中科院采用液滴3D成型技术打造新型“三维光探测器”

亚波长尺度的金属微结构、超材料的奇异物理特性吸引了学术界广泛的关注，由于这些金属微结构强烈的表面等离子体共振耦合作用，表面等离子体激元(SPPs)被强烈地限制在结构的周围，在这 些结构中可以实现负折射现象、电磁场的强烈局域现象，用以加工制作的器件尺度甚至可以克服衍射极限，这些亚波长尺度金属结构在超透镜、生物传感、光学隧道 器件、微型振荡器、微型光源、量子信息技术以及集成光学中都具有潜在可能性和巨大优势。

近日，中科院化学研究所通过操控液滴三维成型，印刷制造了具有非对称共振结构的立面型光探测器，实现了空间全向角度的有效探测，验证了结构与功能一体化印刷制造新策略。实现了结构与功能一体化的印刷制造，拓宽了光电探测器的功能。

光探测器又名“光检测器”，是光接收机的首要部分，是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光探测器能检测出入射到其面上的光功率，并把这个光功率的变化转化为相应的电流。由于光信号在光纤中有损耗和失真所以对光探测器的性能要求很高。其中Z重要的要求是在所用的光源的波长范围内有较高的灵敏度、较小的噪声，响应速度快以适应速率传输。光探测器一般要满足以下要求：（1）在系统工作要求的波长区域范围内，有高的量子效率；（2）响应速度快；（3）具有好的线性输入-输出性质；（4）能在通常条件下可靠的工作。

光探测器的类型

1、光电倍增管

由光电阴极和装在真空管内的倍增器组成，有很高的增益和很低的噪声，但尺寸较大且需要较高的偏置电压，不适合光纤通信系统。光电倍增管是将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。光电倍增管用在光学测量仪器和光谱分析仪器中。它能在低能级光度学和光谱学方面测量波长200~1200纳米的极微弱辐射功率。闪烁计数器的出现，扩大了光电倍增管的应用范围。激光检测仪器的发展与采用光电倍增管作为有效接收器密切有关。电视电影的发射和图象传送也离不开光电倍增管。光电倍增管广泛地应用在冶金、电子、机械、化工、地质、医疗、核工业、天文和宇宙空间研究等领域。

2、热电探测器

包含了从热能到光能的转换，这种探测器的响应在相当宽的光谱范围内都是平坦的，但响应速度很慢也不适合光纤通信系统。热探测器光电转换的过程分为两步：步是热探测器吸收红外辐射引起温升，这一步对各种热探测器都一样；第二步利用热探测器某些温度效应把温升转变成电量的变化。辐射被物体吸收后转换成热，物体温度升高，伴随产生其他效应，如体积膨胀、电阻率变化或产生电流、电动势。测量这些性能参数的变化就可知道辐射的存在和大小。利用这种原理制成了温度计、高莱探测器、热敏电阻、热电偶和热释电探测器。

3、半导体光探测器

在半导体光探测器中光电二极管体积小，灵活度高，响应速度快，在光纤通信系统中得到了广泛的应用，常见的光电二极管有俩种：PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。利用半导体材料的光电导效应制成的一种光探测器件。所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。光电导探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导 弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

三维印刷

结合数码科技与传统印刷输出的技术，用一组序列的立体图像去构成一张图片，图片表面履盖着一层的光栅所组成的。用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。

快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。

新闻来源：中科院、百度