Lihua Ruan 1,4Zhiqin Yin 1,2,3,4Shibing Zhou 1,4Weibo Zheng 1,4,*[ ... ]Shaowei Wang 1,2,3,4,**
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences Shanghai 200083, P. R. China
2 State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, P. R. China
3 Shanghai Engineering Research Center of Energy-Saving Coatings Shanghai 200083, P. R. China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P. R. China
5 Shanghai Tech University, Shanghai 201210, P. R. China
6 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, P. R. China
7 School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
Visual near-infrared imaging equipment has broad applications in various fields such as venipuncture, facial injections, and safety verification due to its noncontact, compact, and portable design. Currently, most studies utilize near-infrared single-wavelength for image acquisition of veins. However, many substances in the skin, including water, protein, and melanin can create significant background noise, which hinders accurate detection. In this paper, we developed a dual-wavelength imaging system with phase-locked denoising technology to acquire vein image. The signals in the effective region are compared by using the absorption valley and peak of hemoglobin at 700nm and 940nm, respectively. The phase-locked denoising algorithm is applied to decrease the noise and interference of complex surroundings from the images. The imaging results of the vein are successfully extracted in complex noise environment. It is demonstrated that the denoising effect on hand veins imaging can be improved with 57.3% by using our dual-wavelength phase-locked denoising technology. Consequently, this work proposes a novel approach for venous imaging with dual-wavelengths and phase-locked denoising algorithm to extract venous imaging results in complex noisy environment better.
Dual-wavelength phase-locked denoising vein visualization enhancement Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(3): 2350033
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 201210
4 上海量子科学研究中心，上海 201315
5 复旦大学 应用表面物理国家重点实验室和物理学系，上海 200438
InP基InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）对近红外光具有高敏感度，使其成为微弱信号和单光子探测的理想光电器件。然而随着先进器件结构越来越复杂，厚度尺寸从量子点到几微米不等，性能越来越受材料中晶格缺陷的影响和工艺条件的制约。采用固态源分子束外延（MBE）技术分别在As和P气氛保护下对InP衬底进行脱氧处理并外延生长晶格匹配的In0.53Ga0.47As薄膜和APD结构材料。实验结果表明，As脱氧在MBE材料质量方面比P脱氧具有明显的优势，可获得陡直明锐的异质结界面，降低载流子浓度，提高霍尔迁移率，延长少子寿命，并抑制器件中点缺陷或杂质缺陷引起的暗电流。因此，As脱氧可以有效提高MBE材料的质量，这项工作优化了InP衬底InGaAs/InP外延生长参数和器件制造条件。
分子束外延 P/As切换 异质界面扩散 铟镓砷/磷化铟雪崩光电二极管 molecular beam epitaxy P/As exchange heterointerface diffusion InGaAs/InP APD 崔壮壮 1,3,4刘清权 1,2,3谢茂彬 1,3,4王少伟 1,3,4,5,*陆卫 1,2,3,4,**
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 201210
3 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
5 南通智能感知研究院，江苏 南通 226000
低维材料嵌入微腔已经广泛应用于纳米激光器和探测器等。为了实现增益材料和光学微腔之间的有效耦合，需要深入研究嵌埋材料对腔共振模式的影响。本文主要讨论了嵌埋材料的厚度、位置、腔层厚度以及分布式布拉格反射镜的对数对腔供着模式的影响。结果表明，腔共振模式随嵌埋材料位置的不同呈现周期性变化并且在λ/2光程周期内存在最大峰位移。最大峰位移随腔层厚度增加而减小，但与嵌埋材料的厚度成正比。分布式布拉格反射镜的对数不影响腔共振模式。这些结果为光学器件的设计和实验现象的分析提供了指导，并且可以应用于不同波长分布式布拉格反射腔结构。
光学腔 共振模式 嵌埋位置 分布式布拉格反射镜 optical cavity resonant mode embedded position distributed Bragg reflector
碲锌镉(Cd1-xZnxTe, 简称CdZnTe或CZT)是一种在室温下工作的半导体核辐射探测材料, 因其优越的光电特性近年来受到越来越多的关注, 在医学成像、环境监测和空间探测领域的应用也愈发广泛。移动加热器法(THM)被认为是目前生长CZT单晶最有前景的方法之一。晶体生长过程中, 合适的温场是获得优质晶体的前提条件。本文使用Fluent软件对电阻加热式THM生长CZT单晶生长系统展开热场研究, 首先建立描述系统热输运的物理和数学模型, 提出一种设立控温点的逆模拟方法解决了加热器功率并非既定值的模拟难点, 设定功率分别为225.6、343.7、1 045.9、92.5、199.6 W的5个加热器情况下的炉内温场计算值与实验测量值有了较好的吻合。进而研究加热器与炉膛管距离、散热区宽度等炉膛结构对坩埚内CZT原料区温度分布的影响。研究结果表明, Canthal炉管与加热器间距离由5 mm增大至10、15 mm后, 最高温度减小3.7％、5.6％, 散热区宽度由30 mm增大至50、80 mm后, 熔区宽度分别减小32.7％、50.0％。
碲锌镉晶体 移动加热器法 半导体 数值模拟 热场 炉膛结构 CdZnTe crystal traveling heater method semiconductor numerical simulation thermal field furnace structure
刘清权 1,3关学昱 1,3,4崔恒毅 1,3,4王少伟 1,3,4,*陆卫 1,2,3,4,**
1 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
3 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
法布里-珀罗（F-P）微腔作为基础的光学谐振器，因其结构设计方法成熟、品质因子高等特性，在近现代光学领域中具有举足轻重的地位。近年来，随着微纳加工技术的不断成熟，F-P微腔进入了一个新的发展阶段，其结构展现出集成化、多样化、功能定制化的特点，其应用领域也得到进一步拓展。本文总结了近20年来F-P微腔在光场调控领域的研究进展，重点介绍了基于F-P微腔的分光结构及光谱探测应用、F-P微腔中光子与低维材料相互作用的研究，以及F-P微腔在参数精密测量、生物检测、多维光场调控等方面的潜在应用，并对未来F-P微腔的发展及新的应用前景进行了展望。
光学器件 法布里-珀罗微腔 微型光谱仪 低维材料 精密测量 光场调控 耦合 光学学报
2023, 43(16): 1623009
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学杭州高等研究院 物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
二维材料中的新量子态对凝聚态物理和现代光电器件的发展具有重要意义。然而具有宽带、室温和快速响应能力的太赫兹光电探测技术，由于缺乏暗电流和光吸收之间的最佳平衡，仍然面临着巨大的挑战。在这项研究中，作者合成了新型拓扑绝缘体材料GeBi4Te7，并搭建了其与Bi2Te3的范德华异质结，以实现高灵敏度的太赫兹光电探测器。在平面金属-材料-金属结构中实现了在室温下将低光子能量太赫兹波段直接转化为光电流。结果表明，基于Bi2Te3-GeBi4Te7的太赫兹光电探测器能够实现0.02 ~0.54 THz的宽谱探测，且具有很高的光响应率（在 0.112、0.27、0.5 THz下分别为 592 V?W-1、203 V?W-1、40 V?W-1），响应时间小于6 μs。值得注意的是，它被用于高频太赫兹的成像应用演示。这些结果为Bi2Te3-GeBi4Te7拓扑绝缘体异质结材料的低能量光电应用开辟了可行性途径。
太赫兹 拓扑绝缘体 天线 异质结 terahertz topological insulator antenna heterojunction
1 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200080
2 东华大学理学院, 上海 201620
3 上海师范大学数理学院, 上海 200233
4 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
5 上海大学微电子学院, 上海 200444
自红外辐射被发现以来, 科学家一直在努力将红外技术应用于地球观测、航天遥感和宇宙探索等领域。目前, 第二、三代红外探测器已进入大规模应用, 高端三代也在逐步突破, 并随着材料制备技术、纳米加工技术、集成技术和相关交叉学科的发展, 开始出现了具有前瞻性的新材料、新技术和新概念。红外-太赫兹探测器也开始由单一探测、被动探测和探测分立的传统探测器形式, 逐渐走向多维探测、自主探测和智能化芯片集成的变革发展方向。在介绍光电探测器物理机制的基础上, 概述了红外-太赫兹探测技术在天文遥感领域的应用与发展, 重点综述了红外-太赫兹探测器有望出现变革式发展的三大方向, 包括基于人工微结构的光场集成、基于三维堆叠技术的片上智能化和新型低维材料的应用, 并展望了未来探测器向着超高性能、多维感知、智能化和感存算一体化的发展趋势。
光电子学 太赫兹探测器 天文遥感 多维感知 集成化 二维材料 optoelectronics terahertz detector astronomical remote sensing multi-dimensional perception integration two-dimensional material
