【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)莊濤濤教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于手性選擇性光電轉(zhuǎn)換的圓偏振光電邏輯門，并驗(yàn)證了其多功能邏輯運(yùn)算能力，在圖像處理與信息加密領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。相關(guān)成果以“Circularly-Polarized Optoelectronic Logic Gates”為題發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。
 

　　在光電邏輯門中，多邏輯功能的實(shí)現(xiàn)往往依賴于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或多種外部調(diào)控，導(dǎo)致器件集成度低。圓偏振光作為一種高維度的光學(xué)信息載體，其獨(dú)特的左/右旋手性為構(gòu)建高集成度、多功能的邏輯門提供可能。然而，由于現(xiàn)有的圓偏振光電探測器普遍面臨手性識(shí)別能力不足、光譜響應(yīng)窄等困難，實(shí)現(xiàn)寬波長響應(yīng)和高不對(duì)稱因子的高性能圓偏振光電邏輯門的構(gòu)建仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)提出一種基于手性選擇性的光電轉(zhuǎn)換策略，通過集成具有寬光譜響應(yīng)的PbS光電二極管與具有手性選擇性的液晶軟螺旋結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了高性能圓偏振光電邏輯門。該器件展現(xiàn)出高達(dá)1.86的光電流不對(duì)稱因子，并實(shí)現(xiàn)了從400到1600nm可調(diào)的寬波長響應(yīng)。通過調(diào)控光電流閾值、并聯(lián)光電二極管或改變輸入配置，成功演示了9種邏輯門，并進(jìn)一步將其應(yīng)用于圖像處理單元的構(gòu)建。該設(shè)計(jì)不僅可在單器件上靈活切換邏輯功能，而且在模擬二值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的最大池化操作、信息加密等任務(wù)中展現(xiàn)出巨大潛力。相關(guān)工作實(shí)現(xiàn)了偏振光學(xué)與光電子學(xué)的融合，拓展了圓偏振光與邏輯運(yùn)算的應(yīng)用場景。
 

圓偏振光電邏輯門的結(jié)構(gòu)、原理及其應(yīng)用
 

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系碩士生黃言吉和博士生周雅潔為文章的共同第一作者，莊濤濤為通訊作者。該研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院、安徽省等的項(xiàng)目支持。