光电转换与能效管理团队
一、团队介绍
本团队聚焦国家战略与产业关键技术，致力于“光-电-材-能”多学科交叉创新。重点研究光-电-热多元能质耦合与太阳能全光谱利用机制，发展高效光伏系统及半导体器件热管理技术；致力于高性能半导体激光器、激光应用系统及分布式光纤传感技术的研发，构建从核心光源到感知与供能的完整技术链。两大方向共同推动在可再生能源、信息传感、医疗及国防等领域的创新应用。
二、团队成员介绍
吕辉，男，博士,教授，博士生导师。享受湖北省政府专项津贴专家，科技部/教育部微电子与集成电路学科创新引智基地中方主任，湖北省能源光电器件与系统工程技术研究中心主任，中国半导体三维集成制造产业联盟理事，IEEE CASS-EDS-SSCS武汉联合分会理事，CCF集成电路设计专业委员会执行委员。2014年2月至2015年2月在澳大利亚新南威尔士大学从事访问学者研究。目前主要从事半导体光电器件与系统、新型光伏技术、新能源系统集成方面的研究，先后承担及参与国家自然科学基金、国家科技部重点研发专项、湖北省重点研发计划项目、湖北省教育厅重点项目、武汉市科技局青年晨光计划及国际合作项目等20余项课题。以通讯作者或第一作者发表的SCI论文40余篇，申请及授权发明专利20余项，出版专著一部。
姚育成，男，工学博士，教授，硕士生导师。2007年毕业于华中科技大学，获得物理电子学专业博士学位。主要研究方向激光器件与激光应用，主持了重点研发子课题“超高分辨率光纤光谱分析仪”、无锡市科技创业领军人才项目（东方硅谷530计划）等课题4项，主持了高能量脉冲激光器等多个横向合作项目；2022年获湖北省科技进步奖二等奖，2021年获湖北省高价值专利优秀奖；发表科研论文十余篇，获批专利15项，其中完成专利成果转化4项。
吕清花，女，工学博士，副教授，硕士生导师。2013年毕业于华中科技大学，获得光电信息工程博士学位。2013-2014年和2018-2019年分别赴英国Liverpool John Moores University和英国University of Nottingham大学进行了为期一年的交流访问。主要研究方向为新型能源技术、微电子器件及芯片无损检测技术、新型光伏生态农业技术等。主持国家自然科学基金项目1项、湖北省联合基金项目1项、国家重点实验室开放基金重点项目1项；作为主要成员参与国家重点研发计划3项、省部级项目十余项。获得湖北省技术发明奖二等奖1项、湖北省科技进步奖二等奖1项、世界可持续能源协会发明奖1项。发表SCI、EI以及中文核心论文四十余篇。
成纯富，男，博士，副教授，硕士生导师。主要研究方向包括FPGA设计与开发、光纤传感技术及其应用。主持完成国家自然科学基金面上项目、省部级项目和省协同创新中心开放基金重点项目各1项，参与中英合作重点专项1项、国家自然科学基金项目3项和省部级项目2项。发表SCI收录论文40余篇。
欧艺文，女，博士，副教授，硕士生导师。2016年毕业于武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室，获得信息与通信工程专业博士学位。2019 -2020年赴加拿大多伦多大学担任访问学者1年。主要研究方向包括新型光纤传感技术、分布式光纤传感技术。主持完成国家自然科学基金青年项目1项和校博士科研启动基金项目1项，参与面上项目3项、青年基金1项与省教育厅项目1项。发表SCI论文40余篇，授权国家发明专利3项。
胡玥，女，博士，副教授，硕士生导师。2017年毕业于华北电力大学获热能工程博士学位，期间赴英国爱丁堡大学进行联合培养1年多。主要研究方向包括：电子器件热管理、清洁能源高效利用、复杂热力系统节能诊断等。主持湖北省科技厅国际科技合作项目、湖北省教育厅青年人才项目、太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室重点项目各1项，参与多项国家级、省级科研项目。在国际知名期刊发表论文20余篇，授权发明专利3项，实用新型专利9项。2024年获批省级一流课程，2020年获湖北省技术发明奖二等奖。
方黎，女，博士，讲师，硕士生导师。2007年毕业于哈尔滨工程大学光信息科学与技术专业获学士学位，2009年获得华中科技大学光学工程专业硕士学位，2015年获得法国巴黎第十一大学（巴黎萨克雷大学）物理学博士学位。2009年-2011年期间曾就职于深圳中兴通讯股份有限公司。2016入职湖北工业大学理学院。目前主要从事半导体器件的热管理以及基于密度泛函理论的半导体材料光电特性研究。发表SCI论文10余篇，主持湖北省自然科学基金1项，武汉市自然科学基金1项，参与多项国家自然科学基金项目。
龙羽婷，女，博士，讲师，硕士生导师。2021年毕业于武汉理工大学，获得材料科学与工程专业博士学位。主要研究方向包括低维纳米材料、微纳光学与光电子器件、新型光电传感。主持校青年人才引进项目1项，参与国家重点研发计划项目2项、国家自然科学基金2项、省对外科技合作类项目1项、国家重点实验室开放基金2项、企业委托课题多项。发表SCI论文10余篇；授权国家发明专利3项；撰写学术专著1部。
别桐，男，2024年毕业于华中科技大学武汉光电国家研究中心，获得光学工程博士学位。主要研究方向为二维钙钛矿太阳能电池材料的设计与研究，以及太阳能电池器件的制备与表征，在提升太阳能电池光电转换效率与稳定性方面取得了一系列有影响的研究成果。近五年来，以第一作者在Advanced Materials（ESI高被引）、ACS Nano、ACS Applied Materials & Interfaces等国内外高水平期刊上发表SCI论文10余篇。
三、主要研究方向
研究方向一：光电转换效能与多尺度管理
本方向聚焦光与物质相互作用的物理机理及其在能源与信息领域的应用。研究涵盖两大主线：在能源领域，重点研究太阳能全光谱利用中的光-电-热多元能质耦合机制，通过揭示分频、聚光及热质输运过程中的多物理场效应，构建能质传递动态协同方法，并开发追日型光伏、光伏农业等创新系统，提升太阳能综合转化效率。在信息材料与器件领域，结合密度泛函理论计算与实验，探究低维光电材料的缺陷调控、等离激元效应及载流子动力学行为，为设计高性能光子开关和超灵敏传感器提供理论依据；同时研究高功率半导体器件的热管理机制，解决散热瓶颈，为新一代光电器件的设计与集成提供支撑。
研究方向二：智能光子技术与系统
本方向致力于光子的“产生”、“操控”与“感知”全技术链创新。研究内容包括高性能半导体激光器（如可调谐窄线宽芯片）与先进固态激光器的设计与制备，为核心系统提供优越的光源。在此基础上，重点探索光的能量与信息属性应用：一方面发展激光供能、激光音频、激光医疗等系统技术，实现能量的无线传输与特定功能的非接触作用；另一方面，深入研究新型光纤传感技术，利用分布式光纤传感实现对温度、应变、振动等参量的高精度、大范围监测，服务于基础设施健康诊断与周界安防。最终目标是构建从核心光源到前沿应用的智能光电子系统解决方案。
四、主要研究成果
1. 代表性论文（部分）
[1] Qingyun Xian, Hui Lv, Yucheng Yao, et al. High Power 1.55μm Buried Heterojunction Distributed Feedback Laser with Linewidth less than 200kHz, Applied Optics, 61(36):10633-10636, 2022.
[2] Qingyun Xian, Hui Lv, Yucheng Yao, et al. Fabrication and Application of 1653.7 nm Methane Sensor, IEEE Photonics Journal, 14(5): 1-6, 2022.
[3] Zhezhi Liu, Hui Lv, Yue Hu, et al. A review of modeling of luminescent coupling effect in multi-junction solar cell based on diode equation, International Journal of Low-Carbon Technologies, 16(4): 1519-1528, 2021.
[4] Yu Han, Yiwen Ou, Hui Lv, et al. A high-sensitivity multiplexing scheme of FBG sensors based on multi-channel FSI-FCRD technology. Sensors and Actuators A: Physical, 388: 116432, 2025.
[5] Yihao Zhang, Chenggang Guan, Wenxiu Chu, et al. Optimal I–V Curve Scan Time for a GaAs Laser Power Converter. Photonics, 10(7):762, 2023.
[6] Junzhu Ye, Chenggang Guan, Puchu Lv, et al. 780 nm Narrow Linewidth External Cavity Diode Laser for Quantum Sensing，Sensors 2024, 24, 7237. Sensors, 24(22): 7237, 2024.
[7] Xiong Xie, Yiwen Ou, Jie He, et al. Amplified frequency-shifted interferometry fiber loop ringdown glucose sensors using side-polished fiber. Optical Fiber Technology, 84:103747, 2024.
[8] Zuozhun Xie, Yiwen Ou, Chunfu Cheng, et al. An alternative demodulation method for fiber Bragg grating temperature sensors using space-domain fiber cavity ringdown. IEEE Sensors Journal, 23(20):24601-24607, 2023.
[9] Zhongsheng Zhai, Jinxia Huang, Xin Yu, Qinghua Lv, et al. High uniformity Bessel beams with angle-controllable steering. Optical Express, 32:33811-33829, 2024.
[10] Hongyan Shi, Lu Dai, Qinghua Lv, et al. A low heat release cladding pump coupler. Optics Communications, 574: 131248, 2025.
[11] Xinfang Zhao, Qinghua Lv, Hui Zeng, et al. A Defect Detection Algorithm for Optoelectronic Detectors Utilizing GLV-YOLO. Micromachines, 16:267, 2025.
[12] Yiwen Ou, Jiaxuan Chen, Wenjia Chen, et al. A quasi-distributed fiber magnetic field sensor based on frequency-shifted interferometry fiber cavity ringdown technique. Optics and Laser Technology, 146):107607, 2022.
[13] Chunfu Cheng, Wen Xiao, Yiwen Ou, et al. Displacement measurement of sub-nanometer resolution using space-domain active fiber cavity ring-down technology, Optics and Laser Technology, 158:108815, 2023.
[14] Wen Xiao, Chunfu Cheng, Yiwen Ou, et al. Fiber cavity ring-down displacement sensor with picometre resolution using frequency-shifted interferometry, Sensors and Actuators A-Physical, 353:114233, 2023.
[15] Chunfu Cheng, Zhangyong Yang, Yiwen Ou, et al. Simultaneous Measurement of Gas Composition and Concentration Combined Fiber Cavtiy Ringdown and Frequency-shifted Interferometry. Optical Fiber Technology, 48: 303-307, 2019.
[16] Hu Y, Yao S, Yao Y, Lv H. Performance evaluation and scale optimization of a spectral splitting solar-wind-hydrogen hybrid system. Energy, 314: 134316, 2025.
[17] Hu Y, Li P, Yao Y, et al. Numerical analysis and performance investigation of holographic spectrum-splitting concentrated photovoltaic-thermoelectric hybrid system with phase change material. Energy Conversion and Management, 328: 119571, 2025.
[18] Hu Y, Meng G, Yao Y, Zhang F, Luoshan M. Experimental investigation on the start-up and thermal performance of nanofluid-based pulsating heat pipe. Applied Thermal Engineering, 259: 124857, 2024.
[19] Yuting Long, Yanhua Jia, Chao Zhou, et al. High-performance dual-wavelength polarization optical switch based on a quasi-rectangular octamer meta-structure comprised of Ag@Au nanorods, Journal of the Optical Society of America B, 42 (7):1610-1619, 2025.
[20] Yuting Long, Hong Li, Wenbo Wang, et al. Ultrasensitive detection of Cr(VI) using a novel SERS optical fiber probe modified by dual-functional methimazole, Journal of Alloys and Compounds, 910, 164916, 2022.
[21] Yuting Long, Wenbo Wang, Wenhao Xiong, et al. Hybrid structure design, preparation of Ag-GO SERS optical fiber probe and its chemical, electromagnetic enhancement mechanism, Journal of Alloys and Compounds, 901:163660, 2022.
[22] M. Shao, T. Bie, L.P. Yang, et al. Over 21% efficiency stable 2D perovskite solar cells. Advanced Materials, 34(1):2107211, 2022.
[23] T. Bie, R. Li, X. Gao, et al. Halogen-functionalized hole transport materials with strong passivation effects for stable and highly efficient quasi-2D perovskite solar cells. ACS Nano, 18(34):23615-23624, 2024.
[24] P.Y Ma, T. Bie, Y.F Liu, et al. Zirconium doping to enable high-efficiency and stable CsPbI2Br all-inorganic perovskite solar cells. ACS Applied Materials & Interfaces, 16(1):1217-1224, 2024.
[25] Li Fang, Xu Liu, Jisong Hu, et al. DFT Investigation of 2D MoSiGeN₄/MoSe₂ Heterostructures with High Carrier Mobility: Implications for High-Performance Ultrathin Solar Cells, ACS applied nano material, 7(20):23907–23916, 2024.
[26] Yi Peng, Li Fang, Hui, Lv, et al. A Type-II BiTeCl/SnSe2 Heterostructure with High Photoelectric Conversion Efficiency and Tunable Optoelectronic Properties for Photovoltaic Applications, Langmuir, 40(37):19861-19869, 2024.
[27] Ruizhe Xia, Yi Peng, Li Fang, et al. Electrical field and biaxial strain tunable electronic properties of the PtSe2/Hf2CO2 heterostructure, RSC Advances, 13:26812-26821, 2023.
2. 专利（部分）
(1) 一种高能量电光调Q紫外固体激光器, 发明专利：CN202408254281.5
(2) 基于频移干涉技术的弱光纤光栅反射率的测量方法, 发明专利：ZL 201710596127.8
(3) 一种连续波空间域光纤光栅腔衰荡传感器系统解调方法, 发明专利: ZL 202010667244.0
(4) 基于频移干涉的激光雷达测距测速装置, 发明专利: ZL 202210078745.4
(5) 一种利用铁磷渣制备碳包覆焦磷酸磷酸铁钠的方法. 发明专利：CN202410252281.3
(6) 一种石墨烯/四氧化三锰复合材料及其制备方法. 发明专利：ZL201510852694.6.
(7) 一种镀银光纤拉曼探头及其制备方法. 发明专利：ZL201711182477.6.
(8) 一种镀银光纤拉曼探针及其制备方法和应用. 发明专利：ZL202111570587.6
(9) 一种太阳能聚光器曲面自动检测系统及方法,中国, 发明专利：ZL201711049155.4
3. 科研项目（部分）
(1) 湖北省教育厅优秀中青年科技创新团队项目, 20万.
(2) 国家重点研发计划项目，600万元.
(3) 中国-非洲伙伴研究所交流项目, 30万元.
(4) 湖北省重点研发计划项目, 100万元.
(5) 湖北省科技厅重点研发计划项目, 30万元.
(6) 湖北省科技厅重点研发计划项目, 30万元.
(7) 湖北省引进国外人才和智力项目， 20万.
(8) 武汉市重点研发计划项目， 50万元.
(9) 国家自然科学基金面上项目1项，82万元.
(10) 国家自然科学基金青年项目1项，24万.
(11) 湖北省科技厅国际科技合作项目, 30万.
(12) 湖北省教育厅青年人才项目, 2万.
(13) 湖北省自然科学基金青年项目, 5万.
(14) 武汉市自然科学基金聚力计划, 30万.
(15) 国家自然科学基金委员会青年项目1项，25万；
(16) 湖北省自然科学基金联合基金项目1项，20万；
(17) 半导体光电子技术开发，江苏华兴激光公司，175万元.
(18) 激光光电话技术合作项目，华为公司，130万元.
(19) 基于工业互联网通信芯片检测技术研究，横向项目，60万.
(20) 量子级联激光器的热管理研究, 厦门网管智能科技有限公司, 5万.
4. 奖励奖项
(1) 湖北省技术发明奖，湖北省科技厅，二等奖，2020.
(2) 中国产学研合作创新成果奖，国家科技部和国家科技奖励工作办公室，2021.
(3) 湖北省科技进步奖，湖北省科技厅，二等奖，2022.
(4) 湖北省高价值专利优秀奖，湖北省专利局，优秀奖，2021.
(5) 世界可持续能源技术协会发明奖，世界可持续能源技术协会，2016.
(6) 43届日内瓦国际发明奖，日内瓦共和国与州政府，特别金奖，2015.
(7) 中国传感器创新创业大赛，中国仪器仪表学会，华中赛区创新设想组二等奖，2021.
(8) 全国大学生集成电路创新创业大赛，工业和信息化部人才交流中心，一等奖，2021.
(9) 第九届全国大学生物理实验竞赛，全国大学生物理实验竞赛组委会，二等奖，2023.
(10) 第十三届全国大学生光电设计竞赛, 全国大学生光电设计竞赛委员会，华中赛区二等奖，2025.
(11) 湖北省科技进步奖，湖北省科技厅，二等奖，2024.
(12) 科技进步奖，中国腐蚀与防护学会，二等奖，2025.
