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中国科学家在红外探测领域取得关键技术突破

日期: 2022-01-28
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来源:中国青年报客户端


中国青年报客户端北京1月26日电(中青报·中青网记者 邱晨辉)记者今天从中国科学院沈阳自动化研究所获悉,该所太赫兹团队在红外探测领域取得关键技术突破,实现了基于硒镓钡晶体的3-8微米中红外高灵敏探测,对纳秒脉冲的探测灵敏度指标达到国际先进水平。该技术将为我国在生物、医疗、化工等领域开展前沿科学研究提供强有力的探测工具,相关成果日前在国际学术期刊《光学》发表。
太赫兹团队负责人、中国科学院沈阳自动化研究所研究员祁峰介绍,相对于传统的可见光近红外波段,中红外光与分子之间的共振现象可大幅度提高光谱测量的信噪比,进而实现对物质成分的有效识别。因此,中红外探测技术对于推动生命科学、物性分析等科学探索,以及环保、化工行业、医学诊断等实际应用具有重要意义。
当前,中红外探测主要采用热探测和光电探测两种直接探测手段,现有性能已难以满足科学家们对微量物质的精准检测的需求,探测灵敏度已成为中红外系统的瓶颈问题。
祁峰团队提出了基于激光频率变换技术的解决方案,设计并搭建了实验系统。其工作原理是将弱中红外信号高效率地转换为近红外信号,该近红外光携带了中红外光的信息且易于探测,通过这种间接探测的方式,大幅度提高中红外信号的探测灵敏度。
实验测试表明,该系统目前可达到的探测灵敏度优于碲镉汞探测器100倍,实现了飞焦级纳秒脉冲的有效探测,系统的动态范围超过110分贝,在宽频范围内的均匀响应,可达到1.4个倍频程。祁峰说,“上述两指标均优于传统的直接探测系统。”
太赫兹团队来自中国科学院光电信息处理重点实验室,该实验室主任、中国科学院沈阳自动化所所长史泽林说,“我们始终面向实际需求开展光电探测研究问题,探测新机理和新方法,攻克科学研究中遇到的问题。这项高灵敏度中红外探测研究就比较典型,如果灵敏度取得数量级的提升,就可能给生物、医疗和化工等领域带来新的科学研究手段,让原来办不到的事情变得可能。”



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