全斯托克斯探测的片上中红外光热电探测器

      表征电场振荡的偏振态(SoP)对于光通信、遥感和导航等光学相关应用至关重要。中红外偏振探测器由于其在化学分析、生物医学诊断和人脸识别等方面的广泛应用而特别具有吸引力。几十年来，传统的偏振探测方法包括时间分割、振幅分割、孔径分割和焦平面分割，这通常需要线性延迟器、偏振器、半波片和四分之一波片的组合才能进行实验探测。然而，这种使用自由空间偏振器的庞大而复杂的光学系统存在固有的缺陷，如速度有限、精度有限、偏振状态检测不完全等。低维纳米光子技术的最新研究进展已经揭示了开发下一代偏振器的引人注目的方法。片上偏振敏感光电探测器由于其高度小型化和超高密度集成度等优点，近年来得到了广泛的研究，是下一代紧凑型偏振仪的潜在候选器件。然而，目前这些偏振敏感的光电探测器的应用受到了固有的限制，如带隙依赖的光谱响应、化学不稳定性以及与小的各向异性或手性相关的低偏振灵敏度。

       近日，南洋理工大学电气电子工程学院Qi JieWang等人提出并演示了由片上手性等离子体超材料驱动的中红外光电探测器组成的三端口极化仪，用于全斯托克斯探测。该中红外光电探测器具有无滤波器、非致冷、带隙无关、工作波长可调制、紧凑、偏振相关可重构等优点。结合手性等离子体超材料与二维热电材料的光学响应和设计灵活性，可以实现线性极化和圆极化的极性转换。此外，通过操纵手性超材料的空间分布，研究人员可以通过光热电效应将偏振吸收转化为三个端口对应的偏振光电压信号，在成像演示中显示了可靠的偏振重建能力。该工作为开发中红外带隙无关的偏振分辨光电探测器提供了一种替代策略。如偏振成像、分子传感、光纤和/或自由空间通信。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（丁雷）

       文章链接：Mingjin Dai,et al. On-chip mid-infrared photothermoelectric detectors for full-Stokes detection. Nature Communications,(2022).