合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心, 省部共建现代显示技术国家重点实验室培育基地, 安徽 合肥 230009
为评估从偏振氧 A 带光谱中提取的气溶胶垂直剖面的信息量及提高光谱分辨率对偏振测量的气溶胶垂直剖面信息的影响, 采用线性化矢量辐射传输模型 (UNL-VRTM), 对氧 A 波段线偏振度 (DoLP) 星载测量中气溶胶垂直剖面的信息量及不同观测条件和光谱分辨率下 DoLP 的气溶胶峰高信息量变化的影响因素进行分析。研究结果表明, DoLP 所包含的气溶胶峰高的信息比辐射度更多, 辐射度的信号自由度 (DFS) 最高为 0.49, 而 DoLP 的 DFS 为 0.76; 且随着光谱分辨率的提高, 气溶胶峰高信息量增加, 对表面反射率、观测几何以及先验误差的依赖大大降低。
偏振 气溶胶垂直剖面反演 信息量分析 光谱分辨率 polarization retrieval of aerosol vertical profile information analysis spectral resolution 大气与环境光学学报
2022, 17(3): 360
1 北京工业大学 材料与制造学部，北京 100124
2 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
混合结构的石墨烯/半导体光电晶体管因其超高的响应度而备受关注。然而，该类光电晶体管通过源-漏电极测试得到的比探测率(D*)容易受到1/f噪声的限制。本文制备了混合结构的石墨烯/GaAs光电探测器，通过源-栅电极测得D*大约为1.82×1011 Jones，与通过源-漏电极测量相比，D*提高了约500倍。这可归因于界面上肖特基势垒对载流子俘获和释放过程的屏蔽作用。此外，探测器的上升时间和下降时间分别是4 ms和37 ms，响应速度相应地提高了2个数量级。该工作为制备高比探测率和高速的光电探测器提供了一种新的思路。
石墨烯 光二极管 比探测率 响应速度 graphene photodiode specific detectivity response speed 红外与激光工程
2021, 50(1): 20211004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 School of Information, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
3 Institute of Laser Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
Flexible light-emitting diodes (LEDs) are highly desired for wearable devices, flexible displays, robotics, biomedicine, etc. Traditionally, the transfer process of an ultrathin wafer of about 10–30 μm to a flexible substrate is utilized. However, the yield is low, and it is not applicable to thick GaN LED chips with a 100 μm sapphire substrate. In this paper, transferable LED chips utilized the mature LED manufacture technique are developed, which possesses the advantage of high yield. The flexible LED array demonstrates good electrical and optical performance.
Journal of Semiconductors
2020, 41(3): 032302
1 合肥工业大学光电技术研究院, 特种显示技术国家工程实验室, 现代显示技术省部共建国家重点实验室, 安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学化学与化工学院, 安徽省先进功能材料与器件重点实验室, 安徽 合肥 230009
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
氧化石墨烯薄片（GOSs）作为一种新型的二维片状材料, 具有较高的比表面积、 丰富的表面含氧官能团以及良好的光热稳定性。 而稀土配合物通过无机稀土元素与有机配体的结合表现出优异的荧光特性。 为了将两类材料具有的物化特性结合起来应用于紫外光谱探测领域。 选取了合适的有机配体啉菲罗啉（1,10-邻二氮杂菲, phen）、 2’2-联嘧啶（bpm）作为桥联分子, 把氧化石墨烯（GOSs）与稀土配合物通过氢键自组装作用进行复合, 制备了高效稳定可调的GOSs-稀土配合物复合荧光材料GOSs-Eu(BA)3phen和GOSs-Eu(TTA)3bpm, 并且制备了相应的聚乙烯醇（PVA）共混紫外增强薄膜, 对其光谱特性与稳定性进行了深入的研究。 采用红外光谱、 扫描电镜和金相显微镜等方法, 对紫外增强材料进行了性能表征。 采用吸收光谱, 荧光光谱等方法, 对紫外增强薄膜进行了性能表征。 此外, 通过热重测试（TGA）表征了GOSs氢键复合前后紫外增强材料的热稳定性, 通过荧光强度-紫外光照次数表征了GOSs氢键复合前后紫外增强薄膜的光稳定性。 红外光谱分析发现, 进行配位前后有机配体的特征峰产生了频移, 表明稀土配合物中Eu3+与配体之间存在着明显的配位作用。 在进行复合之后, 桥联配体的特征峰也产生了偏移, 表明GOSs与稀土配合物通过桥联分子的氢键作用进行了进行复合。 吸收光谱与荧光光谱测定结果表明增强薄膜吸收峰在200～400 nm, 荧光主峰在612 nm左右, 为Eu3+特征红色荧光峰, 且不同配体可以实现不同范围的吸收产生差异化的荧光表现。 扫描电镜和金相显微镜清晰地展示了稀土配合物复合前后的微观形貌, 即颗粒状稀土配合物附着在石墨烯薄片上。 光稳定性测试表明经过GOSs氢键复合之后, Eu(BA)3phen和Eu(TTA)3bpm稀土配合物荧光材料在进行25次荧光强度测试后光漂白程度分别下降了4.26%和6.41%, 提高了其光稳定性。 热重测试也表明在经过GOSs氢键复合之后, 稀土配合物的热稳定性有了很大提高。 总之, 得益于GOSs和稀土配合物的特性结合, 所制备的紫外增强材料表现出优异的荧光特性与稳定性, 必将在紫外探测方面有着广阔的应用前景。
氧化石墨烯薄片 稀土配合物 紫外增强薄膜 可调稳定 Graphene oxide sheets Rare earth complex UV enhanced film Tunable and stable
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering, State Key Laboratory for Information Photonics and Optical Communications, Beijing Key Laboratory of Work Safety Intelligent Monitoring, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 School of Information, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
3 Institute of Laser Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
Broadband and omnidirectional antireflection coating is generally an effective way to improve solar cell efficiency, because the destructive interference between the reflected and incident light can maximize the light transmission into the absorption layer. In this paper, we report the incident quantum efficiency ηin, not incident energy or power, as the evaluation function by the ant colony algorithm optimization method, which is a swarm-based optimization method. Also, SPCTRL2 is proposed to be incorporated for accurate optimization because the solar irradiance on a receiver plane is dependent on position, season, and time. Cities of Quito, Beijing and Moscow are selected for two- and three-layer antireflective coating optimization over λ = [300, 1100] nm and θ = [0°, 90°]. The ηin increases by 0.26%, 1.37% and 4.24% for the above 3 cities, respectively, compared with that calculated by other rigorous optimization algorithms methods, which is further verified by the effect of position and time dependent solar spectrum on the antireflective coating design.
Journal of Semiconductors
2019, 40(3): 032702
1 合肥工业大学光电技术研究院，特种显示技术国家工程实验室，现代 显示技术省部共建国家重点实验室，安徽 合肥 230009
2 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
随着紫外光谱探测技术的广泛应用，低成本便携式紫外-可见光谱仪成为该领域的研究热点。本文首先依据交叉型Czerny-Turner 结构设计了便携式紫外光谱仪光路结构。其次，针对性研究了紫外光谱仪的关键器件：紫外探测器和闪耀光栅。利用Lumogen 荧光材料和蒸镀成膜法制作镀膜紫外增强CCD，并分析了荧光薄膜在CCD 表面的位置对分辨率的影响；从理论上分析了闪耀光栅对于紫外波段的多级衍射效率的影响，确定了紫外光谱仪对于闪耀光栅的选择。最后，研制的便携式紫外-可见光谱仪样机的性能测试结果表明，200 nm~900 nm 波段、25 μm 狭缝宽度、600lp/mm、300 nm 闪耀光栅配置下分辨率整体小于1.5 nm，200 nm~300 nm 紫外波段的光谱响应度提高到20%，实现了便携式紫外-可见光谱仪的设计要求。
紫外-可见光谱仪 Lumogen 薄膜 紫外增强 闪耀光栅 光栅效率 UV-VIS spectrometer Lumogen film UV-enhanced CCD CCD blazed grating grating efficiency
Author Affiliations
Abstract
Laboratory of Special Display Technology of the Ministry of Education, National Engineering Laboratory of Special Display Technology, National Key Laboratory of Advanced Display Technology, Academy of Photoelectric Technology, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
For wavelength interrogation based surface plasmon resonance (SPR) sensors, refractive index (RI) resolution is an important parameter to evaluate the performance of the system. In this paper, we explore the influence of spectral power distribution on the refractive index (RI) resolution of the SPR system by simulating the reflectivity curve corresponding to different incident angles of the classical Kretschmann structure and several different spectral power distribution curves. A wavelength interrogation based SPR system is built, and commercial micro-spectrometers (USB2000 and USB4000) are used as the detection components, respectively. The RI resolutions of the SPR system in these two cases are measured, respectively. Both theoretical and experimental results show that the spectral power distribution has a significant effect on the RI resolution of the SPR system.
Instrumentation measurement metrology surface plasmon resonance Photonic Sensors
2018, 8(4): 04310
湖北师范大学物理与电子科学学院， 湖北 黄石435002
在单模光纤(SMF)中接入一段硬塑料包层光纤(HPCF)，构成一个全光纤Mach-Zehnder干涉仪，利用该干涉仪制备出一种可同时测量温度和折射率的光纤传感器。由于SMF纤芯和HPCF纤芯直径不匹配，通过HPCF的透射光会产生干涉谱，干涉谱随外界环境温度与折射率的变化而变化，从而可实现温度与折射率的测量。实验结果表明：利用该传感器测量温度与折射率的灵敏度分别达到了13.3 pm·℃-1和52.56 nm·(RIU)-1。该传感器具有体积小、结构简单、制作容易和灵敏度较高等特点，特别适合在电噪声环境中工作。
光纤光学 光纤传感 Mach-Zehnder干涉仪 硬塑料包层光纤 温度传感器 折射率传感器 光纤熔接 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070605
合肥工业大学光电技术研究院特种显示技术教育部重点实验室, 特种显示技术国家工程实验室, 省部共建现代显示技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230009
为了实现对荧光免疫层析试条浓度的定量测量，设计了一种荧光免疫层析试条成像检测系统。采用365 nm紫外线发光二极管(LED)作为激发光源，通过手持式变倍显微镜相机采集免疫层析试条的荧光图像。根据试条图像荧光检测线和质控线区域位置相对固定的特性，使用最大类间方差遗传算法对图像进行分割，并通过对荧光区域进行定位来去除背景噪声；然后对分割出的荧光图像进行背景滤除，计算出检测线和质控线的灰度值；最后计算荧光区域的特征值，实现对荧光试条浓度的定量检测。实验证明，荧光免疫层析试条成像检测系统的重复性好，5种不同浓度的荧光试条各进行10次重复性检测，检测结果的变异系数均小于0.5%，拟合出的标准曲线的拟合程度可达0.99944，实现了快速定量化检测。
成像系统 荧光免疫层析检测试条 图像传感器 最大类间方差法 遗传算法 定量检测
