Increasing The Sensitivity of a Surface Plasmon Resonance Sensor using Ti3C2 Mxene
O.Ya. Usykov Institute of Radiophysics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院 O.Ya. 尤西科夫无线电物理与电子研究所）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research（莱布尼茨固体与材料研究所）；National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”（国立航空航天大学“哈尔科夫航空学院”）
利用Ti3C2 MXene材料改进表面等离子共振传感器，提升其灵敏度并降低误差，适用于生物介质中的细微变化检测。
2026-01-09 physics.optics
General Approach for the Sensitivity Analysis and Optimization of Integrated Optical Evanescent-Wave Sensors
集成光学倏逝波传感器的优化是双重的。为了获得最佳性能，我们需要波导的最大灵敏度的被测对象，要测量的数量，和最小的灵敏度扰动。在这种情况下，完全数值方法是非常强大的，但需要巨大的计算机资源。我们解决这个问题，通过引入一个通用的和有效的方法，解析色散方程的正式推导的基础上，表达和评估所有的波导灵敏度。特别是，我们将这种方法应用到矩形波导，讨论其精度和灵敏度优化程序中的使用。
2014-04-15 physics.optics
On chip, high-sensitivity thermal sensor based on high-Q polydimethylsiloxane-coated microresonator
通过在硅片上的石英环形微谐振器表面涂覆一层聚二甲基硅氧烷（PDMS），实现了高灵敏度的热传感。具有高Q值的回音壁模式（WGM），PDMS涂层微谐振器对环境温度变化高度敏感。我们发现，当PDMS层变厚时，由于PDMS的负热光系数，WGM随温度的升高经历了从红移到蓝移的转变。测得的灵敏度（0.151 nm/K）是一个数量级高于纯硅微腔传感器。热传感器的超高分辨率也被分析达到10- 4K。
2010-11-01 physics.optics
The sensitivity of refractive index sensors based on defected 1D photonic crystals: an analytical approach
本文首次推导含缺陷一维光子晶体光学传感器灵敏度的解析公式，证明无限厚缺陷层时其灵敏度等价于理想法布里-珀罗腔，并简化了此类传感器的分析与优化。
2024-03-30 physics.optics
Tunable plasmonic resonances in highly porous nano-bamboo Si-Au superlattice-type thin films
本文报道了利用掠射角沉积技术制备空间相干柱状等离子体纳米结构超晶格型薄膜的方法。硅和金的后续和重复沉积导致具有受控长度的纳米尺寸子柱。超晶格型柱类似于竹子结构，其中较小的金柱部分形成夹在较大的硅柱部分之间的结（“纳米竹子”）。我们进行了广义椭圆偏振光谱测量和有限元计算，以阐明高度多孔的纳米竹结构的强各向异性光学性质。发生强烈的本地化等离子体激元模式与位移模式让人想起一个黑暗的四极模式的金子柱附近观察。我们演示了通过改变纳米竹结构的几何形状在近红外光谱范围内调谐这种四极子模式频率。此外，耦合等离子体激元和带间跃迁模式分别发生在可见光和紫外光谱区域。我们阐明了一个例子的潜在用途的纳米竹结构作为一个高度多孔的等离子体传感器与光学读出灵敏度，以百万分之几的溶剂水平在水中。
2018-07-17 physics.optics
Extreme sensitivity refractive index sensor based on lithography-free metal-dielectric cavity
使用相对简单的结构来实现高性能的折射率传感器一直是迫切需要的。在这项工作中，我们提出了一种基于金属介质腔的无光刻传感平台，我们的设备可以达到1456700 nm/RIU的溶液和1596700 nm/RIU的固体材料，和FOM可以达到1234500 /RIU的溶液和1900800 /RIU的固体材料，这两个都是远远高于大多数传感方法。该传感器在TE光和TM光下均具有良好的传感性能，适用于集成微流体通道。我们的方案使用了一个多层结构，10 nm的金膜夹在棱镜和分析物之间，并显示出低成本的高性能传感的巨大潜力。
2019-07-27 physics.optics
Fiber Bragg Grating Sensors with Enhanced Sensitivity for High-Precision Multi-Parameter Detection
本研究通过结构调谐使光纤布拉格光栅工作在奇异点附近，显著提升温度与应变灵敏度近一个数量级，并利用灵敏度矩阵实现多参数同时高精度检测。
2025-09-26 physics.optics
The sensitivity enhancement of tilted fibre Bragg grating sensors with polarization dependent resonant nano-scale coatings
光纤布拉格光栅传感器已经成为一种简单、廉价、准确、灵敏和可靠的平台，是传统笨重的光学传感器平台的可行替代品。在这项工作中，我们提出了一个广泛的理论分析的倾斜光纤布拉格光栅传感器（TFBG），特别关注其偏振相关的属性。我们已经开发了一种高效的计算机模型，能够在不到$3$~分钟的时间内对给定的入射光偏振态提供TFBG器件的完整表征。其结果是，偏振相关的光谱响应，在传感器表面的场分布，以及特定的共振的精细结构已成为理论分析。作为这个计算机模型的一部分，我们已经开发了一个惊人的快速全矢量复模式求解器，能够处理任意复杂的折射率分布的圆柱形波导。随着理论研究，我们已经研究了TFBG传感器的光学特性与偏振分辨传感的应用。提出了一种基于琼斯矩阵提取光栅透射谱，沿光栅主轴跟踪光栅透射谱的TFBG数据分析新方法。在这项工作中，我们还提出了一种新的方法，提高TFBG传感器的折射灵敏度限制，基于TFBG结构的共振和沉积在传感器表面上的纳米粒子的局部共振之间的共振耦合。实验观察到TFBG传感器灵敏度的$3.5$倍增加。
2015-02-17 physics.optics
Enhancement of dynamic sensitivity of multiple surface-plasmonic-polaritonic sensor using silver nanoparticles
在均匀各向同性金属和浸渍有银纳米颗粒的手性雕塑薄膜（STF）的界面处激发多个表面等离子体激元（SPP）波，对均匀渗透手性STF的流体进行基于多个SPP波的传感进行了理论评估.在两种不同的方式中使用的Bruggemann均匀化形式主义，以确定三个主要的相对介电常数标量的银纳米粒子浸渍的手性STF均匀渗透的流体。当银纳米粒子存在时，动态灵敏度增加，只要它们的体积分数不超过约1%。
2015-09-15 physics.optics
D-shaped photonic crystal fiber plasmonic refractive index sensor based on gold grating
提出了一种基于金光栅的高分辨率D型光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。引入金光栅调制谐振波长，提高折射率（RI）灵敏度。为了优化SPR传感器的结构参数，采用有限元法对PCF和金光栅的结构参数进行了分析。仿真结果表明，空气孔间距、空气孔直径、金厚度和光栅常数对折射率灵敏度的影响很小，降低了对精密加工的要求。为了提高共振成像传感器的分辨率，采用了波长解调和振幅解调相结合的双特征解调方法，在1.36-1.38范围内，SPR传感器的最大理论分辨率达到5.98 × 10-6 RIU，波长灵敏度达到3340 nm/RIU。该SPR传感器在开发高灵敏度、实时、快速响应的SPR RI传感器方面具有潜在的应用价值。
2018-06-26 physics.optics
Geometrical parameter analysis of the high sensitivity fiber optic angular displacement sensor
在这项工作中，我们提出了一个分析的几何参数对光纤角位移传感器的灵敏度和线性范围的影响，通过计算模拟和实验。所分析的几何参数是透镜焦距、光纤之间的间隙、光纤包层半径、发射光纤临界角（或等效地，发射光纤数值孔径）和间隔距离（透镜与反射表面之间的距离）。此外，我们分析了传感器的灵敏度对任何虚假的线性位移。仿真和实验结果表明，对传感器性能影响最大的参数是发射光纤纤芯半径、透镜焦距和光耦合效率，其余参数对传感器性能影响较小。这篇论文发表在《应用光学》上，并经OSA许可以电子版形式提供。该论文可在OSA网站上的以下URL中找到：http://www.opticsinfobase.org/ao/abstract.cfm? URI= ao53368436禁止通过电子或其他方式系统或多次复制或分发到多个地点，并将依法受到处罚。
2015-02-10 physics.optics
Micropascal-sensitivity ultrasound sensors based on optical microcavities
回音壁模式微腔由于其光学和机械共振特性，提高了超声检测的灵敏度，已被广泛应用于高灵敏度的超声检测。腔光机系统的超声灵敏度从根本上受到热噪声的限制。在这项工作中，我们从理论和实验上研究了WGM微盘超声传感器的热噪声限制的灵敏度，并通过改变微盘的半径和厚度，以及在盘周围使用沟槽结构来优化灵敏度。使用半径为300 μ m、厚度为2 μ m的微盘，在82.6kHz处获得了1.18 μ Pa Hz^{-1/2}的峰值灵敏度，据我们所知，这是腔式光机械超声传感器的记录灵敏度。这种高灵敏度可以提高空气耦合超声感测技术的检测范围。
2022-11-15 physics.app-ph physics.optics
Optimizing Cladding Elasticity to Enhance Sensitivity in Silicon Photonic Ultrasound Sensors
该研究通过建模与实验优化聚合物包层刚度，使硅光子超声传感器灵敏度较无包层提升四倍，并揭示其机制不能仅由杨氏模量解释。
2024-10-24 physics.app-ph physics.optics
Design and Simulation of a Highly Sensitive Refractive Index Sensor based on Grating-assisted Strip Waveguide Directional Coupler
提出了一种基于光栅辅助条形波导定向耦合器的高灵敏度折射率传感器。该传感器的设计使用两个耦合的非对称条形波导与顶部加载的光栅结构中的一个波导。最大光在谐振波长处从一个波导耦合到另一个波导，并且谐振波长随覆盖区域中介质的折射率变化而变化是灵敏度的量度。所提出的传感器将是具有~ 104 nm/RIU的高折射率灵敏度和可忽略的温度灵敏度（<1 nm/0 ℃）的片上器件。传感器配置提供低传播损耗，从而提高灵敏度。灵敏度的变化与波导参数的建议传感器进行了研究，以优化设计。
2017-08-13 physics.app-ph physics.optics
High sensitivity magnetic field sensor via sandwich type PDMS resonator
针对高灵敏度的单轴磁传感器，提出了一种三明治结构作为PDMS谐振器的芯层。柔性材料的小杨氏模量对应于较大的变化，导致高度灵敏的磁响应。夹层结构预设磁场提供定向感测特征。实验结果表明，在无屏蔽环境下，由于PDMS弹性模量的微小变化，其红移灵敏度为1.08 nm/mT，蓝移灵敏度为1.12 nm/mT。在1.4 kHz时，实现了0.96 nT Hz-1/2的最小可检测磁场。
2022-11-14 physics.app-ph physics.optics
Force Detection Sensitivity Spectrum Calibration of Levitated Nanomechanical Sensor Using Harmonic Coulomb Force
基于悬浮粒子的振子是超灵敏力检测器的发展方向。悬浮纳米机械传感器的理论性能通常由所谓的热噪声极限力检测灵敏度表征，其在实际测量中不表现出光谱特异性。为了表征实际的检测性能，我们提出了一种基于谐波库仑力的悬浮纳米机械传感器的力检测灵敏度校准方法。利用测得的传递函数，由位置谱得到力检测灵敏度谱。虽然系统的热噪声极限力检测灵敏度在反馈冷却的情况下达到$\rm{2.4\times10^{-6} mbar}$的$\rm\left( {4.39 \pm 0.62} \right) \times {10^{ - 20}} N/H{z^{1/2}}$，但是基于现有的检测噪声水平，远离谐振的测量灵敏度为$\rm10^{-17} N/Hz^{1/2}$的量级。本研究所建立的标定方法适用于任何高灵敏度力测量光学悬浮系统的性能评估。
2021-09-01 physics.ins-det physics.optics
Enhancement of the sensitivity of a temperature sensor based on Fiber Bragg Gratings via weak value amplification
我们提出了一个概念验证实验，旨在通过利用弱值放大方案来提高光纤布拉格光栅温度传感器的灵敏度。该技术只需要线性光学元件的实施，并出现作为一个有前途的方法，可检测到的温度变化的范围越来越低的值比国家的最先进的传感器目前可以提供。这里实现的设备能够产生$\mathrm{\sim 0.035\,nm/^{\circ}C}$的脉冲的光谱的质心的移位，与使用标准方法询问的相同光纤布拉格光栅系统相比，灵敏度增加近四倍。
2015-06-05 physics.optics quant-ph
High-sensitivity bio-sensor based on the real-splitting indirectly coupled Anti-Parity time symmetric WGMs
高精度地检测单个纳米颗粒的尺寸对于了解纳米颗粒的特性至关重要。本文研究了基于反奇偶时间对称（APT）间接耦合WGM的单粒子探测。结果表明，当系统工作在异常点（EP）时，反奇偶时间对称WGM纳米颗粒传感器的频率分裂比单个WGM传感器有很大的增强。相对于宇称时间对称纳米粒子传感器，我们的研究表现出一个真正的本征频率分裂，可以直接检测。
2020-01-10 physics.app-ph physics.optics
Indirect quantum sensors: Improving the sensitivity in characterizing very weakly coupled spins
我们提出了一个方案，以增加灵敏度，从而检测体积的纳米级单分子磁共振成像。该提案旨在通过利用传感器耦合的长寿命辅助核自旋来超越传感器的T1限制检测。我们展示了这种核自旋如何接管传感器自旋的作用，保持检测的特征时间尺度在相同的顺序，但具有更长的寿命，使其能够检测到更大体积的样品，这是不可能的传感器单独。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High sensitivity and full-circle optical rotary sensor for non-cooperatively tracing wrist tremor with nanoradian resolution
提出了一种基于激光自混合干涉的光学旋转传感器，该传感器能够实现非合作目标的非接触、高分辨率、高灵敏度的全周旋转测量。样机的分辨率为0.1 $μ$ rad，线性度为2.33 $*$ 10 $^{-4}$。样机在3600 s内的稳定性为2 $μ$ rad，在9组全循环试验中重复性误差小于0.84 $°$。理论分辨率可达16nrad。随机旋转已成功地跟踪仿生手模拟震颤过程。文中还进行了误差分析和局限性讨论。虽然与最好的旋转传感器相比，精度还需要进一步提高，但该方法具有非合作目标传感、高灵敏度和抗电磁干扰等独特优势。因此，光学旋转传感器提供了一个有前途的替代精确的旋转测量，震颤跟踪和纳米运动监测。
2021-05-28 physics.app-ph physics.optics
High-sensitivity Optical Microcavity Acoustic Sensor Covering Free Spectral Range
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；Beijing Normal University（北京师范大学）
该研究提出了一种基于光学 whispering gallery 模式微腔的高灵敏度声学传感器，通过扩展 Mach-Zehnder 偏振干涉仪与后选择，实现了宽动态范围和高灵敏度的声学检测性能。
2025-08-13 physics.app-ph physics.optics
Enhancing the sensitivity of nonlinearity sensors through homodyne detection in dissipatively coupled systems
本文提出在双耗散耦合腔模中利用振幅正交零差检测和实频谱奇点，实现对系统非线性的超高灵敏度传感，并验证其抗制备缺陷能力。
2023-06-05 physics.optics quant-ph
Ultimate Phase Sensitivity in Surface Plasmon Resonance Sensors by Tuning Critical Coupling with Phase Change Materials
等离子体传感是一种用于实时生物医学诊断和空气质量监测的成熟技术。虽然强度和波长跟踪是表面等离子体共振（SPR）最常用的询问方法，但一些工作表明相位询问在检测灵敏度方面的潜在优势。在这里，我们从理论上和数值上建立了相位询问SPR传感器的超高灵敏度与临界耦合条件之间的联系。然而，达到该条件需要金属层厚度的技术上不可行的埃级精度。我们提出了一个强大的解决方案，以克服这一限制耦合的SPR与相变材料（PCM）薄膜。通过利用PCM的多级可重构相态，我们在理论上证明了超高的相位灵敏度与低至$10^{-10}$折射率单位（RIU）的检测极限。这种PCM辅助SPR传感器平台为前所未有的灵敏度传感器铺平了道路，用于检测生物医学传感和环境监测中的痕量低分子量物质。
2021-09-16 physics.app-ph physics.optics
Ultrasensitive refractive index sensor with rotatory biased weak measurement
提出了一种改进的弱测量方案--旋转偏置弱测量，以显著提高全反射结构折射率传感器的灵敏度和分辨率。该方法在后选择过程中引入一个附加相位，并在光谱分布中产生一个消光点。有偏的后选择使得耦合强度减小，从而提高了相位灵敏度和折射率灵敏度。在旋光偏置弱测量中，我们实现了比标准弱测量中的1644 nm/RIU更高的13605 nm/RIU的折射率灵敏度。分析了不同灵敏度传感器的性能，发现传感器的最佳折射率分辨率随灵敏度的增加而增加。在这项工作中，我们证明了$4\times10^{-7}$ RIU的全反射结构的最佳折射率分辨率。兔抗小鼠IgG和小鼠IgG结合实验表明，该系统对IgG的浓度在较宽的范围内有较高的响应，检测限为15 ng/mL。本文的工作对其他弱测量光学传感器的优化设计具有一定的参考价值。
2022-04-22 physics.optics quant-ph
Fundamental Sensitivity Bounds for Quantum Enhanced Optical Resonance Sensors Based on Transmission and Phase Estimation
光的量子态可以实现灵敏度超过散粒噪声极限（SNL）的感测配置。为了更好地利用可用的量子资源并获得最大可能的灵敏度，有必要确定给定传感系统的不同可能配置的基本灵敏度极限。在这里，由于其广泛的适用性，我们专注于光学共振传感器，它通过共振位移检测感兴趣的参数的变化。我们比较了它们的基本灵敏度限制设置的量子克拉美-拉奥界（QCRB）的基础上的变化的传输或相位的探测明亮的双模压缩态（bTMSS）的光的估计。我们表明，从QCRB和系统的传递函数之间的相互作用的基本灵敏度的结果。因此，对于具有洛伦兹线形的谐振传感器，基于相位的方案在大多数参数空间中优于基于传输的方案;然而，对于具有更陡斜率的线形，例如高阶巴特沃斯线形，情况并非如此。此外，这种相互作用导致基于相位的方案提供比基于传输的方案更高的灵敏度但更小程度的量子增强的条件。我们还研究了量子增强的程度上的传感器外部的损失的影响，并表明，在某些条件下，探测与经典状态可以提供更高的灵敏度比探测与bTMSS。最后，我们讨论了检测方案，即优化的强度差和优化的零差检测，即使在存在外部损失的情况下，也可以实现基本的灵敏度限制。
2021-06-14 physics.optics quant-ph
High-sensitivity plasmonic refractive index sensing using graphene
我们从理论上证明了一个高灵敏度，石墨烯等离子体基折射率传感器工作在室温下的中红外线。我们的传感器的质量因数达到$10$以上的值，但我们提出的等离子体传感器的关键方面是它的表面灵敏度，我们详细研究。我们已经使用了关于掺杂水平和电子弛豫时间的现实值，这是传感器性能的限制因素。我们的研究结果定量地显示了石墨烯等离子体基折射率传感器在中红外工作的高性能。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Reaching the fundamental sensitivity limit of wavefront sensing on arbitrary apertures with the Phase Induced Amplitude Apodized Zernike Wavefront Sensor (PIAA-ZWFS)
本文提出相位诱导振幅变迹泽尼克波前传感器（PIAA-ZWFS），通过非球面透镜改进标准ZWFS，在任意孔径上达到每光子1/2弧度rms的基本灵敏度极限，并可与PIAA-CMC日冕仪集成，适用于高对比度成像。
2023-10-16 astro-ph.IM physics.optics
Single Micro-hole per Pixel for Thin Ge-on-Si Image Sensor with Enhanced Sensitivity upto 1700 nm
提出了一种背照式Ge-on_Si CMOS图像传感器，用于探测波长范围为300- 1700 nm的近红外电磁波。微孔有助于提高光学效率，并将范围扩展到1.7微米波长。我们展示了在近红外最大吸收的纳米孔的宽度和深度的优化。我们表明，通过采用薄硅氧化物深沟槽隔离像素之间的串扰减少。最后，我们展示了一个26- 50%的减少，在设备电容与引入一个洞。这种CMOS兼容的Ge-on_Si传感器将实现高密度，超快速和高效的近红外成像。
2022-09-11 physics.app-ph physics.optics
Investigating the refractive index sensitivity of U-bent fiber optic sensors using ray optics
几何修改的光纤传感器（FOS），特别是U形弯曲的FOS，由于其非常高的折射率（RI）和倏逝波吸收（EWA）灵敏度以及其人体工程学设计和易于操作而获得了显著的关注。在这项研究中，我们提出了一个理论模型的U形弯曲FOS探头，预测传感器的行为，通过数值模拟的光传播在一个等效的二维半圆环使用光线追迹的方法。除了由于几何形状的修改的影响，本研究提出了一个彻底的调查弯曲引起的材料变形的光传播和折射损耗的性质的影响。引入弯曲比（弯曲半径与纤芯半径之比）来解释纤芯的几何形状变化和弯曲引起的折射率不均匀性（BIRI）对折射率灵敏度的影响。弯曲塑料光纤传感器的弯曲比属于四种弯曲状态之一，即平缓、几何、饱和和塑性，其弯曲比分别小于35、25、17和7。结果还表明，弯曲比小于7，BIRI不均匀性是负责高RI的灵敏度观察到的U形弯曲探头，而不是简单的几何修改。这项研究还表明存在一个最佳的弯曲比（对于周围介质的RI的给定值），RI的敏感性是最大的。这些发现与以前报道的实验结果进行了验证。
2019-11-26 physics.app-ph physics.optics
Variation on a Zernike wavefront sensor theme: optimal use of photons
泽尼克波前传感器（ZWFS）是属于宽类傅里叶滤波波前传感器（FFWFS）的概念。ZWFS以其极高的灵敏度而闻名，同时具有低动态范围，这使其成为第二阶段自适应光学（AO）系统或准静态像差校准传感器的独特传感器。该传感器由相移点构成的焦平面掩模组成，相移点完全由两个参数描述：其直径和深度。在这封信中，我们的目标是通过改变其移相点的直径来提高该传感器的性能。我们首先从一个一般的理论框架提供了一个分析描述的FFWFS属性，然后我们预测预期的ZWFS的灵敏度为不同的配置点的直径和深度。然后，通过端到端模拟验证分析预测。由此，我们提出了一个变化的经典ZWFS形状表现出非常吸引人的属性。我们表明，ZWFS的灵敏度可以通过修改点直径进行优化，甚至达到最佳的理论极限，与低空间频率灵敏度的折衷。作为一个例子，我们表明，ZWFS与2λ/D的点直径（其中λ是传感波长和D的望远镜直径），以下称为Z2 WFS，表现出的灵敏度比经典的1.06λ/D ZWFS的所有相位空间分量的两倍高，除了倾斜模式。此外，这种灵敏度增益不会影响传感器的动态范围，并且Z2 WFS表现出与经典的1.06λ/D ZWFS相似的动态范围。本研究为直径优化ZWFS的概念开辟了道路。
2021-05-17 astro-ph.IM physics.optics
Integrated optomechanical ultrasonic sensors with nano-Pascal-level sensitivity
提出一种集成于光子平台的光机械超声传感器，通过同时利用光学与机械共振实现纳帕级低噪声等效压力，在气体光谱与水下成像中展现出卓越性能。
2025-06-25 physics.ins-det physics.optics
Tolerancing the PIAA-ZWFS: a practical and robust wavefront sensor that approaches the fundamental sensitivity limit
Leiden Observatory, Leiden University（莱顿天文台，莱顿大学）
研究高对比度成像中波前传感问题，以PIAA-ZWFS为对象，此前已开发优化框架，此次通过传统蒙特卡洛采样和自动微分模拟器二阶展开，研究制造和对准误差影响，发现该传感器在典型制造误差值下性能无显著下降。
2026-07-21 astro-ph.IM physics.optics
Enhanced Sensitivity in Rydberg Atom Electric Field Sensors through Autler-Townes Effect and Two-Photon Absorption: A Theoretical Analysis Using Many-Mode Floquet Theory
本文利用多模Floquet理论分析Rydberg原子电场传感器，提出通过引入耦合电场产生的Autler-Townes效应和双光子吸收来增强失谐条件下的最小可检测场灵敏度。
2023-09-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Sensitivity adjustable in-line high-temperature sensor based on metal microwire optical Fabry-Perot interferometer
针对石英腔FPI温度灵敏度低、聚合物腔FPI不耐高温的问题，提出一种内置Cr20Ni80金属微丝的石英空芯光纤FPI温度传感器，可通过改变微丝长度调灵敏度，在50-440°C下灵敏度超-0.35nm/°C，兼具耐高温与高灵敏度优势。
2025-01-17 physics.app-ph physics.optics
Fiber-optic multimode interference sensing: comprehensive characterization and its potential for strain-insensitive temperature sensing
通过对多模光纤特性的研究，提出了一种基于多模光纤干涉的应变不敏感温度传感器。实验研究了单模-多模-单模（SMS）光纤结构中温度和应变与芯径、数值孔径（NA）和模场区长度的关系。结果表明：磁动势芯径越大，温度灵敏度越高，但应变灵敏度（绝对值）越低;数值孔径越大，温度灵敏度不受影响，但应变灵敏度绝对值越高;磁动势截面越长，温度灵敏度越低，但应变灵敏度不受影响。这些发现也有助于SMS光纤传感器的长度依赖性的理论分析。此外，表征结果表明，该传感器的应变灵敏度较低，为研制应变不敏感温度传感器提供了可能。所提出的传感器用于温度感测，而应变恒定地施加在0至1100 $με$之间，步长为100 $με$。实测结果与综合研究结果一致。该温度传感器的平均温度灵敏度为6.14 pm/ $^{\circ}$ C，标准偏差为0.39 pm/ $^{\circ}$ C，表明该温度传感器具有良好的稳定性和应变不敏感性。我们期望这些结果将为基于多模干涉的光纤传感器提供深刻的指导。
2022-04-23 physics.app-ph physics.optics
Single Microhole per Pixel in CMOS Image Sensor with Enhanced Optical Sensitivity in Near-Infrared
研究了300 ~ 1000 nm波长范围内背照式硅光电二极管基CMOS传感器。我们表明，光电二极管中的单个孔增加了像素的光学效率。在近红外波长，增强允许在3微米厚的硅70%的吸收。它比平面像素好4倍。我们比较了不同形状和尺寸的单孔和孔阵列。我们已经表明，在单个孔中的一定尺寸和形状宣布更好的光学效率增强。像素之间的沟槽成功地减少了串扰。我们优化了沟槽，以实现1.12微米像素的最小像素分离。
2020-11-20 eess.IV physics.optics
A polariton electric field sensor
我们在实验上演示了一种基于偶极极化激元的电场传感器。我们通过改变极化激元的偶极矩来调整和优化传感器的灵敏度。我们发现极化激元相互作用在确定最佳电场传感的条件中起着重要的作用，并实现了0.12 V-m $^{-1}$ -Hz $^{-0.5}$的灵敏度。最后，我们应用该传感器来说明极化激元的激发在比光激发光斑大得多的空间区域中修改电场。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimization of CMOS image sensors with single photon-trapping hole per pixel for enhanced sensitivity in near-infrared
研究了300-1000 nm波长范围内背照式硅光电二极管CMOS传感器的优化设计。已经证明，光电二极管上的单个孔增加了像素在近红外波长中的光学效率。对于3 $μ$ m厚的硅光电二极管，具有最佳尺寸的孔使光吸收提高了60%，比可比较的平面光电二极管提高了4个数量级。我们已经证明，存在一个最佳的孔尺寸和深度，可以对蓝色、绿色、红色和红外线表现出最大的吸收。通过在尺寸为1.12 $μ{m^2}$的像素之间采用薄沟槽，成功地减少了串扰。
2021-10-01 physics.app-ph physics.optics
Optomechanical Inertial Sensors
我们提出了一个紧凑的单片光机械惯性传感器的性能分析，描述了其关键的基本限制和整体加速度噪声地板。低频重力敏感惯性传感器的性能仿真表明，加速度噪声本底可以达到10^-11 ms^-2/rtHz的量级。此外，从我们的性能模型，我们确定在我们的传感器设计，灵敏度和带宽贸易空间的优化标准。我们对这些紧凑型机械谐振器进行了表征测量，展示了250 kg级别的mQ产品，突出了其精致的加速度灵敏度。
2020-05-03 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
