1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
针对当前空间环境单一、红外波段探测目标虚警率高、灵敏度低等难题，提出了一种基于低温冷光学技术的双色红外光学系统设计方法。光学系统前置光路采用共口径式结构，通过分光平板进行谱段分光，然后采用中继镜组二次成像的方式实现冷阑匹配，保证系统的轻小型化。另外，为了提升长波系统的探测灵敏度，对其进行了低温冷光学设计，减小系统自身辐射对探测性能的影响。系统的工作波长为3.7~4.8 μm和7.9~9.3 μm，F数为1.2，光学结构三维总尺寸为260 mm×150 mm×80 mm，中波系统畸变小于2.8%，约有82%的能量集中在探测器的一个像元内，长波系统畸变小于0.33%，约有70%的能量集中在探测器的一个像元内。该系统可对空间弱目标进行远距离探测，具有虚警率低、灵敏度高、结构紧凑等优点。
低温光学设计 红外双色波段 共口径 弱目标探测 cold optical design infrared dual-color band common aperture dim target detection 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230297
1 陆装驻洛阳地区航空军代室，河南洛阳 471009
2 中国空空导弹研究院，河南洛阳 471099
3 红外探测器技术航空科技重点实验室，河南洛阳 471099
4 河南省锑化物红外探测器工程技术中心，河南洛阳 471099
面对第三代红外探测器对多波段探测的需求，中 /中波双色同时获取两个波段的目标信息，对复杂的背景进行抑制，可以有效排除干扰源的影响，提高了探测的准确性，增强了在人工及复杂背景干扰下的目标识别能力，因此中 /中波双色探测器设计和制备最近快速发展起来。锑化铟红外探测器通过分光可实现两个中波波段的探测，锑化物 Ⅱ类超晶格探测器通过能带结构设计实现多波段探测。本文阐述了锑化物中/中波双色红外探测器的主要技术路线和目前研究进展，与传统 InSb双色探测器相比，中/中波双色超晶格红外器件用于红外成像探测具有鲜明的特点和优势，但需要在探测器结构设计、锑化物超晶格材料生长、阵列器件制备等方面进行进一步研究，以提高探测性能，满足工程化应用需求。
双色 红外探测器 锑化物 Ⅱ类超晶格 中/中波 dual-color, infrared detector, antimonide, type-II
何英杰 1,2,3,*彭震宇 1,2,3曹先存 1,2,3朱旭波 1,2,3[ ... ]吕衍秋 1,2,3
1 中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471099
2 红外探测器技术航空科技重点实验室，河南 洛阳 471099
3 河南省锑化物红外探测器工程技术研究中心，河南 洛阳 471099
超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的优选材料。双波段红外探测器能够通过对比两个波段内的光谱信息差异，对复杂的背景进行抑制，提高探测效果，在需求中尤为重要。本文开展了InAs/InAsSb超晶格中/中双色焦平面探测器设计及制备技术研究，从器件设计、材料外延、芯片加工等方面展开研究，制备了中心距30 μm的320×256 InAs/InAsSb二类超晶格中/中波双色焦平面探测器。器件短中波峰值探测率达到7.2×1011 cm·Hz1/2W-1，中波峰值探测率为6.7×1011 cm·Hz1/2W-1，短中波有效像元率为99.51%，中波为99.13%，获得了高质量的成像效果，实现中中双色探测。
InAs/InAsSb 双色中/中波 焦平面 红外探测器 InAs/InAsSb dual-color mid- mid-wavelength focal plane arrays infrared detector
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing National Laboratory for Molecular Sciences Key Laboratory of Molecular Nanostructure and Nanotechnology, Institute of Chemistry Chinese Academy of Sciences Beijing 100190, P. R. China
2 University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049, P. R. China
Clathrin- and caveolae-mediated endocytosis are the most commonly used pathways for the internalization of cell membrane receptors. However, due to their dimensions are within the diffraction limit, traditional fluorescence microscopy cannot distinguish them and little is known about their interactions underneath cell membrane. In this study, we proposed the line-switching scanning imaging mode for dual-color triplet-state relaxation (T-Rex) stimulated emission depletion (STED) super-resolution microscopy. With this line-switching mode, the cross-talk between the two channels, the side effects from pulse picker and image drift in frame scanning mode can be effectively eliminated. The dual-color super-resolution imaging results in mixed fluorescent beads validated the excellent performance. With this super-resolution microscope, not only the ring-shaped structure of clathrin and caveolae endocytic vesicles, but also their semifused structures underneath the cell membrane were distinguished clearly. The resultant information will greatly facilitate the study of clathrin- and caveolae-mediated receptor endocytosis and signaling process and also our home-built dual-color T-Rex STED microscope with this lineswitching imaging mode provides a precise and convenient way to study subcellular-scale protein interactions.
Super-resolution microscopy STED dual-color endocytosis line-switching Journal of Innovative Optical Health Sciences
2021, 14(6): 2150017
中国计量大学 光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
锰(Mn2+)离子掺杂的全无机CsPbCl3钙钛矿量子点具有独特的光学特性和纳米级颗粒尺寸, 在Mini/Micro-LED显示器件中具有巨大的应用潜力。然而, 当前CsPbCl3∶Mn2+钙钛矿量子点的荧光量子效率较低, 无法满足实际应用需求。针对此问题, 本文采用热注入法制备了钾(K+)离子和Mn2+离子共掺杂的CsPbCl3钙钛矿量子点, 合成的CsPbCl3∶(K+, Mn2+)钙钛矿量子点具有双光发射特性, 其发光主要来源于钙钛矿激子和掺杂的Mn2+离子。通过优化K+离子的掺杂浓度, CsPbCl3∶(K+, Mn2+)钙钛矿量子点的荧光量子效率从原始的16.5%提高到66.2%。同时研究了K+离子掺杂对CsPbCl3∶Mn2+钙钛矿量子点荧光性能的调控机制。研究结果表明, K+离子的掺杂能够有效抑制CsPbCl3∶(K+, Mn2+)钙钛矿量子点中本征缺陷态以及Mn-Mn二聚体或Mn相关缺陷态, 进而增强了量子点中载流子的辐射复合发光。得益于异质离子掺杂的调控策略, 此类掺杂型钙钛矿量子点有望应用于Mini/Micro-LED显示领域。
CsPbCl3∶Mn2+钙钛矿量子点 K+离子掺杂 双光发射 荧光量子效率 CsPbCl3∶ Mn2+ perovskite quantum dots K+ ions doping dual-color emission photoluminescence quantum yields
1 中国科学院 上海技术物理研究所，上海 200083
2 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 200031
3 中国科学院大学，北京 100049
双色滤光片在其任意一个几何位置上，均能够有效透过两个精确控制的光谱通道，它可以提升光学探测装置对目标的识别能力。本文选用单晶Ge作为基片，Ge和ZnSe分别作为高低折射率膜层材料，研制了一种包含3.2~3.8 μm(通道1)和4.9~5.4 μm(通道2)两个通道的红外双色滤光片。在高真空中以热蒸发的方式镀制了滤光片的光学膜层，采用单波长的极值百分比光学监控(POEM)方法控制膜层的光学厚度。在100 K低温下，通道1的平均透射率为94.2%，顶部波纹幅度为5.7%；通道2的平均透射率为96.5%，顶部波纹幅度为0.6%。在两个通道之间(4.0~4.7 μm)的截止区域内，平均透射率小于0.16%。该红外双色滤光片具有良好的光学稳定性，有利于高速运动目标的识别。
光学薄膜 双色滤光片 红外 低温光谱 optical thin film dual-color filter infrared cryogenic spectrum 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
2 Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
3 School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
A monolithic integrated ultraviolet-infrared (UV-IR) dual-color photodetector based on graphene/GaN heterojunction was fabricated by vertically integrating a GaN nanowire array on a silicon substrate with monolayer graphene. The device detects UV and IR lights by different mechanisms. The UV detection is accomplished by the forbidden band absorption of GaN, and the IR detection is realized by the free electron absorption of graphene. At peak wavelengths of 360 nm and 1540 nm, the detector has responsivities up to 6.93 A/W and 0.11 A/W, detection efficiencies of 1.23 × 1012 cm·Hz1/2 ·W-1 and 1.88 × 1010 cm·Hz1/2 ·W-1, respectively, and a short response time of less than 3 ms.
UV-IR dual-color photodetector heterojunction GaN nanowire array graphene Chinese Optics Letters
2020, 18(11): 112501
吕衍秋 1,2,3,*彭震宇 1,2,3曹先存 1,2,3何英杰 1,3[ ... ]朱旭波 1,2,3
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471099
2 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471099
3 河南省锑化物红外探测器工程技术研究中心, 河南 洛阳 471099
InAs/GaSb超晶格材料制备的新型红外器件在最近十几年得到了迅速发展。文中开展了InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色焦平面探测器组件研制, 设计了中/短波双色叠层背靠背二极管芯片结构, 用分子束外延技术生长出结构完整、表面平整、低缺陷密度的PNP结构超晶格材料, 制备出性能优良的320×256双色焦平面探测器组件, 对探测器组件进行了测试分析。结果显示, 在77 K下中波二极管RA值达到26.0 kΩ·cm2, 短波的RA值为562 kΩ·cm2。光谱响应特性表明短波响应波段为1.7~3 μm, 中波为3~5 μm, 满足设计要求。双色峰值探测率达到中波3.12×1011 cm·Hz1/2W-1, 短波1.34×1011 cm·Hz1/2W-1。响应非均匀性中波为9.9%, 短波为9.7%。中波有效像元率为98.46%, 短波为98.06%。
InAs/GaSb超晶格 双色 中短波 焦平面阵列 红外探测器 InAs/GaSb superlattice dual-color mid-/short-wavelength FPAs infrared detector 红外与激光工程
2020, 49(1): 0103007
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
2 中国航空工业集团洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
彩色全息波导显示通常采用复杂的多层光栅耦合或多层波导组合的结构, 导致系统的重量和体积较大。针对该问题, 提出了一种单片式、单层光栅双色全息波导显示构型, 该构型采用三组光栅实现光线的输入、输出及出瞳的二维扩展, 并通过严格耦合波理论(RCWA）对光栅槽型和光栅膜系进行了优化设计, 使该构型在较大视场范围内实现对红、绿两种色光较好的均匀显示。
全息波导 双色显示 单片式 光栅设计 holographic waveguide dual-color display single plate grating design
