Author Affiliations
Abstract
1 School of Resources and Environment, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 Yangtze Delta Region Institute (Huzhou), University of Electronic Science and Technology of China, Huzhou 313001, China
3 Shanghai Tianma Microelectronics, Shanghai 201201, China
In this work, we present the investigation of the quantum dot color filter (QDCF) micro-light emitting diode (micro-LED) display. Green and red quantum dot photoresist (QDPR) materials are patterned into a pixelated array and precisely bonded with an all-blue micro-light emitting diode (micro-LED) substrate, forming a red, green, and blue (RGB) full color display through color conversion. A few factors that influence the achievable color gamut are further investigated. The resulting 1.1-inch 228-pixels per inch (ppi) display demo shows the good performance. The findings in this paper pave a way to the future industrialization of the micro-LED display.
Quantum dot color filter (QDCF), color conversion, Photonic Sensors
2024, 14(1): 240123
1 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
2 济宁科力光电产业有限责任公司，山东 济宁 272113
从非连续介质波导构造的光子双势垒模型出发，建立了光子的双势垒量子贯穿理论，给出了光子穿透双势垒的量子概率公式。同时从解析和数值仿真两个角度分别讨论了行波光子和隐失波光子产生共振穿透效应所需的物理条件，研究了光子穿透概率与双势垒的几何尺寸、波导填充介质的折射率以及光子频率之间的依赖关系。比较不同物理条件下的仿真曲线，概括其物理规律。尤为重要的是，当双势垒由截止波导构成时，频率或双势垒结构参数发生细微变化会对光子穿透概率产生极大的影响。基于这些物理规律，初步探讨了光子的量子共振隧穿效应在一些光学器件设计中的潜在应用，重点研究了其在激光测距技术中的原理设计。
量子光学 电磁波导 量子隧穿 光子双势垒 共振穿透 激光测距
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学信息光子技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
4 中国电子科技集团第十一研究所，北京 100015
长波红外量子级联激光器（QCL）具有波长设计灵活、体积小、寿命长等优点。目前单横模QCL较低的输出功率（1~3 W）是限制其应用的主要因素。光纤功率合束技术是提升输出功率的有效手段。然而由于长波红外波段缺少低传输损耗的玻璃光纤，使得高效率长波红外光纤功率合束的实现难度很大。本文研究了基于低损耗单模空芯光纤的长波红外激光功率合束技术。针对基横模长波红外QCL有源区尺寸大、发散角大的特点，设计了大数值孔径扩展光源双非球面准直镜，有效提高了单模光纤耦合效率。设计制备了无端面损耗的长波红外单模光纤束，光纤传输效率高达91.2%，实现了7.6~7.8 μm波段QCL的高效率合束。当4个长波红外QCL的输出总功率为2.27 W时，采用所设计的光纤耦合光学系统及制备的4×1单模空芯光纤合束器获得了1.5 W的连续输出，总合束效率为66%。此外，测量得到单根单模长波红外光纤耦合输出光的光束质量因子M2为1.2，光强分布和光束质量因子均优于QCL的直接输出激光，说明空芯单模光纤具有一定的非高斯光束模式净化作用。合束光束的传输质量因子为2.6，依然具有较好的光束质量。本文所研究的光纤合束方式对QCL的输出波长、偏振态均不敏感，且具有良好的可扩展性。实验结果表明，此方式可有效解决长波红外QCL单元器件输出功率偏低的问题。
长波红外 量子级联激光器 光纤合束 耦合效率 空芯光纤
西安邮电大学通信与信息工程学院（人工智能学院），陕西 西安 710121
核方法在机器学习中有广泛的应用。量子计算与核方法结合，可以有效解决经典核方法中当特征空间变大时计算成本随之增加的问题。研究表明，基于核方法构建的最小化量子电路可以可靠地在含噪声的中型量子设备上执行。目前已提出的一些基于量子核方法的分类器在充分映射数据以及电路架构等方面仍存在一定的缺陷。因此，提出了一种基于多项式核函数的紧凑型量子分类器。首先通过引入多项式核函数，提升了非线性数据的分类迭代速率，从而提升了分类效率；在此基础上进一步提出紧凑型振幅编码，将量子态相对应相位的数据标签编码。相比于已有的量子核方法分类器，所提模型的量子电路的编码位数可以从5个量子比特减少到3个量子比特，而且，所提模型将已有方法中的双量子位测量简化为单量子位测量。此外，该模型在测量阶段的量子电路参数达到了最优方差，可以有效节省计算资源开销。实验仿真表明，所提分类器模型中的期望值更接近理论值，且获得了更高的分类精度，同时该模型具有较低的纠缠度，有效降低了整个准备工作的开销。
量子信息处理 核方法 紧凑型振幅编码 纠缠度 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0927002
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室， 吉林 长春 130022
2 中国科学技术大学 应用化学与工程学院， 安徽 合肥 230026
近年来，近红外荧光粉转换发光二极管（NIR pc-LED）在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而，获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY2Al2Ga2SiO12∶Cr3+（BYAGSO∶Cr3+），并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下，BYAGSO∶Cr3+荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射，源于Cr3+：2E→4A2自旋禁戒跃迁和4T2→4A2自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性，最优化样品的外量子效率可达30.3%，在200 ℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO∶Cr3+荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合，我们封装了一个NIR pc-LED器件。该器件在300 mA驱动电流下，输出功率为70.83 mW；在20 mA驱动电流下，光电转换效率为11.20%。研究结果表明，BYAGSO∶Cr3+在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。
近红外发射 Cr3+ 热稳定性 量子效率 荧光粉转换发光二极管 near-infrared emission Cr3+ thermal stability quantum efficiency NIR pc-LED
1 长春理工大学 物理学院， 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室， 吉林 长春 130022
2 佐治亚南方大学 物理与天文系， 美国佐治亚州 斯泰茨伯勒 30460
1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）作为一种水溶性交联剂，目前广泛应用于纳米材料研究中。然而，其对石墨烯量子点（GQDs）的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点（C-GQDs）为对象，研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响，改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物（C-GQDs/EDC）。实验结果表明，与EDC反应后，C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外，也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明，C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果，而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为，EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用，提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题，扩展了其在发光领域的应用前景，并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。
石墨烯量子点 荧光 交联剂 表面态 graphene quantum dots fluorescence crosslinking agent surface states
1 南京理工大学材料科学与工程学院 新型显示材料与器件工信部重点实验室， 江苏 南京 210094
2 广西大学 物理科学与工程技术学院， 广西 南宁 530004
量子点作为一种理想的发光材料，一直以来引起了科学家和工业界的广泛关注，推动了生物成像、照明、显示等领域的发展。随着生态环境保护的意识逐渐增强，磷化铟量子点（InP QDs）作为镉基量子点的最好替代者之一，受到了广泛的关注：一方面，InP QDs具有与镉基量子点相媲美的发光和光电性质；另一方面，其发光光谱范围可覆盖整个可见光区，且合成工艺与镉基量子点共通。然而，因为InP QDs与传统镉基量子点相比，在元素价态、核壳晶格匹配性、反应动力学过程等方面具有特殊性，其合成化学的发展还不成熟，限制了其光电应用的研究进程。本文结合量子点显示的发展现状和未来需求，针对InP QDs体系进行了综述，通过分析其研究现状，分析其发展问题和挑战，并对其进行了展望，期望为量子点及其电致发光器件的进一步探索研究提供一些启示和帮助，推动无镉、低毒、高色纯度量子点体系的发展。
量子点 磷化铟 QLEDs 高色纯度 显示 quantum dots indium phosphide QLEDs high-colour purity displays
1 西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西西安70054
2 陕西省煤火灾害防治重点实验室，陕西西安710054
3 中石化安全工程研究院有限公司 化学品安全全国重点实验室，山东青岛266000
H2S，CH4多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术， 选用中心波长为8.309 μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源，搭建30 m长距离的遥测实验系统，使用WMS波长调制法对H2S，CH4气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描，并对高频正弦载波进行了最优深化调制，实现了H2S，CH4多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量，分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性，并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验，分析了15 m，30 m不同遥测距离对检测信号的影响，并利用增加积分时间与计算信噪比的方法，得到了128.75×10-9 m的遥测最低限。最后，Allan方差的计算结果表明，当积分时间为183 s，142 s时，系统对H2S，CH4气体的最低检测下限分别为0.593×10-9和1.160×10-9。本文的研究结果为中红外波段H2S，CH4多组分气体的高灵敏度、同时测量提供了一种有效途径，为多组分气体的遥测应用提供了参考。
中红外 硫化氢 量子级联激光器 多组分气体遥测 mid-infrared hydrogen sulfide Quantum Cascade Laser(QCL) multi-component gas sensing 王鹏 1,2,3孟祥明 1,2,3吴函烁 1,2,3叶云 1,2,3[ ... ]陈金宝 1,2,3,*
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，长沙 410073
3 国防科技大学 高能激光技术湖南省重点实验室，长沙 410073
半导体激光（LD）泵浦的高功率光纤激光器具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点，在工业加工等诸多领域都有着广泛的应用。为了提高泵浦光吸收率，传统光纤激光器常用915 nm和976 nm波段的LD作为激光的泵浦源。在该类LD泵浦的光纤激光器中，由于量子亏损和泵浦吸收系数相对较高，光纤激光器的热致模式不稳定（TMI）阈值相对较低。为了提高量子效率和潜在的TMI阈值，提出采用大于1010 nm波段的LD直接泵浦光纤激光器，产生高量子效率激光。搭建了振荡放大一体化的全光纤激光器，采用总泵浦功率为2.56 kW的1010 nm波段LD泵浦，首次获得输出功率2.05 kW、光束质量M2约1.7的激光。后续将通过进一步增大泵浦功率、优化光纤特性以实现更高功率、更优光束质量的光纤激光输出。
光纤激光器 量子亏损 振荡放大一体化 模式不稳定 fiber laser quantum defect oscillating-amplifying integrated laser transverse mode instability 强激光与粒子束
2024, 36(3): 031001
