近年来，AlGaN/GaN多量子阱材料被公认为是制作红外探测器的明星材料，因为它有很大的导带差，并且多量子阱中的电子—声子之间的相互作用非常强，因此AlGaN/GaN量子阱红外探测器具有超快的响应速度和长达几十微米的波普响应范围。作为唯一的一种红外紫外探测单片集成材料，使它在军事上的应用前景更加广泛。对基于子能带跃迁的红外探测器而言，必须寻找一种方法实现垂直入射红外光沿水平方向的转变，从而进行有效的响应。目前，对3-5微米大气窗口中红外波段的AlGaN/GaN量子阱红外探测器光耦合的研究较少，最常见的两种光耦合方式即通过一维金属光栅和二维金属光栅来实现，虽然二者都能通过表面等离激元共振来实现光能流向的转变，但AlGaN/GaN量子阱红外探测器光耦合的效率还是相对较低，并且光耦合增强的机理也不十分清楚。
针对上述问题，武汉光电国家实验室陈长清教授、戴江南副教授、博士生王帅等人提出了一种新型的金属光栅结构——准一维金光栅。准一维金光栅综合了一维金光栅和二维金光栅的优点，不但能提供更多的表面等离子体激发源，还能通过孔阵列形成的局域表面等离激元间的相互作用，增大金表面的电荷密度，提高表面等离子体的强度，从而实现高达85%的光耦合效率。计算结果表明，通过优化准一维金光栅的结构，探测器多量子阱区域的有效电场强度模方可以达到二维金光栅的1.3倍，一维金光栅的2倍。利用准一维金光栅有望实现AlGaN/GaN量子阱红外探测器在焦平面阵列中的应用。
该研究成果“ 利用准一维金光栅实现AlGaN/GaN量子阱红外探测器的高效光耦合”（Efficient optical coupling in AlGaN/GaN quantum well infrared photodetector via quasi-one-dimensional gold grating）于2015年4月发表在Optics Express (2015 Vol. 23, Iss. 7, pp. 8470-8478)上。
此项研究工作得到国家自然科学基金(60976042, 51002058, 10990102)、“ 973计划”项目课题(2012CB619302, 2010CB923204)以及武汉市科技局项目(2014010101010003)的资助。

图 三种金光栅结构下AlGaN/GaN多量子阱区域有效电场强度