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基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器

光子学报 2023年

作者：张晓健张权兰桂莲骆鹏韦玮重庆大学资源与安全学院煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室

针对单层硼烯吸光效率低的难题，提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件，通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式，深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明，所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯... 详细信息

针对单层硼烯吸光效率低的难题，提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件，通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式，深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明，所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率，相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度，将器件在x和y偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%，对应共振吸收波长为1 550 nm和1 607 nm。此外，通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点，可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。

关键词：硼烯塔姆等离激元近完美吸收器近红外波段各向异性光学材料

基于主-客体型金属-有机框架材料的可调谐非线性光学性能

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Science China Materials 2021年第3期64卷 698-705页

作者：李鸿钧张琳何桦浚杨雨崔元靖钱国栋 State Key Laboratory of Silicon Materials Cyrus Tang Center for Sensor Materials and ApplicationsSchool of Materials Science and EngineeringZhejiang UniversityHangzhou310027China

本文通过采用原位自组装工艺将线形有机染料分子组装在具有一维孔道的金属-有机框架材料(MOFs)中,成功制备了基于主-客体系的复合晶态材料.MOFs的高度有序微孔结构赋予线形染料分子以强烈的限域作用,促使染料分子一维定向排列,从而实现... 详细信息

本文通过采用原位自组装工艺将线形有机染料分子组装在具有一维孔道的金属-有机框架材料(MOFs)中,成功制备了基于主-客体系的复合晶态材料.MOFs的高度有序微孔结构赋予线形染料分子以强烈的限域作用,促使染料分子一维定向排列,从而实现材料的光学性能各向异性.相比于无限域染料分子,该复合材料展示出显著增强的双光子发光性能(TPL),并利用MOFs单晶晶面形成的天然谐振腔实现了近红外波段的双光子激光(TPPL).MOFs孔道中极性染料分子的有序组装使该复合晶体产生二阶/三阶非线性光学响应,获得了强的二次谐波(SHG)和三次谐波(THG)效应.在800–1500 nm范围内调谐激发波长,该材料展示出激发波长依赖的非线性光学响应调谐性能,获得TPL、TPPL、SHG和THG的多重非线性光学性能.上述结果为未来设计高效的非线性光学器件开辟了一条简单有效的途径.

关键词：非线性光学性能定向排列染料分子框架材料三次谐波微孔结构近红外波段无限域

基于等离激元晶格和间隙模式构建双共振超构表面及其光与物质相互作用增强研究

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Science China Materials 2021年第12期64卷 3007-3016页

作者：林丽敏薛建材徐昊飞赵骞张文博郑雅芹吴琳周张凯 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies School of PhysicsSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China Institute of High Performance Computing A*STAR(Agency for ScienceTechnology and Research)1 Fusionopolis WayConnexisSingapore 138632Singapore

克服光子结构中只有单个可控共振模式的问题对于增强光-物相互作用和实现先进光子器件具有重要意义.然而,由于模式调控的可调范围有限、电场增强的空间分布差异或模式激发具有偏振依赖等因素的限制,构建可调的多共振的光子结构一直受到... 详细信息

克服光子结构中只有单个可控共振模式的问题对于增强光-物相互作用和实现先进光子器件具有重要意义.然而,由于模式调控的可调范围有限、电场增强的空间分布差异或模式激发具有偏振依赖等因素的限制,构建可调的多共振的光子结构一直受到限制.为了克服这些局限,本文将等离激元表面晶格共振模式和间隙等离激元模式相结合,构建了一种双共振超表面体系,该体系具有覆盖可见光到近红外波段的光谱可调范围以及良好的电场增强空间重叠性的特点.为了证明该双共振超构表面的优势,我们研究了该体系的二次谐波效应,发现该双共振超构表面的二次谐波转化效率比以往等离激元体系效率高1–3个数量级.以上结果显示,我们的发现为制备基于多模式共振光子结构的功能化器件提供了一个有效方案.

关键词：双共振等离激元空间重叠可调范围二次谐波光子器件近红外波段共振模式

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近红外波段ETM^+影像的积雪提取方法

测绘科学 2017年第11期42卷 41-46页

作者：姜萍王晓威新疆气象服务中心乌鲁木齐830002 中国地质大学(武汉)信息工程学院武汉430074

针对提高积雪信息提取精度的要求,为了消除积雪覆盖的结冰水体、薄雪覆盖区以及山体阴影等对于积雪提取的影响,以Landsat-7ETM+为数据源,对近红外波段在积雪信息提取中的优越性进行了探索,提出了一种基于近红外波段和归一化差分积雪指... 详细信息

针对提高积雪信息提取精度的要求,为了消除积雪覆盖的结冰水体、薄雪覆盖区以及山体阴影等对于积雪提取的影响,以Landsat-7ETM+为数据源,对近红外波段在积雪信息提取中的优越性进行了探索,提出了一种基于近红外波段和归一化差分积雪指数的积雪提取方法。对典型实验区进行了对比实验分析,结果表明,本文算法能有效减少在结冰水体、薄雪覆盖区以及山体阴影等区域的漏分、误分像元数,获得比SNOMAP算法更佳的积雪识别效果,提高积雪提取的准确性。

关键词：积雪提取近红外波段归一化差分积雪指数 SNOMAP算法

基于CARS算法的湖滨绿洲土壤表层有机碳估算

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环境科学与技术 2022年第8期45卷 218-225页

作者：孟珊李新国焦黎新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 新疆干旱区湖泊环境与资源实验室新疆乌鲁木齐830054

文章以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,将实测的土壤有机碳含量数据与土壤高光谱数据结合,对原始光谱R进行数学变换及微分变换,应用竞争自适应重加权采样(CARS)筛选特征波段,并采用其筛选的特征波段构建BP神经网络模型估算土壤表层有机... 详细信息

文章以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,将实测的土壤有机碳含量数据与土壤高光谱数据结合,对原始光谱R进行数学变换及微分变换,应用竞争自适应重加权采样(CARS)筛选特征波段,并采用其筛选的特征波段构建BP神经网络模型估算土壤表层有机碳含量。结果表明:(1)研究区土壤表层有机碳含量范围在0.80~63.15 g/kg,平均值为17.57 g/kg,变异系数为71.48%,呈中等变异性。(2)CARS算法将建模输入波段压缩至全波段数目的2.76%以下,R、R′、1/R、(1/R)′、log(1/R)、log(1/R)′、1/log R、(1/log R)′光谱形式下筛选的特征波段,较多集中于近红外长波1500~2500 nm与可见光波段380~760 nm;R″、(1/R)″、log(1/R)″、(1/log R)″光谱形式下筛选的特征波段,较多集中于近红外波段760~2500 nm。(3)二阶微分变换构建的CARS-BP估算模型精度优于一阶微分,R″-CARS-BP估算效果最好,训练集和验证集R2分别为0.81、0.83,RPD分别为2.30、2.45,RMSE分别为5.75、4.89 g/kg。

关键词：土壤有机碳含量近红外波段竞争自适应重加权采样 BP神经网络湖滨绿洲

基于双光栅和柱透镜的高分辨率近红外微型光谱仪

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1144-1150页

作者：吴婧仪周哲海赵爽闵昆龙李慧宇北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京航天测控技术有限公司北京100041

因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大... 详细信息

因为便携、低成本、集成化等优势,微型光谱仪已经成为光谱仪技术发展的重要趋势,其中工作波段在近红外的微型光谱仪,在光纤传感和解调、光纤通信等领域有着非常广泛的应用。但目前的近红外微型光谱仪普遍存在分辨率低、成本高、体积大不便于携带等问题,为此,提出了一种独特的基于双光栅和柱透镜的微型光谱仪结构,开展了理论和实验研究。相对于传统的微型光谱仪结构,新的设计主要有三个特征:使用光纤代替入射狭缝,以减少光能损失;采用双光栅将光束进行二次衍射;使用柱透镜以改变线阵CCD阵列表面的成像尺寸。首先,利用Zemax软件进行了光学设计和仿真分析,光谱范围为1525~1570 nm,光学系统结构在66 mm×40 mm×24 mm的体积范围内,光谱分辨率理论上达到0.2 nm,比未加柱透镜的结构提升了2.5倍。然后,根据理论分析,选购了合适的光电器件进行了系统封装,与匹配的电路模块结合,实现了微型光谱仪的光谱检测功能。光谱仪的光学系统安装在66 mm×40 mm×30 mm的体积范围内,实际测量的光谱分辨率为0.215 nm,与理论结果较为吻合。进一步地,搭建了一套基于该微型光谱仪的光纤光栅温度传感测量系统,该微型光谱仪作为信号解调仪,选择了四个中心波长分别为1534、1538、1542和1545 nm的光纤光栅作为传感器,温度在0~50℃范围内以1℃为间隔连续变化,最终实现了温度实时测量和信号解调,系统温度灵敏度分别达到9.58、9.68、9.69和9.6 pm·℃^(-1),验证了该微型光谱仪的高分辨率和高可靠性。研制的微型光谱仪的子组件可以固定在外壳上,系统内部无可移动元器件,体积小、分辨率高、稳定性好,可应用于其他诸如物质浓度分析、传感信号测量等需要高分辨光谱分析的场合。

关键词：微型光谱仪双光栅柱透镜高分辨率近红外波段

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近红外波段石英晶体旋光率的测试研究

仪器仪表学报 2010年第4期31卷 951-955页

作者：张昕明叶红安窦寅丰柳春郁朱勇黑龙江大学电子工程学院哈尔滨150080

具有自然旋光性的石英晶体是最重要的光学材料之一。在利用其进行实验研究和设计制作光学元器件时,准确地知道石英晶体在所使用波长下的旋光率是必要条件。目前,还没有资料给出石英晶体在近红外波段的旋光率。设计了利用可调谐激光器和... 详细信息

具有自然旋光性的石英晶体是最重要的光学材料之一。在利用其进行实验研究和设计制作光学元器件时,准确地知道石英晶体在所使用波长下的旋光率是必要条件。目前,还没有资料给出石英晶体在近红外波段的旋光率。设计了利用可调谐激光器和双光路检测方法构成的测试系统,准确地测得了石英晶体在850nm、1310nm和1550nm三个波段的旋光率。利用实验数据求得了Sellmeier方程中的常数,并构建了近红外波段的Sellmeier方程。由该方程给出的旋光色散曲线,在上述3个波段均与实验曲线很好吻合,并与光学手册中1342nm和794nm对应的旋光率完全一致,证明了实验结果的可靠性。实验结果为今后石英晶体在近红外波段的实际应用提供了数据支持。

关键词：晶体光学石英晶体旋光率近红外波段 Sellmeier方程

基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器（特邀）

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光子学报 2023年第10期 57-68页

作者：张晓健张权兰桂莲骆鹏韦玮重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆大学资源与安全学院煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室

关键词：硼烯塔姆等离激元近完美吸收器近红外波段各向异性光学材料

基于分子间电荷转移效应的P3HT∶Y6基可近红外响应有机光电倍增探测器

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光学学报 2024年第4期44卷 90-98页

作者：胡依凡滑羽璐冀婷石林林崔艳霞李国辉太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024

通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性... 详细信息

通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al_(2)O_(3),极大降低了器件的暗电流,将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al_(2)O_(3)修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%,比探测率为5.6×10^(11)Jones;1310 nm处器件的外量子效率为80.4%,比探测率为5.13×10^(10)Jones。

关键词：探测器分子间电荷转移近红外波段有机光电倍增探测器双向偏压界面修饰