華東師范重慶研究院在紅外靈敏成像領(lǐng)域獲關(guān)鍵突破
近日，華東師范大學(xué)重慶研究院（下稱“研究院”）在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得重要突破，該院院長(zhǎng)曾和平教授與黃坤研究員課題在紅外靈敏成像領(lǐng)域，提出了基于啁啾極化晶體的上轉(zhuǎn)換廣角成像新方法，實(shí)現(xiàn)了寬視場(chǎng)、超靈敏、高幀頻的中紅外光子成像，這是當(dāng)前國際上最高速、最靈敏的中紅外成像系統(tǒng)之一，相關(guān)成果在線發(fā)表于最具國際權(quán)威性的科學(xué)期刊《自然》（子刊）。 eN])qw{
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據(jù)了解，中紅外探測(cè)與成像在天文觀測(cè)、空間遙感、生物醫(yī)學(xué)、材料檢測(cè)等眾多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，而實(shí)現(xiàn)單光子量子極限的超靈敏中紅外測(cè)控仍頗具挑戰(zhàn)。 \3hA_{ w
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近年來，紅外上轉(zhuǎn)換探測(cè)技術(shù)備受關(guān)注，其結(jié)合高保真光子頻率變換與高性能硅基探測(cè)器件，為紅外單光子探測(cè)與成像提供了一條可行之道。 ` <1Wf
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然而，現(xiàn)存上轉(zhuǎn)換探測(cè)方案受相位匹配限制，信號(hào)接收角較小，難以實(shí)現(xiàn)寬視場(chǎng)成像，是當(dāng)前阻礙該技術(shù)向更廣泛應(yīng)用推進(jìn)的最主要瓶頸。 4Ly>x>b <
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為此，研究院課題組提出了基于啁啾準(zhǔn)相位匹配的上轉(zhuǎn)換廣角成像技術(shù)，利用啁啾極化鈮酸鋰晶體（CPLN）實(shí)現(xiàn)了不同角度入射信號(hào)的自適應(yīng)相位匹配，獲得的接收角較傳統(tǒng)方案提升了至少1個(gè)量級(jí)。 hDxq9EF
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同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)結(jié)合同步脈沖泵浦技術(shù)與窄帶高效濾波技術(shù)有效壓制背景噪聲，獲得了1光子/脈沖極低照度下單光子水平的中紅外大視場(chǎng)成像。不僅如此，研究人員利用該中紅外成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了校園卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)掃描檢測(cè)，清晰識(shí)別了卡片芯片與金屬線圈，該成像技術(shù)有望應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片檢測(cè)、材料無損探傷等領(lǐng)域。 ^fsMfB
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利用中紅外上轉(zhuǎn)換成像系統(tǒng)掃描校園卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)嵌的芯片與線圈清晰可見 u HU@j(&c
值得一提的是，上述上轉(zhuǎn)換廣角成像技術(shù)通過單次采集即可實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)成像，規(guī)避了傳統(tǒng)方案對(duì)機(jī)械掃描、參數(shù)調(diào)節(jié)或數(shù)據(jù)后處理的依賴，顯著提升了成像速率。 t"$~o:U&)
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此外，該系統(tǒng)還具有高精度三維成像能力，結(jié)合高靈敏、高分辨、高幀頻的優(yōu)點(diǎn)，所形成的大視場(chǎng)成像技術(shù)有望發(fā)展出超靈敏中紅外時(shí)間分辨光譜成像分析儀，可為高通量生物與材料多維（空間-時(shí)間-光譜）復(fù)合檢測(cè)提供新工具。
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