我國科學家實現基于硒鎵鋇晶體的3-8微米中紅外高靈敏探測

記者從中國科學院沈陽自動化研究所獲悉，該所太赫茲研究團隊在紅外探測領域取得關鍵技術突破，實現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達到國際先進水平，并實現了系統的國產化。這項技術將為我國在生物、醫療、化工等領域開展前沿科學研究提供強有力的探測工具。相關成果于1月20日在《光學》上刊發。

相對于傳統的可見光近紅外波段，中紅外光與分子之間的共振現象可大幅度提高光譜測量的信噪比，進而實現對物質成分的有效識別。中紅外探測技術對于推動生命科學、物性分析等科學探索，以及環保、化工行業、醫學診斷等實際應用具有重要意義。當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，現有性能已難以滿足科學家們對微量物質的精準檢測的需求，探測靈敏度已成為中紅外系統的瓶頸問題。

針對當前中紅外探測的瓶頸問題，研究團隊提出了基于激光頻率變換技術的解決方案，設計并搭建了實驗系統。研究團隊負責人、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。

經過深入分析研究多種晶體的光學特性，科研團隊將目標鎖定在硒鎵鋇晶體，該晶體由中科院理化所姚吉勇團隊研制。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，將它作為探測系統的一部分，在掌握其光學特性的基礎上設計了高性能光參量振蕩器，優化了相位匹配條件，解決了弱信號環境下的強背景噪聲抑制等問題，從而實現了收發一體的中紅外系統。(科技日報記者 郝曉明)