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
1 兰州大学 材料与能源学院， 甘肃 兰州 730000
2 包头稀土研究院， 内蒙古 包头 014030
长余辉材料中的深陷阱具有优异的能量存储和释放性能，因此在光学信息存储方面有很大应用优势。本文采用高温固相法合成了新型黄色长余辉材料γ?SrGa2O4∶Bi3+，其发射光谱是以565 nm为中心、范围为400~800 nm的宽带发射，该发射归属于Bi3+离子的3P1→1S0跃迁。在紫外灯照射后，观察到γ?SrGa2O4∶Bi3+样品明亮的黄色长余辉发光。通过热释光谱分析可知γ?SrGa2O4∶Bi3+中主要有三种陷阱，其深度分别为0.678，0.838，0.978 eV。深度为0.678 eV的浅陷阱是该材料产生长余辉现象的主要原因，而深度为0.838 eV的深陷阱对应的热释峰强度在12 h后仅下降18.6%，这说明深陷阱中电子释放缓慢。基于材料的深陷阱性能，设计了字母图案并对其进行光学信息存储实验，结果表明该材料在信息存储方面有潜在应用前景。
信息存储 γ-SrGa2O4∶Bi3+ 黄色长余辉 陷阱 information storage γ-SrGa2O4∶Bi3+ yellow long persistent luminescence trap
1 重庆理工大学 光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆400054
2 重庆理工大学 药物化学与分子药理学重庆市重点实验室，重庆400054
提出了一种基于氧化石墨烯（GO）集成极大倾角光纤光栅（ExTFG）的局域表面等离子体共振（Local Surface Plasmon Resonance， LSPR）免疫传感器，用于对癌症标志物——细胞程序性死亡-配体1（PD-L1）的无标记和特异性检测。利用大尺寸（粒径约为165 nm）金纳米壳（AuNs）作为LSPR载体固定在光纤表面，然后再将GO涂敷于光纤表面来改善ExTFG-LSPR传感器的疏水特性，以增强传感器对生物分子蛋白的吸附能力，最后将PD-L1单克隆抗体（anti-PD-L1 MAbs）通过共价键结合在光纤表面GO的羧基端用于PD-L1的特异性检测。实验结果表明：该免疫传感器对磷酸盐缓冲液中PD-L1抗原的检测范围为0.038~38.46 pmol/L，在0~2 pmol/L的低浓度区保持着良好的线性度，灵敏度约达0.114 nm/（pmol·L-1），对PD-L1抗原的检测极限低至约0.076 pmol/L，解离系数约为2.801×10-12 mol/L；当用于不同的健康血清样本和肝细胞癌（HCC）血清样本的临床免疫检测，对前者的响应极其微弱，而对后者具有明显的响应。因此，该免疫传感器在复杂血清环境下对PD-L1标记物具有良好的临床特异性，具有较大的应用潜力。
光纤传感 极大倾角光纤光栅 氧化石墨烯 局域表面等离子体共振 细胞程序性死亡-配体1 肝细胞癌 optical fiber sensing excessively tilted fiber grating graphene oxide local surface plasmon resonance programmed cell death ligand 1 hepatocellular carcinoma
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率单元技术实验室, 上海 201815
2 日本电器玻璃株式会社, 谢尔比 北卡罗莱纳州, 美国 28150
3 中国科学院大学, 北京 100049
介绍了一种基于玻璃结构性质而建立的玻璃成分(C)-结构(S)-性能(P)的统计模拟方法。分析了常用的成分-性质(C-P)模拟法的局限性以及结构-性质(S-P)模拟法的特点, 并利用磷酸盐激光钕玻璃化学稳定性改良实验比较了C-P与S-P模型的差异, 表明对于组分微调设计, 结构模拟可以给出更好的模拟结果。叙述了C-S-P模型的建模步骤, 通过模拟案例演示了使用C-S与S-P模型反演玻璃成分的具体过程。除常规性质外, C-S-P模拟法还可以对玻璃的光谱激光性质及化学性质等C-P模型难以准确模拟的性质进行预测和模拟。目的是探索一种对玻璃设计普遍适用的, 可以为新型玻璃的研发和玻璃工业生产提供高效、准确设计的便捷模拟方法。
玻璃基因结构 统计分析建模 成分-结构-性质模型 glass structure gene statistical analysis modeling composition-structure-property model
1 重庆理工大学 光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
2 重庆理工大学 药物化学与分子药理学重庆市重点实验室, 重庆 400054
3 重庆能源职业学院, 重庆 402247
为了改善普通81°倾斜光纤光栅在生化检测中灵敏度低、检测极限不理想等问题，提出一种基于氧化石墨烯修饰腐蚀型81°倾斜光纤光栅的牛血清蛋白生物传感器，分析了该传感器的原理与传感特性.使用氢氟酸溶液腐蚀减小光栅直径，提高其对折射率的灵敏度，并用氧化石墨烯修饰光栅，然后将牛血清蛋白单克隆抗体固定于光栅表面，用于对牛血清蛋白的特异性检测.实验结果表明，氧化石墨烯集成腐蚀型81°倾斜光纤光栅生物传感器对牛血清蛋白的检测范围为0.15~15 nmol/L，检测极限为~0.165 nmol/L，其线性响应区域的灵敏度为~182 pm/（nmol·L-1），传感器的检测范围较氧化石墨烯集成标准直径81°倾斜光纤光栅有所降低，但其灵敏度提高了5.3倍，且检测极限有较大的改善.
光纤光学 倾斜光纤光栅 氧化石墨烯 牛血清蛋白 生物传感器 Fiber optics Tilted fiber grating Graphene oxide Bovine serum albumin Biosensor 光子学报
2019, 48(12): 1206001
重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
提出一种利用极大倾角光纤光栅(Ex-TFG)谐振峰的3 dB点进行悬臂梁低频振动检测的优化方法。对Ex-TFG的轴向应变和弯曲应变特性进行理论分析和实验验证;对基于光强调制的Ex-TFG振动传感的光谱响应特性进行理论分析,采用Ex-TFG谐振峰的3 dB点对振动进行实验研究。实验结果表明:1)Ex-TFG在轴向应变和弯曲应变条件下,其谐振波长均发生蓝移,横电(TE)模和横磁(TM)模的轴向应变灵敏度分别为-2.8 pm/με和-1.8 pm/με,透射强度基本不变,在0~0.4 m
-1的曲率范围内基于光强变化的弯曲应变灵敏度分别为2.6 dB/m
-1和1.2 dB/m
-1,基于波长漂移的弯曲应变灵敏度分别为-3.34 nm/m
-1和-2.53 nm/m
-1;2)在低频振动的检测中,Ex-TFG的TE模和TM模的谐振峰3 dB点的振动加速度灵敏度分别为113.54 mV/g和100.93 mV/g,比谐振峰的峰值波长点(100%点)的振动加速度灵敏度高2倍多,且信噪比(SNR)高约10 dB。此外,SNR随悬臂梁厚度的增大而增大;3)在相同条件下,TE模具有比TM模更高的振动响应灵敏度,但TM模比TE模具有更好的输出稳定性。
光纤光学 光纤光栅 轴向应变 弯曲应变 振动传感 等强度悬臂梁
1 重庆理工大学 光纤传感与光电检测重庆市重点实验室， 重庆 400054
2 重庆能源职业学院， 重庆 402247
研究了分别使用大尺寸金纳米壳与星型金纳米颗粒修饰极大角倾斜光纤光栅（ExTFG）的局域表面等离子体共振（LSPR）传感器，实验对比了这两种ExTFG-LSPR传感器的折射率传感特性。实验结果表明：修饰星型金纳米颗粒的ExTFG传感器，其TM、TE模的基于波长变化的折射率灵敏度分别提升约15.52和12.8nm/RIU，但共振吸收效应不明显；而修饰大尺寸金纳米壳的ExTFG传感器，在大尺寸金纳米壳的LSPR作用下，其TM、TE模的基于波长变化的折射率灵敏度分别提升约31.1和26.99nm/RIU，同时，TM与TE模在C-L波段表现出强烈的共振吸收，基于归一化强度变化的折射率灵敏度分别约为185.18%/RIU和251.83%/RIU。
极大角倾斜光纤光栅 金纳米壳 星型金纳米颗粒 局域表面等离子体共振 折射率 excessively tilted fiber grating gold nanoshells star-shaped nanoparticles localized surface Plasmon resonance refractive index
Author Affiliations
Abstract
Chongqing Key Laboratory of Optical Fiber Sensor and Photoelectric Detection, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China
We demonstrate a fiber refractive index (RI) sensor based on an excessively tilted fiber grating (ExTFG) immobilized by large-size plasmonic gold nanoshells (GNSs). The GNSs are covalently linked on ExTFG surface. Experimental results demonstrate that both the intensity of the transverse magnetic (TM) and transverse electric (TE) modes of ExTFG are significantly modulated by the localized surface plasmon resonance (LSPR) of GNSs due to the wide-range absorption band. The wavelength RI sensitivities of the TM and TE modes in the low RI range of 1.333–1.379 are improved by ～25% and ～14% after GNSs immobilization, respectively, and the intensity RI sensitivities are ～599%/RIU and ～486%/RIU, respectively.
060.2370 Fiber optics sensors 120.0280 Remote sensing and sensors Chinese Optics Letters
2018, 16(10): 100603
沈阳航空航天大学工程训练中心, 辽宁 沈阳 110136
核级石墨是高温气冷反应堆堆芯的主要构件材料,石墨材料的断裂性能研究和裂纹扩展过程分析对石墨构件的结构完整性分析具有重要意义。基于径向基函数(RBF)的滤波方法适合于低密度电子散斑干涉(ESPI)图的滤波,提出基于径向基函数滤波与质量图引导的解包裹算法结合的相位测量方法,通过模拟相位图对该方法进行验证,同时将其与传统的均值滤波方法进行定量比较。采用ESPI技术和三点弯曲方法对核级石墨试件的断裂行为进行测量,实验样本带有预制裂纹,记录裂纹演化过程中不同载荷下的ESPI包裹相位图,利用基于径向基函数滤波与质量图引导的解包裹算法获得各个时刻的相位等值线,给出了试件裂纹演化过程曲线图。结果表明,该方法可对核级石墨的裂纹演化进行有效的测量。
测量 散斑干涉 核级石墨 径向基函数滤波 相位解包裹 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 031203
