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二维黑磷的光电特性及光电器件研究进展

发光学报 2023年第6期44卷 995-1005页

作者：李黎嘉丛春晓复旦大学信息科学与工程学院上海200433

中波长红外(Mid-wavelength infrared,MWIR)光电器件可用于热成像、光通信和气体传感等多个领域。二维黑磷(Black phosphorus,BP)在中波长红外范围显示出独特的优点,其所有厚度下都具有直接带隙和高迁移率的特点使其在中红外光电器件应... 详细信息

中波长红外(Mid-wavelength infrared,MWIR)光电器件可用于热成像、光通信和气体传感等多个领域。二维黑磷(Black phosphorus,BP)在中波长红外范围显示出独特的优点,其所有厚度下都具有直接带隙和高迁移率的特点使其在中红外光电器件应用方面具有很大的潜力。由于皱褶的晶格结构,黑磷有较强的面内各向异性,可应用于线偏振光电器件。此外,黑磷通过掺杂、应力调控和异质堆叠等多种方式可以实现室温下中红外波段范围内的各种功能性光电器件。本文综述了黑磷的晶体和能带结构及其各向异性的光学性质,并结合近年来在偏振方向敏感的光电探测器和光谱可调控等功能性光电器件方面的应用研究进展,总结了该材料在实际应用中的主要优势和面临的重要问题。最后对二维黑磷在中红外光电器件应用领域的发展趋势进行了展望。

关键词：黑磷二维材料中波长红外光电器件

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空芯光纤气体传感气室的优化设计

光学学报 2012年第2期32卷 281-286页

作者：周佳琦陆维佳孙帮山石艺尉复旦大学信息科学与工程学院上海200433

波导式光学吸收腔在气体和液体浓度测量等领域有广泛的应用前景。空芯光纤作为光学吸收腔具有很多优点。空芯光纤的参数与传感系统的性能有直接的关系。提出了一种能同时考虑空芯光纤的损耗和系统信噪比的数学模型。从理论上分析了光纤... 详细信息

波导式光学吸收腔在气体和液体浓度测量等领域有广泛的应用前景。空芯光纤作为光学吸收腔具有很多优点。空芯光纤的参数与传感系统的性能有直接的关系。提出了一种能同时考虑空芯光纤的损耗和系统信噪比的数学模型。从理论上分析了光纤的长度、内径、目标气体浓度以及输入光场能量分布等因素对传感系统信号输出强度和灵敏度的影响。给出的最优化参数为提高系统灵敏度和补偿系统误差提供了参考。

关键词：光学器件空芯光纤优化设计吸收光谱传感信噪比

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基于表面等离子体共振原理的空芯光纤传感器

光学学报 2012年第6期32卷 232-237页

作者：赵华新蒋永翔罗天穹朱晓松石艺尉复旦大学信息科学与工程学院上海200433

设计了一种基于表面等离子体共振原理,使用空芯光纤作为光波导、外表面镀金属膜的光学材料圆柱体作为探头的新型折射率传感器。通过建立光学模型进行分析,在理论上推导出了这种传感器的传输光谱损耗公式,并针对该传感器在不同的光纤长... 详细信息

设计了一种基于表面等离子体共振原理,使用空芯光纤作为光波导、外表面镀金属膜的光学材料圆柱体作为探头的新型折射率传感器。通过建立光学模型进行分析,在理论上推导出了这种传感器的传输光谱损耗公式,并针对该传感器在不同的光纤长度、探头材料、检测物质折射率等参数设置下的检测性能进行了分析,获得了各种参数对其性能的影响。由于该传感器可针对不同折射率的检测物质灵活地更换合适探头材料,相对于传统的表面等离子体共振光纤传感器,在易用性和性价比等方面具有更好的应用价值。

关键词：传感器光纤光学表面等离子体共振空芯光纤

金纳米棒饱和吸收体1μm被动调Q固体激光器

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中国激光 2017年第7期44卷 214-218页

作者：黄海涛李敏金琳王辉刘翩沈德元江苏师范大学物理与电子工程学院江苏徐州221116 江苏省先进激光材料与器件重点实验室江苏徐州221116 复旦大学光科学与工程系上海200433

受表面等离激元共振效应的影响,金纳米棒饱和吸收体具有饱和吸收宽带可调、非线性响应时间快等特点,且便于与各种激光谐振腔整合,是一种有潜力的宽波段饱和吸收体材料。报道了一种基于金纳米棒饱和吸收体的1μm波段被动调Q固体激光器。... 详细信息

受表面等离激元共振效应的影响,金纳米棒饱和吸收体具有饱和吸收宽带可调、非线性响应时间快等特点,且便于与各种激光谐振腔整合,是一种有潜力的宽波段饱和吸收体材料。报道了一种基于金纳米棒饱和吸收体的1μm波段被动调Q固体激光器。将金纳米棒溶液旋涂于输出镜上,并将其作为可饱和吸收体构建到激光谐振腔中,在LD端面抽运Nd:YVO_4激光器中实现了1064nm被动调Q运转。在抽运功率为7.5 W时获得了平均输出功率为540mW,最小脉冲宽度为138ns,重复频率为602kHz的脉冲激光输出。

关键词：激光器金纳米棒被动调Q 1μm波段

一种基于三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器的设计与研究

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物理学报 2022年第4期71卷 118-128页

作者：王晓凯李建设李曙光郭英孟潇剑汪国瑞王璐瑶李增辉赵原源丁钰鑫燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室室、河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

本文提出了一种基于非对称三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器.该器件主要是由位于光纤中心的可提供基模和高阶模传输的中心纤芯和分别位于中心纤芯两侧的可提供基模传输的2个旁芯构成.根据光耦合理论,在输入端对3个纤芯分别输入LP_(01)... 详细信息

本文提出了一种基于非对称三芯光子晶体光纤的宽带模分复用器.该器件主要是由位于光纤中心的可提供基模和高阶模传输的中心纤芯和分别位于中心纤芯两侧的可提供基模传输的2个旁芯构成.根据光耦合理论,在输入端对3个纤芯分别输入LP_(01)模式的光,在传输过程中左旁芯的LP_(01)模式的光将逐步向中心纤芯耦合并转换为LP_(21)模式传输,而右旁芯中的LP_(01)模式的光则逐步耦合并转换为中心纤芯中的LP_(31)模式来传输.通过对光纤结构的优化设计和光纤长度的选择,使得在输出端同时完成旁芯LP_(01)模向中心纤芯LP_(21)和LP_(31)模的最佳转换,从而实现LP_(01)、LP_(21)和LP_(31)3种模式的光在中心纤芯中的复用.反之,若将该器件的输出端用作输入端则可以实现中心纤芯中3种模式的光向3个纤芯的解复用.本文利用有限元法和光束传播法进行了优化设计和仿真,并将光耦合理论与超模理论相结合进行了分析计算,结果表明在1.49—1.63μm的波段下,该器件插入损耗最高为0.72 dB,在中心波长1.55μm处器件插入损耗为最低值0.543 dB,远低于大家普遍采用的1 dB插入损耗的评价标准.较低的插入损耗也为级联型多芯光子晶体光纤模分复用器设计提供了可能.与现有的模分复用方案相比,该器件的集成性更高,受外界影响更小,与多芯空分复用光纤搭配使用,可以更好地提高模式转换效率和模式纯度,降低耦合复杂度,拓展通信容量.

关键词：模分复用器光子晶体光纤插入损耗超模

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新型掺偶氮苯聚合物的取向增强及全息存储

物理学报 2011年第5期60卷 316-322页

作者：谢茹胜赵有源复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系上海200433 福建生物工程职业技术学院福州350002

研究一种新型的并列式的高密度存储材料ADPA-PVK-PBA-TNF聚合物薄膜.在非吸收区用光抽运测试法研究了薄膜光致双折射,获得光致双折射变化值Δn=1.3×10-3,分析了该聚合物薄膜光致取向增强的物理和化学机理.探讨了抽运光对光致双折射的... 详细信息

研究一种新型的并列式的高密度存储材料ADPA-PVK-PBA-TNF聚合物薄膜.在非吸收区用光抽运测试法研究了薄膜光致双折射,获得光致双折射变化值Δn=1.3×10-3,分析了该聚合物薄膜光致取向增强的物理和化学机理.探讨了抽运光对光致双折射的增强和抑制效应.在此基础上初步实现了多重角度复用信息存储、获得了较为清晰的全息存储图像.并讨论了图象存储的增强/抑制效应,利用这种效应可对存储图像处理或删除.

关键词：掺杂偶氮苯聚合物薄膜光致双折射光全息存储光致取向增强

基于戟形人工表面等离激元的紧凑型宽带外抑制带通滤波器

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物理学报 2023年第6期72卷 96-103页

作者：孙淑鹏程用志罗辉陈浮李享成武汉科技大学信息科学与工程学院武汉430081 武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

提出了一种基于戟形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)的具有宽频带外抑制特性的紧凑型宽带带通滤波器.设计的滤波结构是通过在基板底层蚀刻周期性的戟形槽和在顶层加载带有月牙形贴片的微带到槽线过渡结构实现... 详细信息

提出了一种基于戟形人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)的具有宽频带外抑制特性的紧凑型宽带带通滤波器.设计的滤波结构是通过在基板底层蚀刻周期性的戟形槽和在顶层加载带有月牙形贴片的微带到槽线过渡结构实现的.与传统的I形SSPPs相比,戟形SSPPs具有更好的慢波特性,基于戟形SSPPs设计的带通滤波器可以实现更紧凑的结构.设计的滤波器通带的上下截止频率可以分别通过调整SSPPs结构和微带到槽线过渡结构来调节.仿真结果表明,宽带带通滤波器中心频率为2.85 GHz,相对带宽为130%,通带内的回波损耗优于–10 dB,在5.6-20.0 GHz之间具有极强的–40 dB带外抑制.设计的宽带带通滤波器结构尺寸紧凑,仅为1.08λ_(g)×0.39λ_(g),其中λ_(g)是中心频率处的波长.为了验证宽带带通滤波器的有效性,采用传统的印刷电路板技术加工了宽带带通滤波器.测量结果与仿真结果吻合较好,验证了设计的可行性.本文所提出的宽带带通滤波器显示了在微波频率下开发SSPPs功能器件和电路的良好前景.

关键词：人工表面等离激元宽带带通滤波器微带到槽线过渡结构

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基于等效电路模型的钙钛矿太阳电池效率损失机理分析

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物理学报 2021年第9期70卷 398-408页

作者：徐婷王子帅李炫华沙威浙江大学信息与电子工程学院现代光学仪器国家重点实验室杭州310027 香港大学电机电子工程系香港999077 西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室西安710072

理解并量化影响钙钛矿太阳电池效率的因素,对研发高性能器件尤为重要.目前,太阳电池普遍认可的三大损失为光学损失、欧姆损失和非辐射复合损失.其中,非辐射复合包括体复合和表面复合,已被证明是制约电池效率提升的决定性因素.本文提出... 详细信息

理解并量化影响钙钛矿太阳电池效率的因素,对研发高性能器件尤为重要.目前,太阳电池普遍认可的三大损失为光学损失、欧姆损失和非辐射复合损失.其中,非辐射复合包括体复合和表面复合,已被证明是制约电池效率提升的决定性因素.本文提出了一种分析电池伏安特性曲线的等效电路模型,能对上述损失机制进行全面描述,并通过与漂移-扩散模型及实验结果的对比,证实了电路模型的可靠性,拟合误差在2%以内.根据该模型,可以准确判断电池内的主导复合机制,并可从实际电池伏安曲线中提取不同效率损失对应的物理参数,绘制电压扫描过程中各机制随电压的演化曲线,从而理解效率损失的物理机理.该模型从电路角度分析了不同损失机制对电池工作特性的影响,有助于定位提高效率的关键点,是一个较全面的钙钛矿太阳电池仿真分析工具.

关键词：钙钛矿太阳电池等效电路模型体复合表面复合

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面向类脑计算的低电压忆阻器研究进展

物理学报 2024年第20期73卷 131-155页

作者：贡以纯明建宇吴思齐仪明东解令海黄维凌海峰南京邮电大学材料科学与工程学院有机电子与信息显示国家重点实验室南京210023

忆阻器是非易失性存储器和神经形态计算的优秀候选者.电压调制作为其关键性能策略,是获得纳瓦超低功耗、飞焦超低能耗工作的基础,有助于打破功耗墙、突破后摩尔时代算力瓶颈.然而基于高密度集成忆阻器阵列的类脑计算架构还需重点考虑开... 详细信息

忆阻器是非易失性存储器和神经形态计算的优秀候选者.电压调制作为其关键性能策略,是获得纳瓦超低功耗、飞焦超低能耗工作的基础,有助于打破功耗墙、突破后摩尔时代算力瓶颈.然而基于高密度集成忆阻器阵列的类脑计算架构还需重点考虑开/关比、高速响应、保留时间和耐久性等器件稳定性参数.因此如何在低电场下实现离子/电子的高效、稳定驱动,构筑电压低于1 V的低电压、高性能忆阻器成为了当前实现类脑计算能效系统的关键问题.本文综述了近年来面向类脑计算的低电压忆阻器的研究进展.首先,探讨了低电压忆阻器的机制,包括电化学金属化机制和价态变化机制.在此基础上,系统总结了各材料体系在低电压忆阻器中的优势,涵盖了过渡金属氧化物、二维材料和有机材料等.进一步围绕材料工程、掺杂工程、界面工程提出了相应的低电压忆阻器实现策略,最后,展望了基于低电压忆阻器的类脑功能模拟及神经形态计算应用,并对现存问题和未来研究方向进行了讨论.

关键词：忆阻器低电压类脑计算

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