我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)基于硒鎵鋇晶體的中紅外高靈敏探測(cè)

2022年1月25日，記者從中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所獲悉，該所太赫茲團(tuán)隊(duì)在紅外探測(cè)領(lǐng)域取得關(guān)鍵技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了基于硒鎵鋇晶體的3～8 μm中紅外高靈敏探測(cè)，對(duì)納秒脈沖的探測(cè)靈敏度指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該技術(shù)將為我國(guó)在生物、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域開(kāi)展前沿科學(xué)研究提供強(qiáng)有力的探測(cè)工具，相關(guān)成果日前在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》發(fā)表。

相對(duì)于傳統(tǒng)的可見(jiàn)光近紅外波段，中紅外光與分子之間的共振現(xiàn)象可大幅度提高光譜測(cè)量的信噪比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)成分的有效識(shí)別。當(dāng)前的中紅外探測(cè)主要采用熱探測(cè)和光電探測(cè)兩種直接探測(cè)手段，現(xiàn)有性能已難以滿足科學(xué)家們對(duì)微量物質(zhì)的精準(zhǔn)檢測(cè)的需求，探測(cè)靈敏度已成為中紅外系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、沈陽(yáng)自動(dòng)化所祁峰研究員介紹稱，針對(duì)當(dāng)前中紅外探測(cè)的瓶頸問(wèn)題，我們提出了基于激光頻率變換技術(shù)的解決方案，設(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。其工作原理是將弱中紅外信號(hào)高效率地轉(zhuǎn)換為近紅外信號(hào)，該近紅外光攜帶了中紅外光的信息且易于探測(cè)，通過(guò)這種間接探測(cè)的方式大幅度提高中紅外信號(hào)的探測(cè)靈敏度。

通過(guò)對(duì)納秒級(jí)脈沖的實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，該系統(tǒng)目前可達(dá)到的探測(cè)靈敏度優(yōu)于碲鎘汞探測(cè)器100倍，實(shí)現(xiàn)了飛焦級(jí)納秒脈沖的有效探測(cè);系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍超過(guò)110 dB，在寬頻范圍內(nèi)的均勻響應(yīng)可達(dá)到1.4個(gè)倍頻程，上述兩指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的直接探測(cè)系統(tǒng)。