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耦合石墨烯光电探测的傅里叶红外光谱仪研制
1
作者
刘纳溪
赵申奥
+5 位作者
宋仁康
周雷
汪葆宁
黄迪
马彬
江涛
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期140-147,共8页
傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometry,FTIR)分析技术凭借其在红外波段中高灵敏度和高分辨率的表征能力,已经成为药物开发、材料研究、化学分析等领域最重要的光谱学表征手段之一。随着综合探测技术的不断进步,F...
傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometry,FTIR)分析技术凭借其在红外波段中高灵敏度和高分辨率的表征能力,已经成为药物开发、材料研究、化学分析等领域最重要的光谱学表征手段之一。随着综合探测技术的不断进步,FTIR面临着进一步提升光谱分析能力以及轻量化、集成化的发展需求。基于石墨烯的光电探测器具有超宽谱的光电响应范围、超快的光电响应速度、微米级的探测器特征尺寸以及与其他材料耦合的高兼容性,在高性能集成化FTIR光谱仪技术开发中表现出极大的应用潜力。利用高精度纳米位移台取代复杂的参考光路,结合石墨烯光电探测器,实现了基于石墨烯光电探测的无参考光束FTIR光谱仪。通过实验进一步验证了无参考光束FTIR光谱仪的宽波段表征能力,实现了0.6 cm^(−1)的光谱分辨率和40 dB的信噪比,并准确表征了聚二甲基硅氧烷(PDMS)的特征吸收峰。研究结果证明了基于石墨烯光电探测的无参考光束FTIR光谱仪在提高光谱分析能力以及实现设备轻量化方面的优势,为FTIR分析技术提供了更具优势的开发与优化途径。
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关键词
光谱学
傅里叶红外光谱仪
石墨烯光电探测
光电
流
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职称材料
基于1.06μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析
被引量：
1
2
作者
梁振江
刘海霞
+2 位作者
刘凯铭
牛燕雄
尹贻恒
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期356-360,共5页
雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光...
雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06μm的激光为例,采用光学传输矩阵法和散射矩阵法,研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理,建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型,通过优化,器件最终量子效率达到91.2%,响应度达到0.778A·W^(-1),半高全宽达到6nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响,发现在满足谐振条件下,器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化,腔长的改变不改变吸收率峰值,而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置,当腔长是入射光半波长的n倍时,随着石墨烯位置变化,将出现2n个吸收率峰值,且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8μm时,器件吸收率达到94%,相比单层石墨烯,吸收率提高了16dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程,得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3,较雪崩光电二极管提高了10dB;理论分析表明,谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比,研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。
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关键词
谐振腔
石墨烯光电探测
器
吸收率
量子效率
信噪比
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职称材料
题名
耦合石墨烯光电探测的傅里叶红外光谱仪研制
1
作者
刘纳溪
赵申奥
宋仁康
周雷
汪葆宁
黄迪
马彬
江涛
机构
同济大学精密光学工程技术研究所
先进微结构材料教育部重点实验室
上海市数字光学前沿科学研究基地
上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台
同济大学物理科学与工程学院
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期140-147,共8页
基金
国家自然科学基金项目(62175188,62305249)
上海市科学与技术委员会项目(23190712300,23ZR1465800)。
文摘
傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometry,FTIR)分析技术凭借其在红外波段中高灵敏度和高分辨率的表征能力,已经成为药物开发、材料研究、化学分析等领域最重要的光谱学表征手段之一。随着综合探测技术的不断进步,FTIR面临着进一步提升光谱分析能力以及轻量化、集成化的发展需求。基于石墨烯的光电探测器具有超宽谱的光电响应范围、超快的光电响应速度、微米级的探测器特征尺寸以及与其他材料耦合的高兼容性,在高性能集成化FTIR光谱仪技术开发中表现出极大的应用潜力。利用高精度纳米位移台取代复杂的参考光路,结合石墨烯光电探测器,实现了基于石墨烯光电探测的无参考光束FTIR光谱仪。通过实验进一步验证了无参考光束FTIR光谱仪的宽波段表征能力,实现了0.6 cm^(−1)的光谱分辨率和40 dB的信噪比,并准确表征了聚二甲基硅氧烷(PDMS)的特征吸收峰。研究结果证明了基于石墨烯光电探测的无参考光束FTIR光谱仪在提高光谱分析能力以及实现设备轻量化方面的优势,为FTIR分析技术提供了更具优势的开发与优化途径。
关键词
光谱学
傅里叶红外光谱仪
石墨烯光电探测
光电
流
Keywords
spectroscopy
Fourier transform infrared spectrometer
graphene photodetection
photocurrent
分类号
O433 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
基于1.06μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析
被引量：
1
2
作者
梁振江
刘海霞
刘凯铭
牛燕雄
尹贻恒
机构
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期356-360,共5页
基金
国家自然科学基金青年基金项目(50905009)
北京市自然科学基金项目(7152089)资助
文摘
雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06μm的激光为例,采用光学传输矩阵法和散射矩阵法,研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理,建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型,通过优化,器件最终量子效率达到91.2%,响应度达到0.778A·W^(-1),半高全宽达到6nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响,发现在满足谐振条件下,器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化,腔长的改变不改变吸收率峰值,而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置,当腔长是入射光半波长的n倍时,随着石墨烯位置变化,将出现2n个吸收率峰值,且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8μm时,器件吸收率达到94%,相比单层石墨烯,吸收率提高了16dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程,得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3,较雪崩光电二极管提高了10dB;理论分析表明,谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比,研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。
关键词
谐振腔
石墨烯光电探测
器
吸收率
量子效率
信噪比
Keywords
Microcavity
Graphene photodetector
Absorption
Quantum efficiency
SNR
分类号
O433.4 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
耦合石墨烯光电探测的傅里叶红外光谱仪研制
刘纳溪
赵申奥
宋仁康
周雷
汪葆宁
黄迪
马彬
江涛
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
基于1.06μm波长的谐振腔型石墨烯光电探测器的信噪比分析
梁振江
刘海霞
刘凯铭
牛燕雄
尹贻恒
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
1
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职称材料
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