1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100096
2 光电测试技术与仪器教育部重点实验室，北京 100016
发光层中载流子的平衡以及拓宽的激子分布对于制备高性能白光有机发光二极管(WOLEDs)至关重要。采用蓝光热激活延迟荧光(TADF)分子DMAC-DPS、绿光磷光分子Ir (ppy)2(acac)和红光磷光分子RD071制备了基于激基复合物主体的TADF/磷光杂化WOLEDs。在发光层中引入TCTA:DPEPO激基复合物作为主体不仅平衡了电荷和空穴传输，拓宽了激子复合区，并构建蓝-绿-红发光层之间级联式激子能量传递，有效提升了激子利用率，降低了器件的效率滚降。通过调控发光层中载流子平衡及激子分布，白光器件的最大电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.1 cd·A−1、36.4 lm·W−1和17.5%，并且在1000 cd·m−2亮度下依旧保持在26.6 cd·A−1、18.2 lm·W−1和12.3%，对应色坐标(CIE)和显色指数(CRI)分别为(0.451,0.428)和88。值得注意的是，在1000~5000 cd·m−2亮度范围内，CIE变化仅为(0.006, 0.004)，表现出优异的色稳定性。同时，通过单极性主体和双极性主体的对比，阐明了双极性主体中载流子复合及激子能量传递机制。最终，通过器件传输层的优化进一步降低了器件的工作电压，提升了载流子平衡性，器件EQE及PE分别提升至19.3%和52.6 lm·W−1，并保持了高的显色指数(CRI=90)及良好的色稳定性。
有机发光二极管 激基复合物主体 载流子传输 激子复合区 能量传递 organic light-emitting diodes exciplex host carrier transport exciton recombination regions energy transfer 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230222
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230229
1 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
2 生物医学检测技术及仪器北京实验室,北京 100192
研究了一种基于超材料结构的红外热探测器，该探测器利用光学超材料的局域场增强效应和热释电材料的温度敏感特性，实现对红外辐射的探测。利用有限元分析方法，研究了超材料吸收器的红外吸收特性和电磁场特性，分析了超材料吸收器与热释电材料（LiTaO3）耦合结构的热学性能。结果表明，设计的超材料吸收器，可在3~15 μm范围内调制峰值波长（主要覆盖大气窗口（8~14 μm）），吸收率可达99.9%，带宽范围为0.2~1.0 μm。当探测器的尺寸为23 μm×23 μm时，探测器稳态温度升高量为0.311 K，与类似工作相比，温度提升了约21倍。改进的红外热探测器具有显著的温度响应，适用于大规模像元级非致冷中远红外波段的热成像与传感应用。
红外热探测器 超材料吸收器 有限元分析 热释电材料 infrared thermal detectors metamaterial absorber finite element analysis pyroelectric materials
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心，北京 100016
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100016
3 华北光电技术研究所，北京 100015
双波段红外探测可对复杂的红外背景进行抑制，在军用目标识别、医疗诊断和污染监测等方面有重要应用价值。基于二类超晶格的双波段红外探测器在成本和性能方面具有很大的优势，成为新型红外探测器领域的研究热点。然而其暗电流和串扰会极大地影响双波段红外探测器的性能。因此，设计了nBn结构的InAs/GaSb超晶格中/长波双波段红外探测器，通过仿真比较不同结构的器件在不同偏压下的中波/长波通道的响应率和暗电流大小，分析势垒层厚度、吸收层厚度、不同区域的掺杂对暗电流和串扰的影响，从而得到最佳的模型参数达到减小暗电流和降低串扰的效果。仿真结果显示：nBn结构的中/长波双波段红外探测器在77 K下，中波通道的暗电流密度为4.5×10−5 A·cm−2，在0.3 V偏压下，2 µm处的峰值量子效率为64%，探测率可以达到3.9×1011 cm·Hz1/2·W−1；长波通道的暗电流密度为1.3×10−4 A·cm−2，在−0.3 V的偏压下，5.6 µm处的峰值量子效率为48%，探测率可以达到4.1×1011 cm·Hz1/2·W−1。相关结论可为器件设计和加工提供参考。
红外探测器 双波段 nBn InAs/GaSb超晶格 暗电流 infrared detector dual-band nBn InAs/GaSb superlattice dark current 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220837
1 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 100016
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室，北京 100016
3 北京信息科技大学 广州南沙光子感知技术研究院，广东 广州 511462
面向毛细管微反应器固相状态检测需求，提出了一种激发微管腔回音壁谐振的光纤楔形端面耦合器。建立了光纤楔形端面耦合模型，通过理论研究楔形端面与微管腔倏逝场耦合原理，仿真模拟楔形端面光场分布情况，并分析了光纤楔形端面与微管腔耦合谐振的光谱特征。研磨制备耦合器件，搭建实验系统进行实验验证。实验采集到洛伦兹凹谷型耦合谐振谱，与理论仿真分析相一致。谐振谱1563.074 nm波长附近的自由光谱范围约为1.734 nm，Q值约为6.15×103。所提出的光纤楔形端面耦合器具有较好的器件鲁棒性，耦合谐振结构简单，易于器件集成和小型化。
回音壁模式 毛细管 光纤耦合器 楔形端面 whispering gallery mode capillary fiber optical coupler wedge end-face 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220851
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心，北京 100016
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192
3 中国空间技术研究院 北京卫星制造厂有限公司，北京 100094
以多元金属纳米薄膜（金、银）为基底，利用飞秒激光加工技术制备得到多元等离子体纳米结构，并研究了其局域表面等离子体共振效应（ Local Surface Plasmon Resonance，LSPR）和表面增强拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering，SERS）性能。利用时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）软件模拟了不同情况下（单层金膜、金银双层金属薄膜的平面以及阵列结构）的电场分布情况。根据仿真结果，相较于平面金属膜来说，飞秒激光制备的微纳结构阵列附近区域产生电磁场增强，集中在结构边缘处，且其强度变化与预期结果基本保持一致。此外，使用浓度为10−4 M和10−6 M的罗丹明（R6G）溶液进行SERS性能测试。测试的结果表明，单层平面金膜基本没有SERS峰值信号出现，而单层金膜上制备的等离子体纳米结构附近出现峰值信号，双层金属薄膜上制备的等离子体纳米结构展现出更高的SERS峰值信号。多元金属等离子体纳米结构展示出更强的局域表面等离子体共振效应，从而在表面增强拉曼散射、光催化、生物传感等领域具有广泛的应用。
飞秒激光加工 多元等离子体纳米结构 局域表面等离子体共振 表面增强拉曼散射 femtosecond laser processing multiple plasma nanostructures LSPR SERS 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220522
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220505
Author Affiliations
Abstract
1 School of Opto-Electronic Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Key Laboratory of the Ministry of Education for Optoelectronic Measurement Technology and Instrument, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100192, China
We systematically investigate the influence of growth interruption time on the properties of InAs/GaSb type-II superlattices (T2SLs) epitaxial materials grown by molecular beam epitaxy (MBE). X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) are used to characterize the material quality and morphology. The full width at half maximum (FWHM) of the XRD 0th satellite peaks ranges from 32'' to 41'', and the root mean square (RMS) roughness on a 5 μm×5 μm scan area is 0.2 nm. Photoluminescence (PL) test is used to reveal the influence of the growth interruption time on the optical property. Grazing incidence X-ray reflectivity (GIXRR) measurements are performed to analyze the roughness of the interface. The interface roughness (0.24 nm) is optimal when the interruption time is 0.5 s. The crystal quality of T2SLs can be optimized with appropriate interruption time by MBE, which is a guide for the material epitaxy of high performance T2SL infrared detector.
光电子快报（英文版）
2023, 19(3): 155
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of the Ministry of Education for Optoelectronic Measurement Technology and Instrument, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100059, China
A compact Fano resonant temperature sensor composed of a micro-ring resonator (MRR) coupled double-T-shaped waveguide is developed. The coupling gap and coefficient of the device are optimized by the finite difference time domain (FDTD) method. The maximum slope ratio (SR) of the MRR-coupled single-T-shaped waveguide is -2.13 dB/nm. The SR of the double-T-shaped waveguide is -49.69 dB/nm which is 23 times that of the single-T-shaped waveguide. The simulation results show that the temperature sensitivity of optical intensity decreases with increasing temperature in the range from 303.6 K to 343.8 K. The wavelength-temperature sensitivity of the double-T-shaped waveguide microring is 76.5 pm/K. After introducing the double-T-shaped waveguide structure, the device's performance is greatly improved, and the double-T-shaped waveguide has a good application prospect as a temperature sensor.
光电子快报（英文版）
2023, 19(3): 139
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 中国北方化学研究院集团有限公司，北京 100089
拉曼光谱能够反映生物组织的分子结构变化，可用于舌鳞癌组织检测。然而，现有方法仅能够鉴别舌鳞癌组织属性，判断组织是否发生癌变，无法定位舌鳞癌组织拉曼光谱的重要谱带区域。因此，提出一种基于深度学习的舌鳞癌组织拉曼光谱重要谱带区域分割方法。首先，利用光纤拉曼光谱采集设备采集22位病人44块肿瘤组织的拉曼光谱数据，对数据进行预处理、标注，并分为训练集和测试集；然后，建立谱带区域深度卷积神经网络模型，该模型包括三个基本模块，即拉曼光谱特征提取网络、重要谱带推荐网络以及重要谱带回归网络。其中拉曼光谱特征提取网络用于提取舌鳞癌组织光谱特征，重要谱带推荐网络和重要谱带回归网络用于分割舌鳞癌组织光谱的重要谱带区域。实验结果显示，在交并比为0.7的判断标准下，所提方法对舌鳞癌组织重要谱带分割的平均精度为99%。
拉曼光谱 舌鳞癌 卷积神经网络 光谱分割 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0230001
