中学生科研项目介绍｜光子芯片研究及其应用

光子芯片作为光学与集成电路融合的前沿技术，正在引领信息感知与处理方式的重大变革。

本项目聚焦“光子芯片与光纤传感”的核心方向，围绕空间光路搭建、芯片级光谱测试与显微成像等关键环节，带领学生系统学习并亲手实践包括光纤熔接、光路调节、接触力传感器性能测试等多个实验模块，深入理解光子芯片在通信、传感与成像等领域的广泛应用。

项目注重理论与实践结合，帮助学生夯实光子器件基础知识，掌握精密光学系统的调试与数据分析能力，是进入光学工程与新一代信息器件研究的理想起点。

01基本信息

# 开课时间 #

2025年7月13日-2025年7月18日（6天）

# 项目地点 #

深圳-线下实验室

# 适合人群 #

对物理学、电子等专业感兴趣的高中生、低年级本科生

本期课程上限8人

📷 课堂实拍

留学申请02

本项目涵盖光子学、集成光学与传感技术等多学科交叉领域内容，特别适用于未来申请以下方向的学生：

• 美国：加州大学洛杉矶分校电气工程（Electrical Engineering）方向；普林斯顿大学电气工程（Electrical Engineering）方向；宾夕法尼亚大学工程学（Engineering）方向；华盛顿大学电子工程（Electrical Engineering）方向等。
• 加拿大：多伦多大学电子与计算机工程（Electrical and Computer Engineering）、计算机与电气工程（Computer and Electrical Engineering）方向等。
• 德国、英国、西班牙等欧洲国家：柏林大学电气工程（Electrical Engineering）方向；爱丁堡大学信号处理与通信（Signal Processing and Communications）方向；马德里理工大学电子通信工程（Electrical Communications Engineering）方向等。
• 香港、新加坡等：香港理工大学光通信与网络方向（Optical Communications and Networks）；南洋理工大学通信工程（Communications Engineering）方向；新加坡国立大学电子工程（Electrical Engineering）方向等。

03导师介绍

Prof. YL

• 北京大学通信与信息系统专业博士
• 研究方向为基于新材料的亚波长光学元器件
• 美国光学学会(OSA)高级会员、OSA旗下Spotlight on Optics Panel Members、光学领域国际知名期刊的独立审稿人

INTRODUCTION

·04 项目介绍·

1项目目标

通过线下实验室实操帮助学生：

• 学习掌握科研技能与方法
• 实践学习显微光路搭建、超构表面光子芯片的成像与光谱测试等技术
• 了解光子芯片相关领域的发展与应用
• 结项答辩（结项后项目群保留）
• 提供后续升学申请、科研学习答疑服务

2打好理论基础

项目将通过专题讲解与案例剖析，帮助学生建立扎实的光子芯片应用基础。理论学习模块包括：

（1）光子芯片器件的发展与应用：介绍光子芯片的结构、材料、制备方式及其在通信、传感、计算等方面的应用前沿；

（2）光纤传感原理与应用：从基本传感机理出发，讲解光纤在力学、温度、压力等检测中的应用场景与优势；

（3）空间光路设计基础：介绍平行光、准直光、偏振调节等空间光学原理，为实验操作打下基础；

（4）超构表面与光谱成像：理解超构材料在增强光场与调控方向上的作用，掌握芯片级光谱测试原理与方法。

通过这些理论课程，学生不仅掌握光子芯片技术核心原理，还将具备搭建光路系统和解读实验数据的综合能力，为后续科研训练及工程实践提供坚实支撑。

3、提升实验操作技能

学生将在导师及助教团队指导下完成以下五大类实验模块，全面覆盖光纤与芯片级光学系统的操作流程：

（1）光纤基本操作实验：掌握光纤熔接仪操作，完成光纤空间耦合实验，熟悉光路对准与能量优化；

（2）光纤接触力传感实验：搭建接触力传感器系统，进行灵敏度、重复性和响应时间等性能测试；

（3）空间光路基本调节实验：独立完成空间光路平行、准直、起偏/检偏与空间滤波等光路模块的搭建；

（4）显微成像光路调节实验：设计并搭建显微成像系统，掌握目标成像、分辨率优化与图像采集等流程；

（5）超构表面光子芯片光谱测试实验：学习激光器、调制器、锁相放大器与光谱仪的操作流程，完成芯片光谱测试与数据分析。

所有实验均在标准化光学实验平台完成，配备高精度仪器及安全防护系统。即使无光学基础的学生也可在导师带领下循序渐进地掌握复杂系统的搭建与调试方法，获得真实科研项目的实践体验。

4全面提升科研能力

在理论学习环节，导师们通过答疑解惑与专题讨论等方式，与学员开展深入交流，帮助其理清核心知识要点，解决学习过程中遇到的问题。

借助这一高效的互动机制，学员不仅能够夯实理论基础，还能在过程中不断培养逻辑思维与独立分析的能力。

同时，学员将围绕课程内容撰写学习总结，从中提炼关键概念，进一步巩固所学。

总结撰写不仅有助于系统梳理知识体系，也有助于提升表达与归纳能力，为今后的科研训练打下扎实的基础。

05学员反馈

谢同学

参加这次的线下科研实验项目，让我对光子芯片这一前沿科技有了更为深入的了解。

在实验中，我学习了光子芯片的制备技术、性能测试方法以及其在光通信、光计算等领域的应用。

指导老师严谨治学，注重培养学生的独立思考和创新能力。在实验过程中，老师鼓励我们大胆尝试，勇于探索，不仅传授了我们专业知识，还培养了我们的问题解决能力。

实验室的学习环境也非常好，同学之间互相帮助，共同进步。在这里，我不仅学到了知识，还收获了友谊和成长。

通过这次实验，我不仅提高了自己的实验技能，还增强了科研兴趣和热情。我相信，这次实验经历将对我未来的学习和研究产生积极的影响。

项目收获06

项目证书

学员均可获得高含金量的中、英文结项证书，由中科创客、学研派联合颁发中、英文结项证书。

独特的研究经历/项目经历，丰富简历，提升竞争力，助力申请、面试。

导师推荐信

按照要求完成项目且表现优秀的学员将能够获得导师的个性化推荐信，可配合网申。

此外，教授可指导留学、读研等选校、选专业建议，助力DIY留学等，节省大笔中介费用。

科研助力升学！

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