Filtro atenuador electrocrómico sintonizable in situ para infrarrojo cercano basado en película WO3-x con defectos de coordinación locales

MA Yan ,  

ZANG Haoliang ,  

YOU Xin ,  

LI Pan ,  

MA Hangyu ,  

CHEN Shuo ,  

LYU Ying ,  

LIU Xingyuan ,  

摘要

Un filtro atenuador sintonizable es un elemento óptico capaz de atenuar uniformemente la intensidad de la luz en un amplio rango espectral sin cambiar la distribución espectral. Este elemento muestra amplias perspectivas de aplicación en los campos de la imagen óptica, la detección fotoeléctrica y las comunicaciones ópticas. A diferencia de los métodos de sintonización tradicionales como la rotación mecánica, el desarrollo de filtros atenuadores sintonizables in situ es clave para lograr miniaturización, inteligencia y alta integración. Los materiales electrocrómicos pueden cambiar continuamente y de forma reversible la transmitancia óptica bajo la acción de un voltaje externo, lo que los convierte en candidatos ideales para realizar filtros atenuadores sintonizables in situ. Sin embargo, debido a las limitaciones de la estructura electrónica de los materiales electrocrómicos, los cambios espectrales en cada banda no son uniformes, lo que dificulta cumplir con los requisitos de atenuación uniforme en banda ancha. Además, los electrodos transparentes comunes como el óxido de indio y estaño (ITO) y el óxido de estaño dopado con flúor (FTO) tienen una baja transmitancia en el infrarrojo cercano, limitando gravemente el desarrollo y la aplicación de filtros atenuadores sintonizables en infrarrojo cercano. Para abordar estos desafíos, este estudio depositó una película de WO3-x con defectos de coordinación locales sobre un electrodo transparente de banda ancha visible e infrarrojo cercano de óxido de indio dopado con cerio (Ce∶In2O3, ICO), preparando un filtro atenuador electrocrómico sintonizable in situ para infrarrojo cercano. Se logró una atenuación equilibrada de la transmitancia en banda ancha (1 000~2 500 nm, con una fluctuación de transmitancia de solo 7,2 %), con un contraste óptico máximo del 51,7 %, tiempos de respuesta para el teñido y el desteñido de 6,3 s y 4,7 s, eficiencia de teñido de 80,7 cm2·C-1 (a 1 000 nm), y tras 2 500 ciclos el contraste óptico disminuyó solo un 4,7 %. Los resultados relevantes proporcionan una referencia para el diseño y construcción de filtros atenuadores electrocrómicos sintonizables de alto rendimiento para infrarrojo cercano in situ.

关键词

sintonizable in situ; filtro atenuador infrarrojo cercano; electrocrómico; WO3-x; electrodo transparente de banda ancha

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