血压是反映心血管健康状况的重要生理指标，连续而准确的血压监测对于疾病筛查和临床治疗具有重要意义。目前，动脉置管虽然能够提供连续且准确的血压数据，但具有感染、血肿和血管阻塞等风险，因此其应用主要局限于危重症患者。传统袖带式血压计虽然操作简单且无创，却只能进行间歇测量，容易错过短暂的血压波动。因此，如何同时实现无创、连续和高精度测量，仍是血压监测领域面临的重要挑战。

近年来，可穿戴传感技术为无创连续血压监测提供了新的思路。然而，基于光学信号的传感器主要采集皮肤浅层微小血管的血流变化，难以直接反映临床血压测量所关注的肱动脉和桡动脉等血管状态。基于机械形变的传感器通过检测皮肤表面的细微起伏估算血压，容易受到皮肤弹性和外界环境的影响。相比之下，基于超声的传感器能够穿透皮肤和软组织，直接追踪肱动脉和桡动脉的搏动，并通过检测血管直径的细微变化推算血压，为实现无创、连续且准确的血压监测提供了新的可能。

清华大学田禾副教授在最新出版的《半导体学报（英文）》2026年第7期上发表News and views文章“Wearable ultrasound sensors for continuous blood pressure monitoring: Breaking through the limitations of traditional methods”，简短评论了Sheng Xu教授团队于2025年在 Nature Biomedical Engineering 报道的一种新型可穿戴超声血压传感器。该研究团队将原来按照4行5列排列且彼此留有间隙的超声单元，改为由20个单元紧密排列而成的线性阵列，形成宽度为10毫米的连续超声探测区域，能够更稳定地覆盖直径仅为2至5毫米的肱动脉和桡动脉等临床血压监测中重点关注的外周血管。这一设计提高了传感器的对准容差，也为准确追踪血管壁的细微运动提供了基础。

除了优化超声单元的排列方式，该传感器还采用7 MHz的工作频率，在成像清晰度与探测深度之间取得平衡，能够探测皮肤下约25毫米深处的血管。研究团队还加入了500微米厚的银环氧树脂背衬层，用于减少超声单元的残余振动，使血管前壁和后壁的回波信号更加清晰。传感器由此能够捕捉每次心跳引起的血管直径变化，将血管直径变化转换为连续血压数据。传感器的结构改进及其在曲面皮肤上的贴合效果如图1所示。

图1. 可穿戴超声血压传感器的结构与贴肤应用。（a）原有的间隔式超声单元设计。（b）重新设计的20单元线性阵列及背衬层结构。（c）传感器贴合曲面皮肤的效果。图片改编自Zhou等人在 Nature Biomedical Engineering 发表的研究，经Springer Nature授权使用，授权编号为6213330173849。

在提高测量精度的同时，该传感器也兼顾了佩戴舒适性和使用安全性。器件厚度仅约800微米，能够贴合人体不同部位的曲面皮肤，并在多种日常活动中保持稳定。在初始校准准确的前提下，传感器能够在至少一年内保持测量准确性。其声学输出低于5.76 mW/cm²，远低于美国食品药品监督管理局相关标准规定的720 mW/cm²诊断限值。

为验证传感器的临床准确性，研究团队在118名参与者中开展了覆盖日常活动、门诊、心导管实验室和重症监护室的系统性测试。在日常活动中，收缩压、平均动脉压和舒张压的变化趋势一致率均超过93%。门诊测试达到IEEE标准的最高A级，心导管实验室中的测量结果也满足ISO 81060-2标准。在重症监护室中，该传感器与动脉置管进行了最长12小时的连续对照监测，并能够同步捕捉患者的血压变化。

这项技术有望应用于日常健康管理和多种临床场景。在家庭环境中，它可以持续记录体位变化、运动和睡眠过程中产生的血压波动，帮助识别夜间高血压以及传统袖带测量容易错过的短暂异常。在医院中，连续的逐搏血压数据能够为重症监护和治疗调整提供参考。除此之外，长期积累的动脉波形数据还可用于机器学习研究，为个体化心血管健康管理提供支持。

当然，这项技术距离大规模临床应用仍有一定距离。该传感器需要借助袖带式血压计进行初始校准，其测量准确性在较大程度上依赖校准结果。如果初始校准存在误差，后续的连续血压数据也会受到影响。现有测量方法假设校准后的血管硬度保持稳定，但严重心律失常等情况可能改变血管状态，从而影响测量准确性。此次研究虽然纳入了118名参与者，但重症监护室测试仅包括4名患者，仍需开展更大规模的临床验证。此外，系统的功耗、小型化和无线集成也需要进一步优化，才能实现真正独立运行的可穿戴设备。

总体来说，这项成果通过优化超声传感器结构并开展多场景临床验证，使无袖带连续血压监测同时达到IEEE最高A级和ISO标准。它缩小了传统袖带式血压计与有创动脉置管之间的精度差距，为日常健康管理和临床连续监护提供了新的技术路径，也推动可穿戴超声传感器向实际医疗应用进一步迈进。

文章信息：

Zhenghao Xu, Yuhan Zhao, He Tian

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8 突破改进型单行载波光电二极管的带宽-效率瓶颈

随着远程医疗、自动驾驶、虚拟现实等实时应用快速发展，无线通信流量持续增长，传统微波频段日益拥挤。为了实现更高速率、更大容量的数据传输，无线通信正向毫米波、亚太赫兹乃至太赫兹频段拓展。光子辅助太赫兹技术因具有大带宽、频率可调和高稳定性等优势，被认为是未来超高速无线通信的重要方案。

在这类系统中，超高速光电二极管是实现光电转换和太赫兹信号产生的核心器件。然而，现有高频光电二极管长期面临“带宽-效率”折中：为了提高带宽，需要缩小有源区以降低电容和载流子渡越时间；但有源区缩小又会降低光耦合与吸收效率，导致输出功率不足。这一矛盾限制了亚太赫兹光子无线系统的进一步发展。

北京大学王兴军教授课题组在《半导体学报（英文）》2026年第7期发表News and views文章“Breaking the bandwidth-efficiency trade-off in modified uni-travelling-carrier photodiodes”，简短评论了上海科技大学陈佰乐教授及其团队在Nature Photonics上报道的InP基波导集成改进型单行载流子光电二极管（MUTC-PD）研究成果。该工作通过器件结构、电场分布、载流子输运和封装模块的协同优化，实现了高带宽与高效率的同步提升。

该器件的关键创新在于采用整体化波导集成结构，将两级模斑转换器、MUTC-PD核心外延层和共面波导电极单片集成。两级模斑转换器有效改善光纤与波导的模式匹配，并将光高效引入小尺寸有源区，从而兼顾高速响应和高光吸收效率。同时，通过引入高掺杂cliff层增强异质结界面电场，缓解高光电流下的电流阻塞和空间电荷效应；通过优化吸收层厚度平衡电子与空穴响应；并利用BCB介质层降低电极寄生电容，进一步提升高频性能。

实验结果表明，该MUTC-PD实现了高达278 GHz的3 dB带宽；在206 GHz带宽下，外部响应度达到0.81 A/W，带宽—效率积提升至133.5 GHz，突破了波导光电二极管长期存在的性能瓶颈。同时，器件在180 GHz下实现0 dBm射频输出功率，展现出优异的亚太赫兹信号产生能力。进一步地，封装后的MUTC-PD模块在127—185 GHz范围内输出功率超过−5 dBm，并在无需低噪声放大器的条件下，实现54 m无线传输和最高120 Gbps单线路速率。该结果验证了器件在实际亚太赫兹通信系统中的应用潜力，同时有助于降低系统功耗、成本和复杂度。

总体而言，该工作突破了长期存在的带宽-效率折中，为亚太赫兹光子无线通信提供了兼具高速、高效率和实用系统性能的新型器件方案。该成果不仅推动了超高速光电探测器的发展，也为未来高容量无线网络和光电融合信息系统奠定了重要基础。

图1.（a）器件结构示意图；（b, c）不同尺寸器件的频率响应；（d）不同光电流下的电场分布仿真；（e）封装模块在120–220 GHz范围内的频率响应；（f）180 GHz下射频输出功率随光电流变化；（g）150 GHz载波下30-Gbaud QPSK/16-QAM信号的误码率性能；（h）与现有光电二极管的性能对比。

文章信息：

Breaking the bandwidth-efficiency trade-off in modified uni-travelling-carrier photodiodes

Yijun Guo, Xingjun Wang

J. Semicond.  2026, 47(7): 070404  doi: 10.1088/1674-4926/26020029

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