由DGIST（大邱庆北科学技术院）能源科学与工程系杨志雄教授领导的研究团队开发出一种新一代光学传感器技术，可同时检测光的强度、波长以及旋转方向等信息，即圆偏振光（CPL）所对应的光子自旋信息。团队表示，其基于量子点的光电二极管器件在超宽光谱范围内实现了圆偏振光探测，覆盖紫外至短波红外波段，光电检测性能与商业硅光传感器相当。相关论文已发表在《Advanced Materials》。
圆偏振光是指电场在传播过程中呈螺旋状旋转的光，其偏振状态与光子自旋信息直接相关。研究团队指出，这类偏振信息被视为量子通信、量子密码学以及光子量子信息处理等下一代安全与通信技术中的关键信号，因此圆偏振光探测器受到广泛关注。
研究团队介绍，传统圆偏振光传感器通常依赖光吸收材料本身具备特定螺旋取向的手性结构。这一做法不仅限制材料选择，也使探测波段多集中在紫外或可见光等较窄范围；而将相关技术扩展至量子通信和光学传感所需的红外区域，长期以来被认为存在较大技术难度。
为突破上述限制，杨志雄团队采用了不同于传统路径的器件设计：不在光吸收材料中引入手性结构，而是将手性物质引入电子传输路径。团队开发了结合手性物质的氧化锌（ZnO）电子传输层，并将其用于量子点光电二极管，实现对特定自旋方向电子的选择性传输。团队称，当圆偏振光产生的电子通过该电子传输层时，不同自旋状态电子对应的电流出现差异，从而可直接识别光的旋转方向。
据介绍，该量子点光学传感器可在紫外、可见、近红外及短波红外等超宽光谱范围内探测圆偏振光。团队表示，单一器件能够覆盖如此宽波段的偏振信息较为少见。性能指标方面，该器件的光电探测灵敏度最高可达10¹² Jones。
杨志雄表示，这项研究的意义在于提出了一种用于检测光子自旋信息的光学传感器新原理，并称其有望应用于量子通信、量子传感、下一代图像传感器及安全光通信等领域。
