Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics and Electronic Information & Key Laboratory of Electromagnetic Transformation and Detection of Henan Province, Luoyang Normal University, Luoyang 471934, China
2 School of Physics and Electronic Engineering, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000, China
3 Department of Applied Physics, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
4 School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Rare-earth-doped upconversion (UC) materials are ideal candidates for solar photovoltaic conversion and NIR response devices due to their unique spectral conversion properties. However, their low efficiency remains a tremendous challenge for practical applications. Here, we constructed an efficient NIR light-responsive device by coating a Si-photoresistor with a transparent gel consisting of UC powders and an organic polymer matrix. We show that reasonable introduction of alkali metal ions (, , and ) into the lattice of UC crystals results in the improvement of photoelectricity conversion efficiency, due to the high crystallinity and surface reconstruction caused by alkali metal ion doping.
rare-earth-doped upconversion materials solar photoelectric conversion NIR response devices doping with alkali metals Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051603
1 山东科技大学电子信息工程学院, 山东 青岛 266590
2 青岛市太赫兹技术重点实验室, 山东 青岛 266590
3 北京理工大学集成电路与电子学院, 北京 100081
4 北京市毫米波与太赫兹技术重点实验室, 北京 100081
在太赫兹通信技术快速发展的背景下, 建筑遮挡、恶劣天气等原因导致的复杂、弥散信道对通信安全性、可靠性提出新的挑战。太赫兹通信的保密属性在通信网络的广域性下隐含泄露、窃听等风险, 研究现有的加密和防窃听手段在太赫兹通信中的可行性, 推动物理层安全技术的创新与应用, 实现信息的稳定安全传输, 成为具备研究价值的热点问题。本文从安全通信角度出发, 分析部分现有物理层加密与防窃听方法, 总结其在太赫兹通信领域中的融合应用与效果, 并对其未来发展趋势进行展望。
太赫兹通信 物理层安全 加密 防窃听 terahertz communication physical layer security encryption anti-eavesdropping 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(3): 301
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 云南大学材料与能源学院, 云南 昆明 650500
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室, 云南 昆明 650223
以锗基和硅基为主的阻挡杂质带(blocked impurity band, BIB)红外探测器的兴起有力推进了红外天文学的快速发展, 其中硅基 BIB红外探测器在特定波长的航天航空领域有着不可替代的地位。国外对硅基 BIB红外探测器的研究已有 40多年, 以美国航空航天局(NASA)为主的科研机构已经实现了硅基 BIB红外探测器在天文领域的诸多应用, 而国内对硅基 BIB红外探测器的研究尚处于起步阶段。本文首先阐述了硅基 BIB红外探测器的工作原理, 然后简单概述了器件结构和制备工艺, 并对不同类型的硅基 BIB探测器的性能进行了对比分析, 之后介绍了其在天文探测中的应用, 最后对硅基 BIB红外探测器未来的发展进行了展望。
硅基阻挡杂质带 红外探测器 天文探测 silicon-based BIB infrared detector astronomical detection
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Abstract
1 Jiangsu Key Laboratory of Advanced Laser Materials and Devices, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, China
2 College of Electronic and Information Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China
3 Jiangsu Collaborative Innovation Center of Advanced Laser Technology and Emerging Industry, Jiangsu Normal University, Xuzhou 221116, China
In this paper, we report on a wide wavelength tuning optical vortex carrying orbital angular momentum (OAM) of ±ħ, from a thulium-doped yttrium aluminum perovskite (YAP) laser employing a birefringent filter. The OAM is experimentally found to be well maintained during the whole wavelength tuning process. The Laguerre–Gaussian () mode with a tuning range of 58 nm from 1934.8 to 1993.0 nm and mode with a range of 76 nm from 1920.4 to 1996.6 nm, are, respectively, obtained. This is, to the best of our knowledge, the first experimental implementation of wavelength tuning for a scalar vortex laser in the 2 µm spectral range, as well as the broadest tuning range ever reported from the vortex laser cavity. Such a vortex laser with robust structure and straightforward wavelength tuning capability will be an ideal light source for potential applications in the field of optical communication with one additional degree of freedom.
wavelength tunable laser 2 µm laser orbital angular momentum Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021405
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 云南大学 材料与能源学院, 云南 昆明 650500
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室, 云南 昆明 650223
黑硅作为一种新型光电材料, 在光伏太阳能电池、光电探测器、CMOS图像传感器等领域被广泛研究, 其中黑硅的光电探测技术备受关注, 近些年来也取得了重要的研究进展。本文首先简单介绍了黑硅材料的结构, 然后讨论了基于飞秒激光刻蚀法、湿法腐蚀、反应离子刻蚀法等方法制备的黑硅材料的性质。其次概述了基于以上方法制备的不同黑硅光电探测器的结构及性能, 并讨论了黑硅器件在不同领域的应用。最后对黑硅光电探测技术进行了分析与展望, 探讨了黑硅材料及器件未来的发展方向。
黑硅 光电探测器 研究进展 black silicon, photodetectors, research progress
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Abstract
1 College of Electronic and Information Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China
2 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
3 Key Laboratory of Transparent and Opto-functional Inorganic Materials, Artificial Crystal Research Center, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
4 School of Physics and Astronomy, Yunnan University, Kunming 650091, China
The anisotropy of thermal property in an crystal is investigated from the temperature of 293 to 573 K. Based on the systematical study of thermal expansion, thermal diffusivity, and specific heat, the thermal conductivity in crystals orientated at (100), (010), (001), and (406) is calculated to be 3.46, 2.60, 3.35, and , respectively. The laser output anisotropy of a continuous-wave (CW) and tunable laser is characterized, accordingly. A maximum output power of 6.09 W is achieved in the crystal with (010) direction, corresponding to a slope efficiency of 48.56%. The tuning wavelength range in the crystal orientated at (100), (010), and (001) is 68, 67, and 65 nm, separately. The effects of thermal properties on CW laser performance are discussed.
anisotropy thermal property tunable laser Yb,Nd:Sc2SiO5 crystal Chinese Optics Letters
2021, 19(4): 041405
1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 北京理工大学物理学院，北京 100081
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南昆明 650223
红外技术为现代社会提供了包括遥感、成像、计量、产品检验、环境监测及生物医学诊断等诸多领域的应用价值。第三代红外光电探测器对易制造、低成本、可调节的红外光电材料的需求， 推动了红外量子点的发展。本文阐述红外量子点的制备方法，概述了红外胶体量子点探测器研究发展历程，并列举了红外胶体量子点在光电领域的代表性研究成果。最后对红外量子点光电探测器研 究进展进行了总结，提出了几个亟待解决的研究问题。为红外量子点探测器商业化提出了指导。
量子点 光电探测器 材料制备 光电器件 quantum dot, photodetector, material preparation,
1 北京理工大学物理学院，北京 100081
2 昆明冶金高等专科学校建筑工程学院，云南昆明 650033
3 昆明物理研究所，云南昆明 650223
4 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南昆明 650223
GeTe基半导体的非晶态，.-GeTe相和.-GeTe相可以相互转换，且在一定条件下稳定存在。利用高浓度空穴掺杂改善 GeTe热电和铁电性能，以及非晶相和晶相间的巨大差异和快速切换，使其在热电、自旋器件、相变开关、相变存储等多个领域具有很大的应用前景。此外， GeTe具有窄光学带隙和高载流子迁移率，有望用于高性能红外光电探测，然而其在红外光电探测方面还处于初始阶段。本综述在详述其性质及在热电、相变等领域应用情况的基础上，根据 GeTe的光电性质，展望了其在红外光电探测领域方面的应用。
GeTe薄膜 物理性质 GeTe应用 光电探测器 GeTe thin films, physical properties, applications
由于拓扑绝缘体具有优异的光学和电学特性以及特殊的能带结构，使其在发展高性能的宽光谱光电探测器方面具有巨大的前景。然而由于拓扑绝缘体的发现较晚，其在光电探测器领域的研究还处于初始阶段。因而存在许多亟待解决的问题，如制备更高质量的拓扑绝缘体材料。本综述概述了拓扑绝缘体材料的发展历程，并从材料制备和材料体系的角度阐述了基于拓扑绝缘体材料的光电探测器的研究进展，并展望了拓扑绝缘体材料在光电探测器领域的发展前景。
拓扑绝缘体 光电探测器 材料制备 topological insulators, photodetectors, material p
山东科技大学电子信息工程学院, 青岛市太赫兹技术重点实验室, 青岛 266590
提出了一种基于狄拉克半金属超材料的双开口环结构的宽带偏振器,研究了狄拉克半金属费米能级以及中间介质厚度对偏振转换性能的影响。结果表明:当中间介质厚度为22 μm,费米能级为70 meV时,在1.44 THz和1.95 THz两个谐振频率处,偏振转换效率为100%;当中间介质厚度为22 μm时,随着狄拉克半金属费米能级从64 meV增加到70 meV,高低两个谐振峰均产生蓝移;当狄拉克半金属费米能级为70 meV时,随着基底介质厚度从19 μm增加到22 μm,低频处的谐振峰未移动,高频率点处的谐振峰红移。
太赫兹技术 超材料 偏振 狄拉克半金属
