(MEMS 振荡掩模单像素光谱仪示意图)
袁少凡团队在2021年首次报道了一种新型中红外波段可调节的单片黑磷光探测器。基于可调谐黑磷的可探测器件只有9x16微米的表面,其单个探测器件由学习、采样和重构三个阶段组成。
该系统采用单个检测器 BP对已有的波段进行训练,并采用机器学习方法重构出新的波段,实现2-9微米波段、50纳米的波段、无需任何高级光学器件、体积小、体积小等优点。
(二维黑鳞单探测器光谱仪)
邓文杰等在2022年首次实现了一套二维范德华异质结(2D-vdWHs)器件,有望实现微型、微型、可调谐、可调谐的近红外区光谱探测。
在二维范德华异质结中,利用离域的电子轨道效应,极大地提高异质结的层与层的相互作用,并利用电调控手段,获得1.15-1.47µ m的红外波段。
基于此,本项目拟研制出一种新型的有源器件,其工作范围在10微米以下,采用门电压可调谐的光学特性,并通过线性化的方法,将其应用到近红外波段的波段重构与成像中。
(二维范德华异质结(vdWH)光谱仪)
三、一种基于钙钛矿单极子光谱技术的焰温检测技术。本项目拟以钙钛矿材料为研究对象,研究其在单色光谱仪中的测温技术,研制出高品质的硅基钙钛矿型光探测器,并采用 Si/MAPbBr3异质结,实现其可探测的可探测波段由400纳米提升至900纳米。
然后,根据掺钾离子的能谱检测原理,选取 K 离子的能谱曲线,实现对火焰温度的检测。
(K 元素的特征光谱特测量结果)
在此基础上,采用钙钛矿单光传感器,通过深度神经网络,实现对 K 本征光谱的识别,并对其进行训练与测试。
在测温过程中,采用回归法得到光谱响应方程,采用光电流矩阵法重构 K 离子光谱,再由离子发射率转换得到热辐射数据,从而达到测温目的。
通过实验,验证基于钙钛矿结构的单个元件的火焰测温精度,为发展高精度、便携、低成本的火焰测温技术奠定基础。