在多参数光学测量中，传统斯托克斯检测依赖矩阵反演与算法后处理重构偏振信息，但当响应通道耦合、信号幅度差异大时易出现信息丢失，解码困难。机器学习虽可辅助器件设计与信号处理，但无法恢复未被采集的信息。现有中红外偏振探测器需外部偏振片、功耗高、通道串扰大，难以实现无后处理、实时、片上全斯托克斯检测。基于此，本文研究内容包括一是设计基于石墨烯与金属纳米结构的单像素全斯托克斯超构光子探测器，集成的4个子探测器（D0-D3），分别对应斯托克斯参数 S0-S3。二是响应矩阵对角化，通过对称工程与近场调控，使非对角元归零，实现通道级解耦。创新点一是首次实现斯托克斯参数与光电压一对一的直接映射，无需算法反演。二是器件可在零偏压工作、室温运行、高响应度（最高 116.7 V/W）、低串扰、条件数低至1.69，优于传统方案下限。三是实现单次曝光全斯托克斯成像，无需外部偏振元件，适配片上中红外集成系统。文章结论为该探测器的响应矩阵为对角阵可直接输出斯托克斯参数，大幅降低对复杂后处理的依赖。启发在于多物理场检测可通过器件结构解耦替代算法后处理，从源头避免信息丢失。
文献来源：Nat Electron 8, 1099–1107 (2025).
作者：Xingsi Liu, Yinzhu Chen, Xianghong Kong, Weixin Liu, Zhenhua Ni, Junpeng Lu, Qi Jie Wang, Chengkuo Lee, Jingxuan Wei, Cheng-Wei Qiu
报告人：高恩博
