1 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 211106
2 安徽北方微电子研究院，安徽 蚌埠 233000
硅基光电子与CMOS工艺兼容，借助成熟的微电子加工工艺平台可以实现大规模批量生产，具有低成本、高集成度、高可靠性的优势。其中，硅基半导体探测器是目前应用最为广泛的可见光波段探测设备，将其工作频段拓展到近红外波段具有重要意义。由于硅的禁带宽度，硅基材料在近红外波段电磁波吸收存在明显限制，硅基探测器在近红外波段的应用受到挑战。根据纳米金属粒子发生局域表面等离子共振时产生的近场增强效应，提出了一种纳米金属粒子梯度掺杂的硅基结构。通过应用等效介质理论，模拟了复合硅基结构在可见光与近红外波段的吸收特性。结果表明：该结构在近红外波段具有电磁波吸收提升效果，并且当选择纳米金粒子梯度递增掺杂时，可以在610~1450 nm波段提升吸收性能，最高提升可达到10.7 dB。所提出的结构可以有效增强硅基材料在近红外波段的吸收效率，研究结果为硅基半导体探测器在近红外波段的应用提供了重要参考。
超材料 梯度掺杂 等效介质理论 近红外吸收增强 metamaterials gradient doping effective medium theory near infrared absorption enhancement 红外与激光工程
2024, 53(2): 20230519
1 澳门大学应用物理及材料工程学院 教育部联合重点实验室， 中国 澳门 999078
2 澳门大学科技学院 物理化学系， 中国 澳门 999078
3 澳门大学 教育部精准肿瘤学前沿科学中心， 中国 澳门 999078
碳点（CDs）作为一种新型光热纳米材料引起了肿瘤治疗领域的关注。然而，作为光热剂，碳点在深红（DR）至近红外（NIR）区域的光热转换效率有限。此外，碳点对肿瘤组织的靶向性也是急需解决的一个重要问题。本综述介绍了一些增强碳点深红或近红外吸收和光热转换效率的实用策略，包括尺寸调整、元素掺杂、表面修饰、半导体耦合和生物大分子包覆等。基于这些策略可以构建合适的碳点及其复合物，实现对肿瘤的靶向光热治疗。最后，我们希望建立高效的肿瘤识别和光热治疗一体化系统，实现碳点在肿瘤治疗中的临床应用，并为解决肿瘤相关问题和促进健康发展提供重要的科学意义和应用价值。
碳点 近红外吸收 光热特性 光热疗法 carbon dots near-infrared absorption photothermal property photothermal therapy
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074 中国地质大学(武汉)珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
绿松石的有机充填处理由来已久, 浸胶(丙烯酸酯类)、 注胶(环氧树脂类)两种充填方式已有大量研究, 冻胶(丙烯酸酯类)作为一种较新的充填方式, 研究基础较为薄弱。 以天然绿松石原料及其对应冻胶充填后的绿松石为研究对象, 结合处理所用冻胶材料, 通过常规宝石学测试、 红外光谱测试、 三维荧光光谱测试、 紫外-可见吸收光谱测试等测试技术, 对冻胶充填前后绿松石的宝石学特征和谱学特征进行系统的对比分析研究。 结果显示: 冻胶充填后, 绿松石的颜色和致密度得到明显提升, 表面有胶质物残留及白色“松花”现象, 冻胶充填绿松石在长波紫外灯下显示弱-中等的蓝色荧光, 短波下显示弱荧光, 胶质物残留位置发光明显, 而绿松石原料在长短波下均呈惰性; 冻胶原液的红外光谱显示CO伸缩振动峰［(1 722±5) cm-1］、 C-O伸缩振动峰［(1 156±5) cm-1］、 CC伸缩振动峰［(1 637±5) cm-1］, 还出现了苯环结构和C-OH的吸收峰, 表明其主要成分可能为含有苯环、 羧酸、 醇等结构的化合物与甲基丙烯酸酯的共聚物; 冻胶充填绿松石的红外光谱中出现了与冻胶原液对应的有机基团吸收峰, 可有效鉴别充填绿松石与原料; 三维荧光光谱测试显示: 绿松石原料在整个激发波长范围内没有出现明显的荧光中心, 冻胶充填绿松石均出现了发射波长在465、 445和410 nm附近的特征荧光中心, 激发波长范围为360～400 nm, 与冻胶原液的荧光中心相对应, 说明荧光由胶质物导致, 可作为冻胶充填的重要证据; 绿松石原料和冻胶充填绿松石的紫外-可见吸收光谱均符合天然绿松石的吸收特征, 说明冻胶充填过程中未添加有机染剂。
绿松石 冻胶充填 红外吸收光谱 三维荧光光谱 Turquoise Frozen jelly filling Infrared absorption spectrum Three-dimensional fluorescence spectrum 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2974
光子学报
2023, 52(10): 1052407
1 山西农业大学物理系，山西 太谷 030801
2 中国空间技术研究院西安分院，陕西 西安 710000
通过实验和理论研究连续变量高功率明亮压缩态光场制备实验中高功率种子光注入光学参量放大器引起的绿光诱导红外吸收效应。首先，通过优化实验系统工作参数，提升反馈控制回路的锁定稳定性，当种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW时，在分析频率为3 MHz处，获得光功率为200 μW、压缩度为（-10.7±0.2）dB的明亮压缩态光场。然后，根据实验数据，定量分析高功率明亮压缩态光场与压缩真空态光场产生过程中周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收损耗，发现高功率明亮压缩态光场实验系统的总光学损耗为（9±0.05）%，其中由周期极化磷酸氧钛钾晶体吸收导致的内腔损耗为（5.8±0.05）%，占总光学损耗的（64.4±0.05）%。该条件下周期极化磷酸氧钛钾晶体对高功率明亮压缩态光场的吸收系数为（6.0±0.05）×10-2 cm-1。当泵浦光单独注入光学参量放大器时，周期极化磷酸氧钛钾晶体对压缩真空态光场的吸收系数约为2.1×10-4 cm-1。由此可知，当高功率种子光注入光学参量放大器时，绿光诱导红外吸收效应使周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收系数增加了285倍，使内腔损耗成为高功率明亮压缩态光场压缩度的主要影响因素。
量子光学 明亮压缩态光场 绿光诱导红外吸收效应 内腔损耗 光学学报
2023, 43(10): 1027001
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)珠宝检测中心, 湖北 武汉 430074
鄂豫陕地区是我国重要的绿松石产区, 其中陕西白河位于秦岭东部, 是绿松石的重要矿点之一。 选取陕西白河县小东沟绿松石矿床的黄白色和绿色伴生矿样品, 对其进行薄片观察、 X射线粉晶衍射测试、 红外光谱仪和拉曼光谱仪分析的矿物学和谱学研究。 测试结果表明样品为明矾石, 还含有少量磷铝矾和高岭石。 可观察到其呈脉状结构产出, 表明具有多期次形成阶段, 后期结晶颗粒较好, 具有典型假立方体状的菱面体的结晶特点； 该矿物红外光谱谱带主要分布在3 697~3 488 cm-1以及1 638~433 cm-1范围内, 在3 697和3 620 cm-1处具有高岭石中OH导致的弱红外吸收谱峰； 明矾石的拉曼光谱谱峰由SO2-4振动导致, 此外在3 700和3 626 cm-1处出现高岭石中OH的伸缩振动导致的峰位。 结合该地区绿松石矿床风化淋滤特点, 判断该区明矾石矿脉形成于低温富碱性环境下, 当含矿溶液或围岩中形成绿松石所需成分不足时, 趋向于形成明矾石, 以脉状、 块状形式产出, 并共生有磷铝矾和高岭石矿物, 为研究本区绿松石矿床特点提供依据。
绿松石 明矾石 X射线粉晶衍射 红外吸收光谱 拉曼光谱 Turquoise Alunite X-ray powder diffraction Infrared absorption spectrum Raman spectrum 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1088
1 厦门大学化学化工学院，福建 厦门 361005
2 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江 杭州 310024
当金属膜厚度降低到几个纳米尺度时，其光学性质与体相金属显著不同，如具有宽波段红外高吸收率、可电调控的等离激元和较强的非线性光学响应等。然而金属膜在电介质衬底上的润湿性较差，其在生长初期以岛状生长模式为主，难以生长成连续的超薄膜。首先介绍了超薄金属膜的介电函数理论。随后综述了制备超薄金属膜的主要方法，包括种子层法、有机修饰法、共沉积法和低温沉积法。接着介绍了超薄金属膜的光学性质及应用。最后从制备工艺、应用等方面展望了超薄金属膜相关研究的发展方向。
材料 超薄金属膜 表面等离激元 宽谱红外吸收 非线性光学 柔性透明导电
1 中国海洋大学信息科学与工程学部物理与光电工程学院青岛市光学光电子重点实验室，山东 青岛 266100
2 青岛科技大学数学物理学院，山东 青岛 266061
设计了一种可用于中红外波段探测的双层花瓣结构光学天线，利用有限时域差分方法，分析了结构参数、入射光偏振方向对单层天线共振波长及尖端电场强度的影响。在优化单层结构的基础上，计算了双层天线层间距（h）介于0.1~0.8 μm时，不同入射波长下上层天线尖端电场强度与入射光电场强度比值。为研究下层天线对于上层天线电场的增强机理，固定入射光波长，扩大天线层间距h（0.1~3.6 μm），对有无上层天线两种结构，分析相同探测点电场强度比随h的变化。结果表明，h<1 μm时，上层天线尖端电场增强主要来自于双层天线耦合增强，其中h<0.2 μm时，上层天线尖端场强随着距离h的减小而降低，主要因为近场耦合导致上层天线尖端能量转移到层间；h>1 μm时，上层天线尖端电场增强主要来自于下层天线反射光的干涉增强。
表面光学 光学天线 表面增强红外吸收 耦合增强 干涉 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0124001
滁州学院材料与化学工程学院, 安徽 滁州 239000
以聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为粘合剂, Sm2O3为功能颜料, 纳米SiO2为微纳结构改性剂, 制备得到了一种同时具有良好疏水性能和附着力的近红外吸收涂层。 系统分析了PDMS和HYSZ质量比、 邻苯二甲酸二辛酯(DOP)添加量、 总填料添加量、 Sm2O3和纳米SiO2质量比对涂层性能的影响。 结果表明: PDMS改性可明显降低涂层的表面能, 从而使涂层的疏水性得到明显增强。 利用DOP强化涂层韧性和微观搭桥作用可增强涂层整体性, 从而可明显提高涂层的附着力和近红外吸收性能。 涂层的表面粗糙度可随总填料添加量的增加而明显升高, 进而可使涂层表现出更优的疏水性能。 当涂层中PDMS和HYSZ质量比、 DOP添加量、 总填料添加量、 Sm2O3和纳米SiO2质量比分别为1∶9, 20%, 50%和5.5∶4.5时, 涂层同时具有良好的近红外低反射率(59.1%)、 疏水性能(水接触角为137°)及附着力(2级)。
复合涂层 近红外吸收 疏水性 力学性能 Composite coatings Near-infrared absorption Hydrophobicity Mechanical properties 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2855
