【资讯】面向波长复用感算一体的超表面集成波长特异性光探测器

上海理工大学智能科技学院顾敏院士团队董毅博等人提出了一种超表面集成的波长特异性光电探测器，实现了光强与波长的同步探测，并展示了其在波长复用感存算一体中的应用。具体地，该器件采用双向ITO/n-Si/ITO异质结结构，通过飞秒激光双光子纳米打印技术，在探测器上集成不同纳米柱高度的三维超表面滤波器，利用差异化透射光谱调控正、负偏压下的光电流响应。通过分析具有波长依赖性的光电流比值，器件实现了入射波长直接识别，波长分辨率达到16.9 nm。进一步，通过合理选择超表面滤光片的纳米柱高度，该器件可以在450 nm和520 nm波长下分别实现不同的光响应度，由此可以以探测器的响应度为计算权重，使入射波长同时成为计算任务切换的控制自由度。在此原理下，团队搭建了探测器阵列数值仿真模型，在520 nm和450 nm照明下，网络可以分别执行MNIST手写数字识别和Fashion-MNIST物品分类，准确率达到72.85%和66.05%。

研究成果于2026年8月以“Wavelength-Specific Photodetector With Laser-Printed On-Device Metafilters for Multiplexed In-Sensor Computing”为题发表于《Advanced Functional Materials》。论文第一作者为上海理工大学智能科技学院董毅博副研究员，通讯作者为陈希教授、栾海涛副研究员和顾敏院士。

图1：波长特异性光探测器原理

图2：激光打印纳米柱超表面滤光片表征

图3：波长特异性光电探测器表征和测试结果

图4：波分复用感算一体设计和仿真结果

在该工作中，团队使用的激光纳米打印技术可在完成器件制备后进行超表面集成，具有结构设计自由度高、器件兼容性强、集成度高的优势，可进一步推广至其他光电器件。未来，通过进一步优化滤光片结构，该器件有望拓展至更多波长通道和多比特权重，为多光谱智能视觉、低功耗人工智能芯片及新型智能光电系统提供新的技术路径。

参考文献： 中国光学期刊网

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