本文转自:沈阳发布1月25日|中科院沈阳自动化所研发出中红外高灵敏探测系统

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1月25日 , 采访人员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了关键技术突破 , 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 , 且实现了系统的国产化 。 该项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 , 相关成果近日刊发于最新一期国际光学权威期刊《光学》 。
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基于激光频率变换技术的中红外探测系统 。
本文转自:沈阳发布1月25日|中科院沈阳自动化所研发出中红外高灵敏探测系统】据介绍 , 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 。 中红外探测技术对于推动生命科学、物性分析等领域的科学探索 , 以及推动环保、化工行业、医学诊断等产业发展具有重要意义 。 当前的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研究的瓶颈问题 。
中科院沈阳自动化所太赫兹团队负责人祁峰研究员说:“针对当前中红外探测的瓶颈问题 , 我们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 。 ”
经过深入分析研究多种晶体的光学特性 , 科研团队将目标锁定在硒镓钡晶体 。 “硒镓钡晶体通常是作为波源使用 , 我们大胆尝试 , 将它作为探测系统的一部分 , 在掌握其光学特性的基础上设计了高性能光参量振荡器 , 优化了相位匹配条件 , 解决了弱信号环境下的强背景噪声抑制等问题 , 实现了收发一体的中红外系统 。 ”祁峰说 。
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硒镓钡晶体
通过对纳秒级脉冲的实验测试表明 , 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 , 上述两指标均优于传统的直接探测系统 。
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科研人员在实验室开展测试
中科院沈阳自动化所所长、中科院光电信息处理重点实验室主任史泽林说:“实验室始终面向实际需求开展光电探测研究 。 通过探测新机理、新方法 , 在一些难度很大的问题上实现突破 , 是我们科研人员的追求 。 高灵敏度红外探测研究就十分典型 , 如果灵敏度取得数量级的提升 , 就会为生物、医疗、化工等领域带来全新的科研方法 , 让不可能变为可能 。 ”
沈报全媒体采访人员:岳雨