Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Information Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
2 School of Science, Northeast Electric Power University, Jilin 132012, China
The emergent two-dimensional (2D) material, tin diselenide (SnSe2), has garnered significant consideration for its potential in image capturing systems, optical communication, and optoelectronic memory. Nevertheless, SnSe2-based photodetection faces obstacles, including slow response speed and low normalized detectivity. In this work, photodetectors based on SnS/SnSe2 and SnSe/SnSe2 p?n heterostructures have been implemented through a polydimethylsiloxane (PDMS)?assisted transfer method. These photodetectors demonstrate broad-spectrum photoresponse within the 405 to 850 nm wavelength range. The photodetector based on the SnS/SnSe2 heterostructure exhibits a significant responsivity of 4.99 × 103 A?W?1, normalized detectivity of 5.80 × 1012 cm?Hz1/2?W?1, and fast response time of 3.13 ms, respectively, owing to the built-in electric field. Meanwhile, the highest values of responsivity, normalized detectivity, and response time for the photodetector based on the SnSe/SnSe2 heterostructure are 5.91 × 103 A?W?1, 7.03 × 1012 cm?Hz1/2?W?1, and 4.74 ms, respectively. And their photodetection performances transcend those of photodetectors based on individual SnSe2, SnS, SnSe, and other commonly used 2D materials. Our work has demonstrated an effective strategy to improve the performance of SnSe2-based photodetectors and paves the way for their future commercialization.
two-dimensional materials tin diselenide heterostructures broad-spectrum photodetectors Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032703
1 东北林业大学计算机与控制工程学院，黑龙江 哈尔滨 150000
2 东北林业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150000
光谱共焦显微技术结合了共焦显微镜的高空间分辨率和光谱分析的高波长分辨率，凭借精度高、适用性强、无损检测等特性，广泛应用于工业生产、生物医疗和半导体芯片等领域。首先介绍点光谱共焦系统的原理，指出点光谱共焦检测效率低的缺点。其次，针对光谱共焦显微技术的关键性能指标改善，阐述了在光源、色散物镜和光谱信号检测等方面所取得的主要成果，并对各类光源进行定性对比。随后展示光谱共焦显微技术的扫描方法，梳理了相关研究进展，并总结了相关方法的优点和缺点。最后，展望光谱共焦显微技术未来的发展趋势。
光谱共焦显微技术 精密测量 宽光谱光源 色散物镜 扫描成像 激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618024
西安工业大学光电工程学院光电信息技术研究所，陕西 西安 710021
针对宽光谱光学系统初始结构构建效率低、设计周期长的问题，提出基于遗传算法的宽光谱光学系统设计方法。推导等焦距、等像面成像条件，建立合理的优化目标函数，以光学结构参数作为遗传变量，利用研究的遗传算法解算出大量优异初始结构，筛选最优结构输入到光学仿真软件中，经过简单优化即可得到满足要求的宽光谱光学系统。以此方法设计了可见光、近红外宽光谱光学系统，系统成像波段为0.4~1.2 μm，焦距为40 mm，视场角均为，波段范围内焦距差异小于0.03 mm，且宽光谱范围内成像质量良好。
宽谱段 遗传算法 等焦距 光学设计方法
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 ，上海 200093
二维钙钛矿的宽带发射引起了人们对单组分白光二极管的兴趣。二维钙钛矿(PEA)2PbBr2Cl2和(C6H18N2O2)PbBr4具有软晶格特性，因而能产生很强的光声耦合作用，使得受激产生的电子–空穴对（激子）很容易引起晶格畸变从而被晶格捕获，形成自陷激子（self-trapping excitons，STEs），发射出全光谱白光。研究表明：这2种材料的半高全宽可以达到232 nm和194 nm；斯托克斯位移分别为182 nm和198 nm；荧光寿命为9.812 ns和13.465 ns。它们在CIE色度图上坐标分别为（0.36，0.40）和（0.40，0.44），显色指数（color rendering indexes，CRI）为86.93和82.23。基于这2种钙钛矿，结合商用的紫外LED，制成的复合型LED色温在5000 K左右，为设计单组分白光二极管提供了新的思路和方法。
二维钙钛矿 自陷激子 宽谱发射 白光发射 LED two-dimensional perovskite STEs broad spectrum emitting white-light emission LED
1 南通大学 机械工程学院，江苏 南通 226019
2 西安交通大学 电子与信息学部，陕西 西安 710049
3 南京华群光电技术有限公司，江苏 南京 210000
4 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
针对目前的红外成像光学系统在机器视觉工业检测领域难以同时实现成像质量好和结构紧凑设计的问题，提出了一种宽光谱可见-短波红外成像光学系统的设计方法。运用光学设计软件ZEMAX设计了一种适用于可见光和短波红外的红外成像光学系统。该系统由7组10片透镜组成，利用多组双胶合透镜来消色差，在第15个面使用非球面提高成像质量，最后对系统的成像质量进行研究。设计结果表明：该系统的的工作波长为0.4~1.7 μm，全长为79.6 mm，F数为2.8，焦距为25.7 mm，畸变小于1.4%，调制传递函数值在奈奎斯特频率100 lp/mm处均大于0.4 ，接近衍射极限，成像质量良好。该系统可以对光滑表面的装配件进行缺陷检测，具有结构简单、易于加工装调的优点，有助于高效地完成机器视觉检测。
宽谱段 光学设计 可见光成像 红外成像 机器视觉 broad spectrum optical design visible light imaging infrared imaging machine vision 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220638
1 中国人民解放军32181部队, 陕西 西安 710032
2 河北工业大学人工智能与数据科学学院, 天津 300131
3 陆军工程大学武汉士官学校, 湖北 武汉 430076
为满足夜间低照度天候条件下装备维修保障需求, 设计了一款大相对孔径的可见光/近红外波段的复消色差物镜。通过选择合适的光学玻璃材料, 在可见/近红外波段很好地校正了二级光谱。设计完成的大相对孔径物镜焦距3.75 mm, F#为1.2, 视场70.25°, 畸变 -17.5%, 系统总长40 mm。该共焦型物镜在486~950 nm光谱范围条件下, 无需调焦即能满足夜间观察使用需求, 为低照度夜视头戴系统光学模组研制提供了新的技术手段。
光学系统设计 夜视头戴 大相对孔径 物镜 宽光谱 optical system design night vision head-mounted large relative aperture objective lens broad spectrum
光子学报
2022, 51(11): 1114002
闫丽 1,2,3林启蒙 1,2,3宋园起 1,2,3贾谞卓 1,2,3[ ... ]江曼 1,2,3,*
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，西安 710127
2 西北大学 陕西省光电子技术重点实验室，西安 710127
3 西北大学 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，西安 710127
报道了一种基于非线性光纤的宽光谱类噪声锁模掺铒光纤激光器。在非线性偏振旋转锁模掺铒光纤激光谐振腔内引入色散补偿光纤和高非线性光纤，实现腔内色散和非线性管理，最终获得稳定的锁模脉冲输出。当在谐振腔内引入6 cm高非线性光纤时，可以获得中心波长为1 534 nm，脉冲宽度为1.9 ps，重复频率为20.1 MHz，40 dB光谱带宽约为100 nm的超短脉冲输出。在此基础上，将高非线性光纤长度增加至30 cm时，通过优化波片角度，观察到稳定的类噪声锁模脉冲输出，其输出光谱覆盖范围为1 280~1 850 nm，40 dB带宽为500 nm，尖峰脉冲宽度短至70.9 fs，基座脉冲宽度为26.6 ps，重复频率约19.7 MHz。同时在实验中发现随着泵浦功率的提高，类噪声脉冲的基座脉宽和尖峰脉宽的演化呈相反趋势，光谱覆盖范围更宽。该类噪声锁模光纤激光器的研究对低相干光谱干涉技术的发展具有重要意义。
宽光谱 高非线性光纤 色散 类噪声脉冲 非线性偏振旋转锁模 Broad spectrum Highly nonlinear fiber Dispersion Noise-like pulse Nonlinear polarization rotation mode-locking 薛钊 1,1,2,2张海婷 1,1,2,2杨茂生 1,1,2,2宋效先 1,1,2,2,3,">">*[ ... ]姚建铨 1,1,2,2,3,3
1 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013
2 江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院，江苏 镇江 212013
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
设计了一种基于图形化石墨烯的太赫兹吸收器，呈现出可调谐超宽频的吸收特性。其顶部为超薄石墨烯层，中间为电介质层，底部为金层。通过改变中间介质层的厚度和顶层石墨烯的费米能级，对太赫兹吸收器进行设计与仿真，而石墨烯的费米能级可以通过改变栅极电压来调控。结果表明，该吸收器在低频部分呈现超宽频吸收，当吸收器的介质层厚度为30 μm时，吸收特性达到最优，并且通过改变石墨烯的费米能级，能够动态调控吸收器的吸收特性，使得吸收峰值点和带宽发生动态变化，吸收峰值点在431 GHz区间内移动，实现了吸收器的可调谐功能。当石墨烯的费米能级为0.4 eV时，吸收率超过90%的频带宽度为1.8744 THz，吸收器峰值吸收率为99.3357%，达到了完美吸收。
光谱学 太赫兹波 吸收器 图形化石墨烯 可调谐宽光谱 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0530002
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
针对有限像元数目的不同型号CCD, 设计出同时具有低波数、高分辨率和宽光谱特点的光谱仪, 对于提高拉曼光谱仪光学性能和满足集成化需求具有重要意义。针对2048像元数的CCD, 基于消彗差Czerny-Turner M型光路结构, 同时引入柱面透镜改善弧矢方向的像差, 成功设计了一款激发波长为532nm, 光谱范围为10~2500cm-1, 分辨率为3cm-1的低波数高分辨率拉曼光谱仪;成像系统点列图、RMS(均方根)半径和调制传递函数(MTF)曲线值均有效证明了其光学性能完全满足设计要求;以此光路结构为基础, 将CCD替换为另一种型号的1024像元数CCD, 通过选用分光能力更强的光栅, 并优化光栅角度, 微调聚焦镜和像面位置参数, 最终使该拉曼光谱仪光谱范围达到10~1800cm-1, 分辨率提高到1.8cm-1。这两套光路均最大程度的利用了CCD的有限像元数, 有效实现了高分辨率与宽光谱。同时两套光路的光学元件位置变化较小, 有效保证了多型号CCD的光谱仪光机集成化设计要求。本文的工作不仅保证了光谱仪光机系统的集成化要求, 同时满足系统低波数、高分辨率和宽光谱的设计要求, 具有重要的实用价值。
光谱学 拉曼光谱仪 低波数 高分辨率 宽光谱 光学设计 spectroscopy Raman spectrometer low wavenumber high-resolution broad-spectrum optical design
