新型光学传感器可实现紫外至红外波段光子自旋的精准识别
由韩国DGIST能源科学与工程系的杨志雄教授领导的研究团队，成功开发出新一代光学传感器技术。该技术不仅具备精准探测光强度与波长的能力，还能够识别光子的自旋方向。研究人员利用量子点技术，构建出一种具备超宽光谱响应能力的圆偏振光探测器，其检测范围从紫外光延伸至短波红外区域，同时展现出媲美商用硅基传感器的性能。相关研究成果已发表在《先进材料》（Advanced Materials）期刊。
圆偏振光（CPL）是指光波在传播过程中，其电场矢量以螺旋形式旋转。这种偏振特性直接体现了光子的自旋态，是构成光子信息的重要维度。在量子通信、量子密码和光子量子计算等前沿领域，CPL作为核心信号形式，成为推动技术突破的关键因素。因此，能够高效检测CPL的光学传感器技术正受到全球科研界的高度关注。
传统圆偏振光探测方法依赖于具备手性结构的吸收材料，这类材料必须具有特定的螺旋排列以响应CPL。然而，这种结构不仅限制了材料选择的多样性，也使探测范围局限于紫外或可见光区域。将技术拓展至红外波段，尤其是在量子通信和光学传感中不可或缺的短波红外区域，一直是业界面临的重大难题。
杨教授团队创新性地提出了一种全新思路：不依赖材料本征的手性结构，而是在电子传输路径中引入手性调控机制。他们开发出一种结合氧化锌（ZnO）电子传输层和手性分子的复合结构，并将其应用于量子点光电二极管中。该结构使具有特定自旋方向的电子在传输过程中产生可测量的电流差异，从而实现对CPL中光子自旋的高精度识别。
这项技术突破使得新型量子点传感器在超宽波长范围内均可进行CPL探测，覆盖从紫外到近红外乃至短波红外的多个光谱区间。能够在单一器件中实现如此广泛的偏振信号捕获，被认为是该技术的突出优势之一。此外，其性能指标达到1012琼斯单位，显著高于现有同类设备，展现出良好的商业化前景。
研究团队强调，这一成果不仅为光子自旋的直接探测提供了新方法，也为未来量子光电子学的发展奠定了基础。该传感器技术有望在量子通信、量子传感、先进图像传感及安全光通信等多个领域发挥关键作用。
该研究成果以“通过量子点光电二极管的自旋选择性电荷传输实现宽带圆偏振光检测”为题，发表于《Advanced Materials》2026年刊，DOI: 10.1002/adma.202519146。
期刊信息：Advanced Materials