光子探測新技術(shù):有望提升通信系統(tǒng)性能
目前的光子檢測技術(shù)通常依賴于電壓或電流幅度的變化,但美國中佛羅里達(dá)大學(xué)教授德巴!ゅX達(dá)等人開發(fā)出了通過調(diào)制振蕩電路頻率來檢測光子的方法,為超靈敏的光子檢測鋪平了道路。這種基于調(diào)頻的方法可用于創(chuàng)建低成本且高效的非制冷紅外探測器和成像系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、通信以及安保等領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《先進(jìn)功能材料》雜志。 在最新研究中,錢達(dá)等人使用了一種特殊的相變材料,當(dāng)光線照射這種材料時(shí),它會(huì)改變形狀,產(chǎn)生穩(wěn)定的電路振蕩。當(dāng)光子撞擊材料時(shí),它會(huì)改變電路振蕩的頻率,頻率的變化程度取決于光線的強(qiáng)度。 錢達(dá)解釋稱,光子的撞擊(入射)會(huì)調(diào)制振蕩電路的頻率,這種調(diào)頻方式從本質(zhì)上可以降低調(diào)幅方式固有的噪聲,且響應(yīng)迅速,檢測能力更強(qiáng)。其可用于創(chuàng)建低成本、高效的非制冷紅外探測器和成像系統(tǒng),用于遙感、熱成像和醫(yī)學(xué)診斷等各種領(lǐng)域。 目前,波長范圍介于8至12微米范圍內(nèi)的長波紅外(LWIR)探測在天文學(xué)、氣候科學(xué)、材料分析和安全等領(lǐng)域至關(guān)重要。但由于光子能量較低,實(shí)現(xiàn)室溫LWIR探測一直面臨巨大挑戰(zhàn)。 目前可用的LWIR探測器大致分兩種類型:冷卻探測器和非冷卻探測器。兩者各有優(yōu)劣:冷卻探測器具有極好的探測能力,但需要低溫冷卻,這使其價(jià)格昂貴,并限制了其實(shí)用性;非制冷探測器可在室溫下工作,但熱噪聲高,探測率低,響應(yīng)慢。研制出低成本、高靈敏度、快速的紅外探測器/相機(jī)面臨科學(xué)和技術(shù)方面的挑戰(zhàn)。 |