記者從中國科學(xué)院沈陽自動化研究所獲悉，該所太赫茲研究團(tuán)隊(duì)在紅外探測領(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微米中紅外高靈敏探測，對納秒脈沖的探測靈敏度指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的國產(chǎn)化。這項(xiàng)技術(shù)將為我國在生物、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域開展前沿科學(xué)研究提供強(qiáng)有力的探測工具。相關(guān)成果于1月20日在《光學(xué)》上刊發(fā)。

相對于傳統(tǒng)的可見光近紅外波段，中紅外光與分子之間的共振現(xiàn)象可大幅度提高光譜測量的信噪比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)成分的有效識別。中紅外探測技術(shù)對于推動生命科學(xué)、物性分析等科學(xué)探索，以及環(huán)保、化工行業(yè)、醫(yī)學(xué)診斷等實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。當(dāng)前的中紅外探測主要采用熱探測和光電探測兩種直接探測手段，現(xiàn)有性能已難以滿足科學(xué)家們對微量物質(zhì)的精準(zhǔn)檢測的需求，探測靈敏度已成為中紅外系統(tǒng)的瓶頸問題。

針對當(dāng)前中紅外探測的瓶頸問題，研究團(tuán)隊(duì)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)。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、沈陽自動化所祁峰研究員介紹，該方案的工作原理是將弱中紅外信號高效率地轉(zhuǎn)換為近紅外信號，近紅外光攜帶了中紅外光的信息且易于探測，通過這種間接探測的方式可大幅度提高中紅外信號的探測靈敏度。

經(jīng)過深入分析研究多種晶體的光學(xué)特性，科研團(tuán)隊(duì)將目標(biāo)鎖定在硒鎵鋇晶體，該晶體由中科院理化所姚吉勇團(tuán)隊(duì)研制。祁峰介紹，硒鎵鋇晶體通常是作為波源使用，研究人員大膽嘗試，將它作為探測系統(tǒng)的一部分，在掌握其光學(xué)特性的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了高性能光參量振蕩器，優(yōu)化了相位匹配條件，解決了弱信號環(huán)境下的強(qiáng)背景噪聲抑制等問題，從而實(shí)現(xiàn)了收發(fā)一體的中紅外系統(tǒng)。(科技日報(bào)記者 郝曉明)

標(biāo)簽： 科學(xué)家 基于硒鎵鋇晶體 中紅外 高靈敏探測