（采访人员沈春蕾）中国科学院沈阳自动化研究所（以下简称沈阳自动化所）太赫兹团队近日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 ， 且实现系统的国产化 。相关成果发表于《光学》 。
当前 ， 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精准检测的需求 ， 探测灵敏度已成为中红外系统的瓶颈问题 。为此 ， 太赫兹团队提出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 ， 太赫兹团队将目标锁定在硒镓钡晶体 。该晶体由论文作者之一、中国科学院理化技术研究所研究员姚吉勇带领团队研制 。“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 。”太赫兹团队负责人、沈阳自动化所研究员祁峰说 。
团队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 。
【太赫兹|中红外高灵敏探测关键技术获突破】太赫兹团队来自中国科学院光电信息处理重点实验室 。该实验室主任、沈阳自动化所所长史泽林表示 ， “实验室始终面向实际需求开展光电探测研究 ， 探索新机理和新方法 ， 该研究就比较典型 。如果灵敏度取得数量级的提升 ， 可能给生物、医疗和化工等领域带来新的科学研究手段 ， 让原来办不到的事情变得可能 。”
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