科学研究

非接触手势控制在医疗健康、交通、机器人、虚拟现实与智能家居等领域具有重要应用价值。相比视觉与多模态传感方案，单像素光电探测器（PD）提供的一维光电信信号具备更强的抗环境干扰能力与更低的计算开销，是高效、低延迟非接触人机交互的理想选择。

图1 复杂环境下非接触式手势控制系统的概念图

然而，微型化、高灵敏光电探测器通常依赖外部供电，在复杂环境（如低照度与雾天）下信噪比低、抗干扰能力有限。锡铅钙钛矿虽具备窄带隙，可实现可见光–近红外宽谱响应，但其近红外波段吸收弱、且响应性能对入射角度敏感，进一步制约了在复杂环境中的稳定运行。为此，团队提出一种基于嵌套多周期光栅调制的自供电锡铅钙钛矿近红外光电探测器：该器件采用单步飞秒激光直写工艺与溶液法制备，利用微米级衍射与亚波长抗反射的协同耦合，降低角度依赖性的同时有效延长光程，显著提升了近红外光捕获与吸收效率，实现了无需外部供能的高灵敏探测。

图2 基于单步飞秒激光直写嵌套多周期光栅调制的光电探测器设计

该光电探测器在0 V偏压下峰值外量子效率达92.1%，响应度0.49 A W-1，上升/下降时间390/501 ns，线性动态范围147 dB，角度依赖性弱（0°–30°范围内变化小于9%）。结合一维残差网络（SE-ResNet），该探测器在低照度与雾天条件下将光电流高精度转换为车辆控制指令，展示了自供电、柔性、智能的非接触人机交互在复杂环境中的潜力。

图3 基于该光电探测器的非接触人机交互应用

西北工业大学光电与智能研究院王江副教授与博士研究生孙雨轩为论文共同第一作者，山西大学杨志春副教授、秦成兵教授和西北工业大学光电与智能研究院程光华教授为论文共同通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1002/lpor.71794

                                                                                                     （文：孙雨轩，审核：赵斌）