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oe1(光电查) - 科学论文

47 条数据
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  • 防水溴化铯铅钙钛矿激光器及其在溶液中的应用

    摘要： 卤化铅钙钛矿优异的光电特性使其成为太阳能电池和光源应用中的潜力材料。然而这类材料易溶于极性溶剂，阻碍了实际应用，因此有效防护钙钛矿免受极性溶剂侵蚀具有重要意义。本研究报道了采用与大规模芯片微加工兼容的原子层沉积（ALD）技术制备Al2O3保护层实现CsPbBr3纳米片（NP）激光器防水功能。50纳米Al2O3包覆的CsPbBr3纳米片可在水中连续激射超过一小时，浸水一个月后仍保持激射性能。此外还研究了20纳米Al2O3包覆CsPbBr3纳米片在折射率1.33-1.47的水-甘油混合溶液中的激射行为：随着环境折射率升高，纳米片激光器经历模式选择过程，呈现单模（540.3 nm）→双?！ツ＃?33.9 nm）的转变，该现象源于品质因数（Q值）下降与材料增益光谱蓝移导致的模式竞争。同时CsPbBr3纳米片的激射阈值随环境折射率增加而升高，据此可实现传感检测——长波长（短波长）激射模式的测量灵敏度分别为129.7 μJ cm?2 RIU?1（388.2 μJ cm?2 RIU?1）。本研究表明ALD Al2O3防护方法能有效?；sPbBr3免受极性溶剂侵蚀，增强材料稳定性，推动钙钛矿在芯片集成与溶剂体系中的实际应用。

    关键词： 溴化铯铅，防水，纳米激光器，折射率传感器，钙钛矿

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 通过引入薄金属膜增强硅条形波导环形谐振器的灵敏度

    摘要： 在这项工作中，我们提出了一种用于高灵敏度折射率传感的金属辅助硅条波导设计方案。为验证该设计的优越性，我们将其与几何结构相当的常规硅条波导进行了公平对比。该金属辅助波导结构中，金层与硅条波导之间夹有薄层二氧化硅。采用三维有限元法(FEM)模拟了这些结构的透射光谱和电场分布。论文第一部分展示了直条波导上包层区域中消逝场的增强效应，证明其非常适合作为消逝场气体吸收传感器。第二部分设计了半径1.5微米的金属辅助硅条波导环形谐振腔，证实其相比常规环形谐振腔具有更高的灵敏度、品质因数和优值。当夹层二氧化硅厚度为50纳米时，我们设计的环形谐振腔获得了300纳米/折射率单位(RIU)的最大灵敏度，比常规设计方案提升约67%。相信本研究将为开发高灵敏度传感器提供新的有利条件。

    关键词： 金属辅助硅条形波导，折射率传感器，环形谐振器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 光纤耦合回音壁模式微球谐振器的制备与传感特性研究

    摘要： 本文采用简易封装方案制备了光纤耦合回音壁模式(WGM)微球谐振腔，分析了其谐振特性，并从理论与实验两方面研究了其对体折射率和温度的响应。实验结果表明：该谐振腔的体折射率灵敏度约为20.49 nm/RIU（检测限为4.3×10?? RIU），温度灵敏度极低（仅7.38 pm/℃）。此外，首次将该WGM微球谐振腔用于声强级传感，测得灵敏度约为-1.9 pm/dB，这不仅拓展了WGM传感器的应用领域，还可用于噪声监测以加强环境?；?。

    关键词： 回音壁模式、温度传感器、微球谐振器、折射率传感器、声强级传感器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用晶格求和法分析圆形纳米棒等离子体光栅的散射

    摘要： 本文提出了一种自洽分析方法，用于研究由沿轴向无限延伸的等离子体纳米棒构成的重要类别平面光栅的电磁散射问题。该方法基于广义反射矩阵理论，在柱谐展开技术中实现了晶格求和技术的计算流程，可对等离子体光栅进行全波散射分析。该算法具有高效计算优势，是优化平面构型等离子体传感器与等离子体波导器件的最佳数值工具之一。虽然该理论框架适用于分析各类等离子体光栅，本文重点研究了三种构型：首先考察了类光子晶体结构的银纳米圆柱多层光栅，在远离单纳米棒共振频段时其特性与传统光子晶体相似；当周期性移除单个或多个纳米棒形成缺陷晶体时，由于缺陷层的共振隧穿效应会在光谱响应中产生新能带——这是首次提出的严格缺陷等离子体光栅理论模型。最后从折射率传感器设计角度研究了金属包覆介质纳米棒平面光栅与介质平板的耦合系统，分析了局域表面等离子体激元激发产生的双吸收带及其对应的上表面/内表面共振近场分布，其中第二吸收带的共振对背景介质折射率敏感，适用于折射率传感器设计，并论证了等离子体光栅倏逝空间谐波与平板内导模间的相位匹配强耦合条件。

    关键词： 等离子体学、折射率传感器、散射、带隙结构、周期性结构

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 具有两个三角形分支并与分裂环纳米腔耦合的MIM波导中的法诺共振用于传感应用

    摘要： 本文理论提出了一种紧凑型折射率纳米传感器，该传感器由金属-绝缘体-金属（MIM）波导与对称双三角柱耦合的圆形开口环谐振腔（CSRRC）构成。采用有限元法（FEM）分析了所设计结构的传输特性。计算结果表明：由于带两个对称三角柱的波导连续宽带态与CSRRC离散窄带态相互作用，形成了法诺共振线型。详细研究了几何参数对传感性能的影响，最大灵敏度达1500 nm/RIU，品质因数高达65.2。该结构在片上等离子体纳米传感器领域具有重要应用价值。

    关键词： 折射率传感器、金属-绝缘体-金属波导、法诺共振、有限元方法

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 具有凹槽结构的硅基微盘形锗光电探测器设计，用于折射率传感

    摘要： 本文介绍了一种用于1550纳米工作波长下折射率差传感的盘形锗硅光电探测器。为实现小型化传感器，在硅层上方形成锗层以牺牲光探测区域为代价提高吸收系数。此外，该传感器沿圆盘边缘设置了环形波导结构——通过向圆盘内部凹陷形成。这种设计增强了沿边缘波导传播的主导光学模式与待测包层材料折射率之间的相互作用，最终提升了检测灵敏度。仿真结果表明：当圆盘半径仅为3微米时，该传感器展现出>50纳米/折射率单位(RIU)的检测灵敏度、约3000的品质因数，以及0.95×10?2 RIU的最小可探测折射率变化量，其灵敏度达到无凹陷结构(>30 nm/RIU)的1.67倍。

    关键词： 折射率传感器、盘形谐振器、绝缘体上硅、锗光电探测器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 适用于折射率传感的双波长等离子体完美吸收器

    摘要： 本文设计了一种基于金属-绝缘体-金属-绝缘体-金属（MIMIM）结构的等离子体完美吸收器（PPA），用于葡萄糖溶液（分析物）的折射率传感，并提出了一种快速、低成本且简便的传感器灵敏度测量新方法。仿真结果表明，所提出的传感器吸收光谱具有两个共振峰，随着分析物折射率的增加，这两个峰均发生红移。在我们提出的测量技术中，使用两束常规单波长激光（波长分别为1050 nm和1750 nm）对结构进行垂直平面波光照射。然后计算1750 nm（A2）和1050 nm（A1）波长处的吸收功率，通过分析物折射率变化引起的吸收比（A2/A1）变化来表征传感器灵敏度（S = Δ(A2/A1)/Δn）。结果表明，当分析物折射率从n = 1.312增加到n = 1.384时，传感器灵敏度将从9.3/RIU提升至33.475/RIU。

    关键词： 灵敏度的新定义，吸收比，等离子体完美吸收器，折射率传感器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于等离子体布拉格光栅嵌入式谐振腔传感器的环境折射率无标记检测

    摘要： 在这项工作中，我们将布拉格光栅集成到标准环形谐振腔设计中，以提高折射率传感器的灵敏度。采用有限元法(FEM)对器件的传输光谱和电场分布进行仿真，并利用传输光谱获得的数值模拟结果来研究该结构的传感特性。光栅齿尺寸对表面等离子体激元的增强效应具有显著影响，进而提升环境介质与光的相互作用强度。嵌入布拉格光栅的谐振腔设计方案展现出最优性能，其灵敏度、品质因数(FOM)和Q值分别达到1680 nm/RIU、48和48.4，远超多项已有报道数值。

    关键词： 金属-绝缘体-金属波导、等离子体激元学、布拉格光栅、折射率传感器、有限元法

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于集成平面波导与MIM热电子光电探测器的微型化光电SPR传感器

    摘要： 便携式生物传感领域对微型化表面等离子体共振（SPR）传感器的兴趣日益增长。为实现这一目标，去除外置光谱仪是Kretschmann型SPR传感器微型化的关键步骤。本文提出了一种具有电学响应的新型SPR传感器架构，采用集成热电子光电探测器替代传统光谱仪。该器件将金属-绝缘体-金属（MIM）结与平面波导（PWG）集成为多层结构，通过近红外宽谱发光二极管（LED）激发。MIM结的表面等离子极化激元（SPP）模式与PWG模式的耦合，使得在特定窄带激发范围内，光吸收主要集中在MIM结顶层。吸收带的中心波长由待测物折射率决定。研究表明，基于MIM结中的热电子注入效应，该架构中MIM结的开路电压与待测物折射率成正比，这一特性可替代SPR传感器的波长检测方式。通过在MIM结底部电极上方引入氧化铟锡（ITO）层作为热电子阻挡层，可提升器件的电学灵敏度。详细计算表明该传感器的光学灵敏度约为8000 nm/折射率单位（RIU），对应本器件实现12.5 V/RIU的电学灵敏度。

    关键词： 折射率传感器，金属-绝缘体-金属（MIM）结，表面等离子体共振（SPR），热电子

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 用于皮肤癌检测的水基太赫兹超材料

    摘要： 我们展示了一种基于新型水基太赫兹超材料（MM）与半导体薄膜的高灵敏度皮肤癌检测方法。通过反射式太赫兹脉冲成像（TPI）技术研究皮肤组织及相关癌症。作为该器件的折射率（RI）传感应用，研究表明：当生物传感器设计中放置不同传感材料时，有效折射率随之改变，进而可测量器件对正常皮肤与基底细胞癌（BCC）的检测灵敏度。本器件的RI品质因数（FOM）显著高于文献中采用半导体薄膜的生物标志物检测传感器——灵敏度提升约117微米/折射率单位（um/RIU），RI FOM增幅超过20.53。这一结果源于尺寸相关因素导致的强场局域化伴随场增强效应。我们观察到太赫兹超材料的共振频率随待测皮肤折射率变化而偏移，正常皮肤对应的吸收峰反射呈现蓝移现象。最终提出该水基超材料可用于基因表达调控。本设计优势体现在两方面：其一，采用的微米级超材料结构尺寸越小，对折射率变化越敏感；其二，结构中使用的水具有优异的生物相容性、高生物吸收率、低成本且自然界储量丰富等特性。

    关键词： 生物可吸收超材料、皮肤癌检测、太赫兹超材料、半导体生物传感器、折射率传感器、基因表达调控

    更新于2025-09-10 09:29:36