基于多层膜敏感圆片的光学式有机磷快速检测方法

研究了基于多层膜敏感圆片的全固态有机磷光学检测方法.该方法基于胆碱酯酶抑制原理,利用紫色发光二极管光源和硅光电探测器实时测量在多层膜敏感圆片存在下待测溶液的吸光度.多层膜敏感圆片由载有胆碱酯酶和显色剂的上层亲水多孔膜片、载有底物的下层亲水多孔膜片及中间疏水性隔离膜组成.这种多层膜圆片制备简单,价格低廉,易于保存,非常适...     

4通道交叉型二氧化硅光波导延迟线阵列的设计与制备

设计并制备了一种高集成度、低成本、低损耗4通道交叉型二氧化硅光波导延迟线阵列。利用BPM软件对交叉结构光波导延迟线的Y分支的损耗、弯曲损耗进行数值模拟。综合考虑器件尺寸和损耗参数,设计交叉型延迟线结构的弯曲半径最小为1 500 μm,引入优化的锥口Y分支结构和垂直相交波导结构。采用标准半导体制作工艺制备器件,测试得到了器件的红外输出光斑,延迟线延迟时间分别为0、113、226和339 ps。4通道二氧化硅延迟线阵列能实现相邻通道相等的延迟时间间隔,且可通过集成实现延迟时间的增加,同时输出端可以与光纤阵列集成。     

以表面修饰铯掺杂ZnO纳米柱阵列为电子传输层的太阳能电池

通过化学水浴法生长了铯掺杂ZnO纳米柱阵列(CZO-NRA),将其作为电子传输层(ETL),利用乙醇胺与二甲氧基乙醇共混溶液对CZO-NRA进行表面修饰,制备了倒置聚合物太阳能电池。研究结果表明,适量的铯掺杂提高了纳米柱的c轴择优取向结晶度,减少了ETL中由氧空位和锌填隙原子引起的深能级缺陷,减小了器件的串联电阻,增大了器件的短路电流与填充因子。表面修饰减少了CZO-NRA的表面缺陷,减小了ETL与有源层的接触电阻,抑制了界面载流子复合。与未掺杂的器件相比,表面修饰CZO-NRA器件的能量转换效率由1.27%提高至2.89%。     

长周期多芯手征光纤轨道角动量的调制

基于矢量模式耦合理论,在多模光纤中引入手性耦合纤芯结构,设计了一种光纤型光轨道角动量调制器.使用单根光纤,无需施加扭转或应力,可以实现任意光轨道角动量的调制.通过理论分析与数值仿真,研究了不同结构参数对轨道角动量模式纯度、传输损耗和有效折射率的影响.在中心纤芯和旁纤芯传播常数不变的前提下,旁纤芯数量对损耗影响较大,通过相位匹配条件计算得到的螺距可以在一定数值范围内浮动变化,两种纤芯的间距受限于模式损耗和光纤集成度.     

光电化学生物传感器研究

光电化学法是在光照射下,将化学能转换为电能的低成本方法。而光电化学生物传感技术由于具有通过生物分子氧化产生的光电流来检测生物分子的能力而引起了广泛的关注。光电化学生物传感器具有低成本、高灵敏度、高特异性、仪器操作简单以及检测背景信号低等特点,在免疫检测和生物技术等重要领域具有广泛应用前景。近年来,对于光电化学生物传感器性能和检测方法的研究也取得了颇丰的成果。本文主要介绍光电化学生物传感器的概念及基本原理、分类应用及对其未来的展望。     

基于选区外延技术的单片集成阵列波导光栅与单载流子探测器的端对接设计

选区外延技术是实现有源与无源光器件单片集成的一种有效的工艺手段,但同时对两种器件在异质生长界面处的对接结构提出了更高的设计要求.本文通过选区外延技术实现了InP基O波段4通道阵列波导光栅与单载流子探测器的单片集成.通过光学仿真重点研究了选区外延后界面处形貌对无源波导结构与有源光探测器间光耦合效率的影响,包括伸长的光学匹配层、二次外延生长边界位置、波导刻蚀边界位置等因素.研究结果表明,在保证二次外延生长边界对准异质对接界面时,将光学匹配层伸出探测器前端10μm并与外延边界无缝对接既可以保证高效的光传输效率(或探测器量子效率),又可以避免外延界面处的异常生长对器件制备工艺的影响,保证生长工艺与器件制备工艺的兼容性.成功制备的单片集成芯片具有高达76%的探测器量子效率,证明了对接方案的有效性.同时,集成芯片的低串扰(-22 dB)与解复用特性展示出其作为解复用光接收芯片具有巨大潜力.     

载流子分布对GaN基LED频率特性的影响

分别在直流偏置和交流偏置下,对大功率GaN基LED的电学和光学特性进行了研究。结果显示,通过改变靠近p型层的量子垒（也就是最后一个量子垒）中的In组分可以调控有源区中的载流子分布。有源区内积累的电子会引起负电容效应。而通过降低有源区量子垒的势垒高度,可以改善LED中载流子传输特性,并实现载流子复合速率及通信调制带宽20%的提高。这个工作将有助于理解GaN基LED中载流子分布对频率特性的影响,并为设计适用于可见光通信的大功率高速LED奠定基础。     

双亲型Ti/ZSM-5分子筛催化剂的制备及氧化脱硫性能

通过使用二苯基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷对Ti/ZSM-5分子筛进行非对称修饰, 获得了外侧亲油、 内侧亲水的双亲型催化剂材料am-Ti/ZSM-5. 修饰过程及后处理过程并未破坏分子筛的骨架结构. 样品在不添加萃取剂的情况下, 在以H₂O₂为氧化剂的二苯并噻吩(DBT)氧化脱硫(ODS)反应中表现出高催化活性, 在35 min内可以实现模拟油中DBT的完全脱除. 实验结果表明, 分子筛催化剂的双亲型结构使其在极性-非极性混合体系中具有优异的催化性能.     

聚电解质结构及盐浓度对基于DNA和聚阳离子的层层组装型大孔薄膜结构的影响

选择2种不同类型的聚阳离子[强电解质型聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和弱电解质型聚盐酸丙烯胺(PAH)], 分别和脱氧核糖核酸(DNA)分子通过静电吸附作用制备层层组装膜. 利用原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究了聚阳离子结构和组装分子溶液中盐(NaCl)浓度对大孔结构及薄膜生长规律的影响. 结果表明, 在DNA/PDDA体系中, 盐浓度对于大孔结构的形成起到关键性作用. 而对于DNA/PAH薄膜体系, 即使增加DNA或PAH溶液中盐的浓度, 也不会有大孔结构出现, 这主要是由PAH分子的弱电解质特性决定的.     

基于1 654 nm分布反馈激光器的甲烷检测系统

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术,采用波长为1 654 nm的分布反馈激光器,结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器,研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路,主要包括模拟PID温度控制电路与电流驱动电路。其中,温度控制电路具有较高的控制精度及稳定性,长时间工作时激光器温度波动小于±0.02 ℃,温度与激光器波长呈线性变化。温度不变时,改变驱动电流可以使激光器中心波长线性变化,同时还提供了5 kHz正弦波和10 Hz锯齿波的调制信号,用于谐波检测。为了提取差分信号的一次谐波及二次谐波,研制了正交锁相放大器,一次谐波和二次谐波的提取误差分别为3.5%和5%。系统中采用的开放式光电探头通过一次反射,使有效吸收光程增加了一倍,达到了40 cm。通过对1%～5%的甲烷气体进行检测,成功提取了一次及二次谐波,得到了气体浓度与谐波信号幅值的拟合关系曲线。在更换不同输出波长的激光器后,该系统还具有检测其他气体的能力。