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超高速THz成像芯片研制成功

导读: 可无像素成像的THz频率上转换成像芯片,该芯片的峰值探测频率为5.2 THz,等效噪声功率达5.2pW/Hz0.5,等效成像像素为240×240。目前已完成该芯片与THz量子级联激光器(THzQCL)联动成像实验,实现了对THzQCL光斑几十微米量级衍射条纹的实时成像...

高速成像技术是太赫兹(THz)技术应用领域的重要研究方向之一,它在材料分析、高能物理过程分析、生物医学成像、人体安检等方面具有重要的应用价值。然而低温匹配读出电路的缺乏,使得快速响应光子型焦平面阵列探测器的设计十分困难,进而造成THz高速与实时成像技术的研究进展缓慢。
   为解决这一难题,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员曹俊诚领衔的研究团队采用分子束外延技术堆叠生长THz量子阱探测器(THzQWP)和发光二极管(LED)的方法,制备了可无像素成像的THz频率上转换成像芯片(THzQWP-LED,如图1)。该芯片的峰值探测频率为5.2 THz,等效噪声功率达5.2pW/Hz0.5,等效成像像素为240×240。目前已完成该芯片与THz量子级联激光器(THzQCL)联动成像实验,实现了对THzQCL光斑几十微米量级衍射条纹的实时成像(如图2),并在500 ns内完成了对THz QCL光斑的单帧高速成像(等同于两百万帧/s的成像速度)。相关研究成果发表在《科学报告》(Scientific Reports 6, 25383, 2016)上。
  上述成像芯片的成功研制是THz高速成像技术的重要进展,对该频段内高速、高能物理过程、材料分析以及生物医学成像等技术的发展具有重要意义。

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