强激光与粒子束
2023, 35(11): 116001
江南大学物联网工程学院电子工程系，江苏 无锡 214122
有机半导体材料具有对环境友好的特点和优良的光电特性，广泛应用于光电探测器。通过旋涂法结合p型有机半导体材料Spiro-MeOTAD和Se微米管（Se-MT）制备一种新型Se/Spiro-MeOTAD异质结结构。Se/Spiro-MeOTAD光电探测器在350~800 nm波长范围内具有较佳的光响应度和开关比，不需要外加偏置电压，具有自驱动的良好光电特性。相比于单根Se-MT器件（0.1 V），该探测器在0 V偏压410 nm光照下的响应度提高了10倍，达到36.5 mA·W-1，开关比为156（增强800%），上升和下降时间分别缩短至22 ms和35 ms。这一研究结果表明有机半导体材料可以有效改善无机半导体的光电特性，利用无机/有机异质结可制备高性能的光电器件。
光学器件 光电探测器 Se微米管 Spiro-MeOTAD 异质结 自驱动 光学学报
2022, 42(20): 2023002
Author Affiliations
Abstract
1 Graduate School of Engineering, Osaka University, Suita, Osaka565-0875, Japan
2 Institute of Laser Engineering, Osaka University, Suita, Osaka565-0871, Japan
3 ETSI Aeronáutica y del Espacio, Universidad Politécnica de Madrid, 28040Madrid, Spain
Microtube implosions are a novel scheme to generate ultrahigh magnetic fields of the megatesla order. These implosions are driven by ultraintense and ultrashort laser pulses. Using two- and three-dimensional particle simulations where megatesla-order magnetic fields can be achieved, we demonstrate scaling and criteria in terms of laser parameters, such as laser intensity and laser energy, to facilitate practical experiments toward the realization of extreme physical conditions, which have yet to be realized in laboratories. Microtube implosions should provide a new platform for studies in fundamental and applied physics relevant to ultrahigh magnetic fields.
microtube implosion megatesla magnetic field ultraintense laser High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(4): 04000e56
1 南京森林警察学院 特警学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 电子与光学工程学院, 南京 210023
为了实现超低样本体积、高灵敏度的血液葡萄糖浓度检测, 采用时域有限差分法分析了液芯微管腔（MTC）的壁厚和直径对回音壁模式（WGM）共振特性的影响。利用熔融拉锥法制备了MTC, 通过高精度电控位移平台实现MTC和锥形光纤的高精度耦合以及WGM共振谱的激发, 并对MTC进行表面功能化和过耦合方法以提高灵敏和稳定性,同时进行了理论分析和实验验证。结果表明,表面功能化的液芯MTC传感器取得的灵敏度约为0.911pm/(mmol·L-1), 线性度为0.988;该低浓度血液葡萄糖光学传感器的灵敏度和稳定性很高。这一结果对运动员训练中血糖的实时、快速监测, 保障运动安全性和持久性等是有帮助的。
传感器技术 低浓度葡萄糖检测 表面功能化 微管腔 光学传感 回音壁模式 时域有限差分法 sensor technique low glucose concentration detection surface functionalization microtube cavity optical sensor whispery gallery mode finite-difference time-domain method
1 上海师范大学 物理系, 上海 200234
2 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
嵌入非对称耦合量子阱(quantum wells)的纳米薄膜经过化学腐蚀后, 在应变工程技术下卷曲成三维的管状结构, 不同管径的微管其光学特性存在不同的模式, 对应两种应变释放：单轴应变释放和双轴应变释放.为研究应变状态之间的内在联系以及影响应变状态的客观因素, 实验上用不同浓度的HF酸腐蚀液对纳米薄膜牺牲层进行腐蚀并卷曲成三维管状结构.对微管荧光光谱的测试结果显示, 微管的单轴应变释放和双轴应变释放不仅与衬底有关, 还与微管卷曲的起始状态有关, 在一定条件下两种应变可以相互转换.
量子阱 应变工程 卷曲微管 quantum well strain engineering rolled-up microtube
Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，合肥 230026
微管道是微纳领域最基本的模型之一，其结构简单、均匀，应用广泛。本文提出一种利用飞秒贝塞尔光进行激光直写，结合磁控溅射金属镀层，加工可磁驱动微管道的新方法。利用空间光调制器将飞秒激光调制成飞秒贝塞尔光，通过高数值孔径的物镜聚焦，配合精密三维压电平台的移动，实现了微管道的拉伸加工；通过后续磁控溅射镍处理后，微管道具有超顺磁特性，利用外部磁场可以有效实现驱动。本文详细研究了利用空间光调制器产生的飞秒贝塞尔光的传播和聚焦特性，提出的微管道加工新方法可实现微管道直径、长度、排布的灵活控制，加工效率高；经磁控溅射镍处理的微管道可以利用外部磁场实现在液体环境下沿特定路径的可控驱动，运动灵敏度高，环境适应性强。这种新的微管道加工方法具有灵活、可控、高效的优点，所加工的可驱动微管道在无创手术、靶向药物运输、生物成像与传感、微环境净化等领域具有广阔的应用前景。
微管道 空间光调制 贝塞尔光 磁驱动 microtube spatial light modulation Bessel beam magnetic driving
1 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
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 复旦大学 材料科学系, 上海 200433
基于传统的光刻和化学湿法腐蚀工艺, 通过卷曲技术, 提出一种三维管状量子阱红外探测器.该管状器件相比于未卷曲的平面器件, 在垂直入射光照下, 展现了优良的暗电流、黑体响应和光电流响应率特性曲线.当工作温度60 K、偏置电压0.45 V时, 管状器件峰值响应率为20.6 mA/W, 峰值波长3.62 μm, 最大量子效率2.3%.从几何光学的角度分析了管状器件的垂直光吸收原理, 进而揭示了一种特殊的光耦合方式.测试了不同角度入射光照射下的光电流响应率谱.由于微管的近似圆形对称性, 器件具有很宽的视角, 有助于红外探测系统的设计.
卷曲微管 红外探测器 量子阱 光耦合 rolled-up microtube infrared photodetector quantum well optical coupling
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 军事交通学院基础部, 天津 300161
理论分析了微管回音壁谐振模(WGM)不同径向模式下的光场分布对传感灵敏度的影响。通过改变入射光角度，利用棱镜耦合的方法在微管中激发出不同的径向模式，利用不同质量分数的乙醇水溶液进行传感实验，分别获得了不同径向模式的传感灵敏度。结果表明传感灵敏度受径向模式数影响较大，由28阶WGM径向模式下的2.725 nm/RIU(折射率单元)提高到38阶径向模时的24.464 nm/RIU，实验结果与理论分析基本一致。
生物光学 径向模式 灵敏度 微管 回音壁谐振模 光学学报
2013, 33(12): 1228003
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 军事交通学院基础部, 天津 300161
研究了微管内壁涂覆介质层的折射率传感灵敏度增强效应，通过建立四层环状结构模型对薄壁微管和厚壁微管进行了模式场分布和传感灵敏度仿真计算。计算结果表明涂覆高折射率介质层有效增加了微管内部的光场能量，从而增强传感灵敏度，将薄壁微管的一阶径向模式折射率传感灵敏度提高近65倍，厚壁微管高阶径向模式的折射率传感灵敏度提高近302倍。随涂覆介质层厚度的变化，厚壁微管高阶径向模式的折射率传感灵敏度变化存在多峰特点，并对该现象从几何光学的角度进行了分析。
传感器 生物传感器 灵敏度 微管 回音壁谐振模
