子信息及生物成像等诸多前沿领域，光学探测正面临着从单一强度信息向多维物理量（如偏振、波前等）协同感知的重大转变。传统多维探测技术多依赖于在光路中引入分束器、波片、滤波器等分立光学元件进行信息解耦，导致系统复杂、体积庞大且动态探测能力受限。本项目旨在研究一种基于集成光子学技术的非介入式光学探测新方法。核心思想是设计一种非介入式光学探针，使其能够在不破坏原始光束特性、不引入额外光学组件的前提下，直接与光相互作用，实现对光束多个物理维度信息的高效、并行提取与重构。

预期成果：研制一种面向光学多维信息感知的光学探针式集成探测器原理样机。该探测器将以光学探针的形式工作，具备非介入式的工作模式与多维信息感知能力。最终基于此探针式集成探测器件，替代传统复杂的分立光学系统，实现对光束多维物理特性的快速、高精度测量。

考核指标：实现非介入式测量（不破坏光束原始传播路径，不引入分立光学元件），对至少三个独立的光束物理量的测量精度不低于90%。发表SCI论文3篇，申请发明专利2项。

题目五：基于亚波长尺度微环频谱调控的高性能传感芯片研究

研究内容：万物互联的兴起催生了万物智能感知的迫切需求，片上集成光学传感器以其微型化、低功耗、低成本、高可靠性等优势成为传感器发展的前沿阵地，在环境监测、食品安全、医疗保健等领域展现了巨大的应用潜力。针对硅基集成光学传感器的高传感灵敏度、低可探测极限和宽可探测范围无法兼得的问题，项目从传感性能与频谱特征的内在依赖关系出发，致力于器件的频谱调控和整形，以获得传感性能的全面提升。重点研究内容包括：以亚波长结构波导微环为研究对象，研究结构特征对其单个谐振峰谱线的影响规律，揭示亚波长结构波导微环谐振峰谱线的调控机制；建立微环结构特征与谱线包络的内在联系，揭示亚波长结构波导微环频谱包络的调控机制；研究传感性能与频谱特征的内在联系，利用亚波长结构波导微环的频谱调控机理实现目标频谱，加工传感器件芯片，测试其传感灵敏度、可探测极限和可探测范围等性能。

预期成果：揭示亚波长尺度微环谐振峰谱线和频谱包络的调控机理；掌握频谱特征对传感性能的影响机制，利用频谱整形实现高性能传感芯片。

考核指标：（1）获得基于单个亚波长结构波导微环的传感器，实测传感灵敏度>700 nm/RIU，可探测范围宽至10-1 RIU量级，可探测极限低至10-4 RIU量级；（2）发表SCI论文3篇，或者共同申请专利1项。

2光电信息存储研究方向

题目一：基于蓝宝石晶体材料的单脉冲飞秒加工技术及多维度光存储新工艺研究

研究内容：本项目以蓝宝石晶体材料为基底，结合单脉冲飞秒激光加工技术，在材料内部构建微纳结构，探索新型四维光存储方案。具体研究内容包括：

飞秒激光加工技术优化 ：研究单脉冲飞秒激光在蓝宝石晶体内的能量传输机制及加工特性，优化激光参数（如脉冲宽度、重复频率、扫描速度等），实现高精度、低损伤的微纳结构制备。

多维度光存储新工艺开发 ：基于单脉冲飞秒加工技术，在蓝宝石晶体中构建具有空间分层和时间分辨特性的四维光存储结构。研究存储单元的编码方式、信息读取机制及数据稳定性。

材料特性与存储性能关联性分析 ：探究蓝宝石晶体的光学非线性效应、折射率分布及其对光存储的影响，建立材料特性与存储容量、存储寿命之间的定量关系模型。

预期成果：本项目旨在突破传统光存储技术的局限性，提出一种基于蓝宝石晶体的四维光存储新方案。具体成果包括：

新型四维光存储方案 ：在蓝宝石晶体中实现具有空间分层和纳米结构取向特性的多维度信息存储，显著提升存储容量和数据安全性。

高密度微纳结构制备技术 ：开发一种基于单脉冲飞秒激光的高精度加工方法，在材料内部形成特征尺寸为50 nm、结构间隔500 nm的微纳光栅或点阵结构，满足高密度存储需求。

理论与实验验证体系 ：建立完整的四维光存储模型及性能评价指标，通过实验验证存储容量达到1TB（等效存储容量）以上，并探索其长期数据保存特性。

考核指标：结构特征尺寸 ：在蓝宝石晶体中制备的微纳结构特征尺寸不小于50 nm，结构间隔控制在500 nm范围内。等效存储容量 ：基于新型四维光存储方案，实现等效存储容量≥1 TB。学术成果 ：项目实施周期内发表高水平学术论文不少于3篇（其中至少包含1篇国际顶级期刊论文）。

题目二：基于GPU-PIM的大模型加速器优化

研究内容：当前主流大语言模型（LLM）兼具计算密集与访存密集特性。在基于冯·诺依曼架构的推理系统中，自回归生成任务尤其在解码阶段面临严重的“内存墙”瓶颈——注意力机制所需的键值缓存（KV Cache）需频繁访问主存，导致高延迟与高能耗。构建GPU与存内计算（PIM）协同的异构系统被视为突破该瓶颈的有效路径，但现有方案仍受限于GPU与PIM间巨大的通信开销。为此，本项目聚焦以下三个核心方向：（1）构建测量驱动的分析框架，精准量化预填充与解码阶段中注意力各子操作在GPU与PIM之间的通信需求与计算负载分布；（2）设计基于注意力特征感知的KV Cache复用策略，在保障模型精度的前提下，显著降低注意力计算复杂度与KV Cache的数据传输量，实现通信与计算的协同优化；（3）设计一个异构设备上的算子调度策略，来降低大模型推理的端到端延迟。

预期成果：（1）阐明大语言模型推理中注意力机制在GPU-PIM异构架构下的通信与计算耦合瓶颈规律，建立面向预填充与解码阶段的负载划分准则；（2）提出一种基于注意力特征感知的KV Cache复用与调度机制，显著降低数据传输开销与端到端推理延迟，同时保持模型精度。（3）设计一个异构设备上的算子调度策略。

考核指标：（1）在 LLaMA-7B 等典型模型解码任务中，端到端延迟降低≥20%，注意力相关数据传输减少≥30%；（2）发表CCF列表中的高水平论文3篇，共同申请发明专利1-2项。

题目三：面向大模型训练的轻量级LDPC容错理论与系统研究

研究内容：大规模语言模型训练需要数百乃至数千张GPU持续协作数周，硬件故障频发导致训练频繁中断，严重制约系统利用率和使用效率。当前主流依赖全局检查点的容错方法，由于需周期性保存全量模型状态，引发巨大的I/O带宽竞争与存储开销，导致模型训练周期性暂停，成为制约训练效率的关键瓶颈。本项目旨在探索不依赖频繁全局快照的轻量级容错新范式，具体研究内容如下：（1）研究基于LDPC码的轻量级分布式编码容错方法，设计参数分组与校验信息增量更新机制，降低容错操作带来的额外开销；（2）设计容错与训练进程的高效协同技术，开发编码计算与训练迭代的异步并发流程，构建与全局检查点的智能协同模型，降低容错延迟。

预期成果：提出基于模型结构感知的LDPC参数分组编码方法，构建轻量级分布式容错体系，提出容错操作与训练迭代的异步并发集成方法，设计并实现一套原型系统。

考核指标：（1）提供一套原型代码，将大模型训练容错开销降低10%以上，系统整体性能提升10%以上；（2）发表CCF列表中的高水平论文3篇，共同申请发明专利1-2项。

题目四：阵列编码存储系统的性能优化研究

研究内容：阵列码因其编解码只需异或运算且易于实现的特点，在存储系统中被广泛用于数据保护。基于阵列码的存储系统存在写放大的问题，即改动一个数据块需要同步更新多个校验块；此外，在硬盘发生故障时，为了重构故障盘上的数据需要读取大量的幸存盘数据，显著影响故障修复和降级读的性能；最后，传统阵列码的列高（块大小）会随着码长（硬盘个数）增长而线性增长，从而不适用于大规模存储系统。本项目旨在探索阵列编码存储系统的性能优化方法，具体研究内容如下：（1）研究基于地址重映射的小写性能优化方法，并支持与经典小写优化方法叠加优化效果；（2）研究硬盘故障数据重建时的IO开销优化方法，提升故障修复和降级读的性能；（3）研究针对阵列码的码长扩展算法，显著缓解硬盘数量较多时的条带块大小。

预期成果：提出一种通用的小写性能优化方法，以及多种校验协作的高效数据重建方法，设计列大小不会随码长线性增长的编码方案。

考核指标：（1）小写IO放大降低50%以上，硬盘故障修复IO开销降低10%以上，列大小不变的前提下将码长扩展10倍以上；（2）发表CCF列表中的高水平论文3篇，共同申请发明专利1-2项。

题目五：内外存协同的大规模向量索引优化研究

研究内容：向量数据库在大规模相似性检索场景中面临高吞吐、低时延与低开销的诉求。然而，单纯依赖内存的索引结构成本高、容量受限；仅依赖外存（SSD）的方案又易受读写放大与随机 I/O 开销制约。构建内外存协同的混合向量索引成为兼顾性能与成本的有效路径。本项目旨在探索内外存协同的大规模向量索引设计，具体研究内容如下：（1）设计内外存协同的层次化向量索引，内存负责粗定位，外存承载精检索，通过可调分层与自适应参数在召回率、时延与资源开销之间实现更优的性能折中；（2）设计高弹性内存管理机制，结合远程内存，在索引构建、查询与更新引发的内存波动下动态扩缩容，提升内存利用率与索引端到端性能；（3）设计外存数据布局优化方案，感知向量索引的访问模式进行数据布局优化，结合学习型索引加速 SSD 映射表读写，降低访问放大与尾时延。

预期成果：提出内外存协同的层次化向量索引，并研究基于远程内存的内存扩缩容机制，以及结合学习型索引的外存数据布局优化方案，设计并实现一套原型系统。

考核指标：（1）提供一套原型代码，将相同内存占用下的向量索引查询速度提升10%以上，更新速度提升10%以上；（2）发表CCF列表中的高水平论文3篇，共同申请发明专利1-2项。

3激光科学与技术研究方向

题目一：飞秒超短脉冲与金光栅作用机制研究

研究内容：脉冲压缩光栅作为啁啾脉冲放大技术链条中最终端的核心元件，肩负着脉冲展宽与压缩以及决定激光最终能量输出的艰巨责任。金光栅因其优异的带宽性能被广泛应用于飞秒脉冲激光装置中，其在高通量下的损伤问题已成为制约激光系统性能进一步提升的瓶颈。目前金光栅在超短脉冲作用下的微观机理仍存在进一步探究的空间，光栅瞬态场分布演化与结构之间的关联仍不明确。本项目聚焦超短脉冲与金光栅的相互作用，通过理论模拟与实验验证相结合，揭示单脉冲诱导的损伤动力学过程及场分布演化规律。具体研究内容如下：（1）通过调控金光栅的几何参数（周期、槽深、占宽比、形状因子）优化其光场调控能力，实现宽带、高衍射效率等性能；(2)测量超短脉冲作用下金光栅单脉冲损伤阈值，结合热应力仿真、双温方程模型等分析电子激发、晶格热化以及热扩散等多尺度物理过程的协同作用；(3)探究金光栅在超短脉冲辐照下的瞬态电磁场分布变化，阐明场增强效应、表面等离子体激元共振与损伤行为之间的内在联系。

预期成果：（1）阐明飞秒超短脉冲与金光栅作用的微观物理机制，建立飞秒激光作用下金光栅衍射场演化模型，为高功率超快光学元件设计提供理论依据；（2）提出金光栅结构优化方案，为宽带宽、高衍射效率、高损伤阈值金光栅的研制提供技术方案。

考核指标：发表SCI论文3篇。

题目二：面向激光微纳加工的超构表面AI设计算法研究

研究内容：将超构表面引入激光加工领域展现出巨大的应用前景，然而若要实现功能复杂的光场调控，如激光全息光场、飞秒激光消色差大NA超构透镜，传统基于经验和参数扫描的正向设计方法往往难以满足多参数、多目标的优化需求。为此，需引入以深度学习为代表的人工智能逆向设计思路，通过数据驱动的方式构建结构-光场映射关系，有效提升复杂超表面器件的设计能力与效率。本项目面向超表面高效逆向设计需求，基于深度学习等人工智能技术探索多设计维度、多设计目标情况下超表面的优化设计问题，并结合梯度优化算法、启发式算法等迭代优化算法，实现超表面逆向设计和优化的系统性算法工具。具体研究内容：（1）基于深度学习的智能化逆向设计网络实现光学响应与物理结构的映射；（2）端到端协同优化的激光加工超构表面光场调控器件逆向设计框架；（3）激光全息光场调控、大NA消色差超构透镜等超表面器件的设计验证。

预期成果：实现基于人工智能的超表面端到端逆向设计和多目标优化算法框架，实现激光全息光场调控、超构透镜等器件的设计验证。

考核指标：（1）完成超表面智能设计算法和数据库的开发，单元结构逆向设计时间≤10ms，相比与全波仿真平均误差≤10%；完成激光超表面全息光场调控、消色差超构透镜等器件的设计验证；（2）发表SCI/ESCI论文3篇（包含一篇Frontiers of Optoelectronics），并共同申请专利或软件著作权至少1项。

题目三：异质材料激光焊接路径自适应规划与质量实时监控系统研究

研究内容：面向我国新能源高端装备领域异质材料高质量焊接、批量一致性与智能制造能力的迫切需求，针对激光焊接路径偏置依赖经验、焊接质量无法实时监测与调控等关键瓶颈，构建适用于异质材料激光焊接路径的自适应规划与质量实时监控系统。具体包括：（1）开展基于视觉-激光融合传感的三维几何建模与偏置路径自适应规划研究；（2）开展基于多源异构信号全维度跨模态融合的焊缝质量实时监测方法研究；（3）开展基于偏置路径动态保持与缺陷先兆驱动的焊缝质量协同控制策略研究。

预期成果：完成一套异质材料激光焊接路径自适应规划与质量实时监控系统。系统包含：三维点云建模模块（中心线提取误差≤±0.05 mm），偏置路径规划模块（偏置量推荐误差≤±10%），焊缝质量监测模块（缺陷先兆识别准确率≥95%），以及轨迹偏置保持控制程序（焊缝跟踪误差≤±0.10 mm）。系统具备拼缝中心线自动提取、偏置路径自动生成、缺陷实时判别和动态路径纠偏功能，并通过第三方性能测试。

考核指标：（1）完成三维路径规划与焊缝质量监测系统，性能达到预期技术指标，并形成第三方测试报告；完成缺陷识别算法与偏置纠偏算法；（2）发表SCI/ESCI论文3篇（包含1篇Frontiers of Optoelectronics），共同申请发明专利或软件著作权1项以上。

题目四：高效率激光选区熔化成形铝合金构件的性能演变规律研究

研究内容：本课题针对高效率高精度高性能成形航空航天领域铝合金构件的重大需求，研究铝合金构件的高效率激光选区熔化（SLM）增材制造技术，重点突破成形效率和精度难以兼顾、性能调控等技术瓶颈，具体分为以下内容：（1）高功率激光SLM成形铝合金组织结构研究；（2）如何在确保成形效率和精度的前提下，同步提升铝合金SLM成形件的性能。

预期成果：建立高效率SLM成形铝合金复杂构件的组织性能演变规律。在确保成形精度的前提下（表面粗糙度≤20微米），力学性能不低于相同牌号铝合金锻造标准，成形效率突破100cm³/h。

考核指标：（1）实现铝合金构件的高效率高精度高性能SLM成形，技术参数达到上述预期目标；（2）发表SCI/ESCI论文3篇（包含一篇Frontiers of Optoelectronics），并共同申请专利或软件著作权至少1项。

题目五：面向激光激发与调控的二维稀土发光材料及光纤荧光探针研究

研究内容：二维稀土发光材料因其独特的能级结构、长荧光寿命及出色的光稳定性，在激光激发下展现出优异的发光特性，为开发新型高性能荧光探针提供了重要材料平台。然而，当前该类材料在激光场作用下的激发动力学、能量转移机制以及光热效应等问题尚未系统揭示，制约了其在激光驱动传感中的应用。本研究聚焦激光与二维稀土材料的相互作用，致力于发展面向激光激发与调控的荧光探针新体系。重点研究内容包括：（1）激光与二维稀土材料的相互作用机制研究，探索不同波长、脉宽及功率激光对材料发光行为的影响，建立光物理与光热效应模型；（2）设计并构建激光激发型二维稀土光纤荧光探针，研究其在检测及超分辨成像中的性能，探索激光调控下探针响应的增强机制与时空分辨能力。

预期成果：（1）揭示激光参数对二维稀土材料发光性能的调控规律，建立其光热效应与非线性光学响应理论模型；（2）开发基于激光激发的高性能二维稀土光纤荧光探针，实现多模式成像、高信噪比检测与动态传感应用。

考核指标：（1）阐明激光功率密度、波长与材料发光性能的定量关系，建立相应理论模型并发表验证结果；（2）构建至少1种激光激发型二维稀土光纤荧光探针，实现检测及超分辨成像；（3）发表SCI论文3篇，申请发明专利1项。

4能源光子学研究方向

题目一：高光效大功率AlGaN基深紫外LED器件研究

研究内容：针对目前大功率AlGaN基深紫外LED器件光提取效率低和可靠性差等问题，拟开展高光效大功率AlGaN基深紫外LED器件研究。构建柔性氟树脂薄膜纳米结构界面光场调控方法，探讨纳米结构界面对深紫外光子调控规律与TE/TM光场耦合作用机制，增强TE/TM全模式光提取；建立深紫外LED光子传输模型，揭示光子传输和界面损耗机理；设计深紫外LED全无机气密封装结构，提出激光局部焊接封装技术，实现大功率深紫外LED器件。

预期成果：（1）构建深紫外LED纳米结构界面光场调控方法；（2）建立深紫外LED光子传输模型；（3）实现高光效大功率深紫外LED器件。

考核指标：（1）深紫外LED器件输出光功率大于250 mW@350mA，电光转换效率（WPE）大于15%，器件封装热阻小于2 K/W；（2）发表高水平SCI论文3篇。

题目二：深海工况下高容量硅基负极析锂机制的研究

研究内容：研发适用于深海低温、高压环境的高比能锂离子电池，对推进海洋强国战略至关重要。硅基负极虽具有高比容量优势，但在低温下充电动力学缓慢，进而易发生析锂行为，严重影响电池的安全性。同时，深海高压环境也是影响锂离子电池负极析锂的重要因素。目前，深海工况下硅基负极的析锂机制尚不明确，亟需开展多尺度耦合研究，系统解析其界面特性与离子传输行为，揭示外部工况对析锂的作用规律，进而阐明低温-高压环境下硅基负极的析锂机制。

预期成果：阐明高容量硅基负极析锂热力学驱动力与动力学限制步骤，揭示“材料结构-界面特性-外部工况-析锂行为”之间的内在关联与作用机制，形成一套针对硅基负极在温度-压力耦合作用下析锂研究的原位、多模态表征方法学，为相关研究提供技术支持。提出在低温、高压工况下抑制或延缓硅基负极析锂的有效策略与材料/电极设计原则，为开发高安全、耐低温高压的高比能电池提供理论支撑。

考核指标：发表高水平SCI论文3篇，申请国家发明专利1-2项。

题目三：锑基量子限域材料合成及光伏应用

研究内容：与锑基本体材料相比，锑基量子限域材料具有带隙可调、适于印刷等溶液工艺，在单结及叠层器件中有突出应用优势。本课题将揭示金属阳离子配位构型调控的锑基量子限域材料的合成机制，通过降低锑前体配位数增加反应活性位点，揭示成核动力学；通过预合成的晶种或团簇等进行多步外延生长，获得尺寸单分散的锑基量子限域材料，阐明表面阴阳离子生长半反应的基元机制；通过发展新型表面配体以及配体交换等获得低缺陷量子限域材料，引入电荷桥等结构设计增强薄膜的电荷传输；通过设计反型器件结构结合电荷传输层研究，制备高性能锑基量子限域材料的光伏器件。

预期成果：（1）揭示锑前体在有机溶剂中的空间配位构型，降低配位数以增加活性反应位点，实现锑前体的活性调控，建立锑基量子限域材料的成核动力学。（2）在揭示表面反应基元步骤动力学的基础上，通过多步外延生长，实现锑基量子限域材料尺寸可调。

考核指标：（1）锑基量子限域材料光伏器件光电转换效率达到9%。（2）发表SCI/ESCI论文3篇，共同申请专利1-2项。

题目四：绿色环保碲化银量子点设计合成及其光电性能研究

研究内容：通过原位钝化，构建无毒碲化银（Ag₂Te）量子点核壳结构并优化后处理工艺，开发无损的固相薄膜制备方法，研制出高性能绿色环保Ag₂Te量子点可见-短波红外宽带光电探测器。主要包括以下两方面：（1）Ag₂Te量子点核壳结构设计与制备：在合成后期引入阴离子交换或阳离子注入策略，在Ag₂Te核表面形成一层更宽带隙的无毒壳层，有效钝化表面缺陷，增强稳定性。（2）液-固相Ag₂Te量子点薄膜组装工艺：采用液-固相直接转移技术，通过配体交换与溶剂工程，使量子点能在保持良好分散性的前提下，直接自组装成高致密、高电导的薄膜。（3）Ag₂Te量子点光电探测器构筑与特性研究：设计并构建能带匹配的新型异质结，强化光生载流子的分离与提取效率，研制出高性能Ag₂Te量子点光电探测器及研究其光电特性。本项目的核心创新点在于“以无毒换有毒，以绿色替传统”。通过选用无毒的碲化银材料体系，从根本上解决传统红外量子点的重金属污染和生物毒性问题；同时，通过开发可控合成工艺，实现从材料源头到制备全过程的环境友好，满足消费电子产品的无毒要求。

预期成果：（1）材料：实现绿色Ag₂Te核壳量子点的可控合成。（2）器件：采用液-固相直接转移技术研制高性能、室温工作的可见-短波红外（400-2000 nm）光电探测器原型器件。

考核指标：（1）发表3篇SCI论文。（2）培养研究生1-2名。（3）器件主要性能指标：a)光谱响应范围：400-2000 nm；b)探测率：> 1×10¹⁰ Jones（红外波段）；c)外量子效率：＞50 % （可见光波段），> 20 %（红外波段）； d)响应时间：上升/下降时间 < 10 µs。

题目五：基于可放大化工艺的超高效全钙钛矿叠层太阳电池

研究内容：开发可放大化的非反溶剂法钙钛矿太阳电池制备技术，形成可兼容产业化的宽、窄带隙钙钛矿制备装备；基于对应可放大化制备工艺，研制高效的宽、窄带隙钙钛矿太阳电池，阐明子电池的损失机制；通过子电池的体缺陷、表界面缺陷以及能带调制研究，大幅提升子电池的光电转换效率；开发叠层太阳电池的隧穿层工艺，基于隧穿连接层研制、高效叠层器件和模组化技术开发，实现超高效全钙钛矿叠层模组效率。

预期成果：（1）揭示钙钛矿可放大化制备的瓶颈因素，并给出切实可行解决方案；（2）研制出高效全钙钛矿叠层相关的中间层技术，子电池高效化技术以及叠层模组技术。

考核指标：可放大化制备装备一套；标准光照下的窄带隙太阳电池光电转换效率≥25%；标准光照下的全钙钛矿叠层模组效率≥27%@20cm²；发表3篇SCI论文。

5生物医学光子学研究方向

题目一：短波处理对动物神经保护作用及相关生理机制的系统性研究

研究内容：本研究聚焦短波处理的动物神经保护效应及分子机制，将通过构建脑缺血再灌注、神经退行性疾病等动物模型，设置不同短波参数（频率、功率、干预时长）梯度，系统探究短波处理对模型动物神经功能缺损评分、脑组织病理损伤程度、神经元存活率及氧化应激 / 炎症因子（ROS、TNF-α、IL-6）表达水平的影响；同时结合转录组测序与蛋白质印迹技术，筛选并验证短波调控的关键信号通路（如 PI3K/Akt、Nrf2/HO-1、NF-κB）及核心靶分子，明确短波通过调节细胞凋亡、自噬及神经再生相关基因（Bcl-2、Bax、Beclin-1、BDNF）表达实现神经保护的分子网络，最终建立短波神经保护的最优参数方案与机制模型，为短波技术在神经损伤相关疾病中的临床应用提供实验依据与理论支撑。

预期成果：发表3篇SCI论文。

考核指标：发表3篇SCI论文

题目二：活性硫荧光探针的构建及其在帕金森病模型线粒体自噬的成像诊断应用

研究内容：本研究借助特异的化学反应，设计与合成具有高亲和力、高特异性、良好生物相容性和稳定性以及可跟踪性的线粒体靶向近红外荧光探针；利用识别基团对目标物的特异性反应而引起荧光信号的改变，实现目标物的高选择性检测，尝试用于神经药物在诱导或抑制神经细胞凋亡过程中脑脊液及神经细胞中相关活性硫的检测研究，并建立这些物质的荧光检测及原位成像分析新方法，结合影像技术与现代分子生物学研究成果，致力于运用影像学手段在活体状态下探查疾病的发生、发展和转移过程中组织、细胞、亚细胞和分子水平上生物行为的定性和定量变化，并进行早期疾病检出以及药物疗效评价，探索新方法在神经退行性疾病诊断和成像中的应用，以期发现一些新现象。该课题的实施不仅有助于神经退行性疾病的分子基础研究，而且能够为神经退行性疾病的临床诊断与治疗提供有效的技术平台。

预期成果：发表3篇SCI论文。

考核指标：发表3篇SCI论文。

题目三：LAP酶激活近红外荧光探针在胰腺癌原位检测中的应用研究

研究内容：本项目拟通过参考相关文献，合成或优选出具有合适生物特性的分子（bioX）备用。同时，设计、合成一种用传统方法检测LAP的近红外荧光探针Probe（λem > 700 nm），然后，将符合条件生物特性的分子bioX与合成的荧光探针分子有机结合在一起，并制备出相应的新型近红外荧光探针Probe@bioX。研究近红外荧光探针Probe@bioX的制备方法，并对其进行必要表征，分析该探针的水溶性、光稳定性和热稳定性等。并进一步将其与LAP作用，检测反应体系的荧光信号变化，评判荧光探针在体外的初步检测结果。依据体外检测的评价结果以及初步的毒性试验，开展相关生物成像实验研究，包括：细胞层面和活体小鼠成像实验等，研究新型荧光探针Probe@bioX高效、精准检测小鼠体内胰腺癌肿瘤细胞中LAP的效果。通过此类荧光探针的构建，最终实现对胰腺癌细胞中LAP的高效、精准监测，从而实现对胰腺癌的早期诊测。同时，推动建立高效便捷、稳定可靠、可替代性的胰腺癌检测新方法。

预期成果：发表3篇SCI论文。

考核指标：发表3篇SCI论文。

题目四：免疫适配体CRISPR平台的构建及其在阿尔茨海默病血液诊断中的应用

研究内容：本研究面向阿尔茨海默病（AD）早期筛查的迫切需求，拟构建一种可同时获取“基因-蛋白”多层级信息的多重CRISPR超敏检测平台。研究将通过将蛋白识别事件转化为可编程核酸信号，设计能够同时检测ApoEε4基因型及Aβ₄₂、p-tau¹⁸¹、p-tau²¹⁷等蛋白标志物的抗体-核酸适配体联合检测模块。依托抗体与适配体的双特异性识别、双脚点调节分型及RPA-CRISPR信号放大策略，该平台可实现早期AD关键分子特征的精准识别，并将分子事件高效转换为可快速放大的核酸信号，实现基因、蛋白不同分子维度信息的统一读出。进一步结合微芯片空间编码技术，将多靶标crRNA有序排列，实现多标志物的同步可视化检测，突破传统方法在灵敏度、特异性及操作复杂度方面的限制。通过该平台，本研究可从血液中获取AD早期病程的多维分子信息，促进“高风险MCI”的早期识别与疾病进程预测，并探索其在社区筛查、临床前检测及药物疗效评价中的应用潜力。项目的实施不仅将推动AD分子诊断技术的发展，也为我国认知障碍防治体系和健康老龄化战略提供新型、经济、快速的技术平台。

预期成果：发表3篇SCI论文。

考核指标：发表3篇SCI论文。

题目五：面向阿尔茨海默症血浆标志物超灵敏自动化定量检测的数字光流控系统的研究

研究内容：项目旨在通过光电润湿技术开发一种全新的自动化蛋白质多重数字检测系统，设计并构建一个可编程并行操控微液滴的光流控平台，实现对阿尔茨海默症血浆标志物的超灵敏、全集成、多指标定量检测，检测指标包括不同形式的淀粉样蛋白和磷酸化tau蛋白。探索高通量、低功率的光学操控技术，用于微液滴的并行分离、移动和融合，从而实现样品处理、抗体捕捉、信号放大到最终检测的全流程自动化，在提升检测效率同时有效降低样品消耗。系统通过对微液滴的精确操控，完成磁珠对特异性抗原的捕捉，并将DNA标签检测抗体引入磁珠免疫复合物中，结合RPA/CRISPR级联放大系统进行信号增益，从而在zeptomolar级别精准检测低丰度生物标志物。此外，系统将高效构建上万个微液滴，在独立液滴中完成单个磁珠介导的RPA/CRISPR反应，确保实现高通量数字式检测，提升生物标志物的定量检测精度。通过这一创新平台，项目将为神经退行性疾病的早期诊断提供一种高效、精准的工具，具有突出的临床应用潜力。

预期成果：发表3篇SCI论文。

考核指标：发表3篇SCI论文。

二、研究期限和资助额度

本年度计划支持开放课题研究期限为3年，每项资助额度8万。

三、申请人资格

申请人为国内高等学校、科研院所等企事业单位在编员工（非国家重点实验室人员），具有博士学位或中级以上职称，且在本指南相关领域已积累良好的前期研究基础。

已承担在研开放课题、未按期或未按原计划完成项目的负责人当年度不能提交新申请。

四、申请受理

申请者须按规定格式如实填写《武汉光电国家研究中心开放基金课题申请书》（模板见附件），并于2026年1月25日前将申请书电子版（命名格式：姓名+单位+开放基金申请书）发送至邮箱dcc@hust.edu.cn，同时由申请人签名并经所在单位同意加盖公章的纸质版须请研究中心合作者签字确认后代交到武汉光电国家研究中心C616办公室（一份，正反打印），逾期不予受理。

申请的项目由武汉光电国家研究中心审查，并由学术评议委员会审议批准，评审结果将在武汉光电国家研究中心网站公布，同时通过邮件通知申请人。

五、其它事项

项目申请、经费使用、成果管理等需遵守《武汉光电国家研究中心开放基金课题管理办法》的规定。发表SCI/ESCI论文署名须标注华中科技大学武汉光电国家研究中心（Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China），同时标注武汉光电国家研究中心开放基金NO.XXXX资助（Supported by the Open Project Program of Wuhan National Laboratory for Optoelectronics NO.XXXX）。没有上述标注的论文不得算作结题成果。递交的专利申请需要有申请号，已授权的专利申请需要有专利号，至少有一个发明人是该课题的负责人，且其第一或第二职务发明单位必须是华中科技大学。不满足上述条件的专利申请不算作结题成果。

六、联系方式

联系人：董老师

电话：027-87793063

邮箱：dcc@hust.edu.cn

通讯地址：武汉市洪山区珞喻路1037号华中科技大学光电信息大楼C616

附件：

《华中科技大学武汉光电国家研究中心开放基金课题申请书》

《武汉光电国家研究中心开放基金课题管理办法》