1 武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430072
2 中国空间技术研究院，北京 100098
3 武汉量子技术研究院，湖北 武汉 430010
硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）具有极高的探测灵敏度和响应速度，且在多光子条件下具有较高的动态范围以及线性响应的特性，在光子计数激光雷达应用中有独特的优势。然而，由于SiPM多像元、单时间通道的工作模式，其输出电压信号相较于其他单光子探测器更大概率出现脉冲堆叠现象，不同鉴别阈值条件下的SiPM探测过程更为复杂。针对该问题，本文建立了SiPM光子事件响应模型，以此为基础分析了由脉冲堆叠引发的屏蔽效应和触发效应两种特殊情况的时域分布，最终建立了SiPM半解析的探测概率与虚警概率模型。同时，搭建了基于SiPM探测器的光子计数雷达系统，通过观察实测输出电压波形以及光子点云分布与理论模型相符（R2>0.95）。通过查全率与查准率对不同鉴别阈值的SiPM光子点云分布进行定量评价，并给出最优鉴别阈值区间，这对基于SiPM的光子计数激光雷达系统硬件参数的优化设计以及探测性能的定量分析具有重要的指导意义。
硅光电倍增管 脉冲堆叠 鉴别阈值 探测概率模型 photomultiplier tubes pulse pile up discrimination threshold detection probability model
1 暨南大学光电工程系广东省高等院校光电信息与传感技术重点实验室, 广东 广州 510632
2 广东技术师范大学电子与信息学院, 广东 广州 510632
3 暨南大学光电工程系广东省可见光通信工程研究中心, 广东 广州 510632
4 暨南大学广州可见光通信重点实验室, 广东 广州 510632
当前, 光电子器件正朝着微型化和集成化方向发展, 而传统的光电子器件通常基于硅晶片技术或者波导技术, 这就使得芯片需要通过波导模式转换器才能与光纤尾纤进行耦合，因此发展与光纤系统兼容的光电子器件具有重要的现实意义。“光纤实验室” 技术的发展，推动了低维材料与光纤的结合, 促进了光子芯片在光纤上的集成与发展, 有助于开发新一代小型化、集成化、轻量级、低成本、多功能的全光纤光子集成平台。根据光与物质相互作用方式的不同, 光纤集成光电探测器可分为沿波导方向集成和光纤端面集成两种类型。本综述主要回顾了近年来这两类光纤集成光电探测器的制备方法和研究进展, 并对利用光纤作为光电子器件的集成平台的未来发展进行了展望。
光纤通信 光纤集成 二维材料 光电探测器 optical fiber communication optical fiber integration 2D materials photodetectors
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510641
共掺Rb+、Zn2+得到了（Cs0.8Rb0.2）（Pb0.93Zn0.07）（Br1.8Cl1.2）蓝光钙钛矿量子点。相比未掺杂的CsPb（Br1.8Cl1.2）量子点，Rb+、Zn2+与卤素离子（Br-、Cl-）形成更加稳定的钙钛矿八面体晶型，抑制了Cl-空位缺陷的形成，提高了量子点的稳定性。掺杂后的量子点溶液光致发光效率从未掺杂的5%显著提高到52%，同时辐射复合也得到了显著增强。Rb+、Zn2+共掺使量子点的HOMO能级上移0.31 eV，降低了从空穴传输层（HTL）到发光层（EML）的注入势垒，有利于空穴注入。基于Rb+、Zn2+共掺的蓝光钙钛矿量子点，设计了结构为ITO/PEDOT∶PSS/TFB/Pe-QDs/TPBi/LiF/Al的发光二极管器件，得到发光峰位于470 nm、半峰宽为19 nm的蓝光发射，最大外量子效率（EQEmax）达到3.55%。
钙钛矿量子点 蓝光发射 Rb+、Zn2+掺杂 晶格适配 perovskite quantum dots blue emission Rb+，Zn2+ doping lattice adaptation
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510641
采用氯化锌(ZnCl2)修饰镉基CdSe/ZnS蓝光量子点(B-QD)薄膜, 发现与量子点表面结合力更强的ZnCl2能够部分取代量子点长链配体油酸, 有效钝化量子点表面缺陷, 提高薄膜的荧光量子效率(PLQY)。此外, 由于ZnCl2具有偶极作用, 使量子点真空能级提高0.2 eV, 一方面可改善电子和空穴载流子注入平衡, 另一方面可有效降低发光器件的启亮电压, 提高器件的发光寿命。这种无机配体修饰量子点薄膜的方法可能为解决蓝光量子点发光二极管(B-QLEDs)因空穴注入困难和量子点表面缺陷导致器件性能不高的问题提供一个有效思路。
氯化锌修饰层 无机配体取代 蓝光量子点发光二极管 载流子平衡 效率滚降减缓 zinc chloride modification inorganic ligand exchange blue quantum dot light-emitting diodes balanced carriers efficiency roll-off improvement
提出了一种利用微米光纤构成的Mach-Zehnder干涉光路结构,并利用热还原方法将光纤上覆盖的氧化石墨烯(GO)膜层转变为还原氧化石墨烯(RGO)膜层,实现了以干涉峰值对应波长为传感参量的湿度传感。传感器在相对湿度(RH)为45%~95%范围内达到的最大平均灵敏度为0.2768 nm/%RH。传感器对湿度变化的响应及恢复时间分别为6 s及30 s。研究显示,传感器对湿度及温度的响应具有不同的特点。传感器在湿度传感中具有良好的时间稳定性及较好的可恢复性。这种微米光纤干涉结构以及在该型光纤上覆盖RGO膜层的工艺方法为制备干涉型石墨烯光纤传感器提供了新的思路。
光纤光学 纳米材料 光纤湿度传感器 还原氧化石墨烯 微米光纤 光学学报
2019, 39(12): 1206007
1 暨南大学光电信息与传感技术广东高校重点实验室, 广东 广州 510632
2 暨南大学光电工程系, 广东 广州 510632
利用还原氧化石墨烯和侧边抛磨光纤制作了一种新型的基于石墨烯的光纤甲苯传感器。传感器可在室温环境下工作，响应及恢复时间均约为256 s，对甲苯浓度（体积分数）的最低检出限小于等于7.9×10-5。传感器在对低浓度甲苯的探测中具有良好的线性及可恢复性。基于传感机理理论模型的估算表明，石墨烯的掺杂水平对传感器的灵敏度具有重要影响，石墨烯化学势的适当提高可以显著提升传感器的灵敏度。滞留水分子对传感所带来的影响也可通过对湿度的监测和控制加以评估及利用。传感器在实现低功耗、低制作成本、较高的灵敏度、快速响应及可有效恢复的甲苯探测中具有很大潜力。
光纤光学 光纤甲苯传感器 还原氧化石墨烯 侧边抛磨光纤 化学气体传感器 激光与光电子学进展
2016, 53(6): 060604
中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室, 北京 100091
利用功能性近红外光谱(fNIRs)技术实现了对不同情绪状态的识别。采集了15名受试者在6种情绪种类图片刺激下的fNIRs信号以及唤醒度、愉悦度评价数据。为了实现对受试者情绪状态的分类评估，采用支持向量机(SVM)和基于支持向量机的递归特征筛选(SVM-RFE)算法来筛选参数并设计情绪状态的分类器。结果表明在多种情绪种类图片刺激下，受试者出现了显著的功能响应曲线，并且在唤醒度、愉悦度和情绪种类三个分类目标上分别实现了81%、78.78%和68%的平均分类正确率。同时发现唤醒度和愉悦度的敏感特征主要出现在眶额叶皮层和背外侧皮层，且近似熵是反映情绪状态变化的有效指标。因此采用fNIRs能够基本实现对人体情绪状态的识别。
医用光学 情绪状态识别 功能性近红外光谱技术 支持向量机 模式识别
1 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室, 北京 100094
2 天津大学精密仪器学院, 天津 300072
功能性近红外技术是一种新型无损检测人脑功能性活动的探测技术，该技术监测到的脑功能信号易受到生理活动和人的相对运动的干扰，分别称为生理干扰和运动伪迹，这些干扰的存在严重影响信号质量，因此需要开发消除生理干扰和运动伪迹的信号处理方法。介绍了目前功能性近红外信号的主要干扰源、相应的生理干扰与运动伪迹的去除方法，分析了当前功能性近红外技术存在的问题和可能的发展方向,并重点讨论了功能性核磁共振技术与功能性近红外技术的优劣。最后总结了功能性近红外数据处理方面的发展前景。
医用光学 功能性近红外光谱 生理干扰 运动伪迹 激光与光电子学进展
2015, 52(10): 100007
1 暨南大学光电信息与传感技术广东高校重点实验室, 广东 广州 510632
2 暨南大学光电工程系, 广东 广州 510632
3 广东职业技术学院轻化工程系, 广东 佛山 528041
4 暨南大学化学系, 广东 广州 510632
将还原氧化石墨烯（rGO）沉积在侧边抛磨光纤（SPF）上制作了一种新型的光纤湿度传感器。在高湿度区域[相对温度(RH)为70%~95%]，传感器的光功率变化达到6.9 dB，尤其在RH 为75%~95%区域，传感器对湿度变化能实现相关系数为98.2%的线性响应，灵敏度可达0.31 dB/(%RH)，响应速度快于0.13 (%RH)/s，并且具有很好的可重复性。对传感机理的理论分析可以解释实验结果，并且表明这种基于石墨烯的光纤传感器亦可广泛应用于其他种类化学气体的探测。这种全新机理的光学传感器是对石墨烯电化学传感器的一种很好的补充，并将促进石墨烯在化学传感技术中的应用。
光纤光学 光纤湿度传感器 还原氧化石墨烯 侧边抛磨光纤 化学气体传感器
