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基于调频的光子探测新技术面世
加入时间:2023-12-16    来源:科技日报

  目前的光子检测技术通常依赖于电压或电流幅度的变化,但美国中佛罗里达大学教授德巴希·钱达等人开发出了通过调制振荡电路频率来检测光子的方法,为超灵敏的光子检测铺平了道路。这种基于调频的方法可用于创建低成本且高效的非制冷红外探测器和成像系统,广泛应用于医学成像、通信以及安保等领域。相关论文发表于新一期《先进功能材料》杂志。
  
  在最新研究中,钱达等人使用了一种特殊的相变材料,当光线照射这种材料时,它会改变形状,产生稳定的电路振荡。当光子撞击材料时,它会改变电路振荡的频率,频率的变化程度取决于光线的强度。
  
  钱达解释称,光子的撞击(入射)会调制振荡电路的频率,这种调频方式从本质上可以降低调幅方式固有的噪声,且响应迅速,检测能力更强。其可用于创建低成本、高效的非制冷红外探测器和成像系统,用于遥感、热成像和医学诊断等各种领域。
  
  目前,波长范围介于8微米至12微米范围内的长波红外(LWIR)探测在天文学、气候科学、材料分析和安全等领域至关重要。但由于光子能量较低,实现室温LWIR探测一直面临巨大挑战。
  
  目前可用的LWIR探测器大致分两种类型:冷却探测器和非冷却探测器。两者各有优劣:冷却探测器具有极好的探测能力,但需要低温冷却,这使其价格昂贵,并限制了其实用性;非制冷探测器可在室温下工作,但热噪声高,探测率低,响应慢。研制出低成本、高灵敏度、快速的红外探测器/相机面临科学和技术方面的挑战。
  
  钱达小组开发的最新方法为高灵敏度、非制冷LWIR检测提供了范式转变,有望催生非制冷LWIR检测方案。该方案具有高灵敏度、低成本、容易与电子读出电路集成等优点。
  
  
(责任编辑:李婷)
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