2025年6月29日至7月3日,第23届固态传感器、执行器与微系统国际会议(TRANSDUCERS 2025)在美国Florida州Orlando市举办。经委员会严格评审,本届会议共录用论文520篇。其中口头报告157篇,墙报展示363篇。上海交通大学浦江国际学院教师邵磊课题组共有6篇论文入选,全部为口头报告,其中有1篇论文获得Best Paper Finalist荣誉。TRANSDUCERS是固态MEMS传感器、执行器与微系统领域里最顶尖的国际会议之一,每两年举办一次。该会议自1981年创办以来,始终引领传感器国际学术前沿,吸引来自全球大学、研究机构、行业企业与政府机构的专家学者参与,共同探讨电子、机械、光学、磁、热和生物MEMS器件以及微系统方面的重大科学技术突破,在国际学术界和工业界均具有很高的学术地位和广泛影响。
- Fiber-optic sensors with water-immersive membranes for ultra-sensitive low-frequency hydroacoustic detection(中文:面向超灵敏低频水声探测的水浸式薄膜光纤传感器)
魏星宇,上海交通大学2022级直博生
现有光纤水听器因声阻抗失配,难以高效探测微弱信号。针对该问题,团队提出了一种水浸式薄膜光纤水声传感器,通过将金属薄膜直接浸润于充水腔室中,与密封光学探测腔隔离,来实现声能的高效耦合和薄膜振动的光学测量。该器件采用抗反射水密窗口与自研反馈稳定电路,实现了小型化、集成化的光纤水听器,传感器在100 Hz左右达到21.86 rad/Pa的灵敏度,最低可探测声压达15.62 μPa/√Hz,远超现有光纤水听器设备。博士生魏星宇为论文的第一作者,并在大会上做了口头报告,获得了Best Paper Finalist荣誉。
- A TO-packaged photonic MEMS microphone with outstanding sensitivity based on self-mixing interferometry(中文:基于自混合干涉的TO封装、高灵敏MEMS光麦)
李谙雨,上海交通大学2022级直博生
光学MEMS麦克风相较于传统的电容、电感等电学传导MEMS麦克风具有更高的灵敏度和信噪比。但现有光学传导麦克风依赖复杂大型光学设备,难以走出实验室并走向实用。团队通过在TO封装内部集成复合声学薄膜、激光二极管以及光电二极管,研制了一种基于自混合干涉的MEMS光学麦克风,实现了微型化和集成化,解决了现有光学麦克风的痛点。团队验证了该麦克风的灵敏度与信噪比全面超越MEMS声学传感器,展示出了其在人机交互方面的巨大应用潜力。2022级博士生李谙雨为论文的第一作者,并在大会上做了口头报告。
- Highly stretchable but strain-insensitive pressure sensors for crosstalk-free arterial pulse monitoring(中文:高拉伸性、应变不敏感的无串扰柔性压力传感器)
巩守禄,上海交通大学2020级直博生
柔性压力微型传感器因其固有的柔软性和高灵敏度而广泛应用于可穿戴设备中。然而,它们在使用过程中经常遭受变形引起的信号串扰。团队提出了一种基于超薄PZT传感单元和应变梯度衬底的高可拉伸、应变不敏感压力传感器设计思路。该传感器在高达93%拉伸应变下表现出高度的应变不灵敏度,同时具有15 mN的低检测极限。该技术为下一代可穿戴设备中的无串扰生理监测提供了一个有前途的解决方案。博士生巩守禄为论文的第一作者,并在大会上做了口头报告。
- Visualization of dense spurious modes in a 5 GHz laterally excited bulk acoustic resonator using pulsed laser interferometry(中文:基于脉冲激光干涉测量的5 GHz XBAR杂散模态观测)
彭昭亮,上海交通大学2022级硕博连读生
横向激发体声波谐振器(XBAR)是5G/6G等新一代射频前端技术的核心MEMS元件。然而,杂散模态的存在会导致通带波纹和高插入损耗,降低器件的品质因子(Q值)和性能。现有光学测振技术受限于带宽,难以观测5 GHz以上的杂散模态。团队开发了一种脉冲激光干涉测量仪器,首次实现了5 GHz XBAR杂散模态的可视化观测,并成功解耦了叠加的振动模式,揭示了基模与杂散模态的动态演化规律。该研究为理解杂散模态产生机制提供了直接实验证据,为优化XBAR设计奠定了基础。2022级博士生彭昭亮为论文的第一作者,并在大会上做了口头报告。
- Enhancement of energy exchange rate in mode-coupled MEMS for supercontinuum frequencycombs and injection locking(中文:耦合能量增强MEMS实现超连续、锁频的机械频率梳)
吴佳豪,上海交通大学2023级硕博连读生
近年来,基于模态耦合实现的MEMS频率梳因其具备突破性超稳定频谱性能,被认为有望超越现有MEMS时钟与石英晶振体系。然而,当前微机械频率梳普遍存在模态间能量传递率低、频谱展宽受限的问题;同时,缺乏有效的锁频机制导致梳齿相位不稳定,严重制约其在高精度时钟中的应用。团队提出了一种耦合能量大幅增强的MEMS器件,显著提升频率梳展宽能力,并通过精准调谐实现了相邻谱线间的自锁频,大幅提升频率稳定性,进一步推进芯片级低噪精准时钟源的发展。博士生吴佳豪为论文的第一作者,并在大会上做了口头报告。
- Two-decade-wide dense phononic frequency combs in a linear MEMS resonator using analog feedback(中文:基于线性MEMS谐振器和反馈控制的20倍频程密集机械频率梳)
臧姝珂,上海交通大学2022级硕士生
片上MEMS频率梳作为一种片上频率梳方案,通过系统与激励的非线性耦合,生成密集、高稳定频谱,实现谐振器频率稳定性的进一步提高。然而机械频率梳的激发对系统的强非线性依赖严重,对谐振器的设计与加工提出了难题。团队提出了利用反馈电路来引入非线性行为,发现了线性谐振器的非线性自主调控和超宽谱频率梳的自激激发,实现了机械频率梳拓宽至基准频率的20倍频程,梳齿间隔的可调谐性达1000倍。该项技术具有实现下一代芯片级超稳时钟源的潜力。硕士生臧姝珂为论文的第一作者,并在大会上做了口头报告。
以上论文的相关研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委、机械系统与振动全国重点实验室等项目和基地平台的支持。
教师介绍
邵磊,上海交通大学浦江国际学院副教授、博士生导师,主要从事MEMS芯片、精密测量技术等方向研究。先后入选上海市扬帆人才计划、国家重点研发计划青年科学家、国家级青年人才。研究成果发表在Physical Review Letters、Nature Communications、Science Advances、IEEE TPEL/EDL/TIM/JMEMS汇刊等知名期刊。