作者单位
摘要
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
本文提出一种基于表面等离子体共振(SPR)效应的光纤光栅温湿度传感器, 以光纤布拉格光栅(FBG)作为温敏器件, 并在光纤包层外镀40 nm厚的银纳米薄膜, 以聚乙烯醇(PVA)作为湿敏薄膜, 通过观测共振峰的偏移以及光纤光栅中心反射波长的偏移来实现对周围环境温湿度变化的监测。实验结果表明, 该传感器在温度20℃~70℃范围内, 灵敏度达到0.020 3nm/℃; 在相对湿度30%RH~80%RH范围内, 平均灵敏度达到-0.99nm/%RH。该传感器稳定性好, 交叉敏感性弱, 可在多场景中广泛应用。
光纤光栅 表面等离子体共振效应 湿度传感 温度传感 fiber grating surface plasmon resonance effect humidity sensing temperature sensing 
量子光学学报
2023, 29(3): 030901
Jiajia Tao 1†Guang Zeng 1†Xiaoxi Li 1Yang Gu 1[ ... ]Hongliang Lu 1,2,**
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of ASIC and System, Shanghai Institute of Intelligent Electronics & Systems, School of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433, China
2 Jiashan Fudan Institute, Jiaxing 314100, China
In this work, we reported a high-performance-based ultraviolet-visible (UV-VIS) photodetector based on a TiO2@GaOxNy-Ag heterostructure. Ag particles were introduced into TiO2@GaOxNy to enhance the visible light detection performance of the heterojunction device. At 380 nm, the responsivity and detectivity of TiO2@GaOxNy-Ag were 0.94 A/W and 4.79 × 109 Jones, respectively, and they increased to 2.86 A/W and 7.96 × 1010 Jones at 580 nm. The rise and fall times of the response were 0.19/0.23 and 0.50/0.57 s, respectively. Uniquely, at 580 nm, the responsivity of fabricated devices is one to four orders of magnitude higher than that of the photodetectors based on TiO2, Ga2O3, and other heterojunctions. The excellent optoelectronic characteristics of the TiO2@GaOxNy-Ag heterojunction device could be mainly attributed to the synergistic effect of the type-Ⅱ band structure of the metal–semiconductor–metal heterojunction and the plasmon resonance effect of Ag, which not only effectively promotes the separation of photogenerated carriers but also reduces the recombination rate. It is further illuminated by finite difference time domain method (FDTD) simulation and photoelectric measurements. The TiO2@GaOxNy-Ag arrays with high-efficiency detection are suitable candidates for applications in energy-saving communication, imaging, and sensing networks.
TiO2@GaOxNy-Ag ultraviolet-visible photodetector type-Ⅱ band structure plasmon resonance effect 
Journal of Semiconductors
2023, 44(7): 072806
作者单位
摘要
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心,重庆 400054
2 重庆理工大学化学化工学院,重庆 400054
为了提高光纤苯酚含量传感器的灵敏度和选择性,构建了一种新型苯酚含量表面等离子共振(SPR)光纤生物传感器。传感器主要由辣根过氧化物酶(HRP)修饰 SPR光纤和苯酚选择透过性膜构成。首先在光纤表面聚合聚多巴胺(PDA),用于吸附纳米金成膜并激发SPR效应,随后在金膜表面再次聚合聚多巴胺用于固定HRP,获得HRP修饰SPR光纤。β-环糊精掺杂PEBA2533苯酚选择性聚合物膜固定在HRP修饰光纤表面。水体中苯酚分子自由通过聚合物膜后,吸附在HRP表面,在过氧化氢(H2O2)协助下被氧化生成难溶聚合物,增大HRP膜的折射率,促进传感器共振波长发生漂移,提高其灵敏度。研究表明,传感器对苯酚含量的测量具有高选择性和高灵敏度;在传感器采样时间为300 s时,灵敏度和检测下限分别达到224.84 pm·mmol-1·L和159 nmol/L。
传感器 苯酚含量 辣根过氧化物酶 表面等离子共振效应 聚合物膜 光纤传感器 选择性 
光学学报
2023, 43(12): 1228003
作者单位
摘要
1 淮阴工学院自动化学院, 江苏 淮安 223003
2 淮阴工学院电子信息工程学院, 江苏 淮安 223003
表面等离子共振 (SPR) 传感器开环系统的弊端, 对全局搜索粒子群算法 (PSO) 的早熟收敛问题进行改进, 提出了一种动态信息调整且速度可控的改进型合作粒子群算法 (ICPSO)。该方法通过在粒子飞行状态控制的迭代方程中引入子群最优信息, 较好地保持了粒子多样性, 有效地避免寻优飞行中粒子的早熟收敛。进一步将该算法作为 BP 神经网络的训练算法, 建立了更为优化的 ICPSO-BP 神经网络。最后, 利用 ICPSO-BP 神经网络对光纤 SPR 开环系统的内部非线性模型进行辨识补偿, 分别建立单输入、双输入、三输入的 ICPSO-BP 神经网络补偿模型,实验及仿真结果表明新算法在测试线性精度和速度上均具有较好的表现, 从而保证了光纤 SPR 良好的线性测试效果, 为光纤 SPR 传感器进一步应用打下一定基础。
光纤光学 光纤传感器 表面等离子共振效应 粒子群算法 神经网络 开环系统 fiber optics optical-fiber sensor surface plasmon resonance effect particle swarm optimization neural network open-loop system 
量子电子学报
2022, 39(4): 662
作者单位
摘要
中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
为解决低照度环境下拍摄的图像对比度低、噪声强等问题,提出了基于四稳随机共振的图像增强方法。从产生随机共振的噪声与非线性相互作用出发,构建了非线性的四稳系统并分析其Kramers逃逸率,采用方差作为图像随机共振的衡量指标,建立了系统输出图像方差与噪声强度的近似解析表达式,研究了四稳随机共振在图像增强中的应用。理论分析与数值仿真结果表明,四稳系统输出图像的方差随噪声强度的变化呈现单峰特性,存在图像随机共振现象,且四稳系统产生的共振峰更高,共振效应更强。结合主观评价和客观评价指标,与直方图均衡化、单尺度Retinex、MSRCR和双稳系统进行了比较,结果表明四稳随机共振增强后图像的视觉效果最佳,信息熵为7.7,噪声方差小于0.002,相比于双稳随机共振分别提高了5%和38%。四稳系统更强的随机共振效应能进一步提高图像质量,在低照度图像增强方面更具优势。
图像随机共振 四稳系统 共振效应 低照度图像增强 image stochastic resonance quad-stable system resonance effect low illumination image enhancement 
液晶与显示
2022, 37(7): 871
曹修东 1,*张会红 1田野 1张毅 1[ ... ]张晓伟 1,2
作者单位
摘要
1 宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 南京大学 固体微结构国家重点实验室, 江苏 南京 210093
金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应能够对特定波长入射光的吸收或者散射增强, 正因为其独特的光学性质, 金属纳米颗粒被尝试应用于荧光太阳集光器。本文利用全无机钙钛矿CsPbBr3量子点、Au纳米颗粒和硫醇-烯聚合物制备荧光太阳集光器。研究发现, 掺杂适量Au纳米颗粒可以通过表面等离子体共振效应提高全无机钙钛矿CsPbBr3量子点荧光太阳集光器的外量子效率。当Au纳米颗粒的掺杂浓度为2.0×10-6时, 荧光太阳集光器的外量子效率为12.3%, 相比未掺杂Au纳米颗粒的荧光太阳集光器的外量子效率提升了78.2%。进一步提高Au纳米颗粒的掺杂浓度, 荧光太阳集光器的外量子效率下降。荧光发射谱和荧光寿命谱测试结果显示, 当Au纳米颗粒的掺杂浓度超过2.0×10-6时, 过高的Au纳米颗粒掺杂浓度导致CsPbBr3量子点与Au纳米颗粒之间发生非辐射能量转移, 荧光太阳集光器荧光量子产率(ηPL,LSC)下降导致了外量子效率下降。
钙钛矿量子点 Au纳米颗粒 表面等离子体共振效应 外量子效率 非辐射能量转移 perovskite quantum dot Au nanoparticle surface plasmon resonance effect external quantum efficiency non-radiative energy transfer 
发光学报
2022, 43(3): 396
李桂运 1,2,*谷利元 1,2胡敬佩 1朱玲琳 1[ ... ]黄惠杰 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于柱面透镜修正Otto结构产生的表面等离子体共振(SPR)效应,提出一种测量金属薄膜厚度的方法。该方法无需用s偏振光提取背景光强,可直接利用在p偏振光入射条件下得到的单幅SPR吸收图像拟合背景光强,进而得到竖直方向上的归一化反射率曲线。从而建立光学薄膜模型并拟合了反射率曲线,反演出待测金属薄膜的厚度参数。实验对一个纳米级厚度的Au膜样品进行测量,测量结果表明,Au膜的平均厚度与商用光谱椭偏仪的测量结果之差为0.1 nm,验证了该方法的有效性。
表面等离子体共振效应 柱面透镜 金属薄膜 厚度测量 
中国激光
2019, 46(2): 0204010
作者单位
摘要
中国科学院上海技术物理研究所, 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
近年来, 量子卫星通信、主动成像等先进技术的应用取得了较大的进展, InGaAs/InP雪崩光电探测器作为信息接收端的核心器件起到了至关重要的作用。本文系统介绍了 InGaAs/InP雪崩光电探测器的工作原理, 分析了器件结构设计对暗电流特性的影响, 对盖格模式下多种单光子探测电路进行了综述, 同时对新型金属-绝缘体-金属结构设计的研究进展进行了介绍和展望。
InGaAs/InP红外雪崩光电探测器 暗电流机制 单光子探测 表面等离共振效应 InGaAs/InPinfrared avalanche photodetectors dark current mechanism single-photon detection surface plasmon resonance effect 
红外技术
2018, 40(3): 201
作者单位
摘要
南京邮电大学 光电工程学院,南京 210046
基于亚波长光栅的泄漏模共振效应和等效介质理论,利用Comsol Multiphysics软件设计分析了针对1 550 nm工作波长的一维悬浮亚波长氮化镓光栅偏振分束器。通过改变光栅的宽度、高度以及周期来确定最终的参数。仿真结果显示,在正入射条件下,该偏振分束器在C波段(1 530~1 565 nm)对TE模具有很高的反射率,同时对TM模具有很高的透射率,消光比达到20 dB以上,TM模透射率高于98%。
氮化镓 亚波长光栅 偏振分束器 泄漏模共振效应 等效介质理论 GaN sub-wavelength grating polarizing beam splitter leaky mode resonance effect equivalent medium theory 
光通信研究
2018, 44(1): 31
作者单位
摘要
1 陕西师范大学 物理学与信息技术学院,西安 710119
2 河北师范大学 物理学与信息工程学院,石家庄 050024
3 河北地质大学 数理学院,石家庄 050031
通过数值模拟的方法研究了H2+阈下谐波的取向效应. 数值模拟过程中, 主要关注波长为760 nm的阈下谐波, 通过逐次减去激发态贡献的方法, 研究共振相关谐波不同取向角下的变化规律.结果表明: 阈下平行、垂直谐波展示的复杂取向依赖与共振效应密切相关, 该现象主要由与基态共振的各激发态的轴对称性导致. 另外, 用包含跃迁偶极子的简单模型对取向效应进行了概括描述, 并以H2+第一激发态为演化初始态进行了验证. 本文结果可为阈下谐波取向效应的实验研究提供参考.
阈下谐波 取向效应 数值模拟 对称分子 共振效应 轴对称性 Below-threshold harmonics Orientation effect Numerical simulation Symmetric molecule Resonance effect Axis symmetry 
光子学报
2017, 46(2): 0214003

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