1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院， 江苏 南京 210044
2 南京大学 电子科学与工程学院， 江苏 南京 210093
利用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）技术，在不同晶面的蓝宝石（Al2O3）衬底上实现了极性（0002）面、半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN薄膜的外延生长，并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。X射线衍射（XRD）曲线展示了（0002）、（11-22）和（11-20）面InN较强的衍射峰，表明InN薄膜具有较高的成膜质量。通过扫描电子显微镜（SEM）表面图发现，极性（0002）面InN的表面形貌较光滑，而半极性和非极性InN表面均存在未完全合并的孔洞。光致发光（PL）光谱展示，不同极性面InN的峰值能量在0.63 eV附近，并从极性、半极性到非极性逐渐红移。此外，可见-红外分光光度计测得的透射谱显示，极性（0002）面InN的吸收边约为0.85 eV，而半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN的吸收边约为0.78 eV，表明极性InN具有更大的斯托克斯位移。
半极性面 非极性面 InN薄膜 外延生长 semipolar nonpolar InN film epitaxial growth
1 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
提出并制备了一种温度自补偿的光纤表面等离子体共振（SPR）折射率传感器，用于实现温度和折射率（RI）的同时测量。该传感器利用细芯光纤（TCF）与多模光纤（MMF）构成MMF-TCF-MMF双通道级联结构，通道1涂覆银膜实现折射率传感，通道2涂覆复合膜（Ag-ITO）以及聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜来实现温度传感，进而达到温度补偿的目的。当折射率和温度变化时，两个共振波长将发生变化，通过监测两个共振波谷的波长偏移可以同时测量折射率和温度。实验结果表明，两个通道在1.333~1.357 RIU（RIU为折射率单位）范围内的折射率灵敏度分别为3141.85 nm/RIU和0 nm/RIU，40~80 ℃范围内的温度灵敏度分别为-0.07 nm/℃和-1.74 nm/℃。该传感器具有体积小、灵敏度高、易制作等优点，在生物医学、环境监测等领域具有一定的应用价值。
光纤光学 光纤传感器 表面等离子体共振 细芯光纤 折射率 温度 光学学报
2023, 43(13): 1306002
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
本文提出了一种基于表面等离子体共振（SPR）效应的温湿度传感器，利用包层腐蚀将纤芯光耦合进包层，并在光纤外侧涂覆二甲基硅氧烷（PDMS）和聚乙烯醇（PVA），以实现环境温度和相对湿度双参量测量。实验结果表明：所提出的传感器具有良好的温湿度响应特性，在20~70 ℃温度范围内的平均灵敏度达到-2.01 nm/℃，在30%~78%相对湿度范围内的平均灵敏度达到-4.36 nm/%。该传感器具有灵敏度高、稳定性好、交叉敏感性低等优点，可以广泛应用于温湿度传感领域。
传感器 光纤传感 单模光纤 表面等离子体共振 温湿度传感 中国激光
2023, 50(14): 1410001
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
利用电信号改变氧化石墨烯（GO）固有的光学吸收特性，可以实现对光纤锁模激光器输出性能的有效调控。在GO中引入聚苯乙烯（PS）纳米微球可以实现光波导结构，进而形成局域场并有效降低器件损耗。因此，采用微电子打印工艺制备了基于GO/PS的电光调制器，并以较低的泵浦功率（34.3 mW）实现了环形光纤激光器运转模式的主动调控。在0~20 V的调制电压下，激光器实现了连续波、调Q锁模、锁模三种运转模式的切换。所设计的全光纤电调制器件将锁模信号的脉冲宽度压缩到了20 ps，对应的重复频率为21.4 MHz。通过调控驱动电压，该器件的插入损耗从2.30 dB降低到了0.86 dB，平均输出功率从1.09 mW提升了1.52 mW。
激光器 光纤锁模激光器 电光调制器 模式切换 氧化石墨烯 聚苯乙烯
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044
提出一种利用微球自组装技术制备具有偏振依赖特性的金属纳米狭缝阵列的方法，该阵列以聚苯乙烯微球薄膜为掩模版，通过倾斜蒸镀银膜获得。对纳米狭缝阵列透射光谱与入射偏振角度的关系进行测量，纳米狭缝阵列具备用于光开关的偏振响应特性。利用时域有限差分法，对该结构的透射光谱和共振波长处的电场强度分布进行仿真计算，并分析结构中存在的表面等离激元模式以及结构参数对透射光谱的影响。通过仿真计算可得该结构的折射率灵敏度可达992 nm/RIU。
表面光学 表面等离激元 自组装技术 偏振响应特性 纳米狭缝阵列 光开关 光学学报
2022, 42(20): 2024002
南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
在过去的十几年中，衍射耦合超窄共振已经发展成为一个独立的、快速扩展的研究领域。这种共振模式通常被称为表面晶格共振，具有体积小、易集成、低功耗等特点。设计了一种性能优异且可规模化生产的表面晶格共振折射率传感器。利用时域有限差分法进行了仿真，对结构的光学性能进行了研究。采用纳米球光刻技术以及纳米压印技术，制备出大面积、高质量的银纳米环阵列，结构的灵敏度为663 nm/RIU，品质因数为9.2。通过改变结构的几何参数，不仅能实现对共振波的调谐，同时还能提高折射率灵敏度。所提传感器在生物传感领域具有潜在的应用前景。
传感器 表面等离激元 纳米环型阵列 自组装 纳米压印 生物传感
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院，南京 210044
2 江苏省气象探测与信息处理重点实验室，南京 210044
为实现超材料滤波器在可见和近红外波段的多波段可调滤波，通过时域有限差分法对同轴金纳米管有序阵列进行数值模拟，研究了该结构中圆柱形和间隙表面等离激元的吸收特性及其滤波应用，分析了共振波个数及波长位置与结构参数的关系。仿真结果表明，通过调节结构参数可以实现在600 ~1 700 nm范围内多波段可调滤波。
圆柱形表面等离激元 同轴金纳米管有序阵列 多波段光学滤波器 cylindrical surface plasmons coaxial gold nanotube ordered array multi-band optical filter
1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 江苏省气象探测与信息处理重点实验室，江苏 南京 210044
本文提出了一种用胶体光子晶体来装饰单模光纤装饰端面的方法，并说明了这种结构用于相对湿度传感器的原理。研究了用垂直沉积法在光纤端面制备PS(polystyrene)胶体晶体、复合胶体晶体和SiO2 反蛋白石(inverse opal)的技术，用扫描电子显微镜表征了制备得到的胶体晶体及反蛋白石，测量了端面被胶体晶体修饰光纤的反射光谱，并测试了光纤端面复合光子晶体的相对湿度传感特性。提出了一种毛细管-光纤结构，提高了生长在光纤端面处胶体晶体的质量和其机械稳定性。
胶体晶体 光纤 反蛋白石 反射光谱 colloidal crystals micro structure optical fibers inverse opal relative humidity sensing
南京师范大学 物理与科学技术学院, 江苏 南京 210046
在圆柱基底的曲面上利用垂直沉积法将胶体小球自组装生长为胶体晶体。观察了晶体形貌, 搭建了光学测试系统, 并对其光学特性进行了表征。讨论了不同实验参数对曲面上胶体晶体生长过程及质量的影响。实验结果表明, 在合适的温度和浓度下, 在毛细管曲面上制备了高质量的胶体晶体。
光子晶体 曲面 自组装 光子禁带 optical crystal curved surface self-assembly photonic gap
