谭伊玫 1,2徐英莹 1,3张硕 2刘雁飞 2[ ... ]唐鑫 1,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 中芯热成科技(北京)有限责任公司,北京 100176
3 中国计量科学研究院,北京 100029
红外探测及成像具有广泛用途,在红外制导、夜视侦察、安防监控及危化品探测等方面发挥了重要作用。现有红外成像焦平面大多由碲镉汞、二类超晶格、锑化铟等块体半导体材料制成,通过倒装键合的方法实现块体材料与硅基读出电路的信号传输。倒装键合对准困难、操作复杂、对设备依赖性较强,难以满足焦平面阵列规模不断增加和像元尺寸不断减小的制备需求。为解决红外焦平面阵列规模提升的瓶颈,采用碲化汞胶体量子点,通过液相旋涂的方法,突破倒装键合限制,实现硅基读出电路直接片上集成。所制备焦平面阵列规模达1280×1024,像元间距为15 μm,80 K工作温度下探测截止波长为4.8 μm,响应非均匀性为9%,有效像元率为99.96%,最低噪声等效温差达30 mK,展现了良好的成像性能。
焦平面阵列成像 胶体量子点 百万像素 捕获型探测器 focal-plane array imaging colloidal quantum-dot megapixel trapping-mode photodetector 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211027
作者单位
摘要
1 东华大学理学院, 上海 201620
2 上海乾曜光学科技有限公司, 上海 201806
中频波前均方根(PSD1)是用来评价光学元件中频段波前质量的关键参数, 在对其进行数值计算之前, 需要对波前数据进行频率域滤波。滤波后的数据易导致待测区域内、外的数据截断, 引入较大的边缘高频误差与吉布斯噪声, 从而严重影响了计算准确度。为了减小数据截断带来的影响, 通过对边缘截断的数据做趋优填充, 减少截断区域内外的空间频率突变。通过对现有的空域预处理方法进行对比, 提出了一种四向扩展平均算法。经试验验证, 所提出的方法可以较好地还原光学元件的中频段面形, 显著提高PSD1测量准确度, 试验表明所提出的方法较标准值的误差平均值小于5%。
波前检测 中频波前均方根 数据预处理 傅里叶变换 wavefront testing root mean square of mid-spatial-frequency wavefron data preprocessing Fourier transform 
应用激光
2023, 43(3): 0118
薛晓梦 1马海菲 1,2郝群 1,2,**唐鑫 1,2陈梦璐 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院,浙江 嘉兴 314019
采用混相配体交换的方法成功实现了载流子迁移率近2个量级的提升,达到1 cm2/(V·s),同时还可以灵活调控N型、本征型和P型等掺杂类型。在此基础上,使用本征型碲化汞胶体量子点薄膜制备短波及中波红外光伏型探测器。截止波长为1.9 μm的短波红外探测器在300 K下的响应率为0.9 A/W,比探测率为4×1011 Jones;截止波长为4.2 μm的中波红外探测器在110 K下的响应率为1.1 A/W,比探测率为1.2×1011 Jones。在没有施加偏置电压的情况下,300 K下的短波红外光电探测器的外量子效率可以达到61%,110 K下的中波红外光电探测器的外量子效率可以达到30%。
探测器 量子点 高迁移率 光伏型红外光电探测器 配体交换 detectors quantum dots high mobility photovoltaic infrared photodetectors ligand exchange 
光学学报
2023, 43(22): 2204002
谭伊玫 1,2张硕 2罗宇宁 1,2郝群 1[ ... ]唐鑫 1
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院,北京 100081
2 中芯热成科技(北京)有限责任公司,北京 101102
中波红外成像在**侦察、遥感测绘、航天航空等领域发挥了重要作用。现有中波红外焦平面主要采用碲镉汞、二类超晶格、锑化铟等块体半导体材料,其性能优异、稳定性高。然而,其复杂的材料制备及倒装键合工艺限制了块体半导体焦平面阵列的批量化制备及低成本应用。胶体量子点作为一种新兴液态半导体材料,具有光谱调控范围“宽”、合成规模“大”、制备成本“低”、以及加工工艺“易”等优势,为新型红外焦平面阵列研发提供了全新的思路。碲化汞量子点采用“热注法”合成,并通过旋涂方法实现与硅基读出电路的直接电学耦合,阵列规模及像元间距为640×512及15 µm。在80 K工作温度下对焦平面阵列进行了性能测试,碲化汞焦平面阵列响应截止波长达到4.6 μm、比探测率为2×1010 Jones、噪声等效温差51.26 mK(F#=2)、响应非均匀性3.42%且有效像元率高达99.99%,展现了较好的成像性能,为非倒装键合体制中波红外成像焦平面的制备提供了新的方案。
红外成像技术 量子点焦平面阵列 捕获型器件 中波红外 热成像 infrared imaging technology quantum-dot focal plane arrays trapping-mode devices mid-wave infrared thermal imaging 
红外与激光工程
2023, 52(7): 20230377
郝群 1,2,3,*唐鑫 1,2,3陈梦璐 1,2,3
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室,北京 100081
3 北京理工大学长三角研究院,浙江 嘉兴 314019
受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺,现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料,因“量子限域”效应,能够实现宽谱段范围内的精准带隙调控。同时,胶体量子点可通过液相化学合成方法低成本大批量制备。此外,胶体量子点的液相加工工艺使得其可以与硅基读出电路进行直接片上电学耦合,突破了倒装键合工艺限制。因此,胶体量子点在红外探测及成像领域展现了巨大的应用前景。其中硫汞族量子点具有探测波段范围宽、物性调控易及便于硅基集成等优势,先后实现了中波红外背景限探测、双色探测及焦平面阵列成像等,在红外光电技术展示了巨大的潜力。本综述总结了近年来硫汞族胶体量子点红外光电探测技术的研究现状,并对其未来发展方向进行了展望。
硫汞族胶体量子点 红外探测器 红外焦平面阵列 红外上转换器件 mercury chalcogenide colloidal quantum dots infrared detectors infrared focal plane array infrared upconverter device 
光学学报
2023, 43(15): 1500001
作者单位
摘要
昆明物理研究所, 云南昆明 650223
鱼眼镜头优势在于拥有极大的视场, 可以捕获更多信息。如今鱼眼镜头在安保安防、摄影、航空航天等方面得到广泛应用, 尤其在**和**中的地位不可替代。本文首先概括了鱼眼镜头的成像原理和发展历程, 分析了现代鱼眼镜头初始结构设计中的光线溢出以及与镜面无交点等常见的关键问题和已有的思路, 介绍了现代鱼眼镜头的应用和发展趋势, 最后讨论了鱼眼镜头目前发展中存在的一些设计瓶颈以及鱼眼镜头未来的发展方向。
鱼眼镜头 光线溢出 初始结构 fisheye lens, overflow of light, initial structure 
红外技术
2023, 45(4): 342
作者单位
摘要
西南大学工程技术学院, 重庆 402160
太赫兹时域光谱不但包含了样品的化学信息和物理信息, 还承载了设备噪声、 样品状态、 环境参数等多方面的背景信息, 其光谱的多元性可能影响模型的性能, 降低预测精度。 能否在复杂、 重叠、 变动背景下从光谱数据中提取目标组分的特征信息, 去除冗余变量, 筛选特征谱区, 对太赫兹光谱定量、 定性分析至关重要。 以L-酒石酸为研究对象, 在室温下采集6个浓度: 10%, 20%, 40%, 50%, 60%和80%, 共计342个样本的L-酒石酸太赫兹吸收光谱。 利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 基于6-31G*(d,p)基组对L-酒石酸单分子模型进行优化并对其太赫兹频谱特性进行理论模拟计算, 分析对应特征波峰的分子振动模式, 得到0.2~1.6 THz频段吸收谱。 与实测吸收谱进行对比, 实验所测结果与理论计算结果对应的吸收峰位置基本吻合。 采用自举软缩减法(BOSS)对L-酒石酸的太赫兹吸收谱进行特征谱区筛选, 并与竞争性自适应加权采样(CARS)、 蒙特卡洛无信息变量消除法(MC-UVE)和间隔区间偏最小二乘法(iPLS)3种经典特征谱区筛选法进行对比, 分析结果显示BOSS算法选取的有效谱区与DFT理论计算特征谱区重合度最优。 分别使用全谱PLS, CARS-PLS, MC-UVE-PLS, iPLS及BOSS五种算法对L-酒石酸光谱进行建模回归分析, 实验结果表明, 四种谱区筛选方法相较于全谱PLS模型, 预测精度均有所提高, 其中BOSS算法预测能力提高最为显著, 其交互验证均方根误差(RMSECV)、 预测均方根误差(RMSEP)、 训练集决定系数(Rtrain2)和测试集决定系数(Rtest2)分别为0.026 0, 0.026 0, 0.988 1和0.987 5, 相较其他模型有更高的预测精度和模型稳定性, 为实现基于太赫兹光谱技术的快速定量检测提供了一种有效的方法。
太赫兹光谱 L-酒石酸 密度泛函 谱区筛选 自举软缩减法 Terahertz spectrum L-tartaric acid Density functional theory Spectral region Bootstrapping Soft Shrinkage 
光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2740
Shuo Zhang 1†Ge Mu 1†Jie Cao 1,2,3Yuning Luo 1[ ... ]Xin Tang 1,2,3,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Beijing Key Laboratory for Precision Optoelectronic Measurement Instrument and Technology, Beijing 100081, China
3 Yangtze Delta Region Academy of Beijing Institute of Technology, Jiaxing 314019, China
4 e-mail: qhao@bit.edu.cn
5 e-mail: menglu@bit.edu.cn
6 e-mail: xintang@bit.edu.cn
Image data acquired with fused multispectral information can be used for effective identification and navigation owing to additional information beyond human vision, including thermal distribution, night vision, and molecular composition. However, the construction of photodetectors with such capabilities is hindered by the structural complexity arising from the integration of multiple semiconductor junctions with distinct energy gaps and lattice constants. In this work, we develop a colloidal quantum-dot dual-mode detector capable of detecting, separating, and fusing photons from various wavelength ranges. Using three vertically stacked colloidal quantum-dot homojunctions with alternating polarity, single-band short-wave infrared imaging and fused-band imaging (short-wave and mid-wave infrared) can be achieved with the same detector by controlling bias polarity and magnitude. The dual-mode detectors show detectivity up to 8×1010 Jones at the fused-band mode and 3.1×1011 Jones at the single-band mode, respectively. Without image post-processing algorithms, the dual-mode detectors could provide both night vision and thermal information-enhanced night vision imaging capability. To the best of our knowledge, this is the first colloidal quantum-dot detector that can achieve such functionality. The operation mode can be changed at a high frequency up to 1.7 MHz, making it possible to achieve simultaneously dual-mode imaging and remote temperature sensing.
Photonics Research
2022, 10(8): 1987
作者单位
摘要
江西理工大学 信息工程学院, 江西 赣州 341000
针对低分辨率图像到高分辨率图像的映射函数解空间极大, 导致超分辨率重建模型难以产生细致纹理的问题, 本文提出一种结合双注意力和结构相似度量的图像超分辨率重建网络。以改进的U-Net网络模型作为基本结构, 引入针对低级别视觉任务的数据增强方法, 增加样本多样性。编码器部分由卷积层和自适应参数线性整流激活函数(Dynamic ReLU)组成。同时引入了一种残差双注意力模块(Residual Dual Attention Module, RDAM)与像素重组(PixelShuffle)模块共同构成解码器, 通过上采样操作, 逐级放大图像。为了使生成图像更加符合人眼视觉特性, 采用了一种结合结构相似度量准则的损失函数, 增强网络约束。实验结果表明: 重建图像的质量对比SRCNN, 在Set5、Set14、BSD100和Urban100标准测试集上的平均PSNR提升约1.64 dB, SSIM提升约0.047。本文方法能够使重建的图像纹理细节更丰富, 有效地减少了映射函数可能的解空间。
超分辨率 U-Net网络 数据增强 双注意力 结构相似 super-resolution U-net network data augmentation dual attention structural similarity 
液晶与显示
2022, 37(3): 367
Ge Mu 1,2Tianyu Rao 1Menglu Chen 1,2,3Yimei Tan 3[ ... ]Xin Tang 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Beijing Key Laboratory for Precision Optoelectronic Measurement Instrument and Technology, Beijing 100081, China
3 Yangtze Delta Region Academy of Beijing Institute of Technology, Jiaxing 314019, China
4 e-mail: qhao@bit.edu.cn
Although the performance of quantum-dot-based light emitting diodes (QLEDs) has been significantly enhanced over the past years, conventional full-color QLED displays still rely on the side-by-side pattern techniques of red (R)/green (G)/blue (B) quantum dots (QDs). Such lateral integration of multi-color pixels imposes technological difficulty in the development of high-resolution displays due to limited pixel density and fill factors. Herein, we demonstrate the development of full-color QLEDs with bias-tunable emission spectra by engineering mixed R/G/B QDs as light emitting layers. In Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) chromaticity coordinates, QLEDs with bias-tunable color exhibit wide color variation ranging from red (0.649, 0.330) to green (0.283, 0.305) to blue (0.255, 0.264) upon increasing voltages and can be tuned to emit white light (0.316, 0.325). More importantly, the fabricated multi-color QLEDs show high luminance approaching 103 cd m-2 and superior external quantum efficiency of 13.3%. Benefitting from the wide spectral tunability and light emitting efficiency, we believe the proposed multi-color QLEDs have great application prospects for both displays and lighting.
Photonics Research
2022, 10(7): 07001633

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